JP2017012018A - Method for manufacturing cell culture vessel - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily manufacturing a cell culture vessel having a culture surface on which a dried temperature responsive polymer can be uniformly coated, the cell culture vessel being excellent in handleability during production and use thereof.SOLUTION: The method for manufacturing a cell culture vessel according to the present invention comprises a dissolving step of dissolving a temperature-responsive polymer or a temperature-responsive polymer composition in an organic solvent to prepare a temperature-responsive polymer solution and a coating-and-drying step of applying the temperature-sensitive polymer solution to the culture surface of the cell culture vessel and drying the temperature-sensitive polymer solution.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、細胞培養器の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a cell culture device.

温度応答性ポリマーは、所定の温度(下限臨界溶液温度:Lower Critical Solution Temperature、以下、「曇点」ともいう。)未満では水に溶解するが、所定の温度以上では不溶化して沈殿する、という物性を備えるポリマーである。   A temperature-responsive polymer dissolves in water at a temperature lower than a predetermined temperature (Lower Critical Solution Temperature (hereinafter also referred to as “cloud point”)), but insolubilizes and precipitates above a predetermined temperature. It is a polymer with physical properties.

温度応答性ポリマーが培養面に塗布された細胞培養器は、例えば、37℃などの曇点以上の温度での培養時には、温度応答性ポリマーが被覆された培養面上に細胞が接着して増殖し、曇点未満にすることにより、トリプリン処理等の細胞剥離操作を行うことなく、接着した細胞を剥離、回収することができる、細胞培養操作が容易な細胞培養器である。   In a cell culture vessel in which a temperature-responsive polymer is applied to a culture surface, for example, at the time of culturing at a temperature higher than a cloud point such as 37 ° C., the cells adhere to the culture surface coated with the temperature-responsive polymer and proliferate. In addition, the cell culturing device is easy to perform the cell culturing operation so that the adhered cells can be detached and collected without performing the cell detachment operation such as triprin treatment by setting it below the cloud point.

このような細胞培養器に用いられる温度応答性ポリマーとしては、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)の重合体である、ポリ(2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート)(PDMAEMA)(曇点:約32℃)が知られている。そしてこれによれば細胞構造体を製造することができる(特許文献1)。   As a temperature-responsive polymer used in such a cell culture vessel, poly (2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA), which is a polymer of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), is used. ) (Cloud point: about 32 ° C.). And according to this, a cell structure can be manufactured (patent document 1).

そして、細胞構造体を作ることができる細胞培養器としては、特許文献2のような、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートに由来する構成単位と、メタクリル酸に由来する構成単位とを有するポリマーを含むポリマー水溶液を被覆するものが知られている(特許文献2)。   And as a cell culture device which can make a cell structure, it has a structural unit derived from 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and a structural unit derived from methacrylic acid as in Patent Document 2. What coat | covers the polymer aqueous solution containing a polymer is known (patent document 2).

特開2014−029919号公報JP 2014-029919 A 特開2014−162865号公報JP 2014-162865 A

特許文献2の細胞培養器では、細胞培養器に塗布する前は、温度応答性ポリマーの水溶液を曇点未満とする温度の管理が必要であった。特に、夏場の実験室内など、32℃を超える環境に、温度応答性ポリマーの水溶液を保管すると、温度応答性ポリマーが保管容器壁面に凝集して接着し、温度応答性ポリマーの濃度が変化して、目的の濃度で培養面に温度応答性ポリマーを塗布できない場合があり、細胞培養器の製造時に温度管理の手間がかかっていた。   In the cell culture device of Patent Document 2, it was necessary to manage the temperature so that the temperature-responsive polymer aqueous solution was less than the cloud point before being applied to the cell culture device. In particular, when an aqueous solution of a temperature-responsive polymer is stored in an environment exceeding 32 ° C., such as in a summer laboratory, the temperature-responsive polymer aggregates and adheres to the wall surface of the storage container, and the concentration of the temperature-responsive polymer changes. In some cases, the temperature-responsive polymer could not be applied to the culture surface at the target concentration, and it took time and effort to manage the temperature when manufacturing the cell culture device.

一般的に、細胞培養器の培養面は、細胞が接着しやすいように、水への接触角が70°程度に調整されているため、水を弾きやすい。また、プラスチック製の細胞培養器の培養面は、ブロー成形や射出成形などのプラスチック加工時に、本来は平滑であるべき培養面の中央部が少し凸となり、外周縁部が少し低くなる、逆盃状の形状をしている。これはプラスチック成形の当業者に周知の『ヒケ』と呼ばれる現象で、培養面が平滑となるようにプラスチック加工すること困難である。
そのため、特許文献1の細胞培養器を製造する際に、培養面に温度応答性ポリマーの水溶液を滴下すると水滴を形成する場合や、培養面に少量の温度応答性ポリマーの水溶液を添加すると、培養面の外周縁部に水溶液が凝集して温度応答性ポリマーが不均一となる場合(図1、2参照)等があり、培養面に温度応答性ポリマーを均一に分布させるには、特定量以上(例えば、ウェル面積200mm2の24ウェルプレートでは、150μL/ウェル以上(図2A参照))の温度応答性ポリマーの水溶液を添加する必要があった。そこに、細胞と培地を添加すると、培地が希釈されて細胞の性質に影響を与えたりする場合があった。
In general, since the contact angle with water is adjusted to about 70 ° on the culture surface of the cell incubator so that the cells can easily adhere to each other, water is easily repelled. In addition, the culture surface of a plastic cell culture vessel is slightly convex at the center of the culture surface that should be smooth during plastic processing such as blow molding or injection molding. It has a shape. This is a phenomenon called “sink” well known to those skilled in the art of plastic molding, and it is difficult to process the plastic so that the culture surface becomes smooth.
Therefore, when the cell culturing apparatus of Patent Document 1 is produced, when a temperature-responsive polymer aqueous solution is dropped on the culture surface to form water droplets, or when a small amount of the temperature-responsive polymer aqueous solution is added to the culture surface, In some cases, the aqueous solution aggregates on the outer peripheral edge of the surface and the temperature-responsive polymer becomes non-uniform (see FIGS. 1 and 2). In order to uniformly distribute the temperature-responsive polymer on the culture surface, a specific amount or more is required. (For example, in a 24-well plate having a well area of 200 mm 2 , 150 μL / well or more (see FIG. 2A)) was required to add an aqueous solution of a temperature-responsive polymer. When cells and a culture medium were added there, the culture medium was sometimes diluted to affect the properties of the cells.

