JP2014219261A - Manufacturing method of micro chamber chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロチャンバーチップの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a microchamber chip.
循環腫瘍細胞(CTC)や循環血管内皮細胞(CEC)、循環血管内皮前駆細胞(CEP)、各種幹細胞など(以下「希少細胞」ともいう)は、病態に応じて血液中に極めて稀に存在する。このような希少細胞の検出は、臨床的に有用であることは明らかであるが、極めて難しい。近年、様々な細胞分離手法を応用して希少細胞の検出が試みられており、様々な検出装置が製品化されている。たとえば、血液などの検体中に対象の希少細胞が存在するかどうかを検査する場合に、検体に由来する細胞懸濁液を平面状に展開した後、展開された全細胞を解析することが提案されている。 Circulating tumor cells (CTC), circulating vascular endothelial cells (CEC), circulating vascular endothelial progenitor cells (CEP), various stem cells (hereinafter also referred to as “rare cells”) are very rarely present in blood depending on the pathological condition. . The detection of such rare cells is obviously difficult, but is extremely difficult. In recent years, various cell separation techniques have been applied to detect rare cells, and various detection devices have been commercialized. For example, when examining whether or not the target rare cells are present in a sample such as blood, it is proposed to analyze the expanded cells after spreading the cell suspension derived from the sample in a flat shape Has been.
たとえば、特許文献1には、複数の微細な凹部(試料保持部)を有するマイクロデバイスが開示されている。特許文献1に記載のマイクロデバイスは、熱可塑性樹脂を射出成型することにより製造される。このため、凹部外の表面性状は、凹部内の表面性状と同じである。各凹部に試料を保持させた後、各凹部内の試料に励起光を照射して試料からの蛍光を検出することで、特許文献1に記載のマイクロデバイスを用いて試料を分析することができる。 For example, Patent Document 1 discloses a microdevice having a plurality of fine concave portions (sample holding portions). The microdevice described in Patent Document 1 is manufactured by injection molding a thermoplastic resin. For this reason, the surface texture outside the recess is the same as the surface texture inside the recess. After the sample is held in each recess, the sample in each recess is irradiated with excitation light to detect fluorescence from the sample, whereby the sample can be analyzed using the microdevice described in Patent Document 1. .
特許文献1に記載のマイクロデバイスを用いて希少細胞を検出する場合、各凹部に細胞を保持させる方法としては、各凹部に個別に細胞懸濁液を提供することが考えられる。しかしながら、この方法では、各凹部に細胞懸濁液を提供するのに大幅な時間がかかり、効率的に分析を行うことができない。そこで、別の方法としては、マイクロデバイスの凹部が形成されている面上に細胞懸濁液を広く提供することが考えられる。しかしながら、この方法では、凹部外の領域にも細胞が付着してしまうため、一部の細胞についてしか分析を行うことができない。 When rare cells are detected using the microdevice described in Patent Document 1, it is conceivable to provide a cell suspension individually for each recess as a method of retaining cells in each recess. However, in this method, it takes a long time to provide a cell suspension in each recess, and the analysis cannot be performed efficiently. Therefore, as another method, it is conceivable to widely provide a cell suspension on the surface of the microdevice where the recesses are formed. However, in this method, since cells adhere to an area outside the recess, only a part of the cells can be analyzed.
このような凹部外の領域への細胞の付着を防止する手段としては、凹部外の領域に表面処理を行うことが提案されている。たとえば、特許文献2には、基板の表面に細胞の非特異的な付着を防止するための処理(例えば、エチレンジアミン処理)を行った後、基板に微細な凹部を複数形成して、プレバイオチップを製造することが開示されている。微細な凹部は、収束イオンビームを用いて形成されている。このように凹部外の領域に表面処理を行うことで、凹部外への細胞の付着を低減できると期待される。 As a means for preventing such adhesion of cells to the region outside the recess, it has been proposed to perform a surface treatment on the region outside the recess. For example, in Patent Document 2, a treatment for preventing non-specific adhesion of cells to the surface of a substrate (for example, ethylenediamine treatment) is performed, and then a plurality of fine recesses are formed on the substrate, so that a pre-biochip is formed. Is disclosed. The fine recess is formed using a focused ion beam. Thus, it is expected that the adhesion of cells outside the recess can be reduced by performing the surface treatment on the area outside the recess.
上述のように、特許文献1に記載のマイクロデバイスの一方の面上に細胞懸濁液を広く提供すると、凹部外にも多数の細胞が付着してしまう。このため、特許文献1に記載のマイクロデバイスを用いて希少細胞を検出しようとした場合、検体に含まれる希少細胞が失われてしまう可能性がある。 As described above, when a cell suspension is widely provided on one surface of the microdevice described in Patent Document 1, a large number of cells adhere to the outside of the recess. For this reason, when it is going to detect a rare cell using the microdevice of patent document 1, the rare cell contained in a test substance may be lost.
一方、特許文献2に記載のプレバイオチップでは、凹部外の領域を表面処理している。このため、凹部外に細胞が付着する可能性は、特許文献1に記載のマイクロデバイスよりも低いと考えられる。しかしながら、特許文献2に記載のプレバイオチップでは、表面処理をした後に凹部を形成するため、凹部の形成時に、特に凹部周辺で表面処理の効果が損なわれてしまう可能性がある。したがって、特許文献2に記載のプレバイオチップを用いて希少細胞を検出しようとした場合も、検体に含まれる希少細胞が失われてしまう可能性がある。 On the other hand, in the pre-biochip described in Patent Document 2, a region outside the recess is surface-treated. For this reason, it is considered that the possibility that cells adhere to the outside of the recess is lower than that of the microdevice described in Patent Document 1. However, in the pre-biochip described in Patent Document 2, since the concave portion is formed after the surface treatment, the effect of the surface treatment may be impaired particularly at the periphery of the concave portion when the concave portion is formed. Therefore, even when trying to detect rare cells using the pre-biochip described in Patent Document 2, the rare cells contained in the specimen may be lost.
また、特許文献2に記載のプレバイオチップには、凹部の側面が表面処理されていないため、凹部の側面に細胞が付着してしまうという問題もある。このように凹部の側面に細胞が付着してしまうと、一部の細胞が他の細胞の陰に隠れてしまうため、検体に含まれる希少細胞を検出できない可能性がある。 Moreover, since the side surface of a recessed part is not surface-treated in the pre biochip of patent document 2, there also exists a problem that a cell will adhere to the side surface of a recessed part. If cells adhere to the side surfaces of the recesses in this way, some cells are hidden behind other cells, so that there is a possibility that rare cells contained in the specimen cannot be detected.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、マイクロチャンバー(凹部)の底面に対する細胞の接着力が強く、かつマイクロチャンバーの側面およびマイクロチャンバー外の面に対する細胞の接着力が弱いマイクロチャンバーチップを容易に製造することができるマイクロチャンバーチップの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and has a strong cell adhesion force to the bottom surface of the microchamber (concave portion) and a weak cell adhesion force to the side surface of the microchamber and the surface outside the microchamber. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a microchamber chip capable of easily manufacturing a chip.
本発明者らは、その表面に対する細胞の接着力が互いに異なる2枚の基板を組み合わせて使用することで上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。 The present inventors have found that the above problem can be solved by using a combination of two substrates having different cell adhesion to the surface, and have further studied and completed the present invention.
すなわち、本発明は、以下のマイクロチャンバーチップの製造方法に関する。 That is, the present invention relates to the following microchamber chip manufacturing method.
