JP2012235749A - Method for producing microchip, physical mask, and the microchip - Google Patents

Method for producing microchip, physical mask, and the microchip Download PDF

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浩二 服部
Shinji Sugiura
慎治 杉浦
Toshiyuki Kanamori
敏幸 金森
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a microchip having a scaffold factor disposed only on the bottom of a recess constituting a sealed chamber, a physical mask used for the method, and the microchip.SOLUTION: The method for producing the microchip 1 includes: a step A of preparing a substrate 2 having a recess that forms a cell culturing chamber 4 and a groove portion that forms a flow passage 11, which are formed on a surface thereof, a physical mask provided with a protruding portion which can be fitted in the recess, and a top plate 3 covering the recess and groove portion, and adsorbing a scaffold factor which promotes adhesion of cells to the surface of the substrate 2 and the recess and groove portion; a step B of fitting the protruding portion of the physical mask into the recess of the substrate 2 and covering at least part of the bottom surface of the recess by the protruding portion to protect the scaffold factor adsorbed to the bottom surface; a step C of removing the scaffold factor adsorbed to the outside of the covered bottom surface; a step D of removing the physical mask fitted into the recess; and a step E of joining the top plate 3 to the surface of the substrate 2 to lid the recess and groove portion.

Description

本発明は、細胞培養を用いた分析に適したマイクロチップの製造方法、該製造方法において使用しうる物理マスク、及び該マイクロチップに関する。より詳しくは、細胞接着を促す足場因子が配されたマイクロチップの製造方法、該製造方法において使用しうる物理マスク、及び該マイクロチップに関する。   The present invention relates to a microchip manufacturing method suitable for analysis using cell culture, a physical mask that can be used in the manufacturing method, and the microchip. More specifically, the present invention relates to a microchip manufacturing method in which a scaffolding factor that promotes cell adhesion is disposed, a physical mask that can be used in the manufacturing method, and the microchip.

近年の微細加工技術やLab on a Chip関連の技術の発展に伴い、1枚のチップ上にアレイ状に構成された微細構造の中で細胞を培養、解析、操作することで、様々な細胞アッセイや細胞操作を効率的に行う方法が報告されている。例えば、本発明者らが報告した非特許文献1やアメリカの研究グループが報告した非特許文献2では、複数の薬剤の細胞毒性を一度に試験することのできるマイクロチップが記載されている。
既報の細胞アッセイ用マイクロチップの多くはポリジメチルシロキサン(PDMS)で製作されているが、PDMS上に直接接着させて培養できる細胞の種類は非常に限られている。様々な細胞に対するアッセイをオンチップで実現するには、個々の細胞に適切な培養環境をマイクロスケールで構築する技術が必要である。また、生体内における細胞機能の発現には、多くの場合、足場因子や液性因子によって構成される複数の分化誘導因子が協調して働いていることが非特許文献3や非特許文献4に記載されている。一般的に、生体から採取した初代培養細胞を生体外で培養するためには、適切な足場因子や液性因子によって構成される培養環境の中で培養する必要がある。また、生体外で幹細胞を特定の細胞に分化誘導するためには、多数の分化誘導因子を複合的なシステムとして作用させる必要がある。さらに、ES細胞の分化誘導能は細胞株ごとに大きく異なることが非特許文献5に報告されている。このように幹細胞の分化誘導プロセスは複雑かつ多様であり、幹細胞を特定の細胞に分化させるための最適な培養環境を、細胞株ごとに網羅的に探索する必要がある。しかしながら、膨大な数の液性因子と足場因子の組み合わせの中から個々の細胞の培養に最適な環境を探索するには、従来技術では非常に煩雑な手作業や高価なロボットが必要となっていた。また、膨大な数の液性因子と足場因子の組み合わせを煩雑な手作業で構築するのは時間がかかり、かつ複数回にわたる試験を行った場合の信頼性が低下しやすいという問題もあった。
With the recent development of microfabrication technology and Lab on a Chip-related technologies, various cell assays can be performed by culturing, analyzing, and manipulating cells in a fine structure configured in an array on a single chip. In addition, methods for efficiently performing cell manipulation have been reported. For example, Non-Patent Document 1 reported by the present inventors and Non-Patent Document 2 reported by an American research group describe a microchip capable of testing the cytotoxicity of a plurality of drugs at once.
Many of the previously reported microchips for cell assays are made of polydimethylsiloxane (PDMS), but the types of cells that can be directly adhered and cultured on PDMS are very limited. In order to realize an assay for various cells on-chip, a technique for constructing a culture environment suitable for individual cells on a micro scale is required. Further, in non-patent document 3 and non-patent document 4, it is often the case that a plurality of differentiation inducing factors composed of a scaffold factor and a humoral factor work in cooperation in the expression of cell functions in a living body. Have been described. Generally, in order to culture primary cultured cells collected from a living body in vitro, it is necessary to culture in a culture environment composed of appropriate scaffolding factors and liquid factors. In addition, in order to induce stem cells to differentiate into specific cells in vitro, it is necessary to cause a number of differentiation inducing factors to act as a complex system. Furthermore, it is reported in Non-Patent Document 5 that the differentiation-inducing ability of ES cells varies greatly depending on the cell line. Thus, the differentiation induction process of stem cells is complicated and diverse, and it is necessary to exhaustively search for the optimal culture environment for differentiating stem cells into specific cells for each cell line. However, in order to search for an optimum environment for culturing individual cells from a huge number of combinations of humoral factors and scaffolding factors, the conventional technology requires very complicated manual work and expensive robots. It was. In addition, it takes time to construct a large number of combinations of liquid factors and scaffolding factors by complicated manual work, and there is also a problem that reliability when a plurality of tests are performed tends to be lowered.

細胞培養に関するこれらの問題を解決するため、本発明者らは “微小培養環境アレイチップ”を開発し、非特許論文6で報告した。微小培養環境アレイチップは、非特許論文1に記載されている灌流培養マイクロチャンバーアレイチップの一種であり、マイクロチャンバーアレイ、細胞懸濁液および異なる4種類の液性因子を含む培地を導入するためのマイクロ流路、並びに導入ポートを備えている。このマイクロチャンバーアレイは、底部に異なる3種類の細胞接着性タンパク質を修飾したマイクロチャンバー、および修飾していないマイクロチャンバーによって構成されており、合計で4種類の足場因子を、細胞培養の為の足場として提供する。さらに、このマイクロチャンバー内に培地を供給することによって、培地に含まれる4種類の液性因子と4種類の足場因子の組み合わせからなる4×4=16通りの培養環境をマイクロチャンバーアレイ上に構築できる。これら複数の培養環境の中から、細胞培養に適した環境をスクリーニングできる。   In order to solve these problems related to cell culture, the present inventors developed a “microculture environment array chip” and reported it in Non-Patent Paper 6. The micro-culture environment array chip is a kind of perfusion culture micro-chamber array chip described in Non-Patent Document 1, in order to introduce a micro-chamber array, a cell suspension, and a medium containing four different humoral factors. The micro flow path and the introduction port are provided. This microchamber array is composed of a microchamber modified with three different cell adhesion proteins at the bottom and a non-modified microchamber. A total of four scaffolding factors are used as scaffolds for cell culture. As offered. Furthermore, by supplying the culture medium into the microchamber, 4 × 4 = 16 culture environments consisting of combinations of four types of humoral factors and four types of scaffolding factors contained in the medium are constructed on the microchamber array. it can. From these multiple culture environments, an environment suitable for cell culture can be screened.

S. Sugiura, J. Edahiro, K. Kikuchi, K. Sumaru, and T. Kanamori, Biotechnol. Bioeng., 100, 1156 (2008).S. Sugiura, J. Edahiro, K. Kikuchi, K. Sumaru, and T. Kanamori, Biotechnol. Bioeng., 100, 1156 (2008). Z. Wang, M.-C. Kim, M. Marquez and T. Thorsen, Lab Chip, 7, 740 (2007).Z. Wang, M.-C. Kim, M. Marquez and T. Thorsen, Lab Chip, 7, 740 (2007). M. A. Schwartz and M. H. Ginsberg, Nat. Cell Biol., 4, E65 (2002).M. A. Schwartz and M. H. Ginsberg, Nat. Cell Biol., 4, E65 (2002). K. M. Yamada and S. Even-Ram, Nat. Cell Biol., 4, E75 (2002).K. M. Yamada and S. Even-Ram, Nat.Cell Biol., 4, E75 (2002). K. Osafune, et al.,Nat. Biotechnol., 26, 313 (2008).K. Osafune, et al., Nat. Biotechnol., 26, 313 (2008). K. Hattori, S. Sugiura, and T. Kanamori, Biotechnology J., 5, 463 (2010).K. Hattori, S. Sugiura, and T. Kanamori, Biotechnology J., 5, 463 (2010). K. Hattori, S. Sugiura and T. Kanamori, Lab Chip, 11, 212 (2011).K. Hattori, S. Sugiura and T. Kanamori, Lab Chip, 11, 212 (2011).

マイクロチップに備えられたチャンバー中で種々の細胞を培養するためには、当該チャンバーの内壁に、細胞接着性タンパク質等の足場因子を配しておくことが望まれる。この際、チャンバー以外の流路に足場因子を配すると、細胞が流路に接着してしまい、流路の詰まり等の不具合を生じる問題がある。そのため、非特許文献7で開示されたマイクロチップの製造方法では、凹部が形成された天板とその凹部を覆う平滑な基板とを接合させてチャンバーを形成する際、ステンシル法によって足場因子のパターニングを行い、足場因子を基板平面のうち天板の凹部に臨む領域に限定して配している。この方法によればチャンバーの底部を構成する基板平面に限定して足場因子を配することができるので、当該マイクロチップに細胞懸濁液を流入させることによって、足場因子が配されたチャンバーの底部に限定して当該細胞を接着させて、培養することができる。   In order to culture various cells in the chamber provided in the microchip, it is desirable to place a scaffolding factor such as a cell adhesion protein on the inner wall of the chamber. In this case, if a scaffold factor is disposed in a flow path other than the chamber, the cells adhere to the flow path, which causes a problem such as clogging of the flow path. Therefore, in the microchip manufacturing method disclosed in Non-Patent Document 7, when a chamber is formed by joining a top plate having a recess and a smooth substrate covering the recess, patterning of a scaffolding factor is performed by a stencil method. The scaffold factor is limited to the region of the substrate plane that faces the recess of the top plate. According to this method, since the scaffolding factor can be disposed only on the substrate plane constituting the bottom of the chamber, the cell suspension is allowed to flow into the microchip, whereby the bottom of the chamber in which the scaffolding factor is disposed. The cells can be adhered and cultured in a limited manner.

しかしながら、上記ステンシル法を用いた場合、ステンシルと基板を位置合わせした後に足場因子のパターニングを行い、ステンシルを剥がし、さらに基板と凹部が形成された天板を位置合わせした後に貼り合わせるといった複雑な製造工程が必要となる問題がある。また、上記方法ではチャンバーを構成する基板の凹部に足場因子を配することができない。チャンバーの底部を構成する平滑な基板に接着した細胞は、流路を流通する液体の流れを受け易く、その物理的な圧力が細胞培養に影響を及ぼす虞がある。このため、密閉系のチャンバーを構成する凹部の底面で細胞培養することが可能なマイクロチップの開発が望まれている。   However, when the above stencil method is used, a complex manufacturing process is performed in which the stencil and the substrate are aligned, the scaffolding factor is patterned, the stencil is peeled, and the top plate on which the substrate and the recess are formed is aligned and then bonded. There is a problem that requires a process. Further, in the above method, a scaffold factor cannot be arranged in the concave portion of the substrate constituting the chamber. The cells adhered to the smooth substrate constituting the bottom of the chamber are liable to receive the flow of liquid flowing through the flow path, and the physical pressure may affect the cell culture. For this reason, development of a microchip capable of culturing cells on the bottom surface of the concave portion constituting the sealed chamber is desired.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、密閉系のチャンバーを構成する凹部の底面にだけ足場因子が配されたマイクロチップの製造方法、その製造方法に用いうる物理マスク、及びマイクロチップの提供を課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and a manufacturing method of a microchip in which a scaffold factor is arranged only on the bottom surface of a concave portion constituting a sealed chamber, a physical mask that can be used in the manufacturing method, and a microchip The issue is to provide