また、温度応答性ポリマーの水溶液を添加して、培養面に温度応答性ポリマーを均一に分布させた場合には、細胞培養器を使用する前に、温度応答性ポリマーの水溶液を曇点以上(例えば37℃)でインキュベートして、温度応答性ポリマーを培養面に沈殿させる必要があり、細胞培養器を使用する前に手間をかける必要があった。   In addition, when an aqueous solution of a temperature-responsive polymer is added so that the temperature-responsive polymer is uniformly distributed on the culture surface, the aqueous solution of the temperature-responsive polymer is not less than the cloud point before using the cell incubator ( It was necessary to precipitate the temperature-responsive polymer on the culture surface by incubating at 37 ° C., for example, and it was necessary to take time before using the cell incubator.

このように、特許文献1に記載の細胞培養器は細胞培養操作が容易な優れた細胞培養器であるが、培養面に乾燥した温度応答性ポリマーが均一に被覆されており、温度応答性ポリマーの水溶液の温度管理や、使用前に細胞培養器をインキュベートする必要がない、製造、使用時の取扱性に優れた細胞培養器を簡易に製造する方法が求められていた。   As described above, the cell culturing device described in Patent Document 1 is an excellent cell culturing device that facilitates cell culturing operation. However, the culture surface is uniformly coated with a dry temperature-responsive polymer. Therefore, there has been a demand for a method for easily producing a cell culture device excellent in handleability at the time of production and use, which does not require temperature control of the aqueous solution and incubating the cell culture device before use.

従って、本発明の目的は、培養面に乾燥した温度応答性ポリマーを均一に被覆することができ、細胞培養器の製造、使用時における取扱性に優れた、細胞培養器を簡易に製造する方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for easily producing a cell culture device that can uniformly coat a dried temperature-responsive polymer on the culture surface, and is excellent in handleability during production and use of the cell culture device. Is to provide.

すなわち、本発明の細胞培養器の製造方法は、温度応答性ポリマー又は温度応答性ポリマー組成物を有機溶媒に溶解させて温度応答性ポリマー溶液を調製する溶解工程と、上記温度応答性ポリマー溶液を細胞培養器の培養面に塗布し、乾燥させる塗布乾燥工程と、を含むことを特徴とする。   That is, the method for producing a cell culture device of the present invention comprises a dissolution step of preparing a temperature-responsive polymer solution by dissolving a temperature-responsive polymer or a temperature-responsive polymer composition in an organic solvent, and the above-described temperature-responsive polymer solution. An application drying step of applying to the culture surface of the cell culture vessel and drying.

上記有機溶媒が、アルコール、ケトン及びエステルからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。   The organic solvent is preferably at least one selected from the group consisting of alcohols, ketones and esters.

上記有機溶媒が、炭素数1〜4の低級アルコール、炭素数3〜5の低級ケトン、及び炭素数1〜4のアルキル基を有する酢酸アルキルエステルからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。   The organic solvent is at least one selected from the group consisting of a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, a lower ketone having 3 to 5 carbon atoms, and an acetic acid alkyl ester having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Is preferred.

上記温度応答性ポリマー溶液が、親水性分子を更に含むことが好ましい。   It is preferable that the temperature-responsive polymer solution further contains a hydrophilic molecule.

上記温度応答性ポリマーが、式(I)で表される繰り返し単位(A)
、及び式(II)で表される繰り返し単位(B)
を含む温度応答性ポリマーであることが好ましい。
The temperature-responsive polymer is a repeating unit (A) represented by the formula (I)
And the repeating unit (B) represented by the formula (II)
It is preferable that it is a temperature-responsive polymer containing.

上記温度応答性ポリマーが、上記繰り返し単位(A)のホモポリマー領域と、上記繰り返し単位(A)と上記繰り返し単位(B)とのコポリマー領域とを有するポリマーであることが好ましい。   The temperature-responsive polymer is preferably a polymer having a homopolymer region of the repeating unit (A) and a copolymer region of the repeating unit (A) and the repeating unit (B).

また、本発明の細胞培養器は、上記細胞培養器の製造方法により製造されることを特徴とする。   Moreover, the cell culture device of the present invention is manufactured by the above-described method for manufacturing a cell culture device.