[1]細胞を収容するためのマイクロチャンバーを有するマイクロチャンバーチップの製造方法であって、第1基板と、1または2以上の貫通孔を形成された第2基板とを準備する工程と、前記第1基板および前記第2基板を積層し、固定する工程と、を有し、前記第1基板の前記第2基板と対向する面における細胞の接着力は、前記第2基板の前記第1基板と対向しない面および前記貫通孔の内面における細胞の接着力よりも強い、マイクロチャンバーチップの製造方法。
[2]前記貫通孔の最大径は、20〜150μmの範囲内であり、前記第2薄板の厚みは、20〜100μmの範囲内である、[1]に記載のマイクロチャンバーチップの製造方法。
[3]前記第1基板の前記第2基板と対向する面における細胞の接着力は、0.01nN超であり、前記第2基板の前記第1基板と対向しない面および前記貫通孔の内面における細胞の接着力は、0.01nN以下である、[1]または[2]に記載のマイクロチャンバーチップの製造方法。
[4]前記第1基板の前記第2基板と対向する面における細胞の接着力は、0.1nN以上であり、前記第2基板の前記第1基板と対向しない面および前記貫通孔の内面における細胞の接着力は、0.001nN以下である、[3]に記載のマイクロチャンバーチップの製造方法。
[5]前記第1基板および前記第2基板は、互いに異なる素材からなる樹脂基板である、[1]〜[4]のいずれか一項に記載のマイクロチャンバーチップの製造方法。
[6]前記第1基板および前記第2基板の少なくとも一方は、積層される前に、細胞の接着力を調整するための表面処理がなされている、[1]〜[5]のいずれか一項に記載のマイクロチャンバーチップの製造方法。
[7]前記第1基板および前記第2基板は、熱溶着、超音波溶着または接着剤により固定される、[1]〜[6]のいずれか一項に記載のマイクロチャンバーチップの製造方法。
[1] A method of manufacturing a microchamber chip having a microchamber for containing cells, the step of preparing a first substrate and a second substrate having one or more through-holes formed thereon, Laminating and fixing the first substrate and the second substrate, and the adhesive force of the cells on the surface of the first substrate facing the second substrate is the first substrate of the second substrate. A method of manufacturing a microchamber chip, which is stronger than the cell adhesive force on the surface not facing the surface and the inner surface of the through hole.
[2] The method for manufacturing a microchamber chip according to [1], wherein the maximum diameter of the through hole is in the range of 20 to 150 μm, and the thickness of the second thin plate is in the range of 20 to 100 μm.
[3] The cell adhesive force on the surface of the first substrate facing the second substrate is over 0.01 nN, and the surface of the second substrate not facing the first substrate and the inner surface of the through hole The method for producing a microchamber chip according to [1] or [2], wherein the cell adhesion is 0.01 nN or less.
[4] Cell adhesion force on the surface of the first substrate facing the second substrate is 0.1 nN or more, on the surface of the second substrate not facing the first substrate and on the inner surface of the through hole. The method for producing a microchamber chip according to [3], wherein the cell adhesion is 0.001 nN or less.
[5] The method for manufacturing a microchamber chip according to any one of [1] to [4], wherein the first substrate and the second substrate are resin substrates made of different materials.
[6] Any one of [1] to [5], wherein at least one of the first substrate and the second substrate is subjected to a surface treatment for adjusting cell adhesion before being laminated. The manufacturing method of the micro chamber chip | tip of description.
[7] The method of manufacturing a microchamber chip according to any one of [1] to [6], wherein the first substrate and the second substrate are fixed by heat welding, ultrasonic welding, or an adhesive.
本発明によれば、希少細胞の検出に好適なマイクロチャンバーチップを容易に製造することができる。本発明により製造されたマイクロチャンバーチップを用いることで、希少細胞を高精度に検出することが可能となる。 According to the present invention, a microchamber chip suitable for detection of rare cells can be easily produced. By using the microchamber chip manufactured according to the present invention, it becomes possible to detect rare cells with high accuracy.
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態のマイクロチャンバーチップは、例えば細胞展開用デバイスに組み込まれて使用されうる。そこで、以下の説明では、細胞展開用デバイスに組み込まれたマイクロチャンバーチップと、その製造方法について説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The microchamber chip of the present embodiment can be used by being incorporated in, for example, a cell deployment device. Therefore, in the following description, a microchamber chip incorporated in a cell deployment device and a manufacturing method thereof will be described.
[細胞展開用デバイス]
図1は、希少細胞の検出に好適な細胞展開用デバイスの一例を示す図である。図1Aは、細胞展開用デバイス100の平面図であり、図1Bは、図1Aに示されるA−A線の断面図である。
[Cell expansion device]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a cell expansion device suitable for detection of rare cells. 1A is a plan view of the
図1Aおよび図1Bに示されるように、細胞展開用デバイス100は、マイクロチャンバーチップ110、枠体120および天板130を有する。図2Aは、マイクロチャンバーチップ110の平面図であり、図2Bは、枠体120の平面図であり、図2Cは、天板130の平面図である。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
マイクロチャンバーチップ110は、その一方の面に1個または2個以上のマイクロチャンバー111を有する(図2A参照)。複数のマイクロチャンバー111を有するマイクロチャンバーチップ110は、マイクロチャンバーアレイ(MCA)とも言われる。ここで、「マイクロチャンバー」とは、1個または2個以上の細胞を収容し、保持するための微細な有底の凹部(マイクロウェル)を意味する。また、「細胞を保持する」とは、マイクロチャンバーに収容された細胞に対して、後述する流路121内に液体を流したときにマイクロチャンバー外に出難くすることを意味する。
The
マイクロチャンバーチップ110のマイクロチャンバー111が形成されている面は、細胞展開用デバイス100の流路121の底面となる。各マイクロチャンバー111は、流路121に対して開口している。マイクロチャンバー111の配置位置は、特に限定されない。図2Aに示される例では、複数のマイクロチャンバー111は、流路の中央部にマトリックス状に配置されている。マイクロチャンバーチップ110の構成については、別途詳細に説明する。
The surface of the
枠体120は、マイクロチャンバーチップ110と天板130との間に配置された、貫通孔を有する薄板である(図2B参照)。この貫通孔は、検体に由来する細胞懸濁液を流すための流路121となる。流路121(貫通孔)の形状は、マイクロチャンバー111上に細胞懸濁液を流すことが可能であれば、特に限定されず、用途に応じて適宜選択されうる。また、枠体120の厚みは、特に限定されず、所望の流路の高さ(深さ)に応じて適宜設定される。たとえば、枠体120の厚みは、50〜500μmの範囲内である。流路の高さを50〜500μmの範囲内とすることで、マイクロチャンバーチップ110のマイクロチャンバー111以外の面に付着した細胞を、流路121内を流れる液体の力で容易に剥離させることが可能となる。また、流路121内の細胞による目詰まりの発生を防止しつつ、流路121内の細胞懸濁液中の細胞がマイクロチャンバー111内に沈降するまでの時間を短縮することもできる。
The