本発明の請求項1に記載のマイクロチップの製造方法は、細胞培養用のチャンバー及び前記チャンバーに接続された流路が形成されたマイクロチップの製造方法であって、前記チャンバーとなる凹部及び前記流路となる溝部が表面に形成された基板、前記凹部に装入可能な凸部が備えられた物理マスク、並びに前記凹部及び溝部を覆う天板を準備して、前記基板の表面、凹部及び溝部に、細胞の接着を促す足場因子を吸着させる工程Aと、前記物理マスクの凸部を前記基板の凹部に装入し、前記凸部によって前記凹部の底面の少なくとも一部を覆って、前記底面に吸着した前記足場因子を保護する工程Bと、前記覆った底面以外に吸着した前記足場因子を除去する工程Cと、前記凹部に装入した前記物理マスクを取り外す工程Dと、前記基板の表面に前記天板を接合させて、前記凹部及び溝部に蓋をする工程Eと、を含むことを特徴とする。
本発明の請求項2に記載のマイクロチップの製造方法は、請求項1において、前記工程Cにおいて、前記基板の表面及び溝部をプラズマ処理することによって、前記保護した足場因子以外の前記足場因子を除去することを特徴とする。
本発明の請求項3に記載のマイクロチップの製造方法は、請求項2において、前記工程Cにおいて、前記基板の表面及び前記天板の表面をプラズマ処理で活性化した後、前記工程Eにおいて、前記活性化された表面同士を圧着することによって、前記接合を行うことを特徴とする。
本発明の請求項4に記載のマイクロチップの製造方法は、請求項1〜3のいずれか一項において、前記足場因子が、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、ゼラチン、又はポリリジンを含むことを特徴とする。
本発明の請求項5に記載の物理マスクは、請求項1〜4のいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法において使用する物理マスクであって、基体と、前記基体表面から突き出すように配された前記凸部とを少なくとも備え、前記凸部は柱状であり、その直径が前記凹部の直径よりも小さく、前記凸部の先端は、前記凹部の底面に密着可能な面形状であり、前記凸部の突き出す高さが、前記凹部の深さよりも長いことを特徴とする。
本発明の請求項6に記載の物理マスクは、請求項5において、前記物理マスクの材質が、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする。
本発明の請求項7に記載のマイクロチップは、細胞培養用のチャンバーとなる凹部及び前記チャンバーに接続された流路となる溝部が形成された基板と、前記凹部及び溝部を覆う天板と、を少なくとも備えたマイクロチップであって、前記凹部の底面にのみ、細胞接着を促す足場因子が配されていることを特徴とする。
The manufacturing method of the microchip according to claim 1 of the present invention is a manufacturing method of a microchip in which a chamber for cell culture and a flow path connected to the chamber are formed, the recess serving as the chamber and the A substrate having a groove portion to be a flow path formed on the surface, a physical mask provided with a convex portion that can be inserted into the concave portion, and a top plate that covers the concave portion and the groove portion are prepared. Step A for adsorbing a scaffolding factor that promotes cell adhesion to the groove, and inserting the convex portion of the physical mask into the concave portion of the substrate, covering the bottom surface of the concave portion with the convex portion, A step B for protecting the scaffold factor adsorbed on the bottom surface, a step C for removing the scaffold factor adsorbed on a portion other than the covered bottom surface, a step D for removing the physical mask loaded in the recess, and the substrate The top plate is bonded to the surface, characterized in that it comprises a and a step E of the lid in the recess and the groove.
The manufacturing method of a microchip according to claim 2 of the present invention is the method of manufacturing a microchip according to claim 1, wherein the scaffolding factor other than the protected scaffolding factor is obtained by plasma-treating the surface and groove of the substrate in the step C. It is characterized by removing.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a microchip manufacturing method according to the second aspect, wherein in the step C, the surface of the substrate and the surface of the top plate are activated by plasma treatment in the step C, and then in the step E, The joining is performed by pressing the activated surfaces together.
The method for producing a microchip according to claim 4 of the present invention is characterized in that, in any one of claims 1 to 3, the scaffold factor contains collagen, fibronectin, laminin, gelatin, or polylysine. .
A physical mask according to a fifth aspect of the present invention is a physical mask used in the method of manufacturing a microchip according to any one of the first to fourth aspects, wherein the physical mask protrudes from a surface of the substrate. At least including the convex portion arranged, the convex portion is columnar, the diameter is smaller than the diameter of the concave portion, the tip of the convex portion is a surface shape that can be in close contact with the bottom surface of the concave portion, The protruding height of the convex portion is longer than the depth of the concave portion.
The physical mask according to claim 6 of the present invention is characterized in that, in claim 5, the material of the physical mask is polytetrafluoroethylene.
The microchip according to claim 7 of the present invention includes a substrate on which a recess serving as a cell culture chamber and a groove serving as a flow channel connected to the chamber are formed, a top plate covering the recess and the groove, And a scaffold factor that promotes cell adhesion is disposed only on the bottom surface of the recess.

本発明のマイクロチップの製造方法によれば、チャンバー底部にのみ足場因子を配したマイクロチップを簡単な工程で製造できる。
本発明の物理マスクによれば、基体から突き出した凸部を、チャンバーとなる凹部に装入し、凹部の底面に対して凸部の先端の面を密着させることによって、チャンバー底部の足場因子を物理的にマスクして保護することができる。この結果、マスクした領域以外の基板表面に対して物理的若しくは化学的な処理を施すことができ、不要な足場因子を一括して基板表面から除去することができる。
本発明のマイクロチップによれば、シールされて密閉系となっているチャンバーに、流路を通して細胞懸濁液を流入させることによって、当該チャンバーの底部の足場因子に細胞を接着させて培養することができる。足場因子によって当該細胞を安定に維持できるので、チャンバー内に別の溶液を流入させた場合にも、流入の勢いによって細胞が剥離する虞はない。
According to the microchip manufacturing method of the present invention, a microchip in which a scaffold factor is arranged only at the bottom of the chamber can be manufactured by a simple process.
According to the physical mask of the present invention, the convex portion protruding from the base is inserted into the concave portion serving as the chamber, and the surface of the convex portion is in close contact with the bottom surface of the concave portion, whereby the scaffolding factor at the bottom of the chamber is reduced. It can be physically masked and protected. As a result, the substrate surface other than the masked region can be subjected to physical or chemical treatment, and unnecessary scaffolding factors can be collectively removed from the substrate surface.
According to the microchip of the present invention, a cell suspension is allowed to flow into a sealed and sealed chamber through a flow path so that the cells adhere to the scaffolding factor at the bottom of the chamber and are cultured. Can do. Since the cells can be stably maintained by the scaffold factor, even when another solution is introduced into the chamber, there is no possibility that the cells are detached due to the momentum of the inflow.

本発明の第1の例のマイクロチップの全体を示す平面図である。It is a top view which shows the whole microchip of the 1st example of this invention. マイクロチップの要部を拡大した平面図である。It is the top view to which the principal part of the microchip was expanded. マイクロチップの要部を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the principal part of the microchip was expanded. マイクロチップの要部を示す平面図である。It is a top view which shows the principal part of a microchip. マイクロチップの製造に用いる基板、物理マスク及び天板の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the board | substrate used for manufacture of a microchip, a physical mask, and a top plate. 足場因子で表面を修飾した基板の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the board | substrate which modified the surface with the scaffold factor. 足場因子で表面を修飾した基板の凹部に、物理マスクの凸部を装入した状態を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the state which inserted the convex part of the physical mask in the recessed part of the board | substrate which modified the surface with the scaffold factor. 足場因子で表面を修飾した基板の凹部に、物理マスクの凸部を装入した状態で、プラズマ処理を行っている様子を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows a mode that the plasma processing is performed in the state which inserted the convex part of the physical mask in the recessed part of the board | substrate which modified the surface with the scaffold factor. 図8において、基板3についても同時にプラズマ処理を行っている様子を示す模式的な断面図である。In FIG. 8, it is typical sectional drawing which shows a mode that the plasma processing is performed also about the board | substrate 3 simultaneously. 製造された本発明にかかるマイクロチップの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the manufactured microchip concerning this invention. 基体2に物理マスク30を装入して保持するための固定器具の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a fixing device for loading and holding a physical mask 30 on a substrate 2. 本発明にかかる物理マスクの一例の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of an example of the physical mask concerning this invention. 本発明にかかるマイクロチップの製造方法の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the manufacturing method of the microchip concerning this invention. 本発明にかかるマイクロチップの製造方法の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the manufacturing method of the microchip concerning this invention. 本発明にかかるマイクロチップの製造方法の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the manufacturing method of the microchip concerning this invention. 試験結果を示す写真である。It is a photograph which shows a test result. 試験結果を示す写真である。It is a photograph which shows a test result. 試験結果を示す写真である。It is a photograph which shows a test result.

以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
<<マイクロチップ>>
本発明の第1の例であるマイクロチップ1について、図1〜3に示す。
図1は、マイクロチップ1の全体を示す平面図であり、図2はマイクロチップ1の要部を拡大した平面図であり、図3はマイクロチップ1の要部を拡大した断面図である。
以下の説明において、マイクロチップ1の「長手方向」は、図1における矢印tの方向を意味し、マイクロチップ1の「短手方向」は、図1における矢印uの方向を意味するものとする。
The present invention will be described below based on preferred embodiments with reference to the drawings.
<< Microchip >>
A microchip 1 which is a first example of the present invention is shown in FIGS.
FIG. 1 is a plan view showing the entire microchip 1, FIG. 2 is an enlarged plan view of the main part of the microchip 1, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the microchip 1.
In the following description, the “longitudinal direction” of the microchip 1 means the direction of the arrow t in FIG. 1, and the “short direction” of the microchip 1 means the direction of the arrow u in FIG. .

図2および図3に示すように、マイクロチップ1は、平板状の基板2と、これに重ね合わされる平板状の天板3とによって構成することができる。
基板2の、天板3に対向する面2a(表面2a)には、試料液を導入して、細胞が培養されるチャンバー4となる凹部5が形成されている。
凹部5は、平面視円形の主空間凹部5aと、主空間凹部5aの外周側に、これを囲んで形成された外周空間凹部5bとからなる。外周空間凹部5bは、主空間凹部5aより浅く形成されている。
図3に示すように、チャンバー4は、主空間凹部5a内の空間(主空間部4a)と、外周空間凹部5b内の空間(外周空間部4b)とからなる。
As shown in FIGS. 2 and 3, the microchip 1 can be constituted by a flat substrate 2 and a flat top plate 3 superimposed on the flat substrate 2.
On the surface 2 a (surface 2 a) of the substrate 2 facing the top plate 3, a recess 5 is formed which becomes a chamber 4 in which a sample solution is introduced and cells are cultured.
The concave portion 5 includes a main space concave portion 5a having a circular shape in plan view and an outer peripheral space concave portion 5b formed on the outer peripheral side of the main space concave portion 5a so as to surround the main space concave portion 5a. The outer peripheral space recess 5b is formed shallower than the main space recess 5a.
As shown in FIG. 3, the chamber 4 includes a space in the main space recess 5a (main space portion 4a) and a space in the outer periphery space recess 5b (outer periphery space portion 4b).

図1および図2に示すように、チャンバー4は、複数の行および複数の列からなる行列をなすように2次元的に配列される。
図示例では、合計64のチャンバー部4が、8行および8列からなる行列をなすようアレイ状に配列されている。行を構成するチャンバー4は、長手方向(矢印t方向)に沿って並び、列を構成するチャンバー4は、短手方向(矢印u方向)に沿って並んでいる。各チャンバー4は、互いに間隔をおいて配列されている。
符号9A〜9Hはそれぞれチャンバー部4がなす8つの行を示し、符号10A〜10Hはそれぞれチャンバー部4がなす8つの列を示す。
As shown in FIGS. 1 and 2, the chambers 4 are two-dimensionally arranged to form a matrix composed of a plurality of rows and a plurality of columns.
In the illustrated example, a total of 64 chamber portions 4 are arranged in an array so as to form a matrix of 8 rows and 8 columns. The chambers 4 constituting the rows are arranged along the longitudinal direction (arrow t direction), and the chambers 4 constituting the columns are arranged along the short direction (arrow u direction). The chambers 4 are arranged at intervals.
Reference numerals 9A to 9H respectively indicate eight rows formed by the chamber section 4, and reference numerals 10A to 10H respectively indicate eight columns formed by the chamber section 4.

基板2の表面2aには、凹部5(チャンバー4)に連通する入口流路7と出口流路15とが形成されている。
入口流路7は、長手方向に沿って形成された送液流路11と、送液流路11から分岐して各チャンバー4に連通する複数の導入流路12とを有し、これら導入流路12はそれぞれチャンバー部4に接続されているため、貯留部21からの試料液を、送液流路11から導入流路12を経てチャンバー部4に導入することができる。
On the surface 2a of the substrate 2, an inlet channel 7 and an outlet channel 15 communicating with the recess 5 (chamber 4) are formed.
The inlet channel 7 includes a liquid supply channel 11 formed along the longitudinal direction, and a plurality of introduction channels 12 branched from the liquid supply channel 11 and communicating with the respective chambers 4. Since each of the passages 12 is connected to the chamber portion 4, the sample liquid from the storage portion 21 can be introduced into the chamber portion 4 from the liquid supply passage 11 through the introduction passage 12.