本発明の細胞培養器の製造方法によれば、培養面に乾燥した温度応答性ポリマーを均一に被覆することができ、細胞培養器の製造、使用時における取扱性に優れた、細胞培養器を簡易に製造する方法を提供することができる。   According to the method for producing a cell culture device of the present invention, a cell culture device that can uniformly coat a dried temperature-responsive polymer on a culture surface and has excellent handling properties during production and use of the cell culture device. A simple manufacturing method can be provided.

図1は、50μL/ウェル(右列)、100μL/ウェル(中列)、150μL/ウェル(左列)の水溶液を入れた24ウェルプレートの写真である。FIG. 1 is a photograph of a 24-well plate containing 50 μL / well (right column), 100 μL / well (middle column), and 150 μL / well (left column) aqueous solution. 図2Aは、図1の150μL/ウェルの水溶液を入れたウェルの拡大図である。図2Bは、図1の100μL/ウェルの水溶液を入れたウェルの拡大図である。図2Cは、図1の50μL/ウェルの水溶液を入れたウェルの拡大図である。FIG. 2A is an enlarged view of the well containing 150 μL / well of the aqueous solution of FIG. FIG. 2B is an enlarged view of the well containing 100 μL / well of the aqueous solution of FIG. FIG. 2C is an enlarged view of a well containing 50 μL / well of the aqueous solution of FIG. 図3は、細胞構造体の剥離性の評価における、「◎(優れる)」の状態を示す一例である。FIG. 3 is an example showing the state of “◎ (excellent)” in the evaluation of the peelability of the cell structure. 図4は、細胞構造体の剥離性の評価における、「○(良好)」の状態を示す一例である。FIG. 4 is an example showing a state of “◯ (good)” in the evaluation of the peelability of the cell structure. 図5は、細胞構造体の剥離性の評価における、「△(普通)」の状態を示す一例である。FIG. 5 is an example showing a state of “Δ (normal)” in the evaluation of the peelability of the cell structure.

以下、本発明の細胞培養器の製造方法の実施形態について詳細に例示説明する。   Hereinafter, embodiments of the method for producing a cell culture device of the present invention will be described in detail.

(溶解工程)
本実施形態の細胞培養器の製造方法では、温度応答性ポリマー又は温度応答性ポリマー組成物を有機溶媒へ溶解して温度応答性ポリマー溶液(本明細書において、単に「ポリマー溶液」と称する場合がある)を調製する、溶解工程を少なくとも含む。
本実施形態の細胞培養器の製造方法によれば、培養面に乾燥した温度応答性ポリマーが均一に被覆された細胞培養器を簡易に製造することができる。
(Dissolution process)
In the method for producing a cell culture device of the present embodiment, a temperature-responsive polymer or a temperature-responsive polymer composition is dissolved in an organic solvent to be referred to as a temperature-responsive polymer solution (in this specification, simply referred to as “polymer solution”). At least a dissolution step.
According to the method for producing a cell culture device of the present embodiment, a cell culture device in which the culture surface is uniformly coated with a dried temperature-responsive polymer can be easily produced.

有機溶媒は、温度応答性ポリマーの溶解性に優れるため、ポリマー溶液を曇点未満に温度管理する手間がかからない。また、有機溶媒は、乾燥が早いため、培養面に均一に温度応答性ポリマーを被覆できる。また、有機溶媒は、水への接触角が高い培養面にも濡れやすく、少量でも培養面に均一に被覆させることができる。
培養面に乾燥した温度応答性ポリマーが均一に被覆された細胞培養器は、温度が低くても高くても温度応答性ポリマーが培養面に固着しているため、細胞培養器を保管する温度を管理する必要がない。さらに、無菌包装して流通させることが可能であり、使用者は無菌包装を開封すれば、使用前のインキュベート等の手間をかけることなく使用できる。そのため、使用者が使用前に細胞培養器を作製する必要がなくなり、安定した品質の細胞培養器を使用することができる。
なお、本明細書において、ポリマーの「曇点」とは、必ずしも厳密な意味で、「所定の温度未満では溶解するが、所定の温度以上では不溶化して沈殿する、その温度」を指すものではなく、「不溶化して沈殿したポリマーを所定の温度未満の条件下で溶解する際に、溶解に要する時間が10分以上である、その温度」をも指す。
Since the organic solvent is excellent in solubility of the temperature-responsive polymer, it does not take time and effort to control the temperature of the polymer solution below the cloud point. In addition, since the organic solvent dries quickly, the culture surface can be uniformly coated with the temperature-responsive polymer. In addition, the organic solvent easily wets the culture surface having a high contact angle with water, and even with a small amount, the culture surface can be uniformly coated.
Cell culture vessels in which the culture surface is evenly coated with a dry temperature-responsive polymer are adhered to the culture surface, regardless of whether the temperature is low or high. There is no need to manage. Furthermore, aseptic packaging and distribution are possible, and if the user opens the aseptic packaging, the user can use it without inconvenience such as incubation before use. Therefore, it is not necessary for the user to prepare a cell culture device before use, and a stable cell culture device can be used.
In the present specification, the “cloud point” of a polymer is not necessarily a strict meaning, and refers to “the temperature at which it dissolves below a predetermined temperature but becomes insoluble and precipitates above a predetermined temperature”. In addition, it refers to “the temperature at which the time required for dissolution is 10 minutes or more when the insolubilized and precipitated polymer is dissolved under a condition lower than a predetermined temperature”.

以下、実施形態に用いられる温度応答性ポリマー及び温度応答性ポリマー組成物について詳述する。   Hereinafter, the temperature-responsive polymer and the temperature-responsive polymer composition used in the embodiment will be described in detail.