枠体120の素材は、特に限定されず、公知のマイクロプレートなどと同じ素材であってもよい。枠体120の素材の例には、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、環状オレフィンコポリマーなどの樹脂が含まれる。また、枠体120は、両面に粘着性を有するシリコンシート(両面シール)などであってもよい。枠体120として両面シールを使用することで、マイクロチャンバーチップ110、枠体120および天板130を容易に固定して、細胞展開用デバイス100を製造することができる。
The material of the
枠体120の貫通孔の内面は、流路121の側面となり、細胞展開用デバイス100の使用時には細胞懸濁液と接触する。したがって、枠体120の貫通孔の内面は、必要に応じて表面処理されていてもよい。表面処理の例には、プラズマ処理、コロナ放電処理、親水性ポリマーやタンパク質、脂質などによるコーティング処理が含まれる。たとえば、枠体120の貫通孔の内面は、細胞の非特異的付着を防止するためのブロッキング処理が施されてもよい。ブロッキング剤の例には、カゼイン、スキムミルク、アルブミン(ウシ血清アルブミンを含む)、ポリエチレングリコールなどの親水性ポリマー、リン脂質、エチレンジアミンやアセトニトリルなどの低分子化合物などが含まれる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
The inner surface of the through hole of the
天板130は、枠体120の上に配置された、2つの貫通孔を有する薄板である(図2C参照)。これらの貫通孔は、それぞれ、流路121内に液体(例えば細胞懸濁液や洗浄液、染色液など)を導入するための導入口131と、流路121内から液体を排出するための排出口132となる。通常、導入口131は、流路121の一端に連通し、排出口132は、流路121の他端に連通する。導入口131および排出口132の形状は、特に限定されない。また、天板130の厚みも、必要な強度を確保できれば特に限定されない。
The
天板130の素材は、特に限定されないが、蛍光顕微鏡などを用いて外部から流路121内を観察する観点からは、光透過性を有する素材であることが好ましい。天板130の素材の例には、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、環状オレフィンコポリマーなどの樹脂が含まれる。また、枠体120と同様に、天板130の流路121の天面となる面も表面処理(例えばブロッキング処理)されていてもよい。
The material of the
細胞展開用デバイス100は、マイクロチャンバーチップ110、枠体120および天板130をこの順番で積層し、互いに固定することで製造されうる。これらを固定する方法は特に限定されないが、観察やメンテナンスの観点からは、互いに取り外し可能に固定されることが好ましい。固定方法の例には、係合による固定、螺子を用いた固定、粘着剤を用いた固定が含まれる。また、前述のとおり、枠体120として両面シールを使用してもよい。
The
図1Aおよび図1Bに示されるように、細胞展開用デバイス100内に形成された流路121は、導入口131および排出口132を介して外部に連通している。導入口131から液体(例えば細胞懸濁液)を導入することで、流路121内に液体を満たすことができる。このとき、液体は、導入口131から排出口132に向かって流路121内を流れる。細胞懸濁液で流路121内を満たした場合、細胞はマイクロチャンバーチップ110上に沈降し、マイクロチャンバー111の底面に付着する。すなわち、細胞は、マイクロチャンバー111内に収容される。この後、洗浄や染色などを行い、外部からマイクロチャンバー111内に収容されている細胞を蛍光顕微鏡などを用いて観察することで、各種分析を行うことができる。細胞展開用デバイス100を用いた希少細胞の検出方法については、マイクロチャンバーチップの説明の後に改めて詳細に説明する。
As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the
[マイクロチャンバーチップ]
次に、マイクロチャンバーチップ110について、図面を用いて詳細に説明する。図3Aは、マイクロチャンバーチップ110の部分拡大断面図であり、図3Bは、細胞展開用デバイス100の使用時におけるマイクロチャンバーチップ110の部分拡大断面図である。
[Microchamber chip]
Next, the
図3Aに示されるように、マイクロチャンバーチップ110は、第1基板112と、第1基板112の上に配置された第2基板113とを有する。図4Aは、第1基板112の平面図であり、図4Bは、第2基板113の平面図である。
As illustrated in FIG. 3A, the
図4Bに示されるように、第2基板113には、1個または2個以上の貫通孔114が形成されている。図3Aに示されるように、貫通孔114の一方の開口部が第1基板112により塞がれることで、有底のマイクロチャンバー111が形成される。したがって、第1基板112の第2基板113と対向する面の一部は、マイクロチャンバー111の底面となる。また、第2基板113に形成された貫通孔114の内面は、マイクロチャンバー111の側面となり、第2基板113の第1基板112と対向しない面は、細胞展開用デバイス100の流路121の底面となる。
As shown in FIG. 4B, one or two or more through
第1基板112および第2基板113の素材は、特に限定されないが、蛍光顕微鏡などを用いて外部から流路121内を観察する観点からは、天板130と同様に光透過性を有する素材であることが好ましい。第1基板112および第2基板113の素材の例には、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン、ポリメチルメタクリレート、環状オレフィンコポリマーなどの樹脂が含まれる。第1基板112の厚みは、必要な強度を確保できれば特に限定されない。一方、第2基板113の厚みは、所望のマイクロチャンバー111の深さに応じて適宜選択される。
The materials of the
第2基板113に形成される貫通孔114の形状は、特に限定されない。貫通孔114の形状の例には、円柱、多角柱、逆円錐台、逆多角錐台が含まれる。また、貫通孔114の大きさは、特に限定されず、収容する細胞の種類や1個のマイクロチャンバーに収容する細胞の数などに応じて適宜設定されうる。通常は、貫通孔114の大きさは、マイクロチャンバー111の底面に10〜15個程度の細胞が付着できる大きさであることが好ましい。たとえば、貫通孔114の最大径は、20〜150μmの範囲内であり、貫通孔114の深さ(第2基板113の厚み)は、20〜100μmの範囲内である。
The shape of the through
マイクロチャンバー111に収容される細胞の種類は、特に限定されない。マイクロチャンバーに収容される細胞の例には、循環腫瘍細胞(CTC)や循環血管内皮細胞(CEC)、循環血管内皮前駆細胞(CEP)、循環胎児細胞、抗原特異的T細胞、各種幹細胞などが含まれる。
The type of cell accommodated in the
流路121内に提供された細胞懸濁液に含まれるすべての細胞をマイクロチャンバー111内に収容し、適切に分析するためには、図3Bに示されるように、マイクロチャンバー111の底面にのみ細胞10が付着し、マイクロチャンバー111の側面およびマイクロチャンバー111外の表面(流路121の底面)には細胞10が付着しないことが好ましい。すなわち、第1基板112の第2基板113と対向する面(マイクロチャンバー111の底面)における細胞10の接着力は、第2基板113の第1基板112と対向しない面(流路121の底面)および貫通孔114の内面(マイクロチャンバー111の側面)における細胞の接着力よりも強いことが好ましい。
In order to accommodate all the cells contained in the cell suspension provided in the
本明細書において、「細胞の接着力」とは、平面に付着している複数の細胞に対して、前記平面と略平行方向に力を加えたときに、半数(50%)の細胞が前記平面から剥離する力の値(単位:N)を意味する。たとえば、底面(平面)上に複数の細胞が付着している流路に液体を流した場合、細胞に加えられる力Fは以下の式(1)で算出される。
F=3πμVd …(1)
ここで、Fは細胞に加えられる力(N)、μは液体の粘性係数(N/m2・s)、Vは液体の流速(m/s)、dは細胞の直径(m)である。
In this specification, “cell adhesion” means that when a force is applied to a plurality of cells adhering to a plane in a direction substantially parallel to the plane, half (50%) of the cells are It means the value (unit: N) of the force that peels from the plane. For example, when a liquid is caused to flow through a flow path in which a plurality of cells are attached on the bottom surface (plane), the force F applied to the cells is calculated by the following equation (1).
F = 3πμVd (1)
Where F is the force applied to the cell (N), μ is the viscosity coefficient of the liquid (N / m 2 · s), V is the flow velocity of the liquid (m / s), and d is the diameter of the cell (m). .
本発明において「細胞の接着力」を測定する場合は、室温において、底面(平面)上に102個/mm2の細胞密度で複数の細胞が付着している流路に液体を流して、これらの細胞に対して力Fを1分間加える。力Fは、上記式(1)により算出される。流路の上流部、中央部、下流部のそれぞれについて、200μm×200μmの範囲における細胞の剥離率を測定し、これらの平均値を算出する。得られた平均値が50%のときの力Fを「細胞の接着力」とする。 When measuring “cell adhesion” in the present invention, at room temperature, a liquid is allowed to flow through a flow path in which a plurality of cells are attached at a cell density of 10 2 / mm 2 on the bottom surface (plane), Apply force F to these cells for 1 minute. The force F is calculated by the above formula (1). About each of the upstream part of a flow path, a center part, and a downstream part, the peeling rate of the cell in the range of 200 micrometers x 200 micrometers is measured, and these average values are calculated. The force F when the obtained average value is 50% is defined as “cell adhesion”.