図1および図4に示すように、入口流路7は4つ形成され(入口流路7A〜7Dという)、それぞれが異なる貯留部21(貯留部21A〜21Dという)に接続されている。
入口流路7Aの送液流路11Aは第1行9Aと第2行9Bの間に延在し、入口流路7Bの送液流路11Bは第3行9Cと第4行9Dの間に延在し、入口流路7Cの送液流路11Cは第5行9Eと第6行9Fの間に延在し、入口流路7Dの送液流路11Dは第7行9Gと第8行9Hの間に延在している。
入口流路7Aの送液流路11Aから分岐した第1導入流路12Aは、第1行9Aと第2行9Bの各チャンバー4に接続され、入口流路7Bの送液流路11Bから分岐した第2導入流路12Bは、第3行9Cと第4行9Dの各チャンバー4に接続され、入口流路7Cの送液流路11Cから分岐した第3導入流路12Cは、第5行9Eと第6行9Fの各チャンバー4に接続され、入口流路7Dの送液流路11Dから分岐した第4導入流路12Dは、第7行9Gと第8行9Hの各チャンバー4に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 4, four inlet channels 7 are formed (referred to as inlet channels 7 </ b> A to 7 </ b> D), and each is connected to a different storage unit 21 (referred to as storage units 21 </ b> A to 21 </ b> D).
The liquid supply flow path 11A of the inlet flow path 7A extends between the first row 9A and the second line 9B, and the liquid supply flow path 11B of the inlet flow path 7B is between the third row 9C and the fourth row 9D. The liquid supply flow path 11C of the inlet flow path 7C extends between the fifth line 9E and the sixth line 9F, and the liquid supply flow path 11D of the inlet flow path 7D is the seventh line 9G and the eighth line. It extends between 9H.
The first introduction flow path 12A branched from the liquid supply flow path 11A of the inlet flow path 7A is connected to the chambers 4 of the first row 9A and the second row 9B, and branched from the liquid supply flow path 11B of the inlet flow path 7B. The second introduction flow path 12B is connected to the chambers 4 of the third row 9C and the fourth row 9D, and the third introduction flow path 12C branched from the liquid supply flow path 11C of the inlet flow path 7C The fourth introduction channel 12D connected to each chamber 4 in 9E and the sixth row 9F and branched from the liquid feeding channel 11D in the inlet channel 7D is connected to each chamber 4 in the seventh row 9G and the eighth row 9H. Has been.

図4に示すように、マイクロチップ1では、入口流路7A〜7Dが上記構成であるため、貯留部21Aからの試料液6Aを入口流路7Aから第1行9Aおよび第2行9Bのチャンバー4に導入でき、貯留部21Bからの試料液6Bを入口流路7Bから第3行9Cおよび第4行9Dのチャンバー4に導入でき、貯留部21Cからの試料液6Cを第5行9Eと第6行9Fのチャンバー4に導入でき、貯留部21Dからの試料液6Dを第7行9Gと第8行9Hのチャンバー4に導入できる。
したがって、各貯留部に所望の試料液を導入することによって、各チャンバー4に所望の試料液を導入することができる。
As shown in FIG. 4, in the microchip 1, since the inlet channels 7A to 7D have the above-described configuration, the sample liquid 6A from the reservoir 21A is supplied from the inlet channel 7A to the first row 9A and second row 9B chambers. 4, the sample liquid 6B from the reservoir 21B can be introduced into the chamber 4 of the third row 9C and the fourth row 9D from the inlet channel 7B, and the sample liquid 6C from the reservoir 21C can be introduced into the fifth row 9E and the fifth row 9E. The sample liquid 6D from the reservoir 21D can be introduced into the chambers 4 of the seventh row 9G and the eighth row 9H.
Therefore, a desired sample solution can be introduced into each chamber 4 by introducing a desired sample solution into each reservoir.

図1および図4に示すように、出口流路15は、各チャンバー4に連通する複数の導出流路13と、これら複数の導出流路13が接続される排出流路14とを有し、チャンバー4内の液を導出流路13から排出流路14を経て排出部22に排出することができる。排出流路14は長手方向に沿って形成されている。
図4に示すように、出口流路15は、5つ形成され(出口流路15A〜15Eという)、出口流路15Aの排出流路14Aは、第1行9Aの外側(図4における上方)に形成され、出口流路15Bの排出流路14Bは、第2行9Bと第3行9Cの間に延在し、出口流路15Cの排出流路14Cは、第4行9Dと第5行9Eの間に延在し、出口流路15Dの排出流路14Dは、第6行9Fと第7行9Gの間に延在し、出口流路15Eの排出流路14Eは、第8行9Hの外側(図4における下方)に形成されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 4, the outlet channel 15 has a plurality of outlet channels 13 communicating with each chamber 4 and an outlet channel 14 to which the plurality of outlet channels 13 are connected. The liquid in the chamber 4 can be discharged from the outlet channel 13 to the discharge unit 22 via the discharge channel 14. The discharge channel 14 is formed along the longitudinal direction.
As shown in FIG. 4, five outlet channels 15 are formed (exit channels 15A to 15E), and the outlet channel 14A of the outlet channel 15A is outside the first row 9A (upper side in FIG. 4). The outlet channel 15B of the outlet channel 15B extends between the second row 9B and the third row 9C, and the outlet channel 14C of the outlet channel 15C is formed of the fourth row 9D and the fifth row. 9D, the outlet channel 14D of the outlet channel 15D extends between the sixth row 9F and the seventh row 9G, and the outlet channel 14E of the outlet channel 15E is the eighth row 9H. It is formed on the outside (lower side in FIG. 4).

図4に示すように、出口流路15Aの導出流路13Aは、第1行9Aのチャンバー4に接続され、出口流路15Bの導出流路13Bは、第2行9Bと第3行9Cのチャンバー4に接続され、出口流路15Cの導出流路13Cは、第4行9Dと第5行9Eのチャンバー4に接続され、出口流路15Dの導出流路13Dは、第6行9Fと第7行9Gのチャンバー4に接続され、出口流路15Eの導出流路13Eは、第8行9Hのチャンバー4に接続されている。   As shown in FIG. 4, the outlet channel 13A of the outlet channel 15A is connected to the chamber 4 in the first row 9A, and the outlet channel 13B of the outlet channel 15B is connected to the second row 9B and the third row 9C. The outlet channel 13C of the outlet channel 15C is connected to the chamber 4, and the outlet channel 13D of the outlet channel 15D is connected to the chamber 4 of the fourth row 9D and the fifth row 9E. The outlet channel 13E of the outlet channel 15E is connected to the chamber 4 of the eighth row 9H.

導出流路13は、導入流路12に比べて断面積を大きくするか、若しくは導入流路12より短く形成することによって、導入流路12に比べて流通抵抗を小さくすることができる。その結果、チャンバー4内の圧力が過度に上昇するのを防ぐことができる。
図示例では、導入流路12と導出流路13は、凹部5の外周空間凹部5bに連通している。導入流路12と導出流路13の連通箇所は、主空間凹部5aを挟んで向かい合う位置とするのが好ましい。向かい合う位置とすることによって、導入流路12から流入された試料液をチャンバー4内に充分拡散させることがより容易となる。
The lead-out flow path 13 can have a smaller flow resistance than the introduction flow path 12 by making the sectional area larger than the introduction flow path 12 or shorter than the introduction flow path 12. As a result, it is possible to prevent the pressure in the chamber 4 from rising excessively.
In the illustrated example, the introduction channel 12 and the outlet channel 13 communicate with the outer peripheral space recess 5 b of the recess 5. It is preferable that the communication location of the introduction flow path 12 and the discharge flow path 13 is a position facing the main space recess 5a. By setting the positions so as to face each other, it becomes easier to sufficiently diffuse the sample liquid flowing in from the introduction flow path 12 into the chamber 4.

本発明にかかるマイクロチップ1において、チャンバー4を構成する凹部5の底面5cには、足場因子8が配されている(図3参照)。
足場因子8は、底面5cの少なくとも一部の領域に配されていればよく、底面5cの全領域に配されていてもよい。足場因子8が配された領域に細胞が接着するので、当該領域を広くするほど、細胞を接着して培養できる領域が広くなるので好ましい。
In the microchip 1 according to the present invention, a scaffold factor 8 is disposed on the bottom surface 5c of the recess 5 constituting the chamber 4 (see FIG. 3).
The scaffold factor 8 may be disposed in at least a part of the bottom surface 5c, or may be disposed in the entire region of the bottom surface 5c. Since cells adhere to the region where the scaffolding factor 8 is arranged, the larger the region, the larger the region where cells can be adhered and cultured, which is preferable.

チャンバー4の底面5cは必ずしも平坦な平面である必要はなく、湾曲した曲面であってもよく、用途に応じた段差や突起が設けられていてもよい。後述する物理マスクの先端の面形状と密着させるために、底面5cは当該面形状にフィットする形状(例えば平坦な面)であることが好ましい。   The bottom surface 5c of the chamber 4 does not necessarily need to be a flat plane, may be a curved surface, and may be provided with a step or a protrusion according to the application. The bottom surface 5c is preferably a shape that fits the surface shape (for example, a flat surface) in order to adhere to the surface shape of the tip of the physical mask described later.

チャンバー4を構成する凹部5において、主空間凹部5aの側面5d又は外周空間凹部5bの底面にも、足場因子8が配されていてもよい。ただし、底面5cに接着した細胞の培養環境(培養条件)と側面5dに接着した細胞の培養環境(培養条件)とは、厳密には異なるので、より正確に培養環境を揃える必要がある場合は、底面5cのみに足場因子8を配することが好ましい。
なお、前述の通り、本発明にかかるマイクロチップ1において、入口流路7及び出口流路15に足場因子8は配されていないので、細胞が流路に接着して当該流路を目詰まりさせてしまうことを防止できる。
In the recess 5 constituting the chamber 4, the scaffolding factor 8 may be disposed also on the side surface 5 d of the main space recess 5 a or the bottom surface of the outer peripheral space recess 5 b. However, since the culture environment (culture conditions) of the cells adhered to the bottom surface 5c and the culture environment (culture conditions) of the cells adhered to the side surface 5d are strictly different, when it is necessary to align the culture environment more accurately It is preferable to place the scaffolding factor 8 only on the bottom surface 5c.
As described above, in the microchip 1 according to the present invention, since the scaffolding factor 8 is not arranged in the inlet channel 7 and the outlet channel 15, the cells adhere to the channel and clog the channel. Can be prevented.

チャンバー4を構成する天板3の、基板2に対向する面3a(下面3a)の形状は特に制限されず、例えば平坦にすればよい。平坦であると、チャンバー4内を観察することがより容易となりうる。   The shape of the surface 3a (lower surface 3a) facing the substrate 2 of the top plate 3 constituting the chamber 4 is not particularly limited, and may be flat, for example. If it is flat, it can be easier to observe the inside of the chamber 4.

以上で説明したように、本発明にかかるマイクロチップ1は、細胞培養用のチャンバー4となる凹部5及びチャンバー4に接続された流路12,13となる溝部Rが形成された基板2と、凹部5及び溝部Rを覆う天板3と、を少なくとも備えたマイクロチップであって、凹部5の底面5cにのみ、細胞接着を促す足場因子8が配されているものである。   As described above, the microchip 1 according to the present invention includes the substrate 2 on which the recess 5 serving as the cell culture chamber 4 and the groove R serving as the flow paths 12 and 13 connected to the chamber 4 are formed. A microchip having at least a top plate 3 that covers the concave portion 5 and the groove portion R, and a scaffolding factor 8 that promotes cell adhesion is disposed only on the bottom surface 5 c of the concave portion 5.

マイクロチップ1のチャンバー4に細胞及び緩衝液を含む細胞懸濁液を流入させる方法としては、例えば以下のように行うことができる。
まず、細胞懸濁液を貯留部21に注ぎ、排出部22側を陰圧とすることによって、入口流路7の送液流路11及び導入流路12を介して、前記細胞懸濁液をチャンバー4に引き込むことができる。つぎに、当該細胞懸濁液をチャンバー4に滞留させて、細胞をチャンバー4の底面5cに沈降させる。所定時間のうちに、当該細胞は底面5cに配された足場因子8に接着する。つづいて、再び排出部22側を陰圧とすることによって、出口流路15の導出流路13及び排出流路14を介して、接着しなかった死細胞を含む緩衝液を、チャンバー4から排出部22へ排出することができる。さらに、貯留部21に前記細胞懸濁液に代えて、細胞培養に必要な栄養素等を含む培養液を導入して、排出部22側を継続的に陰圧とすることによって、チャンバー4の底面5cに接着した細胞に対して、必要な養分等を常時供給することができる。また、前記培養液に種々の薬剤を含ませることによって、当該薬剤が当該細胞に与える影響を調べることができる。
As a method for causing a cell suspension containing cells and a buffer solution to flow into the chamber 4 of the microchip 1, for example, it can be performed as follows.
First, the cell suspension is poured into the storage portion 21 and the discharge portion 22 side is set to a negative pressure, whereby the cell suspension is passed through the liquid supply passage 11 and the introduction passage 12 of the inlet passage 7. It can be pulled into the chamber 4. Next, the cell suspension is retained in the chamber 4, and the cells are settled on the bottom surface 5 c of the chamber 4. Within a predetermined time, the cells adhere to the scaffolding factor 8 disposed on the bottom surface 5c. Subsequently, by setting the discharge part 22 side to a negative pressure again, the buffer solution containing dead cells that have not adhered is discharged from the chamber 4 through the outlet channel 13 and the outlet channel 14 of the outlet channel 15. It can be discharged to the part 22. Furthermore, instead of the cell suspension, a culture solution containing nutrients and the like necessary for cell culture is introduced into the storage unit 21, and the discharge unit 22 side is continuously set to a negative pressure, whereby the bottom surface of the chamber 4 is obtained. Necessary nutrients and the like can be constantly supplied to the cells adhered to 5c. Moreover, the influence which the said chemical | medical agent has on the said cell can be investigated by including various chemical | medical agents in the said culture solution.