本実施形態の細胞培養器に用いられる温度応答性ポリマー及び温度応答性ポリマー組成物としては、(A)2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)単位と、アニオン性モノマー単位とを含む温度応答性ポリマー、(B)N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)単位と、カチオン性モノマー単位と、アニオン性モノマー単位とを含む温度応答性ポリマー、(C)2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)及び/又はその誘導体の重合体と、2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリス)と、核酸、ヘパリン、ヒアルロン酸、デキストラン硫酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリリン酸、硫酸化多糖類、カードラン及びポリアルギン酸並びにこれらのアルカリ金属塩からなる群から選択される1種以上のアニオン性物質とを含む温度応答性ポリマー組成物等が挙げられる。中でも、(A)が好ましい。
ここで、上記(A)としては、例えば、(A−1)DMAEMAを水存在下で重合する方法により得られる温度応答性ポリマー、(A−2)主としてDMAEMAを含むポリマーブロック(重合鎖α末端)と、主としてDMAEMAとアニオン性モノマー(重合鎖ω末端)とを含む温度応答性ポリマー等が挙げられる。
本実施形態において、これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
The temperature-responsive polymer and temperature-responsive polymer composition used in the cell culture device of this embodiment include (A) 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) unit and an anionic monomer unit. Temperature-responsive polymer, (B) Temperature-responsive polymer comprising N-isopropylacrylamide (NIPAM) units, cationic monomer units, and anionic monomer units, (C) 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate ( DMAEMA) and / or a derivative thereof, 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (Tris), nucleic acid, heparin, hyaluronic acid, dextran sulfate, polystyrene sulfonic acid, polyacrylic acid, Polymethacrylic acid, polyphosphoric acid, sulfated polysaccharide, curdlan and Polyalginic acid and the temperature-responsive polymer composition comprising one or more anionic material selected from the group consisting of alkali metal salts and the like. Among these, (A) is preferable.
Here, as the above (A), for example, (A-1) a temperature-responsive polymer obtained by a method of polymerizing DMAEMA in the presence of water, (A-2) a polymer block mainly containing DMAEMA (polymer chain α-terminal) And a temperature-responsive polymer mainly containing DMAEMA and an anionic monomer (polymer chain ω terminal).
In this embodiment, these may be used individually by 1 type and may be used in combination of 2 or more type.

以下、上記(A−1)の温度応答性ポリマー及びその製造方法について記載する。   Hereinafter, the temperature-responsive polymer (A-1) and the production method thereof will be described.

(温度応答性ポリマーの製造方法)
(A−1)の温度応答性ポリマーの製造方法では、まず、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)を含む混合物を調製する(調製工程)。ここで、混合物は、重合禁止剤及び水を更に含む。
(Method for producing temperature-responsive polymer)
In the method for producing a temperature-responsive polymer (A-1), first, a mixture containing 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) is prepared (preparation step). Here, the mixture further includes a polymerization inhibitor and water.

2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)としては、市販品を用いることができる。重合禁止剤としては、メチルヒドロキノン(MEHQ)、ヒドロキノン、p−ベンゾキノリン、N,N−ジエチルヒドロキシルアミン、N−nitroso−N−phenylhydroxylamine(Cupferron)、t−ブチルハイドロキノン、等が挙げられる。また、市販のDMAEMAに含まれるMEHQ等をそのまま用いてもよい。水としては、超純水が挙げられる。   A commercially available product can be used as 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA). Examples of the polymerization inhibitor include methylhydroquinone (MEHQ), hydroquinone, p-benzoquinoline, N, N-diethylhydroxylamine, N-nitroso-N-phenylhydroxylamine (Cupperron), t-butylhydroquinone, and the like. Further, MEHQ or the like contained in commercially available DMAEMA may be used as it is. Examples of water include ultrapure water.

重合禁止剤の混合物に対する重量割合は、0.01%〜1.5%であることが好ましく、0.1%〜0.5%であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、ラジカル重合反応の暴走を抑制して、制御できない架橋を低減することができ、製造される温度応答性ポリマーの溶媒に対する溶解性を確保することができる。
水の混合物に対する重量割合は、1.0%〜50%であることが好ましく、9.0%〜33%であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、側鎖の加水分解反応の反応速度と、重合するポリマー鎖の成長反応の反応速度とを、バランスよく調和させることができる。これにより、側鎖が加水分解されたDMAEMAに対する、側鎖が加水分解されていないDMAEMAの割合(共重合割合)が1.0〜20程度の温度応答性ポリマーを得ることができる。
The weight ratio of the polymerization inhibitor to the mixture is preferably 0.01% to 1.5%, and more preferably 0.1% to 0.5%. If it is the said range, the runaway of radical polymerization reaction can be suppressed, the uncontrollable bridge | crosslinking can be reduced, and the solubility with respect to the solvent of the temperature-responsive polymer manufactured can be ensured.
The weight ratio with respect to the water mixture is preferably 1.0% to 50%, and more preferably 9.0% to 33%. If it is the said range, the reaction rate of the hydrolysis reaction of a side chain and the reaction rate of the growth reaction of the polymer chain to superpose | polymerize can be harmonized in good balance. Thereby, the temperature-responsive polymer whose ratio (copolymerization ratio) of DMAEMA in which the side chain is not hydrolyzed with respect to DMAEMA in which the side chain is hydrolyzed can be obtained.