具体的には、第1基板112の第2基板113と対向する面における細胞の接着力は、0.01nN超であり、かつ第2基板113の第1基板112と対向しない面および貫通孔114の内面における細胞の接着力は、0.01nN以下であることが好ましい。また、第1基板112の第2基板113と対向する面における細胞の接着力は、0.1nN以上であり、かつ第2基板113の第1基板112と対向しない面および貫通孔114の内面に対する細胞の接着力は、0.001nN以下であることがより好ましい。このようにすることで、より確実に、マイクロチャンバー111の底面にのみ細胞10を付着させることができる。第1基板112の第2基板113と対向する面における細胞の接着力と、第2基板113の第1基板112と対向しない面および貫通孔114の内面に対する細胞の接着力とを変える方法については、この後マイクロチャンバーチップ110の製造方法を説明する際に説明する。
Specifically, the cell adhesive force on the surface of the
[マイクロチャンバーチップの製造方法]
次に、マイクロチャンバーチップ110の製造方法について、図5を参照して説明する。図5A,Bは、本実施の形態に係るマイクロチャンバーチップの製造方法を説明するための模式図である。これらの図では、図3A,Bと同様に、第1基板112および第2基板113の一部のみを示している。また、第1基板112の表面性状と第2基板113の表面性状が異なることを示すために、第1基板112の表面を白抜きで示し、第2基板113の表面を黒く塗りつぶして示す。
[Production method of micro chamber chip]
Next, a method for manufacturing the
本実施の形態に係るマイクロチャンバーチップ110の製造方法は、(1)第1基板112および第2基板113を準備する第1工程と、(2)第1基板112および第2基板113を積層する第2工程とを含む。以下、各工程について説明する。
The manufacturing method of the
(1)第1工程
第1工程では、図5Aに示されるように、第1基板112と、1または2以上の貫通孔114を形成された第2基板113とを準備する。
(1) First Step In the first step, as shown in FIG. 5A, a
前述のとおり、第1基板112の第2基板113と対向する面における細胞の接着力は、第2基板113の第1基板112と対向しない面および貫通孔114の内面における細胞の接着力よりも強い。したがって、少なくとも、第1基板112の第2基板113と対向する予定の面の表面性状(図5Aにおいて白色で示す)と、第2基板113の第1基板112と対向しない予定の面および貫通孔114の内面の表面性状(図5Aにおいて黒色で示す)とは、互いに異なっている。なお、図5Aでは、第1基板112の両面が同一の表面性状であり、かつ第2基板113の両面および貫通孔114の内面が同一の表面性状である例を図示している。
As described above, the cell adhesive force on the surface of the
第1基板112の第2基板113と対向する予定の面における細胞の接着力と、第2基板113の第1基板112と対向しない予定の面および貫通孔114の内面における細胞の接着力とを変える方法としては、第1基板112および第2基板113としてそれぞれ異なる素材の樹脂基板を使用することが考えられる。たとえば、実施例で示すように、未処理のポリスチレン基板の表面におけるヒト白血病培養細胞(CEM)の接着力は1N以上であるが、未処理のポリメチルメタクリレート基板の表面におけるヒト白血病培養細胞の接着力は0.01N以下である。したがって、第1基板112として未処理のポリスチレン基板を使用し、第2基板113として未処理のポリメチルメタクリレート基板を使用すればよい。
The adhesion force of cells on the surface of the
また、第1基板112の第2基板113と対向する予定の面における細胞の接着力と、第2基板113の第1基板112と対向しない予定の面および貫通孔114の内面における細胞の接着力とを変える別の方法としては、第1基板112または貫通孔114を形成された第2基板113の少なくとも一方に対して、第2の工程で積層する前に、細胞の接着力を調整するための表面処理することも考えられる。表面処理の例には、プラズマ処理、コロナ放電処理、親水性ポリマーやタンパク質、脂質などによるコーティング処理が含まれる。これらは、単独で使用してもよいし、2種以上を組み合わせて使用してもよい。たとえば、貫通孔114を形成された第2基板113の表面(少なくとも第1基板112と対向しない予定の面および貫通孔114の内面)に、細胞の接着力を弱める処理として、プラズマ処理、コロナ放電処理、UVオゾン処理、ウシ血清アルブミン(BSA)のコーティング処理、またはポリビニルアルコール(PVA)のコーティング処理を施してもよい。また、第1基板112の表面(少なくとも第2基板113と対向する予定の面)に、細胞の接着力を強める処理として、抗EpCAM抗体の固定化処理、またはポリ−L−リシン(PLL)のコーティング処理を施してもよい。
Further, the cell adhesion force on the surface of the
第2基板113に貫通孔114を形成する方法は、特に限定されない。たとえば、リソグラフィやマイクロニードルなどにより、第2基板113に物理的に貫通孔114を形成すればよい。また、射出成型により貫通孔114を有する第2基板113を作製してもよい。また、ポリマーの重合反応により化学合成された多孔質膜を第2基板113として利用してもよい。
A method for forming the through
(2)第2工程
第2工程では、図5Bに示されるように、第1基板112および第2基板113を積層し、固定する。これにより、有底のマイクロチャンバー111を有するマイクロチャンバーチップ110が作製される。
(2) Second Step In the second step, as shown in FIG. 5B, the
第1基板112と第2基板113とを固定する方法は、特に限定されない。たとえば、第2基板113は、熱溶着、超音波溶着または接着剤により、第1基板112の一方の面上に固定される。
A method for fixing the
以上の手順により、マイクロチャンバーチップ110を製造することができる。本実施の形態に係る製造方法によれば、マイクロチャンバー111の底面は、細胞の接着力の強い第1基板112の表面(図5Bにおいて白色で示す)から構成される。一方、マイクロチャンバー111の側面およびマイクロチャンバー111外の面(流路121の底面)は、細胞の接着力の弱い第2基板113の表面(図5Bにおいて黒色で示す)から構成される。したがって、マイクロチャンバーチップ110の上に細胞懸濁液を提供した場合、図3Bに示されるように、ほぼすべての細胞は、マイクロチャンバー111内の底面上に付着する。
The
以上のように、本実施の形態に係るマイクロチャンバーチップの製造方法は、希少細胞の検出に好適な、マイクロチャンバーの底面における細胞の接着力が強く、かつマイクロチャンバーの内側面およびマイクロチャンバー外の面における細胞の接着力が弱いマイクロチャンバーチップを容易に製造することができる。 As described above, the manufacturing method of the microchamber chip according to the present embodiment has a strong cell adhesion on the bottom surface of the microchamber suitable for the detection of rare cells, and the inner surface of the microchamber and the outside of the microchamber. A microchamber chip having weak cell adhesion on the surface can be easily manufactured.