ここでは、細胞懸濁液を導入流路12を介して流入させる方法を示した。図2に示したように導入流路12は比較的細長い流路となっているので、培養する細胞の種類や大きさによっては、導入流路12を通すことが困難な場合も考えられる。この場合には、上記例とは逆方向に細胞懸濁液を送液して、当該細胞をチャンバー4へ流入させればよい。すなわち、細胞懸濁液を排出部22に導入して、貯留部21を陰圧とし、出口流路15を介して前記細胞懸濁液をチャンバー4に引き込むことができる。上記例と同様に細胞を接着させた後、細胞を懸濁していた緩衝液を入口流路7から排出することができる。
このように、マイクロチップ1の送液の方向は、用途や目的に応じて、適宜調整することができる。
Here, a method of flowing the cell suspension through the introduction flow path 12 is shown. As shown in FIG. 2, since the introduction channel 12 is a relatively long and narrow channel, it may be difficult to pass the introduction channel 12 depending on the type and size of cells to be cultured. In this case, the cell suspension may be fed in the opposite direction to the above example, and the cells may be flowed into the chamber 4. That is, the cell suspension can be introduced into the discharge part 22, the storage part 21 can be under negative pressure, and the cell suspension can be drawn into the chamber 4 via the outlet channel 15. After the cells are adhered as in the above example, the buffer solution in which the cells are suspended can be discharged from the inlet channel 7.
Thus, the liquid feeding direction of the microchip 1 can be appropriately adjusted according to the application and purpose.

本発明にかかるマイクロチップは、図1〜4に示したマイクロチップ1の構成に限られない。貯留部の形状や大きさや数、流路の幅や深さや経路や数、チャンバーの形状や大きさや数等は、当該マイクロチップの用途や目的に応じて適宜設計することができる。
マイクロチップ1のチャンバー4は、図3に示したように、主空間部4aの他に外周空間部4bが設けられている。外周空間部4bが設けられていることにより、チャンバー4内に液体を流入させた際に、チャンバー4内を元々満たしていた気体を全てチャンバー4外へ排出することがより容易にできる。
したがって、本発明にかかるマイクロチップのチャンバーには、主空間部4に加えて外周空間部4bが設けられていることが好ましい。また、外周空間部4bを設けず、主空間部4aだけでチャンバー4を構成してもよい。
The microchip according to the present invention is not limited to the configuration of the microchip 1 shown in FIGS. The shape, size and number of the reservoir, the width, depth, path and number of the flow path, the shape, size and number of the chamber, and the like can be appropriately designed according to the use and purpose of the microchip.
As shown in FIG. 3, the chamber 4 of the microchip 1 is provided with an outer peripheral space 4b in addition to the main space 4a. By providing the outer peripheral space portion 4 b, it is easier to discharge all the gas originally filled in the chamber 4 to the outside of the chamber 4 when the liquid flows into the chamber 4.
Therefore, it is preferable that the outer peripheral space 4b is provided in addition to the main space 4 in the chamber of the microchip according to the present invention. Further, the chamber 4 may be configured by only the main space portion 4a without providing the outer peripheral space portion 4b.

本発明にかかるマイクロチップ1において、チャンバー4を構成する凹部5の底面5cにのみ足場因子8が配されているので、細胞が入口流路7及び出口流路15に接着することを防止できる。したがって、本発明のマイクロチップを用いることによって、足場因子8が配された凹部5の底面5cに試験対象である細胞を接着させて培養することができ、当該培養細胞に対する薬剤スクリーニング等の試験を、信頼性の高い培養環境(培養条件)で行うことができる。
培養細胞が足場因子を介して接着するメカニズムとしては、細胞表面に存在するインテグリン、カドヘリン等の接着タンパク質が足場因子8に接着することが一因として考えられる。
In the microchip 1 according to the present invention, since the scaffolding factor 8 is disposed only on the bottom surface 5 c of the recess 5 constituting the chamber 4, it is possible to prevent cells from adhering to the inlet channel 7 and the outlet channel 15. Therefore, by using the microchip of the present invention, the cells to be tested can be adhered to the bottom surface 5c of the recess 5 in which the scaffolding factor 8 is disposed, and a test such as drug screening on the cultured cells can be performed. It can be carried out in a highly reliable culture environment (culture conditions).
One possible mechanism for the adhesion of cultured cells via a scaffolding factor is that adhesion proteins such as integrins and cadherins existing on the cell surface adhere to the scaffolding factor 8.

本発明にかかるマイクロチップ1において培養する細胞は、特に限定されず、例えばヒトを含む動物由来の細胞、植物由来の細胞、微生物由来の細胞等を目的に応じて使用できる。
培養可能な細胞の具体例としては、造血幹細胞、骨髄系幹細胞、神経幹細胞、皮膚幹細胞などの体性幹細胞や胚性幹細胞、人工多能性幹細胞等が挙げられる。また、好中球、好酸球、好塩基球、単球、リンパ球(T細胞、NK細胞、B細胞等)等の白血球や、血小板、赤血球、血管内皮細胞、リンパ系幹細胞、赤芽球、骨髄芽球、単芽球、巨核芽球および巨核球等の血液細胞、内皮系細胞、上皮系細胞、肝実質細胞、膵ラ島細胞等が例示できる。
The cells cultured in the microchip 1 according to the present invention are not particularly limited, and for example, cells derived from animals including humans, cells derived from plants, cells derived from microorganisms and the like can be used according to the purpose.
Specific examples of cells that can be cultured include somatic stem cells such as hematopoietic stem cells, myeloid stem cells, neural stem cells, and skin stem cells, embryonic stem cells, and induced pluripotent stem cells. Also, leukocytes such as neutrophils, eosinophils, basophils, monocytes, lymphocytes (T cells, NK cells, B cells, etc.), platelets, erythrocytes, vascular endothelial cells, lymphoid stem cells, erythroblasts Examples thereof include blood cells such as myeloblasts, monoblasts, megakaryocytes and megakaryocytes, endothelial cells, epithelial cells, hepatocytes, pancreatic islet cells, and the like.

<<マイクロチップの製造方法>>
本発明にかかるマイクロチップの製造方法の第一態様を、図5〜10を参照して説明する。図5〜10は、前述のマイクロチップ1を構成する基板2及び天板3の厚み方向の断面を、単純化した模式図である。
<< Microchip Manufacturing Method >>
A first embodiment of the microchip manufacturing method according to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 10 are schematic views in which cross sections in the thickness direction of the substrate 2 and the top plate 3 constituting the microchip 1 are simplified.

本発明にかかるマイクロチップの製造方法の第一態様は、図1に示した細胞培養用のチャンバー4及びチャンバー4に接続された流路12,13が形成されたマイクロチップ1の製造方法の一例であり、少なくとも以下の工程A〜Eの工程を含むものである。   The first aspect of the microchip manufacturing method according to the present invention is an example of a manufacturing method of the microchip 1 in which the cell culture chamber 4 shown in FIG. 1 and the flow paths 12 and 13 connected to the chamber 4 are formed. And includes at least the following steps A to E.

まず、図5に示すように、チャンバー4となる第一凹部5、導入流路12(入口流路7)及び導出流路13(出口流路15)となる溝部Rが表面2aに形成された基板2、第一凹部5に装入可能な凸部31が備えられた物理マスク30、並びに第一凹部5及び溝部Rを覆う天板3を準備する。
基板2には、第一凹部5及び溝部Rの他に、貯留部21となる第二凹部5’及び排出部22となる第三凹部5”も形成されている。図5では、図を簡略化するために第一凹部5を1個だけ描いてある。言うまでもないが、第一凹部5、第二凹部5’、第三凹部5”、及び溝部Rは、必要に応じて複数形成されていてよい。
また、天板3には、第二凹部5’及び第三凹部5”に対応する位置にスルーホールTが設けられている。
First, as shown in FIG. 5, the first concave portion 5 that becomes the chamber 4, and the groove portion R that becomes the introduction channel 12 (inlet channel 7) and the outlet channel 13 (outlet channel 15) are formed on the surface 2 a. A substrate 2, a physical mask 30 provided with a convex portion 31 that can be inserted into the first concave portion 5, and a top plate 3 that covers the first concave portion 5 and the groove portion R are prepared.
In addition to the first recess 5 and the groove R, the substrate 2 is also formed with a second recess 5 ′ serving as a storage portion 21 and a third recess 5 ″ serving as a discharge portion 22. FIG. In order to achieve this, only one first recess 5 is drawn. Needless to say, a plurality of first recesses 5, second recesses 5 ′, third recesses 5 ″, and grooves R are formed as necessary. It's okay.
Further, the top plate 3 is provided with a through hole T at a position corresponding to the second recess 5 ′ and the third recess 5 ″.

基板2は、公知の方法によって作製されたものを用いることができる。基板2が樹脂製である場合、例えばレプリカモールディング法によって、第一〜第三凹部5,5’,5”及び溝部Rが一括して形成された基板2を作製できる。別の公知方法としては、例えば樹脂、ガラス、シリコン等の材料からなる平板の表面に、フォトリソグラフでレジストマスクを形成し、RIE(Reactive Ion Etching)等のエッチング方法によって、第一〜第三凹部5,5’,5”及び溝部Rを形成することによって、基板2を作製することができる。また、レーザー加工、NC加工、光造形加工、射出成型加工、ナノインプリント加工等の方法を適宜使用することもできる。   As the substrate 2, a substrate manufactured by a known method can be used. When the substrate 2 is made of resin, the substrate 2 in which the first to third recesses 5, 5 ′, 5 ″ and the groove portion R are collectively formed can be manufactured by, for example, a replica molding method. For example, a resist mask is formed by photolithography on the surface of a flat plate made of a material such as resin, glass, or silicon, and the first to third recesses 5, 5 ′, 5 are formed by an etching method such as RIE (Reactive Ion Etching). By forming the grooves R, the substrate 2 can be manufactured. In addition, methods such as laser processing, NC processing, optical modeling processing, injection molding processing, and nanoimprint processing can be appropriately used.

基板2および天板3の材料は特に制限されず、例えば樹脂(プラスチック)、ガラス、シリコン等が使用できる。チャンバー4内の培養細胞を光学的に観察することが容易であるので、前記材料は透明材料であることが好ましく、具体的には樹脂及びガラスが好ましい。また、プラズマ処理によって基板2及び天板3の表面を活性化して、当該表面同士を圧着することによって、基板2と天板3とを接合できるので、前記材料は樹脂であることがより好ましい。前記樹脂としては、シリコーン系樹脂{例えばポリジメチルシロキサン(PDMS)}、アクリル系樹脂(例えばポリメタクリル酸メチル)、スチレン系樹脂(例えばポリスチレン)が高い透明性を有するため更に好ましい。   The material of the board | substrate 2 and the top plate 3 is not restrict | limited in particular, For example, resin (plastic), glass, a silicon | silicone etc. can be used. Since it is easy to optically observe the cultured cells in the chamber 4, the material is preferably a transparent material, and specifically, resin and glass are preferable. Moreover, since the board | substrate 2 and the top plate 3 can be joined by activating the surface of the board | substrate 2 and the top plate 3 by plasma processing, and crimping | bonding the said surfaces, it is more preferable that the said material is resin. As the resin, a silicone resin {for example, polydimethylsiloxane (PDMS)}, an acrylic resin (for example, polymethyl methacrylate), and a styrene resin (for example, polystyrene) are more preferable because they have high transparency.

PDMSの表面に直に接着できる細胞の種類は極めて少ないので、PDMSからなる基板2を使用することによって、流路に細胞が接着してしまうことを防止できる。またPDMSは酸素透過性が高いので細胞培養用途のマイクロチップを作製する材料として適している。
したがって、基板2及び天板3の材料としては、PDMSが特に好ましい。また、基板2及び天板3のうち、前記細胞懸濁液が接触する箇所のみをPDMSで構成してもよい。基板2及び天板3の材料は同じであっても異なっていてもよく、例えば基板2をPDMS製とし、天板3をガラス製とすることができる。
Since there are very few types of cells that can directly adhere to the surface of PDMS, it is possible to prevent cells from adhering to the flow path by using the substrate 2 made of PDMS. PDMS is suitable as a material for producing a microchip for cell culture because of its high oxygen permeability.
Therefore, PDMS is particularly preferable as the material of the substrate 2 and the top plate 3. Moreover, you may comprise only the location where the said cell suspension contacts among the board | substrate 2 and the top plate 3 by PDMS. The materials of the substrate 2 and the top plate 3 may be the same or different. For example, the substrate 2 can be made of PDMS and the top plate 3 can be made of glass.

基板2及び天板3のうち、前記細胞懸濁液又は培養液に接触する領域には、撥水処理等の表面加工を施してもよい。撥水処理を行った箇所では、細胞が接着することを抑制できると共に、前記細胞懸濁液や培養液等の液体の流れを一層スムーズにすることができる。前記撥水処理としては、−(CF−CF基を持つパーフルオロアルキル基含有シラン(FAS)やポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフッ素樹脂を用いて、当該表面を被膜する公知の方法が例示できる。 A surface treatment such as a water repellent treatment may be performed on a region of the substrate 2 and the top plate 3 that is in contact with the cell suspension or the culture solution. In the place where the water repellent treatment has been performed, it is possible to suppress the adhesion of the cells and to further smooth the flow of the liquid such as the cell suspension or the culture solution. As the water-repellent treatment, a known fluororesin such as perfluoroalkyl group-containing silane (FAS) or polytetrafluoroethylene (PTFE) having a — (CF 2 ) n —CF 3 group is used to coat the surface. This method can be exemplified.