次いで、(A−1)の温度応答性ポリマーの製造方法では、混合物に紫外線を照射する(照射工程)。ここで、紫外線は、不活性雰囲気下において、照射される。DMAEMAは、紫外線の照射により、ラジカル重合して、ポリマーとなる。
この工程では、例えば、透明な密封バイアルに、上記混合物を加え、不活性ガスをバブリングすることによってバイアル内を不活性雰囲気とした後に、バイアルの外部から紫外線照射装置を用いて紫外線を照射する。
Next, in the method for producing a temperature-responsive polymer (A-1), the mixture is irradiated with ultraviolet rays (irradiation step). Here, ultraviolet rays are irradiated in an inert atmosphere. DMAEMA undergoes radical polymerization upon irradiation with ultraviolet rays to form a polymer.
In this step, for example, after the mixture is added to a transparent sealed vial and the inside of the vial is made an inert atmosphere by bubbling an inert gas, ultraviolet rays are irradiated from the outside of the vial using an ultraviolet irradiation device.

紫外線の波長としては、210nm〜600nmであることが好ましく、360nm〜380nmであることが更に好ましい。上記範囲とすれば、効率よく重合反応を進行させることができ、所期の共重合割合を有する高分子材料を安定的に得ることができる。また、製造したポリマー材料が着色することを防ぐこともできる。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン等が挙げられる。
The wavelength of the ultraviolet light is preferably 210 nm to 600 nm, and more preferably 360 nm to 380 nm. If it is the said range, a polymerization reaction can be advanced efficiently and the polymeric material which has a desired copolymerization ratio can be obtained stably. In addition, the manufactured polymer material can be prevented from being colored.
Examples of the inert gas include nitrogen, argon, helium, neon and the like.

反応条件に関して、温度条件としては、15℃〜50℃であることが好ましく、20℃〜30℃であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、熱による開始反応を抑制し、光照射による開始反応を優先的に進行させることができる。また、加水分解反応の反応速度をポリマー鎖の成長反応の反応速度に対してバランスのよいものにすることができる。
反応時間としては、7時間〜24時間であることが好ましく、17時間〜21時間であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、(A−1)の温度応答性ポリマーを高収率で得ることができ、また、光分解反応や不要な架橋反応を抑制しながらラジカル重合を行うことができる。
Regarding the reaction conditions, the temperature conditions are preferably 15 ° C. to 50 ° C., more preferably 20 ° C. to 30 ° C. If it is set as the said range, the start reaction by a heat | fever can be suppressed and the start reaction by light irradiation can be advanced preferentially. Further, the reaction rate of the hydrolysis reaction can be balanced with respect to the reaction rate of the growth reaction of the polymer chain.
The reaction time is preferably 7 hours to 24 hours, and more preferably 17 hours to 21 hours. If it is the said range, the temperature-responsive polymer of (A-1) can be obtained with a high yield, and radical polymerization can be performed, suppressing a photodecomposition reaction and an unnecessary crosslinking reaction.

なお、調製工程において混合物が調製され終えてから、照射工程において紫外線の照射が開始されるまでの時間は、10分〜1時間であることが好ましい。   In addition, it is preferable that it is 10 minutes-1 hour after completing preparation of a mixture in a preparation process until it starts irradiation of an ultraviolet-ray in an irradiation process.

混合物を加えたバイアルの内部の気体を置換して、バイアル内を不活性雰囲気とする際には、10分程度の時間を要する。そのため、上記時間を10分未満とすると、ラジカル重合に必要となる不活性雰囲気が得られない虞がある。また、混合物中では、DMAEMAの加水分解反応が、紫外線の照射が開始される前に開始される。そのため、上記時間を1時間超とすると、ラジカル重合反応に不活性なメタクリル酸が混合物中に多数生じてしまう。   It takes about 10 minutes to replace the gas inside the vial to which the mixture has been added to create an inert atmosphere inside the vial. Therefore, if the time is less than 10 minutes, there is a possibility that an inert atmosphere necessary for radical polymerization cannot be obtained. Further, in the mixture, the hydrolysis reaction of DMAEMA is started before the irradiation with ultraviolet rays is started. Therefore, if the above time is longer than 1 hour, a large number of methacrylic acid that is inert to the radical polymerization reaction is generated in the mixture.

(A−1)の温度応答性ポリマーの製造方法では、混合物に水が含まれるため、DMAEMAのラジカル重合反応と、ポリ2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(PDMAEMA)の側鎖のエステル結合の加水分解反応とを、拮抗させることができる。
この拮抗により、得られる生成物は、式(I)で表される繰り返し単位(A)
、及び式(II)で表される繰り返し単位(B)
を含むポリマーとなる。
そのため、ポリマーが有するカチオン性官能基、すなわち、ジメチルアミノ基と、ポリマーが有するアニオン性官能基、すなわち、側鎖のエステル結合が加水分解されてできたカルボキシル基の両方を、バランスよく備えることができる。そして、(A−1)の温度応答性ポリマーの製造方法によれば、カチオン性官能基及びアニオン性官能基を有する、ポリ(2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート)由来のポリマーを、少ない工程で簡便に製造することができる。
In the method for producing a temperature-responsive polymer of (A-1), since water is contained in the mixture, the radical polymerization reaction of DMAEMA and the ester bond of the side chain of poly-2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (PDMAEMA) The hydrolysis reaction can be antagonized.
The product obtained by this antagonism is the repeating unit (A) represented by the formula (I)
And the repeating unit (B) represented by the formula (II)
It becomes a polymer containing.
Therefore, both the cationic functional group that the polymer has, that is, the dimethylamino group, and the anionic functional group that the polymer has, that is, the carboxyl group that is formed by hydrolyzing the ester bond of the side chain must be provided in a balanced manner. it can. And according to the manufacturing method of the temperature-responsive polymer of (A-1), there are few polymers derived from poly (2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate) having a cationic functional group and an anionic functional group. It can be easily manufactured in the process.