[希少細胞の検出方法]
最後に、細胞展開用デバイス100を用いた希少細胞の検出方法について説明する。
[Rare cell detection method]
Finally, a method for detecting rare cells using the
たとえば、(A)細胞展開用デバイス100の流路121の底面を濡らす前処理工程と、(B)細胞懸濁液を流路121に導入する導入工程と、(C)流路121内の細胞を移動させて細胞をマイクロチャンバー111内に回収する回収工程と、(D)マイクロチャンバー111内に回収された希少細胞を染色し、検出する検出工程と、を順に行うことで、細胞展開用デバイス100を用いて、細胞懸濁液から希少細胞を回収し、検出することができる。
For example, (A) a pretreatment step of wetting the bottom surface of the
(A)前処理工程
前処理工程では、細胞展開用デバイス100の流路121内に水よりも表面張力が低い水溶液を導入して、流路121内の底面(特に、マイクロチャンバーチップ110の表面)を濡らす。水よりも表面張力が低い水溶液を使用することで、マイクロチャンバー111外だけでなく、マイクロチャンバー111内も濡らすことができる。
(A) Pretreatment step In the pretreatment step, an aqueous solution having a lower surface tension than water is introduced into the
流路121内に導入する水溶液の種類は、表面張力が水よりも低ければ特に限定されない。そのような水溶液の例には、エタノールやメタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコールの水溶液、TWEEN 20(商品名)やTriton X(商品名)、ドデシル硫酸ナトリウムなどの界面活性剤の0.01〜1%(w/v)水溶液が含まれる。使用時の温度における水溶液の表面張力は、10〜60mN/mの範囲内が好ましく、10〜35mN/mの範囲内がより好ましい。
The type of the aqueous solution introduced into the
前処理工程を終えた後は、リン酸緩衝液(PBS)などで流路121内を満たしておくことが好ましい。
After the pretreatment step, the
(B)導入工程
導入工程では、細胞懸濁液を導入口131から流路121内に導入して、流路121内を細胞懸濁液で満たす。流路121内がリン酸緩衝液で満たされている場合は、導入口131から細胞懸濁液を導入するのと同時に、排出口132からリン酸緩衝液が排出される。
(B) Introduction Step In the introduction step, a cell suspension is introduced into the
流路121内における細胞懸濁液の流速が所定の範囲で一定となるように、細胞懸濁液を導入することが好ましい。このようにすることで、細胞懸濁液に含まれる細胞を流路121内において略均一に分布させることができる。流路121内における細胞懸濁液の流速は、流路121の形状に応じて適宜設定される。流速が遅すぎる場合、導入口131近傍に細胞が留まってしまい、流路121の長手方向における細胞の分布が不均一になるおそれがある。一方、流速が速すぎる場合、流路121の短手方向における細胞の分布が不均一になるおそれがある。
It is preferable to introduce the cell suspension so that the flow rate of the cell suspension in the
細胞懸濁液を導入した後は、一定時間(例えば1〜15分間)静置して、細胞懸濁液に含まれる細胞を沈降させることが好ましい。このとき、一部の細胞はマイクロチャンバー111内に沈降するが、残部の細胞はマイクロチャンバー111外に沈降する。マイクロチャンバー111の底面における細胞の接着力は強いため、マイクロチャンバー111内に沈降した細胞は、マイクロチャンバー111の底面に強固に付着する。一方、マイクロチャンバー111外における細胞の接着力は弱いため、マイクロチャンバー111外に沈降した細胞は、マイクロチャンバー111外の流路121の底面に弱く付着する。
After introducing the cell suspension, it is preferable to let the cells contained in the cell suspension settle by allowing to stand for a certain time (for example, 1 to 15 minutes). At this time, some cells settle in the
(C)回収工程
回収工程では、マイクロチャンバー111外の細胞を移動させて、細胞をマイクロチャンバー111内に回収する。具体的には、間欠送液を行うことで、マイクロチャンバー111外の細胞に間欠的に移動力を付与する。
(C) Recovery Step In the recovery step, cells outside the
間欠送液は、マイクロチャンバー111外の細胞を送液方向に移動させるためのワンショット送液工程と、移動した細胞を沈降させるための静置工程とを含む。送液を行う装置が、所定の送液圧を所定の時間、流路121内に発生させて、マイクロチャンバー111外の細胞を送液方向に移動させる送液をすると、「ワンショット送液」となる。一方、この装置が、送液圧を発生させないと「静置」となる。ワンショット送液工程の開始から静置工程の終了までを1サイクルとすると、マイクロチャンバー111外の細胞は、例えば1サイクルで送液方向に50μm程度移動する。マイクロチャンバー111外の細胞がマイクロチャンバー111の直上に移動した場合は、その細胞はマイクロチャンバー111内に沈降し、回収される。マイクロチャンバー111外の細胞をマイクロチャンバー111内に回収する観点からは、間欠送液のサイクル数は、2回以上が好ましく、10回以上がより好ましい。
The intermittent liquid feeding includes a one-shot liquid feeding process for moving cells outside the
ワンショット送液における送液量は、流路121の大きさなどに応じて適宜設定される。たとえば、ワンショット送液における送液量は、流路121内の細胞懸濁液の体積の1/100〜1/2程度が好ましい。また、流路121内の流速が1mm/秒以下となるように、単位時間あたりの送液量を調整することが好ましい。静置時間は、特に限定されないが、例えば1〜30秒間である。
The amount of liquid in the one-shot liquid feeding is appropriately set according to the size of the
なお、間欠送液では、導入口131からだけでなく、排出口132から送液を行ってもよい。たとえば、導入口131から間欠送液を1サイクルまたは2サイクル以上を行った後、排出口132から間欠送液を1サイクルまたは2サイクル以上を行ってもよい。導入口131および排出口132から交互に間欠送液を行うことで、細胞の回収率を向上させることができる。
In intermittent liquid feeding, liquid feeding may be performed not only from the
(D)検出工程
検出工程では、マイクロチャンバー111内に回収された細胞を染色し、希少細胞を検出する。
(D) Detection process In a detection process, the cell collect | recovered in the
細胞の染色は、所定の染色液(例えば、蛍光色素で標識された抗体の溶液)を流路121内に導入することで行われる。この後、洗浄液(例えばリン酸緩衝液)を導入口131から流路121内に導入し、排出口132から排出させるという工程を少なくとも1回は行うことで、細胞や流路121内を洗浄する。染色液の種類は、検出対象の細胞の種類に応じて適宜選択される。
Cell staining is performed by introducing a predetermined staining solution (for example, a solution of an antibody labeled with a fluorescent dye) into the
たとえば、循環腫瘍細胞(CTC)は、血液由来の細胞集団において、核染色が陽性であり、かつCD45が陰性である細胞として検出される。また、循環腫瘍細胞(CTC)は、サイトケラチン(CK)が陽性でもある。したがって、例えばニュートラルレッド(核染色)および蛍光標識された抗CD45抗体を含む溶液、またはこれらに加えて蛍光標識された抗サイトケラチン抗体をさらに含む溶液を使用することで、循環腫瘍細胞を検出することができる。 For example, circulating tumor cells (CTC) are detected as cells that are positive for nuclear staining and negative for CD45 in a blood-derived cell population. Circulating tumor cells (CTC) are also positive for cytokeratin (CK). Thus, for example, circulating tumor cells are detected by using a solution containing neutral red (nuclear staining) and a fluorescently labeled anti-CD45 antibody, or a solution further containing a fluorescently labeled anti-cytokeratin antibody in addition to these. be able to.
また、循環血管内皮細胞(CEC)は、血液由来の細胞集団において、CD31やCD51/61などの内皮細胞マーカーが陽性である細胞として検出される。したがって、例えば蛍光標識された抗CD31抗体や抗CD51/61抗体を含む溶液を使用することで、循環血管内皮細胞を検出することができる。また、検出された細胞が腫瘍細胞であるかどうかは、内皮細胞が腫瘍化したときに発現するCD146が陽性かどうかを確認すればよい。この場合は、蛍光標識された抗CD146抗体も使用される。 Circulating vascular endothelial cells (CEC) are detected as cells positive for endothelial cell markers such as CD31 and CD51 / 61 in a blood-derived cell population. Therefore, for example, circulating vascular endothelial cells can be detected by using a solution containing a fluorescently labeled anti-CD31 antibody or anti-CD51 / 61 antibody. Whether or not the detected cell is a tumor cell may be confirmed by checking whether CD146 expressed when the endothelial cell becomes tumor is positive. In this case, a fluorescently labeled anti-CD146 antibody is also used.