[工程A]
図6に示すように、第一態様の工程Aは、基板2の表面2a、第一凹部5、第二凹部5’、第三凹部5”、及び溝部Rに、細胞の接着を促す足場因子8を吸着させる(配する)工程である。
足場因子8は、導入する細胞の接着を促して培養できるものであれば特に制限されず、例えば公知の細胞接着性タンパク質を含むものが使用できる。
[Process A]
As shown in FIG. 6, the step A of the first aspect is a scaffolding factor that promotes cell adhesion to the surface 2a, the first recess 5, the second recess 5 ′, the third recess 5 ″, and the groove R of the substrate 2. 8 is a step of adsorbing (arranging) 8.
The scaffold factor 8 is not particularly limited as long as it can promote the adhesion of cells to be introduced and can be cultured. For example, a scaffold containing a known cell adhesion protein can be used.

前記細胞接着性タンパク質としては、例えばコラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、ゼラチン、およびポリリジン等が挙げられる。これらの細胞接着性タンパク質は一種だけを用いてもよいし、複数を組み合わせて用いてもよい。なお、前記ポリリジンはペプチドであるが、本明細書及び特許請求の範囲においては、細胞接着性タンパク質と細胞接着性ペプチドとを区別せずに、両方とも細胞接着性タンパク質と呼ぶ。前記細胞接着性ペプチドとしては、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、ゼラチン等の細胞接着性タンパク質を加水分解した分解物や、化学合成したポリリジンのペプチド鎖等が例示できる。   Examples of the cell adhesive protein include collagen, fibronectin, laminin, gelatin, and polylysine. These cell adhesion proteins may be used alone or in combination. The polylysine is a peptide, but in the present specification and claims, both cell adhesion proteins and cell adhesion peptides are referred to as cell adhesion proteins without distinction. Examples of the cell adhesive peptide include hydrolyzed degradation products of cell adhesive proteins such as collagen, fibronectin, laminin, and gelatin, and chemically synthesized polylysine peptide chains.

足場因子8に含まれる細胞接着性タンパク質は、そこに接着する細胞の生理活性に影響を与えることがある。例えば、一の細胞接着性タンパク質においては当該細胞が増殖せず、他の細胞接着性タンパク質においては当該細胞が活発に増殖する、ということがあり得る。したがって、使用する細胞接着性タンパク質については、このような影響を加味して適宜選択することが好ましい。   The cell adhesion protein contained in the scaffold factor 8 may affect the physiological activity of cells adhering thereto. For example, the cell does not proliferate in one cell adhesive protein, and the cell proliferates actively in another cell adhesive protein. Therefore, it is preferable that the cell adhesive protein to be used is appropriately selected in consideration of such effects.

基板2の表面2a、凹部5及び溝部Rに足場因子8を配する方法としては、足場因子8の細胞接着性が損なわれない方法であれば特に制限されず、例えば物理的若しくは化学的に吸着させる方法が好適な方法として挙げられる。具体的には、足場因子8を懸濁又は溶解した塗布液を基板2の表面2a側の全面に塗布する方法が挙げられる。
本発明において、最終的に足場因子8を配する箇所は第一凹部5の底面5cのみであるが、工程Aにおいては、基板2の表面2a側の全面に塗布することが好ましい(図6参照)。底面5cのみに塗布することは比較的困難であり、当該塗布の操作が複雑なものとなってしまうからである。一方、前記全面に塗布する方法は比較的容易であり、当該塗布の操作を簡便化できる。
The method for disposing the scaffolding factor 8 on the surface 2a, the recess 5 and the groove R of the substrate 2 is not particularly limited as long as the cell adhesion of the scaffolding factor 8 is not impaired. For example, it is physically or chemically adsorbed. A suitable method is mentioned. Specifically, a method in which a coating solution in which the scaffold factor 8 is suspended or dissolved is applied to the entire surface of the substrate 2 on the surface 2a side.
In the present invention, the place where the scaffolding factor 8 is finally disposed is only the bottom surface 5c of the first recess 5. However, in step A, it is preferably applied to the entire surface on the surface 2a side of the substrate 2 (see FIG. 6). ). This is because it is relatively difficult to apply only to the bottom surface 5c, and the application operation becomes complicated. On the other hand, the method of applying to the entire surface is relatively easy, and the operation of the application can be simplified.

前記塗布液を全面に塗布する方法としては、例えばスピンコート法が挙げられる。また、前記塗布液に基板2を浸漬させる方法も挙げられる。浸漬中に超音波処理等を行うことによって、基板2の表面に付着し得る気泡を除いて、前記全面にムラなくより均一に塗布することができる。
前記足場因子8を表面2a、凹部5及び溝部Rに接触させることによって、接触した面に当該足場因子8を物理的若しくはな化学的に吸着させることができる。
Examples of the method for applying the coating solution on the entire surface include a spin coating method. Moreover, the method of immersing the board | substrate 2 in the said coating liquid is also mentioned. By performing ultrasonic treatment or the like during the immersion, it is possible to apply uniformly over the entire surface, except for bubbles that may adhere to the surface of the substrate 2.
By making the said scaffold factor 8 contact the surface 2a, the recessed part 5, and the groove part R, the said scaffold factor 8 can be made to adsorb | suck to the contact surface physically or chemically.

前記接触の時間は特に制限されないが、1分以上の接触時間が好ましく、5分以上の接触時間がより好ましく、30分以上の接触時間が更に好ましい。この下限値以上とすることにより、前記吸着をより確実にすることができる。上限値は特に制限されず、例えば10時間程度とすれば、前記吸着をより一層確実にすることができる。
この物理的な吸着によれば、足場因子8が本来有する細胞接着性若しくは生理活性を実質的に損なうことなく、前記全面に吸着させることができる。
The contact time is not particularly limited, but a contact time of 1 minute or longer is preferable, a contact time of 5 minutes or longer is more preferable, and a contact time of 30 minutes or longer is more preferable. By setting the lower limit value or more, the adsorption can be made more reliable. The upper limit is not particularly limited. For example, if the upper limit is about 10 hours, the adsorption can be further ensured.
According to this physical adsorption, it can be adsorbed on the entire surface without substantially impairing the cell adhesion or physiological activity inherent to the scaffold factor 8.

前記塗布液には、足場因子8の他に、前記吸着を促進させるポリマー等を配合してもよい。前記吸着をより確実に又はより迅速に行うことが可能となり得る。前記ポリマーとしては、公知のポリマーを用いればよい。   In addition to the scaffold factor 8, the coating solution may contain a polymer or the like that promotes the adsorption. It may be possible to perform the adsorption more reliably or more quickly. As the polymer, a known polymer may be used.

足場因子8を前記全面に吸着させるために、前記全面に予め高分子材料をグラフト結合させて、この高分子材料を介して足場因子8を前記全面に結合させる方法も可能である。
具体的には、例えばアクリル酸を含む液を前記全面に塗布し、光重合させることによって前記全面にポリアクリル酸をグラフト結合し、次いでこの全面に足場因子8を接触させて足場因子8の有するアミノ基とポリアクリル酸のカルボキシル基とを脱水縮合により結合させる方法(化学的吸着)を採用できる。
In order to adsorb the scaffold factor 8 on the entire surface, a method may be employed in which a polymer material is previously grafted to the entire surface and the scaffold factor 8 is bound to the entire surface via the polymer material.
Specifically, for example, a liquid containing acrylic acid is applied to the entire surface and photopolymerized to graft-bond polyacrylic acid to the entire surface, and then the scaffold factor 8 is brought into contact with the entire surface. A method (chemical adsorption) in which an amino group and a carboxyl group of polyacrylic acid are bonded by dehydration condensation can be employed.

前記塗布液を塗布することによって足場因子8を前記全面に吸着させた後は、前記塗布液を除去して、水分を基板2から除去して乾燥させることが好ましい。後段の工程における各操作において、当該水分が邪魔になる場合があるためである。前記乾燥の方法は、エアブローや減圧乾燥法等の公知の方法が適用できる。前記乾燥の際、足場因子8も同様に乾燥させてよい。   After the scaffolding factor 8 is adsorbed on the entire surface by applying the coating solution, it is preferable to remove the coating solution to remove moisture from the substrate 2 and to dry. This is because the water may get in the way in each operation in the subsequent process. As the drying method, a known method such as air blow or reduced pressure drying can be applied. During the drying, the scaffold factor 8 may be similarly dried.

[工程B]
図7に示すように、第一態様の工程Bは、物理マスク30の凸部31を基板2の第一凹部5に装入し、凸部31によって第一凹部5の底面5cの少なくとも一部を覆って、底面5cに吸着した足場因子8を保護する工程である。
[Process B]
As shown in FIG. 7, in the step B of the first aspect, the convex portion 31 of the physical mask 30 is inserted into the first concave portion 5 of the substrate 2, and at least a part of the bottom surface 5 c of the first concave portion 5 is formed by the convex portion 31. And protecting the scaffolding factor 8 adsorbed on the bottom surface 5c.

工程Bでは、図7に示すように、物理マスク30を構成する基体32の表面32aから突き出すように配された凸部31の先端の面31a(以下、端面31aという)を、第一凹部5の底面5cに密着するように押し付けた状態とすることが好ましい。この状態であると、端面31aと底面5cの間にある足場因子8を外部から遮断して、保護することができる。この状態で、後段の工程Cを行うことが好ましい。   In step B, as shown in FIG. 7, a front surface 31 a (hereinafter referred to as an end surface 31 a) of the convex portion 31 arranged so as to protrude from the surface 32 a of the base body 32 constituting the physical mask 30 is the first concave portion 5. It is preferable to be in a state of being pressed so as to be in close contact with the bottom surface 5c. In this state, the scaffolding factor 8 between the end surface 31a and the bottom surface 5c can be protected by blocking from the outside. In this state, it is preferable to perform the subsequent step C.

本発明において、物理マスク30の形状は特に制限されず、その凸部31が第一凹部5に装入可能であり且つ凸部31が第一凹部5の底面5cに配された足場因子8を外部から遮断して保護できるものであればよい。
本発明にかかる物理マスクは、例えば図5〜9に示すように、基体32と、基体32の表面32aから突き出すように配された凸部31とを少なくとも備え、凸部31は円柱状であり、その直径lが第一凹部5の直径Lよりも小さく、凸部31の先端は、第一凹部5の底面5cに密着可能な平坦な面であり、凸部31の突き出す高さhが、第一凹部5の深さHよりも長い、物理マスク30が好適なものとして挙げられる。
In the present invention, the shape of the physical mask 30 is not particularly limited, and the scaffolding factor 8 in which the convex portion 31 can be inserted into the first concave portion 5 and the convex portion 31 is disposed on the bottom surface 5 c of the first concave portion 5. Any device that can be protected from the outside can be used.
For example, as shown in FIGS. 5 to 9, the physical mask according to the present invention includes at least a base 32 and a convex portion 31 arranged so as to protrude from the surface 32 a of the base 32, and the convex portion 31 is cylindrical. The diameter l is smaller than the diameter L of the first recess 5, the tip of the projection 31 is a flat surface that can be in close contact with the bottom surface 5 c of the first recess 5, and the height h of protrusion of the projection 31 is A physical mask 30 that is longer than the depth H of the first recess 5 is preferred.

基板2の第一凹部5のサイズは特に制限されず、例えば直径Lを1000μm〜2000μmとして、深さHを150μm〜300μmとすることができる。この場合、物理マスク30の柱状の凸部31のサイズは、例えば直径mをチャンバー4の直径Lよりも10μm〜50μm小さくして、高さhをチャンバー4の深さHよりも10μm〜50μm大きくすればよい。   The size in particular of the 1st recessed part 5 of the board | substrate 2 is not restrict | limited, For example, the diameter L can be 1000 micrometers-2000 micrometers, and the depth H can be 150 micrometers-300 micrometers. In this case, for example, the size of the columnar convex portion 31 of the physical mask 30 is such that the diameter m is 10 μm to 50 μm smaller than the diameter L of the chamber 4 and the height h is 10 μm to 50 μm larger than the depth H of the chamber 4. do it.

物理マスク30の凸部31の形状は必ずしも円柱である必要はなく、例えば楕円柱、四角柱、五角柱、六角柱等の柱状であることが好ましい。第一凹部5の形状及び底面5cの形状に合わせて、適宜選択すればよい。凸部31の形状が柱状である場合、柱の側面の一部を削いだ形状としてもよい。例えば、図12に示すように、柱状の凸部31の側面31bを削いだ形状としてもよい。柱状の凸部31の側面31bを削ることによって、後段の工程Cにおいて、第一凹部5の側面5dに配された足場因子8の除去がより容易となり得る。   The shape of the convex portion 31 of the physical mask 30 is not necessarily a cylinder, and is preferably a columnar shape such as an elliptical column, a quadrangular column, a pentagonal column, or a hexagonal column. What is necessary is just to select suitably according to the shape of the 1st recessed part 5, and the shape of the bottom face 5c. When the shape of the convex part 31 is columnar, it is good also as a shape which shaved a part of side surface of the pillar. For example, as shown in FIG. 12, the side surface 31b of the columnar convex portion 31 may be cut off. By removing the side surface 31b of the columnar convex portion 31, it is possible to more easily remove the scaffolding factor 8 disposed on the side surface 5d of the first concave portion 5 in the subsequent step C.

凸部31が基体32から突き出す角度は特に制限されない。凸部31を第一凹部5の底面5cに押し付ける際の圧力負荷が容易となるため、前記角度は基体2の表面32aに対して直角であることが好ましい。   The angle at which the convex portion 31 protrudes from the base body 32 is not particularly limited. Since the pressure load when pressing the convex portion 31 against the bottom surface 5 c of the first concave portion 5 is easy, the angle is preferably perpendicular to the surface 32 a of the base 2.