なお、(A−1)の温度応答性ポリマーの製造方法と同一の製造方法ではなくとも、DMAEMA、重合禁止剤、及び水が、紫外線照射時に反応系中に共存していれば、本実施形態の温度応答性ポリマーの製造方法の上記効果と同様の効果を得ることができる。
例えば、DMAEMA及び重合禁止剤を含む混合物と、水とを別々に準備し、次いで、混合物と水とに不活性ガスをバブリングし、その後、混合物と水とを不活性雰囲気下で混合すると同時に紫外線を照射するという、温度応答性ポリマーの製造方法も、(A−1)の温度応答性ポリマーに含めることができる。
In addition, even if it is not the same manufacturing method as the manufacturing method of the temperature-responsive polymer of (A-1), if DMAEMA, a polymerization inhibitor, and water coexist in a reaction system at the time of ultraviolet irradiation, this embodiment The effect similar to the said effect of the manufacturing method of temperature-responsive polymer of this can be acquired.
For example, a mixture containing DMAEMA and a polymerization inhibitor and water are prepared separately, and then an inert gas is bubbled into the mixture and water, and then the mixture and water are mixed under an inert atmosphere and at the same time UV The method for producing a temperature-responsive polymer in which A is irradiated can also be included in the temperature-responsive polymer of (A-1).

(温度応答性ポリマー)
(A−1)の温度応答性ポリマーは、上記(A−1)の製造方法により製造される。
(Temperature responsive polymer)
The temperature-responsive polymer (A-1) is produced by the production method (A-1).

上記温度応答性ポリマー(A−1)は、曇点を細胞培養に適当な温度付近に維持しつつ、イオンバランスを確保する観点から、上記繰り返し単位(A)のホモポリマー領域と、上記繰り返し単位(A)と上記繰り返し単位(B)とのコポリマー領域とを有するポリマーであることが好ましい。
上記繰り返し単位(A)のホモポリマー領域と、上記繰り返し単位(A)と上記繰り返し単位(B)とのコポリマー領域とを有するポリマーの製造方法は、例えば、DMAEMAを光照射してポリマー化し、ポリマーの数平均分子量が一定値を超えた時点(例えば、ポリマーの数平均分子量が5,000Da(より好ましくは20,000Da)を超えた時点)で、アニオン性モノマーである上記繰り返し単位(B)を混合して更に光照射する方法が挙げられる。
The temperature-responsive polymer (A-1) includes a homopolymer region of the repeating unit (A) and the repeating unit from the viewpoint of ensuring ion balance while maintaining a cloud point at a temperature suitable for cell culture. A polymer having a copolymer region of (A) and the repeating unit (B) is preferable.
The method for producing a polymer having a homopolymer region of the repeating unit (A) and a copolymer region of the repeating unit (A) and the repeating unit (B) is, for example, polymerized by light irradiation of DMAEMA. When the number average molecular weight of the polymer exceeds a certain value (for example, when the number average molecular weight of the polymer exceeds 5,000 Da (more preferably 20,000 Da)), the above repeating unit (B) which is an anionic monomer The method of mixing and further irradiating light is mentioned.

(A−1)の温度応答性ポリマーとしては、数平均分子量(Mn)が、10kDa〜500kDaである分子が好ましい。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、1.1〜10.0である分子が好ましい。
(A−1)の温度応答性ポリマーの分子量は、紫外線の照射時間及び照射強度の条件により、適宜調整することができる。
The temperature-responsive polymer (A-1) is preferably a molecule having a number average molecular weight (Mn) of 10 kDa to 500 kDa. Further, a molecule having a ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is preferably 1.1 to 10.0.
The molecular weight of the temperature-responsive polymer (A-1) can be appropriately adjusted according to the conditions of the ultraviolet irradiation time and irradiation intensity.

(A−1)の温度応答性ポリマーによれば、曇点を、例えば室温(25℃)以下に、低下させることができる。   According to the temperature-responsive polymer (A-1), the cloud point can be lowered to, for example, room temperature (25 ° C.) or lower.

上記(A−1)の温度応答性ポリマーでは、曇点以上の温度で形成された温度応答性ポリマーの不溶化物が、室温(約25℃)条件下で再溶解するまでの時間が顕著に遅延する。これは、得られた(A−1)の温度応答性ポリマーは、分子内にカチオン性官能基とアニオン性官能基とが存在するため、高い自己凝集性を有するためであると推定される。   In the temperature-responsive polymer (A-1), the time until the insolubilized product of the temperature-responsive polymer formed at a temperature equal to or higher than the cloud point is redissolved under room temperature (about 25 ° C.) conditions is remarkably delayed. To do. This is presumed to be because the obtained temperature-responsive polymer (A-1) has a high self-aggregation property because a cationic functional group and an anionic functional group exist in the molecule.

また、この(A−1)の温度応答性ポリマーを用いて、後述するように、培養面にこの温度応答性ポリマーを被覆してなる細胞培養器を調製することができる。   Further, using the temperature-responsive polymer of (A-1), as described later, it is possible to prepare a cell culture vessel in which the culture surface is coated with this temperature-responsive polymer.