循環血管内皮前駆細胞(CEP)は、血液由来の細胞集団において、ALDH活性が高い細胞として検出される。したがって、例えばALDH活性測定試薬(蛍光法を利用)を使用することで、循環血管内皮前駆細胞を検出することができる。 Circulating endothelial progenitor cells (CEP) are detected as cells with high ALDH activity in the blood-derived cell population. Therefore, for example, by using an ALDH activity measurement reagent (utilizing a fluorescence method), circulating vascular endothelial progenitor cells can be detected.
細胞の検出方法は、使用した染色方法に応じて適宜選択される。たとえば、希少細胞を色素により染色した場合は、希少細胞は光学顕微鏡などを用いて検出される。また、希少細胞を蛍光標識した場合は、希少細胞は蛍光顕微鏡などを用いて検出される。この後、マイクロピペットなどを用いて、対象の希少細胞を取り出してもよい。 The cell detection method is appropriately selected according to the staining method used. For example, when rare cells are stained with a dye, the rare cells are detected using an optical microscope or the like. When rare cells are fluorescently labeled, the rare cells are detected using a fluorescence microscope or the like. Thereafter, the target rare cells may be taken out using a micropipette or the like.
以上の工程により、細胞展開用デバイス100を用いて、細胞懸濁液から希少細胞を回収し、検出することができる。
Through the above steps, rare cells can be recovered from the cell suspension and detected using the
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail with reference to an Example, this invention is not limited by these Examples.
1.各種基板に対する細胞接着力の評価
(1)基板の準備
評価対象の基板として、以下の11種類の基板を準備した。各基板の厚みは、1.5mmである。
(a)未処理のポリメチルメタクリレート(PMMA)基板
(b)未処理のポリプロピレン(PP)基板
(c)UVオゾン処理をしたポリスチレン(PS)基板
(d)ウシ血清アルブミン(BSA)処理をしたポリスチレン基板
(e)プラズマ処理をしたポリスチレン基板
(f)ポリビニルアルコール(PVA)でコーティングしたポリスチレン基板
(g)未処理のポリスチレン基板
(h)未処理のポリカーボネート(PC)基板
(i)未処理のガラス基板
(j)抗ヒトEpCAM抗体でコーティングしたポリスチレン基板
(k)ポリ−L−リシン(PLL)でコーティングしたポリスチレン基板
1. Evaluation of cell adhesion to various substrates (1) Preparation of substrates The following 11 types of substrates were prepared as substrates to be evaluated. The thickness of each substrate is 1.5 mm.
(A) Untreated polymethylmethacrylate (PMMA) substrate (b) Untreated polypropylene (PP) substrate (c) Polystyrene (PS) substrate treated with UV ozone (d) Polystyrene treated with bovine serum albumin (BSA) Substrate (e) Plasma treated polystyrene substrate (f) Polystyrene alcohol (PVA) coated polystyrene substrate (g) Untreated polystyrene substrate (h) Untreated polycarbonate (PC) substrate (i) Untreated glass substrate (J) Polystyrene substrate coated with anti-human EpCAM antibody (k) Polystyrene substrate coated with poly-L-lysine (PLL)
(c)UVオゾン処理をしたポリスチレン基板は、厚み1.5mmのポリスチレン基板にUVオゾンクリーナーを用いて紫外線を300秒間照射することで作製した。 (C) The polystyrene substrate subjected to UV ozone treatment was prepared by irradiating ultraviolet rays with a UV ozone cleaner for 300 seconds on a polystyrene substrate having a thickness of 1.5 mm.
(d)ウシ血清アルブミン処理をしたポリスチレン基板は、厚み1.5mmのポリスチレン基板をウシ血清アルブミン溶液(濃度1%)に15分間浸漬した後、その表面を乾燥させることで作製した。 (D) The polystyrene substrate treated with bovine serum albumin was prepared by immersing a polystyrene substrate having a thickness of 1.5 mm in a bovine serum albumin solution (concentration 1%) for 15 minutes and then drying the surface.
(e)プラズマ処理をしたポリスチレン基板は、厚み1.5mmのポリスチレン基板の表面をプラズマ表面処理装置を用いて30秒間プラズマ処理することで作製した。 (E) The polystyrene substrate subjected to plasma treatment was produced by subjecting the surface of a 1.5 mm thick polystyrene substrate to plasma treatment using a plasma surface treatment apparatus for 30 seconds.
(f)ポリビニルアルコールでコーティングしたポリスチレン基板は、厚み1.5mmのポリスチレン基板の表面に光硬化性ポリビニルアルコール(BIOSURFINE-AWP-MRH;東洋合成工業株式会社)溶液(濃度1%)をスピンコート法で塗布した後、紫外線を照射して硬化させることで作製した。 (F) Polystyrene alcohol coated polystyrene substrate is spin coated with a photocurable polyvinyl alcohol (BIOSURFINE-AWP-MRH; Toyo Gosei Co., Ltd.) solution (concentration 1%) on the surface of a 1.5 mm thick polystyrene substrate. It was produced by irradiating with UV rays and then curing.
(j)抗ヒトEpCAM抗体でコーティングしたポリスチレン基板は、厚み1.5mmのポリスチレン基板を抗ヒトEpCAM抗体溶液(濃度1μg/mL)に15分間浸漬した後、その表面を乾燥させることで作製した。 (J) The polystyrene substrate coated with the anti-human EpCAM antibody was prepared by immersing a 1.5 mm thick polystyrene substrate in an anti-human EpCAM antibody solution (concentration 1 μg / mL) for 15 minutes, and then drying the surface.
(k)ポリ−L−リシンでコーティングしたポリスチレン基板は、厚み1.5mmのポリスチレン基板の表面にポリ−L−リシン溶液(濃度0.1mg/mL)を塗布し、5分間静置した後、吸引濾過により溶液を除去し、その表面を2時間乾燥させることで作製した。 (K) A polystyrene substrate coated with poly-L-lysine was coated with a poly-L-lysine solution (concentration: 0.1 mg / mL) on the surface of a polystyrene substrate having a thickness of 1.5 mm, and allowed to stand for 5 minutes. The solution was removed by suction filtration, and the surface was dried for 2 hours.
(2)評価用デバイスの作製
評価対象の基板の一方の面上に、厚み100μmの両面シール(枠体)および厚み1.5mmのポリメチルメタクリレート基板(天板)を順に貼り付けることで、評価用デバイスを作製した。
(2) Production of device for evaluation Evaluation was performed by attaching a double-sided seal (frame body) having a thickness of 100 μm and a polymethyl methacrylate substrate (top plate) having a thickness of 1.5 mm on one surface of a substrate to be evaluated. A device was prepared.