図7に示すように、凸部31が基体32の表面32aから突き出す高さhは、基板2の第一凹部5の深さよりも長いことが好ましい。この構成であると、凸部31の端面31aを第一凹部5の底面5cに密着させることがより容易となる。さらにこの構成の場合、物理マスク30の表面32aと基板2の表面2aとの距離Gを0よりも大きくすることができ、後段の工程Cで除去すべき領域に配された足場因子8を物理マスク30が覆ってしまうことを防ぐことができる。   As shown in FIG. 7, the height h at which the convex portion 31 protrudes from the surface 32 a of the base body 32 is preferably longer than the depth of the first concave portion 5 of the substrate 2. With this configuration, it becomes easier to bring the end surface 31 a of the convex portion 31 into close contact with the bottom surface 5 c of the first concave portion 5. Further, in the case of this configuration, the distance G between the surface 32a of the physical mask 30 and the surface 2a of the substrate 2 can be made larger than 0, and the scaffold factor 8 arranged in the region to be removed in the subsequent process C is physically It is possible to prevent the mask 30 from being covered.

前記距離Gは、後段の工程Cにおいて基板の表面2a及び溝部Rに配された足場因子8を除去することが容易となることから、大きいほど好ましい。基板2の表面2aの面積及び物理マスク30の表面32aの面積にもよるが、通常、距離Gの下限値は1μm以上であればよく、5μm以上が好ましく、10μm以上がより好ましい。
前記下限値以上とすることによって、前記プラズマ処理におけるプラズマや前記化学処理におけるアルカリ溶液若しくは酸溶液等の処理液が、基板2と物理マスク30の基体2との隙間に入り込むことがより容易となり、第一凹部5の底面5c以外に配された余分な足場因子8を除去することがより容易となり得る。距離Gの上限値は特に制限されず、例えば50μm〜5mm程度とすることができる。
The distance G is preferably as large as possible because it becomes easy to remove the scaffolding factor 8 disposed on the surface 2a and the groove R of the substrate in the subsequent step C. Although it depends on the area of the surface 2 a of the substrate 2 and the area of the surface 32 a of the physical mask 30, the lower limit of the distance G is usually 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and more preferably 10 μm or more.
By setting it to the lower limit value or more, it becomes easier for the processing liquid such as the plasma in the plasma processing or the alkali solution or the acid solution in the chemical processing to enter the gap between the substrate 2 and the base 2 of the physical mask 30, It may be easier to remove the excess scaffolding factor 8 disposed other than the bottom surface 5 c of the first recess 5. The upper limit value of the distance G is not particularly limited, and can be, for example, about 50 μm to 5 mm.

凸部31の端面31aが第一凹部5の底面5cを保護する領域の面積は、広いほど好ましい。保護した領域に配された足場因子8において細胞を培養することができるので、当該領域の面積が広いほど、細胞培養に使用し得る面積が広くなる。例えば、第一凹部5の底面5cの全面積を100%とした場合、保護する領域は60%以上が好ましく、75%以上がより好ましく、90%以上が更に好ましい。   The area of the region where the end surface 31a of the convex portion 31 protects the bottom surface 5c of the first concave portion 5 is preferably as large as possible. Since cells can be cultured in the scaffold factor 8 placed in the protected region, the area that can be used for cell culture increases as the area of the region increases. For example, when the total area of the bottom surface 5c of the first recess 5 is 100%, the area to be protected is preferably 60% or more, more preferably 75% or more, and still more preferably 90% or more.

基体2の表面2aに設けられた第一凹部5の個数が複数である場合、物理マスク30を構成する基体32において、凸部31は、当該第一凹部の個数に対応させて、複数設けられていることが好ましい。複数の凸部31を基体32に設ける位置は、基体32を基板2の表面2aに対向させた際に、複数の第一凹部5に複数の凸部31が各々臨む位置とすることが好ましい。この構成であれば、基体2の複数の第一凹部5の各底面5cに配された足場因子8を、一個の物理マスク30によって一括して保護することができる。   When the number of the first recesses 5 provided on the surface 2a of the base body 2 is plural, in the base body 32 constituting the physical mask 30, a plurality of convex portions 31 are provided corresponding to the number of the first concave portions. It is preferable. The position where the plurality of convex portions 31 are provided on the base body 32 is preferably a position where the plurality of convex portions 31 respectively face the plurality of first concave portions 5 when the base body 32 is opposed to the surface 2 a of the substrate 2. With this configuration, the scaffold factor 8 disposed on each bottom surface 5 c of the plurality of first recesses 5 of the base 2 can be collectively protected by one physical mask 30.

物理マスク30を構成する基体32の形状は、凸部31を保持して、凸部31を基板2の第一凹部5に装入できるものであれば特に制限されず、例えば平板状、網状、棒状等が挙げられる。基体32が網状である場合、当該網を構成する縦棒と横棒の交点に凸部31を配すればよい。また、基体32が棒状である場合、当該棒の所望の位置に凸部31を配することができる。これらの物理マスクは、例えば樹脂基板を材料とした機械加工によって作製できる。   The shape of the base body 32 constituting the physical mask 30 is not particularly limited as long as the convex portion 31 is held and the convex portion 31 can be inserted into the first concave portion 5 of the substrate 2. A rod shape etc. are mentioned. When the base body 32 is a net-like shape, the convex portions 31 may be arranged at the intersections of the vertical bars and the horizontal bars that constitute the net. Moreover, when the base | substrate 32 is rod-shaped, the convex part 31 can be distribute | arranged to the desired position of the said bar | burr. These physical masks can be produced by machining using, for example, a resin substrate.

物理マスク30の材質(材料)は、後段の工程Cにおける処理に耐えうる材料であれば特に制限されず、例えば種々の樹脂が適用可能である。図5〜9に示す物理マスク30を構成する基体32は、平板状のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)製であり、凸部31も同様にPTFE製である。PTFEは、後段の工程Cにおいて使用しうるプラズマ処理やアルカリ若しくは酸等の化学処理に耐性を有すると共に、剛性を有するので、プラズマ処理時における基板2の変形を防止できるので好ましい。したがって、本発明にかかる物理マスクの材質は、PTFEであることが好ましい。   The material (material) of the physical mask 30 is not particularly limited as long as it is a material that can withstand the process in the subsequent process C, and various resins can be applied, for example. The base 32 constituting the physical mask 30 shown in FIGS. 5 to 9 is made of flat polytetrafluoroethylene (PTFE), and the convex portion 31 is also made of PTFE. PTFE is preferable because it has resistance to plasma treatment and chemical treatment such as alkali or acid that can be used in the subsequent step C, and has rigidity, so that deformation of the substrate 2 during plasma treatment can be prevented. Therefore, the material of the physical mask according to the present invention is preferably PTFE.

ところで、物理マスク30の凸部31を基板2の第一凹部5内に装入した状態で固定する方法として、例えば図11に示すような固定器具40を使用できる。図11は、固定器具40、物理マスク30及び基体2の模式的な断面図である。
固定器具40は、固定板41及び押さえ板42を備えており、固定板41の表面には基板2を保持可能な凹状の固定部45が設けられている。この固定部45内に基体2を固定し、物理マスク30の凸部31を基体2の第一凹部5に装入した状態で、物理マスク30の基体32の上面32bを押さえ板42によって押さえる。押さえ板42によって基体32を押す圧力は、固定板41の底面に配されたナット44及び押さえ板42の上面に配したネジ43の締め具合によって調整できる。ナット44及びネジ43を配する複数の位置は、基板2の中心に対して点対称とすることが好ましい。押さえ板42による押さえる力を、物理マスク30の基体32の上面に均等に負荷することができる。
By the way, as a method of fixing the convex portion 31 of the physical mask 30 in a state of being inserted into the first concave portion 5 of the substrate 2, for example, a fixing device 40 as shown in FIG. 11 can be used. FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the fixing device 40, the physical mask 30, and the base 2.
The fixing device 40 includes a fixing plate 41 and a pressing plate 42, and a concave fixing portion 45 capable of holding the substrate 2 is provided on the surface of the fixing plate 41. The base 2 is fixed in the fixing portion 45, and the upper surface 32 b of the base 32 of the physical mask 30 is pressed by the pressing plate 42 in a state where the convex portion 31 of the physical mask 30 is inserted into the first concave portion 5 of the base 2. The pressure for pressing the base body 32 by the pressing plate 42 can be adjusted by tightening the nuts 44 disposed on the bottom surface of the fixing plate 41 and the screws 43 disposed on the top surface of the pressing plate 42. A plurality of positions where the nut 44 and the screw 43 are arranged are preferably point-symmetric with respect to the center of the substrate 2. The pressing force by the pressing plate 42 can be evenly applied to the upper surface of the base 32 of the physical mask 30.

[工程C]
図8又は図9に示すように、第一態様の工程Cは、基板2の第一凹部5の底面5c以外に吸着した足場因子8を除去する工程である。
図8に示すように、物理マスク30によって第一凹部5の底面5cを保護した状態で、基板2の表面をプラズマ処理することによって、保護された底面5c以外に配された足場因子8を変性又は焼却して、足場因子8の細胞接着性を失わせることができる。
ここで、本発明において「足場因子を除去する」とは、当該足場因子の細胞接着性を除去することを意味し、当該足場因子の物理的実体を完全に除去することだけを意味するものではない。
[Process C]
As shown in FIG. 8 or FIG. 9, the process C of the first aspect is a process of removing the scaffold factor 8 adsorbed on the substrate 2 other than the bottom surface 5 c of the first recess 5.
As shown in FIG. 8, the surface of the substrate 2 is plasma-treated in a state where the bottom surface 5c of the first recess 5 is protected by the physical mask 30, thereby modifying the scaffold factor 8 disposed other than the protected bottom surface 5c. Alternatively, it can be incinerated to lose the cell adhesion of scaffold factor 8.
Here, in the present invention, “removing the scaffolding factor” means removing the cell adhesion of the scaffolding factor and does not mean only removing the physical entity of the scaffolding factor completely. Absent.

工程Cにおいて足場因子8を除去する方法としては、基板2の損傷を極力抑制しつつ、物理マスク30で保護した領域以外の足場因子8を除去できる方法であれば特に制限されない。例えばプラズマ処理又は化学薬品処理が好適な除去方法として挙げられる。   The method of removing the scaffold factor 8 in the step C is not particularly limited as long as it is a method capable of removing the scaffold factor 8 other than the region protected by the physical mask 30 while suppressing damage to the substrate 2 as much as possible. For example, plasma treatment or chemical treatment is a suitable removal method.

前記プラズマ処理における作動ガス(処理ガス)としては、アルゴンガス、窒素ガス、酸素ガス等のプラズマを用いることができる。当該ガスにはブタジエンガス、炭酸ガス等を混合してもよい。ブタジエンガスを混合することによって、プラズマ処理した基板2の表面2aに薄膜を形成して、当該表面2aの接着性をより高めることができる。また炭酸ガスを混合することによって、前記接着性を調整することもできる。   As the working gas (processing gas) in the plasma processing, plasma such as argon gas, nitrogen gas, oxygen gas or the like can be used. The gas may be mixed with butadiene gas, carbon dioxide gas or the like. By mixing butadiene gas, a thin film can be formed on the surface 2a of the plasma-treated substrate 2, and the adhesion of the surface 2a can be further enhanced. Moreover, the said adhesiveness can also be adjusted by mixing a carbon dioxide gas.

前記化学薬品処理としては、NaOH、KOH等のアルカリ水溶液、塩酸、クロム酸等の酸水溶液、又はハロゲン化炭化水素系溶剤を用いた表面処理が挙げられる。
また、足場因子8の除去方法として、コロナ放電処理、オゾン処理、UV照射処理、電子線照射処理、又は火炎による表面処理等を適用してもよい。
Examples of the chemical treatment include surface treatment using an aqueous alkali solution such as NaOH and KOH, an aqueous acid solution such as hydrochloric acid and chromic acid, or a halogenated hydrocarbon solvent.
Further, as a method for removing the scaffold factor 8, corona discharge treatment, ozone treatment, UV irradiation treatment, electron beam irradiation treatment, surface treatment with flame, or the like may be applied.

工程Cにおいて、物理マスク30によって保護した足場因子8以外の足場因子8を除去する方法としては、別途の乾燥処理が不要なドライプロセスであり、基体2の損傷を最低限で抑えることができるので、プラズマ処理が好ましい。基板2の表面2a及び溝部Rをプラズマ処理することによって、不要な足場因子8を除去できる。   In step C, as a method for removing the scaffolding factor 8 other than the scaffolding factor 8 protected by the physical mask 30, a dry process that does not require a separate drying process is required, and damage to the substrate 2 can be minimized. Plasma treatment is preferred. By performing plasma processing on the surface 2a and the groove portion R of the substrate 2, the unnecessary scaffold factor 8 can be removed.