更に、(A−1)の温度応答性ポリマーによれば、後述するように、細胞を適切な培養条件で培養することにより、管腔状(チューブ状)及び塊状(ペレット状)の構造を有する細胞構造体を形成させることができる。   Furthermore, according to the temperature-responsive polymer of (A-1), as will be described later, by culturing cells under appropriate culture conditions, it has a tubular (tubular) and massive (pellet-like) structure. Cell structures can be formed.

(A−1)の温度応答性ポリマーが有する、カチオン性官能基(2−N,N−ジメチルアミノ基)の官能基数と、アニオン性官能基(カルボキシル基)の官能基数との比(C/A比)は、0.5〜32であることが好ましく、4〜16であることが更に好ましい。   The ratio of the number of functional groups of the cationic functional group (2-N, N-dimethylamino group) and the number of functional groups of the anionic functional group (carboxyl group) of the temperature-responsive polymer of (A-1) (C / A ratio) is preferably 0.5 to 32, and more preferably 4 to 16.

C/A比を上記範囲とすれば、曇点を低減させるという上記効果が得られやすい。上記C/A比を有する温度応答性ポリマーでは、上記温度応答性ポリマー中でカチオン性官能基とアニオン性官能基とが、イオン結合的に分子間及び/又は分子内の凝集に作用して、温度応答性ポリマーの凝集力が強くなった結果であると推測される。   When the C / A ratio is in the above range, the above effect of reducing the cloud point can be easily obtained. In the temperature-responsive polymer having the C / A ratio, the cationic functional group and the anionic functional group act on the intermolecular and / or intramolecular aggregation in an ionic bond in the temperature-responsive polymer, This is presumed to be a result of increasing the cohesive force of the temperature-responsive polymer.

また、C/A比を上記範囲とすれば、上記温度応答性ポリマー中の正電荷と負電荷とのバランスを特に好適にして、正電荷による細胞傷害性を抑制することができ、また、上記温度応答性ポリマーの親水性と疎水性とのバランスを特に好適にして、細胞の遊走や配向を生じやすくすることができるものと推定される。   In addition, when the C / A ratio is in the above range, the balance between the positive charge and the negative charge in the temperature-responsive polymer can be particularly suitable, and the cytotoxicity due to the positive charge can be suppressed. It is presumed that the balance between hydrophilicity and hydrophobicity of the temperature-responsive polymer can be made particularly suitable to facilitate cell migration and orientation.

以下、上記(A−2)の温度応答性ポリマー及びその製造方法について記載する。   Hereinafter, the temperature-responsive polymer (A-2) and the production method thereof will be described.

(温度応答性ポリマーの製造方法)
(A−2)の温度応答性ポリマーの製造方法では、まず、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)を含む第一混合物に紫外線を照射する(第一重合工程)。
ここで、第一混合物は、DMAEMA以外に、任意選択的に、例えば、他のモノマー、溶媒等を含んでよい。
また、紫外線は、不活性雰囲気下において、照射されてよい。
(Method for producing temperature-responsive polymer)
In the method for producing a temperature-responsive polymer (A-2), first, ultraviolet light is irradiated to a first mixture containing 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) (first polymerization step).
Here, in addition to DMAEMA, the first mixture may optionally include, for example, other monomers, solvents, and the like.
Moreover, ultraviolet rays may be irradiated in an inert atmosphere.

DMAEMAとしては、市販品としてよい。
第一混合物に含まれ得る他のモノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアクリルアミド、ポリエチレングリコール側鎖を有するアクリル酸やメタクリル酸のエステル、N−イソプロピルアクリルアミド、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド等が挙げられ、特に、イオンバランスの調整を安定的に行うことを可能にする観点から、N,N−ジメチルアクリルアミド、ポリエチレングリコール側鎖を有するアクリル酸やメタクリル酸のエステル、N−イソプロピルアクリルアミドが好ましい。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。ここで、他のモノマーの使用量のDMAEMAの使用量に対する割合(モル数)は、0.001〜1とすることが好ましく、0.01〜0.5とすることが更に好ましい。
DMAEMA may be a commercially available product.
Examples of other monomers that can be included in the first mixture include N, N-dimethylacrylamide, acrylic acid and methacrylic acid esters having a polyethylene glycol side chain, N-isopropylacrylamide, and 3-N, N-dimethylaminopropyl. Examples include acrylamide, 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylamide and the like, and in particular, from the viewpoint of enabling stable adjustment of ion balance, N, N-dimethylacrylamide and polyethylene glycol side chains. Preference is given to esters of acrylic acid and methacrylic acid and N-isopropylacrylamide. These may be used alone or in combination of two or more. Here, the ratio (number of moles) of the usage amount of the other monomer to the usage amount of DMAEMA is preferably 0.001-1, and more preferably 0.01-0.5.

溶媒としては、例えば、トルエン、ベンゼン、クロロホルム、メタノール、エタノール等が挙げられ、特に、DMAEMAのエステル結合に対して不活性であるため、トルエン、ベンゼンが好ましい。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the solvent include toluene, benzene, chloroform, methanol, ethanol, and the like. In particular, toluene and benzene are preferable because they are inert to the ester bond of DMAEMA. These may be used alone or in combination of two or more.

この工程では、例えば、透明な密封バイアルに、上記第一混合物を加え、不活性ガスをバブリングすることによってバイアル内を不活性雰囲気とした後に、バイアルの外部から紫外線照射装置を用いて紫外線を照射する。   In this step, for example, the first mixture is added to a transparent sealed vial and the inside of the vial is made an inert atmosphere by bubbling an inert gas, and then irradiated with ultraviolet rays from the outside of the vial using an ultraviolet irradiation device. To do.