図6Aは、枠体(両面シール)120の平面図であり、図6Bは、天板(ポリメチルメタクリレート基板)130の平面図であり、図6Cは、枠体120と天板130を重ね合わせた状態の平面図である。図6Aに示されるように、枠体120には、流路121となる六角形状の貫通孔が形成されている。流路121の長さは45mmであり、流路121の幅は15mmである。また、図6Bに示されるように、天板130には、流路121の両端に対応する位置に直径1mmの貫通孔がそれぞれ形成されている。図6Cに示されるように、これらの貫通孔は、それぞれ流路に対する導入口131および排出口132となる。
6A is a plan view of the frame (double-sided seal) 120, FIG. 6B is a plan view of the top plate (polymethylmethacrylate substrate) 130, and FIG. 6C is a diagram in which the
(3)各基板の評価
評価用デバイスの導入口および排出口に、それぞれチューブコネクタを介して送液チューブを接続した。一端が導入口に接続された送液チューブの他端を、100μL中に1×105個のヒト白血病培養細胞(CEM)を含む細胞懸濁液中に配置した。また、一端が排出口に接続された送液チューブの他端をシリンジポンプに接続した。この状態で、シリンジポンプを用いて1mL/分の速度で100μLの細胞懸濁液を吸引して、流路内を細胞懸濁液で満たした。5分間静置した後、光学顕微鏡を用いて、流路の上流部、中央部、下流部のそれぞれについて200μm×200μmの領域に存在する細胞数を計測した。各領域における細胞密度は、いずれも102個/mm2であった。
(3) Evaluation of each substrate A liquid feeding tube was connected to each of the introduction port and the discharge port of the device for evaluation via a tube connector. The other end of the liquid feeding tube having one end connected to the introduction port was placed in a cell suspension containing 1 × 10 5 human leukemia cultured cells (CEM) in 100 μL. Moreover, the other end of the liquid feeding tube having one end connected to the discharge port was connected to a syringe pump. In this state, 100 μL of the cell suspension was sucked at a rate of 1 mL / min using a syringe pump, and the flow path was filled with the cell suspension. After leaving still for 5 minutes, the number of cells present in the region of 200 μm × 200 μm was measured for each of the upstream portion, the central portion, and the downstream portion of the flow path using an optical microscope. Cell density in each area was either 10 a two / mm 2.
次いで、一端が導入口に接続された送液チューブの他端を、リン酸緩衝液(PBS)中に移動させた。この状態で、シリンジポンプを用いて0.01,0.1,1,10mL/分の速度でリン酸緩衝液を1分間吸引して、流路内の細胞に力を加えつつ流路内を洗浄した。このときに各細胞に加わる力Fは、前述の式(1)より、0.001nN(0.01mL/分),0.01nN(0.1mL/分),0.1nN(1mL/分)または1nN(10mL/分)となる。その後、光学顕微鏡を用いて流路内の同一領域(200μm×200μm)に存在する細胞数を計測して、リン酸緩衝液の送液前後の細胞数の変化から細胞の剥離率(3か所の平均値)を算出した。今回の実験では、細胞の剥離率が50%未満の場合は「○」と評価し、細胞の剥離率が50%以上の場合は「×」と評価した。各基板の評価結果を表1に示す。 Next, the other end of the liquid feeding tube having one end connected to the introduction port was moved into a phosphate buffer solution (PBS). In this state, the phosphate buffer is sucked for 1 minute at a rate of 0.01, 0.1, 1, 10 mL / min using a syringe pump, and the inside of the channel is applied while applying force to the cells in the channel. Washed. The force F applied to each cell at this time is 0.001 nN (0.01 mL / min), 0.01 nN (0.1 mL / min), 0.1 nN (1 mL / min) or 1 nN (10 mL / min). Thereafter, the number of cells present in the same region (200 μm × 200 μm) in the flow channel was measured using an optical microscope, and the cell detachment rate (three locations) was determined from the change in the number of cells before and after the phosphate buffer solution was fed. Average value). In this experiment, “◯” was evaluated when the cell detachment rate was less than 50%, and “X” was evaluated when the cell detachment rate was 50% or more. Table 1 shows the evaluation results of each substrate.
表1に示される結果から、(a)〜(f)の基板の表面における細胞の接着力は、0.01nN以下であり、(d),(f)の基板の表面における細胞の接着力は、0.001nN以下であることがわかる。また、(g)〜(k)の基板の表面における細胞の接着力は、1nN超であることがわかる。本実施例では、マイクロチャンバーチップの第1基板(細胞を接着させる)としては、(g)未処理のポリスチレン基板を使用し、第2基板(細胞を接着させない)としては、(a)未処理のポリメチルメタクリレート基板または(d)BSAコートをしたポリスチレン基板を使用することとした。 From the results shown in Table 1, the cell adhesive strength on the surface of the substrates (a) to (f) is 0.01 nN or less, and the cell adhesive strength on the surface of the substrates (d) and (f) is , 0.001 nN or less. Moreover, it turns out that the adhesive force of the cell in the surface of the board | substrate of (g)-(k) is more than 1 nN. In this example, (g) an untreated polystyrene substrate is used as the first substrate (cells are adhered) of the microchamber chip, and (a) untreated as the second substrate (cells are not adhered). The polymethylmethacrylate substrate or (d) BSA-coated polystyrene substrate was used.
2.マイクロチャンバーチップの作製と評価
(1)実施例に係るマイクロチャンバーチップおよび細胞展開用デバイスの作製
未処理のポリスチレン基板(厚み1.5mm;第1基板)と、直径100μmの貫通孔を複数形成された未処理のポリメチルメタクリレート基板またはBSAコートをしたポリスチレン基板(厚み50μm;第2基板)とを積層し、レーザー溶着法で貼り合せて、実施例に係るマイクロチャンバーチップを作製した。図7Aは、第1基板(ポリスチレン基板)112の平面図であり、図7Bは、複数の貫通孔114を形成された第2基板(未処理のポリメチルメタクリレート基板またはBSAコートをしたポリスチレン基板)113の平面図である。なお、図7Bにおいて貫通孔114は模式的に表されており、貫通孔の大きさおよび数は正確ではない。
2. Fabrication and evaluation of microchamber chip (1) Fabrication of microchamber chip and device for cell deployment according to examples An untreated polystyrene substrate (thickness 1.5 mm; first substrate) and a plurality of through-holes having a diameter of 100 μm are formed. Then, an untreated polymethylmethacrylate substrate or a BSA-coated polystyrene substrate (thickness 50 μm; second substrate) was laminated and bonded by a laser welding method to produce a microchamber chip according to the example. 7A is a plan view of the first substrate (polystyrene substrate) 112, and FIG. 7B is a second substrate (untreated polymethyl methacrylate substrate or polystyrene substrate with BSA coating) formed with a plurality of through
このマイクロチャンバーチップ110の第2基板113の上に、前述の枠体120(図6A参照)および天板130(図6B参照)をさらに貼り付けることで、実施例に係る細胞展開用デバイスを作製した。図7Cは、実施例に係る細胞展開用デバイスの側面図であり、図7Dは、実施例に係る細胞展開用デバイスの平面図である。図7Dに示されるように、第2基板113に形成された複数の貫通孔114は、すべて流路内に位置する。また、前述の評価用デバイスと同様に、天板130に形成された2つの貫通孔は、それぞれ流路に対する導入口131および排出口132となる。なお、図7Cにおいて各構成部材の厚みは模式的に表されており、これらの厚みは正確ではない。
The above-described frame body 120 (see FIG. 6A) and top plate 130 (see FIG. 6B) are further attached onto the
(2)比較例に係るマイクロチャンバーチップおよび細胞展開用デバイスの作製
未処理のポリスチレン基板(厚み1.5mm)の一方の面に、直径100μm、深さ50μmの凹部を複数形成して、比較例に係るマイクロチャンバーチップを作製した。凹部の位置および形状は、前述の第2基板に形成されている貫通孔と同じである(図7B参照)。
(2) Production of microchamber chip and device for cell deployment according to comparative example A plurality of recesses having a diameter of 100 μm and a depth of 50 μm are formed on one surface of an untreated polystyrene substrate (thickness: 1.5 mm). The microchamber chip | tip which concerns on was produced. The position and shape of the recess are the same as those of the through hole formed in the second substrate described above (see FIG. 7B).