[工程D]
第一態様の工程Dは、第一凹部5に装入した物理マスク30を取り外す工程である。
物理マスク30を構成する基体32を引き上げることによって、第一凹部5内に装入して、底面5cに押し付けていた凸部31を引き上げればよい。物理マスク30がPTFE製である場合は、耐久性に優れるので、繰り返し使用できる。
[Process D]
The process D of the first aspect is a process of removing the physical mask 30 inserted in the first recess 5.
By lifting the base 32 constituting the physical mask 30, the convex portion 31 that has been inserted into the first concave portion 5 and pressed against the bottom surface 5c may be pulled up. When the physical mask 30 is made of PTFE, it has excellent durability and can be used repeatedly.

[工程E]
図10に示すように、第一態様の工程Eは、基板2の表面2aに天板3を接合させて、第一凹部5及び溝部Rに蓋をする工程である。
基板2の表面2aに対して天板3の下面3aを接合させる方法としては特に制限されず、例えば基板2の表面2aに接着性を付与して、下面3aを圧着させることによって接合させる公知の方法が適用できる。
前記接着性を付与する方法としては、基板2の表面2aに接着剤を塗布する方法、基板2の表面2aをプラズマ処理する方法等が挙げられる。
[Process E]
As shown in FIG. 10, the process E of the first aspect is a process of bonding the top plate 3 to the surface 2 a of the substrate 2 and covering the first recess 5 and the groove R.
The method of joining the lower surface 3a of the top plate 3 to the surface 2a of the substrate 2 is not particularly limited. For example, a known method of joining the surface 2a of the substrate 2 by bonding the lower surface 3a by bonding is provided. The method is applicable.
Examples of the method for imparting the adhesive property include a method of applying an adhesive to the surface 2a of the substrate 2, a method of plasma-treating the surface 2a of the substrate 2.

前段の工程Cにおいて、余分な足場因子8を除去するためにプラズマ処理を行う場合、当該プラズマ処理の処理室内に天板3を置いて、足場因子8の除去と同時に、天板3の下面3aをプラズマ処理することが好ましい(図9参照)。
すなわち、本発明のマイクロチップの製造方法では、工程Cにおいて、前記プラズマ処理によって、基板2の表面2a及び天板3の表面3a(下面3a)をプラズマ処理で活性化した後、工程Eにおいて、前記活性化された表面同士を圧着することによって、前記接合を行うことが好ましい。この方法によれば、工程Cにおけるプラズマ処理によって、余分な足場因子8を除去できると共に、基板2の表面2aに天板3を接合させるための前処理を行うことができるので、製造工程をより簡便化して製造効率を高められる。
When plasma processing is performed to remove the excess scaffold factor 8 in the preceding step C, the top plate 3 is placed in the plasma processing chamber, and simultaneously with the removal of the scaffold factor 8, the lower surface 3a of the top plate 3 is removed. Is preferably plasma-treated (see FIG. 9).
That is, in the microchip manufacturing method of the present invention, in step C, the surface 2a of the substrate 2 and the surface 3a (lower surface 3a) of the top plate 3 are activated by plasma treatment in step C, and then in step E, The bonding is preferably performed by pressure bonding the activated surfaces. According to this method, the excess scaffold factor 8 can be removed by the plasma treatment in the step C, and the pretreatment for joining the top plate 3 to the surface 2a of the substrate 2 can be performed. Simplification can increase production efficiency.

前記プラズマ処理等によって基板2の表面2a及び/又は天板3の下面3aに接着性を付与して、表面2aと下面3aとを合わせて圧着することによって、第一凹部5、第二凹部5’、第三凹部5”及び各溝部Rをシールして、貯留部21、チャンバー4、送液流路11、導入流路12、導出流路13、排出流路14及び排出部22を備えたマイクロチップ1を製造することができる(図10参照)。なお、天板3において、第二凹部5’及び第三凹部5”に対応する位置にはスルーホールTが各々設けられているので、貯留部21及び排出部22は、当該スルーホールTを介して外部に連通している。   The first concave portion 5 and the second concave portion 5 are formed by applying adhesiveness to the surface 2a of the substrate 2 and / or the lower surface 3a of the top plate 3 by the plasma treatment or the like, and pressing the surface 2a and the lower surface 3a together. ', The third concave portion 5 "and each groove portion R are sealed, and a storage portion 21, a chamber 4, a liquid feeding flow channel 11, an introduction flow channel 12, a discharge flow channel 13, a discharge flow channel 14 and a discharge portion 22 are provided. The microchip 1 can be manufactured (see FIG. 10). Since the top plate 3 is provided with through holes T at positions corresponding to the second recess 5 ′ and the third recess 5 ″, The storage unit 21 and the discharge unit 22 communicate with the outside through the through hole T.

前記プラズマ処理の強度及び処理時間は、基板2、天板3、足場因子8、及びプラズマの種類によっても異なるが、例えば基板2及び天板3がPDMSであり、足場因子8が前記細胞接着性タンパク質であり、酸素プラズマを用いる場合、前記プラズマ処理は100Wで1秒〜30秒が好ましく、1秒〜20秒がより好ましく、1秒〜10秒が更に好ましい。下限値以上であることにより、足場因子8を充分に除去して、基板2及び天板3の接合面を充分に表面改質して接着性を付与することができる。上限値以下であることにより、基板2及び天板3の損傷を最小限に抑えることができる。
また、前記プラズマ処理における電力としては、100〜200Wが好ましい。前記電力範囲の下限値以上であると一層充分に表面改質することができ、上限値以下であると処理対象である基板及び天板の変形を抑制し易い。前記プラズマを発生させる処理室の圧力としては、5〜10Paが好ましい。前記処理室へのプラズマ作動ガス(処理ガス)の流入量としては、100mL/分〜200ml/分が好ましい。プラズマ処理が適切に行われたことは、例えばPDMS基板の場合、その表面の水接触角が25〜40°となることによって確認できる。
The intensity and processing time of the plasma treatment vary depending on the substrate 2, the top plate 3, the scaffolding factor 8, and the type of plasma. For example, the substrate 2 and the top plate 3 are PDMS, and the scaffolding factor 8 is the cell adhesion property. When the protein is oxygen and oxygen plasma is used, the plasma treatment is preferably 100 W, preferably from 1 second to 30 seconds, more preferably from 1 second to 20 seconds, and even more preferably from 1 second to 10 seconds. By being above the lower limit value, the scaffold factor 8 can be sufficiently removed, and the bonding surface of the substrate 2 and the top plate 3 can be sufficiently modified to impart adhesiveness. By being below the upper limit, damage to the substrate 2 and the top plate 3 can be minimized.
Moreover, as the electric power in the said plasma processing, 100-200W is preferable. If it is at least the lower limit value of the power range, the surface can be more fully modified, and if it is at most the upper limit value, it is easy to suppress deformation of the substrate and the top plate to be processed. The pressure of the processing chamber for generating the plasma is preferably 5 to 10 Pa. The flow rate of the plasma working gas (processing gas) into the processing chamber is preferably 100 mL / min to 200 mL / min. For example, in the case of a PDMS substrate, it can be confirmed that the water contact angle on the surface is 25 to 40 °.

本発明にかかるマイクロチップの製造方法は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、前記工程A〜E以外の工程又はステップを含んでいてもよい。   The microchip manufacturing method according to the present invention may include processes or steps other than the processes A to E as long as they do not depart from the spirit of the present invention.

アレイ状に配置された複数の第一凹部5及び溝部Rが表面に形成された基板2をフォトリソグラフィ及びPDMSのレプリカモールディングによって作製した(図13参照)。
基板2の表面に形成した微細構造は、個々に独立した64個のチャンバー4(マイクロチャンバー)となる第一凹部5と合計9本の流路(マイクロ流路)となる溝部Rで構成されている。また、細胞導入ポート21(貯留部21)となる第二凹部5’及び薬剤導入ポート22(排出部22)となる第三凹部5”がそれぞれ4個ずつ形成されている。細胞導入ポート21から細胞懸濁液をマイクロチャンバー内に導入でき、薬剤導入ポート22から異なる液性因子を含む4種類の培地を灌流できるように設計されている。
A substrate 2 having a plurality of first concave portions 5 and groove portions R arranged in an array on the surface was produced by photolithography and replica molding of PDMS (see FIG. 13).
The fine structure formed on the surface of the substrate 2 is composed of first recesses 5 serving as 64 independent chambers 4 (micro chambers) and groove portions R serving as a total of nine channels (micro channels). Yes. In addition, four second recesses 5 ′ serving as the cell introduction port 21 (reservoir 21) and four third recesses 5 ″ serving as the drug introduction port 22 (discharge unit 22) are formed. The cell suspension can be introduced into the microchamber, and four kinds of media containing different humoral factors can be perfused from the drug introduction port 22.

以下の手順で、細胞接着性タンパク質を酸素プラズマによってパターニングすると同時に、プラズマボンディングによってマイクロチップ1を組み立てた。
1)PDMS製の基板2の表面に100W、3秒の条件で酸素プラズマを照射して、基板表面を親水化(活性化)した後、第一凹部5のアレイ全面に100μMのコラーゲン水溶液若しくはフィブロネクチン水溶液を塗布し、3分間、37℃の条件で当該細胞接着性タンパク質(足場因子8)を基板表面に物理的に吸着させた。
2)第一凹部5の形状に寸法が適合する凸部31が、第一凹部5の配置に対応するように基体32の表面に備えられたテフロン(登録商標)製の物理マスク30を、基板2上に位置合わせして置き、各凸部31を各第一凹部5に装入した(図13参照)。
3)第一凹部5以外の領域に吸着した細胞接着性タンパク質を分解除去する目的、及び基板2を構成するPDMS表面の活性化を行う目的で、基体2及び物理マスク30を図示しないホルダー(固定器具)で固定して、酸素プラズマを100W、10秒の条件で照射した(図14参照)。この際、天板3も同時にプラズマ照射した。
4)ホルダーを分解し、物理マスク30を取って、基体2及び天板3を圧着して接合さることによって、各マイクロチャンバー及び流路をシールして、細胞導入ポート21、流路11、チャンバー4、及び薬剤導入ポート22を備えたマイクロチップ1を作製した(図15参照)。
In the following procedure, the cell adhesion protein was patterned by oxygen plasma, and at the same time, the microchip 1 was assembled by plasma bonding.
1) The surface of the PDMS substrate 2 is irradiated with oxygen plasma under conditions of 100 W for 3 seconds to hydrophilize (activate) the substrate surface, and then the 100 μM collagen aqueous solution or fibronectin is applied to the entire surface of the first recess 5. The aqueous solution was applied, and the cell adhesion protein (scaffolding factor 8) was physically adsorbed on the substrate surface at 37 ° C. for 3 minutes.
2) A physical mask 30 made of Teflon (registered trademark) provided on the surface of the base 32 so that a convex portion 31 whose size conforms to the shape of the first concave portion 5 corresponds to the arrangement of the first concave portion 5 is used as a substrate. 2 and aligned with each other, each convex portion 31 was inserted into each first concave portion 5 (see FIG. 13).
3) A holder (fixed) (not shown) for fixing the substrate 2 and the physical mask 30 for the purpose of decomposing and removing the cell-adhesive protein adsorbed in the area other than the first recess 5 and activating the PDMS surface constituting the substrate 2 The device was fixed with an instrument) and irradiated with oxygen plasma at 100 W for 10 seconds (see FIG. 14). At this time, the top plate 3 was also irradiated with plasma.
4) The holder is disassembled, the physical mask 30 is taken, the base body 2 and the top plate 3 are bonded by pressure bonding, and each microchamber and the flow path are sealed, and the cell introduction port 21, the flow path 11, the chamber 4 and the microchip 1 provided with the drug introduction port 22 was produced (see FIG. 15).

上記方法による足場因子8のパターニングの状態を観察するため、蛍光色素であるFITCで標識したコラーゲン又はTRITCで標識したフィブロネクチンを使用して、上記方法によってパターニングした。パターニング後の第一凹部5を蛍光観察したところ、細胞接着性タンパク質の種類に依らず、物理マスク30の凸部31のパターン通りに、すなわちマイクロチャンバー4の底部5cにのみ直径1mm程度の円形スポットで、細胞接着性タンパク質が固定化されていることが確認できた(図16参照)。   In order to observe the patterning state of scaffold factor 8 by the above method, patterning was performed by the above method using collagen labeled with FITC as a fluorescent dye or fibronectin labeled with TRITC. When the first concave portion 5 after patterning was observed with fluorescence, a circular spot having a diameter of about 1 mm was observed according to the pattern of the convex portion 31 of the physical mask 30, that is, only on the bottom portion 5 c of the microchamber 4, regardless of the type of cell adhesive protein. Thus, it was confirmed that the cell adhesion protein was immobilized (see FIG. 16).

図16(a)は、FITC標識コラーゲンを吸着させたマイクロチャンバー4を蛍光顕微鏡で観察した写真であり、図16(b)は、プラズマ処理によるパターニング後の写真である。パターニング後のマイクロチャンバー4の底面5cにはFITC標識コラーゲンが除去されずに残っている。一方、底面5c以外に配された当該コラーゲンは、プラズマ処理によって除去されていることが明らかである。
図16(c)は、TRITC標識フィブロネクチンを吸着させたマイクロチャンバー4を蛍光顕微鏡で観察した写真であり、図16(d)は、プラズマ処理によるパターニング後の写真である。パターニングの結果は、コラーゲンの場合と同様である。
FIG. 16A is a photograph of the microchamber 4 on which FITC-labeled collagen has been adsorbed observed with a fluorescence microscope, and FIG. 16B is a photograph after patterning by plasma processing. FITC-labeled collagen remains on the bottom surface 5c of the microchamber 4 after patterning without being removed. On the other hand, it is clear that the collagen arranged other than the bottom surface 5c is removed by the plasma treatment.
FIG. 16 (c) is a photograph of the microchamber 4 on which TRITC-labeled fibronectin is adsorbed observed with a fluorescence microscope, and FIG. 16 (d) is a photograph after patterning by plasma treatment. The result of patterning is the same as in the case of collagen.

マイクロチップ1の薬剤導入ポート22に4種類の色素溶液を注入し、20〜100kPaの圧力を印加することによって、マイクロチャンバー4を介して細胞導入ポート21まで流した。注入した4種類の色素溶液は、漏れたり、混じり合わずに、各マイクロチャンバーに導入された(図17参照)。このことは、流路に圧力を印加して液体を流した場合においても当該液体のリークが生じない程度に、基板2と天板3との充分な接着強度(接合強度)が得られたことを意味する。したがって、酸素プラズマ照射によって、物理マスク30で保護した領域以外の細胞接着性タンパク質が充分に分解除去されると共に、除去された細胞接着性タンパク質層の下にあるPDMS基板の表面2aが充分に活性化されて、接合に必要な接着性が付与されたことが明らかである。   Four types of dye solutions were injected into the drug introduction port 22 of the microchip 1 and applied to the cell introduction port 21 through the microchamber 4 by applying a pressure of 20 to 100 kPa. The four dye solutions injected were introduced into each microchamber without leaking or mixing (see FIG. 17). This means that sufficient adhesion strength (bonding strength) between the substrate 2 and the top plate 3 was obtained to the extent that leakage of the liquid does not occur even when a liquid is flowed by applying pressure to the flow path. Means. Therefore, the cell adhesion protein other than the region protected by the physical mask 30 is sufficiently decomposed and removed by the oxygen plasma irradiation, and the surface 2a of the PDMS substrate under the removed cell adhesion protein layer is sufficiently active. It is clear that the adhesiveness necessary for joining was imparted.

作製したマイクロチップ1中で、CHO細胞及びNIH3T3細胞の培養を行った。足場因子8としてコラーゲン又はフィブロネクチンを配したマイクロチャンバー4を用いた。各足場因子8を配したチャンバー4において、24時間の静置培養によって各細胞は底面に接着し、進展した。ついで、48時間の灌流培養によって各細胞は増殖した。その結果を図18に示す。   In the produced microchip 1, CHO cells and NIH3T3 cells were cultured. A microchamber 4 provided with collagen or fibronectin as the scaffold factor 8 was used. In the chamber 4 in which each scaffold factor 8 was arranged, each cell adhered to the bottom surface and advanced by 24 hours of static culture. Each cell was then grown by 48 hours of perfusion culture. The result is shown in FIG.

図18(a)は足場因子8を配していないマイクロチャンバーにおけるCHO細胞(24時間後)であり、図18(b)は足場因子8を配していないマイクロチャンバーにおけるNIH3T3細胞(24時間後)であり、図18(c,g)はコラーゲンを配したマイクロチャンバー4におけるCHO細胞(24時間後、48時間後)であり、図18(d,h)はコラーゲンを配したマイクロチャンバー4におけるNIH3T3細胞(24時間後、48時間後)であり、図18(e,i)はフィブロネクチンを配したマイクロチャンバーにおけるCHO細胞(24時間後、48時間後)であり、図18(f,j)はフィブロネクチンを配したマイクロチャンバーにおけるNIH3T3細胞(24時間後、48時間後)である。   FIG. 18 (a) shows CHO cells (24 hours later) in a microchamber not provided with scaffold factor 8, and FIG. 18 (b) shows NIH3T3 cells (24 hours later) in a microchamber not provided with scaffold factor 8. 18 (c, g) are CHO cells (24 hours and 48 hours later) in the microchamber 4 in which collagen is disposed, and FIG. 18 (d, h) is in the microchamber 4 in which collagen is disposed. NIH3T3 cells (24 hours and 48 hours later), and FIG. 18 (e, i) are CHO cells (24 hours and 48 hours later) in a microchamber provided with fibronectin, and FIG. 18 (f, j). Are NIH3T3 cells (24 hours and 48 hours later) in a microchamber with fibronectin.

CHO細胞、NIH3T3細胞の何れも、足場因子8の無いPDMS表面2aにはほとんど接着しなかった(図18(a,b))。一方、足場因子8を上記パターニング方法によって配した場合には、細胞が当該足場因子8に接着して増殖した。したがって、当該足場因子8は、上記プラズマ処理の際に物理マスク30によって保護されており、その細胞接着性を失わなかったことが明らかである。   Neither CHO cells nor NIH3T3 cells adhered to the PDMS surface 2a without the scaffold factor 8 (FIGS. 18 (a, b)). On the other hand, when the scaffolding factor 8 was arranged by the patterning method, the cells adhered to the scaffolding factor 8 and proliferated. Therefore, it is clear that the scaffold factor 8 is protected by the physical mask 30 during the plasma treatment and does not lose its cell adhesion.

本発明を用いることで、培養環境を網羅的に解析するマイクロチップを簡便に作製することができ、細胞株ごとに異なる性質を有する幹細胞の分化誘導条件を個別に効率的に探索することが可能となる。したがって患者由来のiPS細胞を特定の組織に分化させ、疾患モデル細胞を作成する際の分化誘導プロセスが劇的に効率化する。将来的には、患者ごとに最適な条件で分化誘導された細胞や組織を用いるテーラーメード再生医療の実現につながると考えられる。また、幹細胞に限らず細胞の機能や運命は、液性因子と足場因子によって構成される外部環境に依存する複雑な細胞内シグナル伝達を経て決定されている。本発明によって実現する新たな研究ツールは、このような複雑な生命システムの動作原理の解明にも利用されていくことが期待される。   By using the present invention, it is possible to easily produce a microchip that comprehensively analyzes the culture environment, and it is possible to individually and efficiently search for differentiation induction conditions for stem cells having different properties for each cell line It becomes. Therefore, the differentiation-inducing process when a patient model iPS cell is differentiated into a specific tissue to produce a disease model cell is dramatically improved. In the future, it is thought that it will lead to the realization of tailor-made regenerative medicine using cells and tissues that have been induced to differentiate under optimal conditions for each patient. In addition to stem cells, the function and fate of cells are determined through complex intracellular signal transduction that depends on the external environment composed of humoral factors and scaffolding factors. The new research tool realized by the present invention is expected to be used for elucidating the operating principle of such a complex life system.

1…マイクロチップ、2…基板、2a…基板の表面、3…天板、3a…天板の下面、T…スルーホール、4…チャンバー、4a…主空間部、4b…外周空間部、5…凹部(第一凹部)、5’…第二凹部、5”…第三凹部、5a…主空間凹部、5b…外周空間凹部、5c…凹部の底面、5d…凹部の側面、R…溝部、H…凹部の深さ、L…凹部の直径、6,6A〜6D…試料液、7,7A〜7D…入口流路、8…足場因子、11,11A〜11D…送液流路、12,12A〜12D…導入流路、13,13A〜13D…導出流路、14,14A〜14D…排出流路、15,15A〜15E…出口流路、21…貯留部、22…排出部、30…物理マスク、31…凸部、31a…凸部の先端の面(端面)、32…基体、32a…基体の表面(下面)、32b…基体の上面、h…凸部の高さ、l…柱状凸部の直径、G…基体表面と基板表面との距離(隙間の距離)、P…プラズマ、40…固定器具、41…固定板、42…押さえ板、43…ネジ、44…ナット、45…固定部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microchip, 2 ... Board | substrate, 2a ... Surface of board | substrate, 3 ... Top plate, 3a ... Lower surface of top plate, T ... Through hole, 4 ... Chamber, 4a ... Main space part, 4b ... Outer space part, 5 ... Recessed portion (first recessed portion), 5 '... second recessed portion, 5 "... third recessed portion, 5a ... main space recessed portion, 5b ... outer peripheral space recessed portion, 5c ... bottom surface of recessed portion, 5d ... side surface of recessed portion, R ... groove portion, H Depth of recess, L: Diameter of recess, 6, 6A-6D ... Sample solution, 7, 7A-7D ... Inlet channel, 8 ... Scaffolding factor, 11, 11A-11D ... Liquid feed channel, 12, 12A -12D: Introducing flow path, 13, 13A-13D: Deriving flow path, 14, 14A-14D: Discharging flow path, 15, 15A-15E: Outlet flow path, 21: Reserving section, 22: Discharging section, 30: Physical Mask 31, convex portion, 31 a, tip end surface (end surface), 32, base, 32 a, base surface (lower surface) 32b: upper surface of the substrate, h: height of the convex portion, l: diameter of the columnar convex portion, G: distance (gap distance) between the substrate surface and the substrate surface, P: plasma, 40: fixing device, 41: fixing Plate, 42 ... Presser plate, 43 ... Screw, 44 ... Nut, 45 ... Fixed part.

Claims (7)

細胞培養用のチャンバー及び前記チャンバーに接続された流路が形成されたマイクロチップの製造方法であって、
前記チャンバーとなる凹部及び前記流路となる溝部が表面に形成された基板、前記凹部に装入可能な凸部が備えられた物理マスク、並びに前記凹部及び溝部を覆う天板を準備して、
前記基板の表面、凹部及び溝部に、細胞の接着を促す足場因子を吸着させる工程Aと、
前記物理マスクの凸部を前記基板の凹部に装入し、前記凸部によって前記凹部の底面の少なくとも一部を覆って、前記底面に吸着した前記足場因子を保護する工程Bと、
前記覆った底面以外に吸着した前記足場因子を除去する工程Cと、
前記凹部に装入した前記物理マスクを取り外す工程Dと、
前記基板の表面に前記天板を接合させて、前記凹部及び溝部に蓋をする工程Eと、
を含むことを特徴とするマイクロチップの製造方法。
A method for producing a microchip in which a chamber for cell culture and a flow path connected to the chamber are formed,
Prepare a substrate having a recess formed as the chamber and a groove serving as the flow path formed on the surface, a physical mask provided with a projection that can be inserted into the recess, and a top plate that covers the recess and the groove,
Adsorbing a scaffolding factor that promotes cell adhesion to the surface, recess and groove of the substrate; and
The step B of inserting the convex portion of the physical mask into the concave portion of the substrate, covering at least part of the bottom surface of the concave portion by the convex portion, and protecting the scaffold factor adsorbed on the bottom surface;
Step C for removing the scaffold factor adsorbed to other than the covered bottom surface;
Step D for removing the physical mask charged in the recess,
Bonding the top plate to the surface of the substrate and covering the recesses and grooves, and
A method for producing a microchip, comprising:
前記工程Cにおいて、前記基板の表面及び溝部をプラズマ処理することによって、前記保護した足場因子以外の前記足場因子を除去することを特徴とする請求項1に記載のマイクロチップの製造方法。   2. The method of manufacturing a microchip according to claim 1, wherein, in the step C, the scaffold factor other than the protected scaffold factor is removed by performing plasma treatment on a surface and a groove portion of the substrate. 3. 前記工程Cにおいて、前記基板の表面及び前記天板の表面をプラズマ処理で活性化した後、前記工程Eにおいて、前記活性化された表面同士を圧着することによって、前記接合を行うことを特徴とする請求項2に記載のマイクロチップの製造方法。   In the step C, after the surface of the substrate and the surface of the top plate are activated by plasma treatment, the bonding is performed by pressure bonding the activated surfaces in the step E. The method for producing a microchip according to claim 2. 前記足場因子が、コラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、ゼラチン、又はポリリジンを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法。   The method for producing a microchip according to any one of claims 1 to 3, wherein the scaffold factor contains collagen, fibronectin, laminin, gelatin, or polylysine. 請求項1〜4のいずれか一項に記載のマイクロチップの製造方法において使用する物理マスクであって、
基体と、前記基体表面から突き出すように配された前記凸部とを少なくとも備え、
前記凸部は柱状であり、その直径が前記凹部の直径よりも小さく、
前記凸部の先端は、前記凹部の底面に密着可能な面形状であり、
前記凸部の突き出す高さが、前記凹部の深さよりも長いことを特徴とする物理マスク。
It is a physical mask used in the manufacturing method of the microchip as described in any one of Claims 1-4,
Comprising at least a base and the convex portion arranged so as to protrude from the surface of the base;
The convex portion is columnar, and the diameter thereof is smaller than the diameter of the concave portion,
The tip of the convex portion has a surface shape that can be in close contact with the bottom surface of the concave portion,
A physical mask, wherein a height at which the convex portion protrudes is longer than a depth of the concave portion.
前記物理マスクの材質が、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項5に記載の物理マスク。   The physical mask according to claim 5, wherein a material of the physical mask is polytetrafluoroethylene. 細胞培養用のチャンバーとなる凹部及び前記チャンバーに接続された流路となる溝部が形成された基板と、前記凹部及び溝部を覆う天板と、を少なくとも備えたマイクロチップであって、
前記凹部の底面にのみ、細胞接着を促す足場因子が配されていることを特徴とするマイクロチップ。
A microchip comprising at least a substrate on which a recess serving as a cell culture chamber and a groove serving as a flow channel connected to the chamber are formed, and a top plate covering the recess and the groove,
A microchip, wherein a scaffolding factor that promotes cell adhesion is disposed only on the bottom surface of the recess.
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