このマイクロチャンバーチップの凹部が形成されている面上に、前述の枠体(図6A参照)および天板(図6B参照)をさらに貼り付けることで、比較例に係る細胞展開用デバイスを作製した。比較例に係る細胞展開用デバイスについては、この後説明する評価実験の直前に、ブロッキング溶液(3%ウシ血清アルブミン含有リン酸緩衝液)を高流速(15mL/分)で送液して、流路内面をブロッキング処理した。 The device for cell deployment according to the comparative example was manufactured by further attaching the above-described frame (see FIG. 6A) and the top plate (see FIG. 6B) on the surface of the microchamber chip where the recesses are formed. . For the device for cell deployment according to the comparative example, immediately before the evaluation experiment described below, a blocking solution (phosphate buffer solution containing 3% bovine serum albumin) is fed at a high flow rate (15 mL / min), The road inner surface was subjected to blocking treatment.
(3)各細胞展開用デバイスの評価
細胞展開用デバイスの導入口および排出口に、それぞれチューブコネクタを介して送液チューブを接続した。一端が導入口に接続された送液チューブの他端を、30%エタノール水溶液中に配置した。また、一端が排出口に接続された送液チューブの他端をシリンジポンプに接続した。この状態で、シリンジポンプを用いて15mL/分の速度でエタノール水溶液を吸引して、流路内全面(マイクロチャンバーの底面および側面を含む)を濡らした。次いで、一端が導入口に接続された送液チューブの他端を、リン酸緩衝液(PBS)中に移動させた。この状態で、シリンジポンプを用いて15mL/分の速度でリン酸緩衝液を吸引して、流路内を洗浄した。
(3) Evaluation of each cell deployment device A liquid feeding tube was connected to each of the introduction port and the discharge port of the cell deployment device via a tube connector. The other end of the liquid feeding tube having one end connected to the inlet was placed in a 30% aqueous ethanol solution. Moreover, the other end of the liquid feeding tube having one end connected to the discharge port was connected to a syringe pump. In this state, the ethanol aqueous solution was sucked at a rate of 15 mL / min using a syringe pump to wet the entire surface of the flow path (including the bottom and side surfaces of the microchamber). Next, the other end of the liquid feeding tube having one end connected to the introduction port was moved into a phosphate buffer solution (PBS). In this state, the phosphate buffer was sucked at a rate of 15 mL / min using a syringe pump to wash the inside of the flow path.
次いで、一端が導入口に接続された送液チューブの他端を、100μL中に1×105個のヒト白血病培養細胞(CEM)を含む細胞懸濁液中に移動させた。この状態で、シリンジポンプを用いて1mL/分の速度で100μLの細胞懸濁液を吸引して、流路内を細胞懸濁液で満たした後、シリンジポンプを用いて1mL/分の速度で0.1μLの細胞懸濁液を吸引することを20回繰り返して(1回の吸引後に10秒間停止)、マイクロチャンバー内に細胞を回収した。 Next, the other end of the liquid feeding tube having one end connected to the inlet was moved into a cell suspension containing 1 × 10 5 human leukemia cultured cells (CEM) in 100 μL. In this state, 100 μL of cell suspension is aspirated at a rate of 1 mL / min using a syringe pump, and the flow path is filled with the cell suspension, and then at a rate of 1 mL / min using a syringe pump. Aspiration of 0.1 μL of the cell suspension was repeated 20 times (stopped for 10 seconds after one aspiration), and the cells were collected in the microchamber.
細胞を回収した後、光学顕微鏡を用いてマイクロチャンバー外に存在する細胞の数を計測した。その結果、実施例に係る細胞展開用デバイスでは、マイクロチャンバー外に存在する細胞の割合が流路内に導入した細胞の1%以下であった。特に、第2基板としてBSAコートをしたポリスチレン基板を使用した細胞展開用デバイスでは、マイクロチャンバー外に細胞は存在していなかった。これに対し、比較例に係る細胞展開用デバイスでは、マイクロチャンバー外に存在する細胞の割合が流路内に導入した細胞の20%であった。また、光学顕微鏡を用いてマイクロチャンバー内に存在する細胞の数も計測した。その結果、実施例に係る細胞展開用デバイスでは、1つのマイクロチャンバーにつき平均80個の細胞が存在しており、かつマイクロチャンバーあたりの細胞数のばらつきが小さかった(CV=10%)。これに対し、比較例に係る細胞展開用デバイスでは、一部のマイクロチャンバーにしか細胞が存在しておらず、かつ1つのマイクロチャンバーにつき多くても40個程度の細胞しか存在していなかった。 After the cells were collected, the number of cells existing outside the microchamber was counted using an optical microscope. As a result, in the cell deployment device according to the example, the proportion of cells existing outside the microchamber was 1% or less of the cells introduced into the flow path. In particular, in the cell deployment device using a polystyrene substrate coated with BSA as the second substrate, no cells were present outside the microchamber. On the other hand, in the device for cell deployment according to the comparative example, the proportion of cells existing outside the microchamber was 20% of the cells introduced into the flow path. The number of cells present in the microchamber was also counted using an optical microscope. As a result, in the cell deployment device according to the example, there were an average of 80 cells per microchamber and the variation in the number of cells per microchamber was small (CV = 10%). On the other hand, in the device for cell deployment according to the comparative example, the cells existed only in a part of the microchambers, and at most about 40 cells existed per one microchamber.
以上の結果から、本発明に係る製造方法で製造されたマイクロチャンバーチップは、細胞を効率的に回収できることがわかる。 From the above results, it can be seen that the microchamber chip manufactured by the manufacturing method according to the present invention can efficiently recover cells.
本発明により製造されたマイクロチャンバーチップは、例えば疾患の検査などに有用である。 The microchamber chip manufactured according to the present invention is useful, for example, for examination of diseases.
100 細胞展開用デバイス
110 マイクロチャンバーチップ
111 マイクロチャンバー
112 第1基板
113 第2基板
114 貫通孔
120 枠体
121 流路
130 天板
131 導入口
132 排出口
DESCRIPTION OF
Claims (7)
第1基板と、1または2以上の貫通孔を形成された第2基板とを準備する工程と、
前記第1基板および前記第2基板を積層し、固定する工程と、を有し、
前記第1基板の前記第2基板と対向する面における細胞の接着力は、前記第2基板の前記第1基板と対向しない面および前記貫通孔の内面における細胞の接着力よりも強い、
マイクロチャンバーチップの製造方法。 A method of manufacturing a microchamber chip having a microchamber for containing cells,
Preparing a first substrate and a second substrate in which one or more through holes are formed;
Laminating and fixing the first substrate and the second substrate,
The cell adhesive force on the surface of the first substrate facing the second substrate is stronger than the cell adhesive force on the surface of the second substrate not facing the first substrate and the inner surface of the through hole,
Manufacturing method of a micro chamber chip.
前記第2基板の厚みは、20〜100μmの範囲内である、
請求項1に記載のマイクロチャンバーチップの製造方法。 The maximum diameter of the through hole is in the range of 20 to 150 μm,
The thickness of the second substrate is in the range of 20 to 100 μm.
The method for producing a microchamber chip according to claim 1.
前記第2基板の前記第1基板と対向しない面および前記貫通孔の内面における細胞の接着力は、0.01nN以下である、
請求項1または請求項2に記載のマイクロチャンバーチップの製造方法。 The cell adhesion force on the surface of the first substrate facing the second substrate is more than 0.01 nN,
The adhesive force of the cells on the surface of the second substrate that does not face the first substrate and the inner surface of the through-hole is 0.01 nN or less.
The manufacturing method of the micro chamber chip | tip of Claim 1 or Claim 2.
前記第2基板の前記第1基板と対向しない面および前記貫通孔の内面における細胞の接着力は、0.001nN以下である、
請求項3に記載のマイクロチャンバーチップの製造方法。 The cell adhesive force on the surface of the first substrate facing the second substrate is 0.1 nN or more,
The adhesive force of the cells on the surface of the second substrate that does not face the first substrate and the inner surface of the through hole is 0.001 nN or less.
A method for manufacturing a microchamber chip according to claim 3.
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