紫外線の波長としては、210〜600nmであることが好ましく、360〜380nmであることが更に好ましい。上記範囲とすれば、効率よく重合反応を進行させることができ、所期の共重合割合を有する高分子材料を安定的に得ることができる。また、製造したポリマー材料が着色することを防ぐこともできる。
紫外線の照射強度としては、0.01〜50mW/cm2であることが好ましく、0.1〜5mW/cm2であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、無用な化学結合の切断等による分解を抑制しつつ、安定的に、適切な速度(時間)で重合反応を進行させることができる。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン等が挙げられる。
The ultraviolet wavelength is preferably 210 to 600 nm, and more preferably 360 to 380 nm. If it is the said range, a polymerization reaction can be advanced efficiently and the polymeric material which has a desired copolymerization ratio can be obtained stably. In addition, the manufactured polymer material can be prevented from being colored.
The irradiation intensity of ultraviolet light is preferably 0.01~50mW / cm 2, further preferably 0.1~5mW / cm 2. If it is the said range, a polymerization reaction can be advanced stably at a suitable speed (time), suppressing decomposition | disassembly by the cutting | disconnection of a useless chemical bond, etc.
Examples of the inert gas include nitrogen, argon, helium, neon and the like.

温度条件としては、10〜40℃あることが好ましく、20〜30℃あることが更に好ましい。上記範囲とすれば、通常の実験室の室温において反応を行うことができ、また、光とは別の手段(加熱等)により反応を抑制することが可能となる。
反応時間としては、10分〜48時間であることが好ましく、60分〜24時間であることが更に好ましい。
As temperature conditions, it is preferable that it is 10-40 degreeC, and it is still more preferable that it is 20-30 degreeC. If it is the said range, it can react at room temperature of a normal laboratory, and it becomes possible to suppress reaction by means (heating etc.) different from light.
The reaction time is preferably 10 minutes to 48 hours, and more preferably 60 minutes to 24 hours.

この工程において、DMAEMAは、紫外線の照射により、ラジカル重合して、ポリマー(ポリ(2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート)(PDMAEMA))となり、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートを含むホモポリマーブロックが形成される。他のモノマーも用いた場合には、DMAEMAと他のモノマーとを含むポリマーブロックが形成される。   In this step, DMAEMA undergoes radical polymerization by irradiation with ultraviolet rays to form a polymer (poly (2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate) (PDMAEMA)), which contains 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate. A homopolymer block is formed. When other monomers are also used, a polymer block containing DMAEMA and other monomers is formed.

次いで、(A−2)の温度応答性ポリマーの製造方法では、第一重合工程における重合物(具体的には、ポリマー化した2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート)の数平均分子量が所定値以上となった時点で、第一混合物にアニオン性モノマーを添加して第二混合物を調製する(添加工程)。
ここで、第二混合物は、第一重合工程後の第一混合物、及びアニオン性モノマー以外に、例えば、他のモノマー、前述の第一混合物に含まれ得る溶媒(トルエン、ベンゼン、メタノール等)等を含んでよい。
また、アニオン性モノマーは、不活性雰囲気下において、添加されてよい。
Next, in the method for producing a temperature-responsive polymer of (A-2), the number average molecular weight of the polymer (specifically, polymerized 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate) in the first polymerization step is predetermined. When it becomes more than the value, an anionic monomer is added to the first mixture to prepare a second mixture (addition step).
Here, in addition to the first mixture after the first polymerization step and the anionic monomer, the second mixture is, for example, another monomer, a solvent (toluene, benzene, methanol, etc.) that can be included in the first mixture, and the like. May be included.
The anionic monomer may be added under an inert atmosphere.

アニオン性モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、側鎖にカルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基を有するビニル誘導体等が挙げられ、特に、化学的安定性の観点から、アクリル酸、メタクリル酸が好ましい。
これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the anionic monomer include acrylic acid, methacrylic acid, vinyl derivatives having a carboxyl group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group in the side chain. Particularly, from the viewpoint of chemical stability, acrylic acid, methacrylic acid, and the like. Acid is preferred.
These may be used alone or in combination of two or more.

第二混合物に含まれ得る他のモノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアクリルアミド、ポリエチレングリコール側鎖を有するアクリル酸やメタクリル酸のエステル、N−イソプロピルアクリルアミド、3−N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリルアミド等が挙げられ、特に、電気的に中性であり、且つ親水性である、N,N−ジメチルアクリルアミドが好ましい。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。ここで、他のモノマーの使用量のDMAEMAの使用量に対する割合(モル)は、0.01〜10とすることが好ましく、0.1〜5とすることが更に好ましい。   Examples of other monomers that can be included in the second mixture include N, N-dimethylacrylamide, acrylic acid and methacrylic acid esters having a polyethylene glycol side chain, N-isopropylacrylamide, and 3-N, N-dimethylaminopropyl. Examples thereof include acrylamide and 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylamide, and particularly, N, N-dimethylacrylamide which is electrically neutral and hydrophilic is preferable. These may be used alone or in combination of two or more. Here, the ratio (mole) of the use amount of the other monomer to the use amount of DMAEMA is preferably 0.01 to 10, and more preferably 0.1 to 5.

この工程では、例えば、バイアルに不活性ガスをフローさせることによってバイアル内を不活性雰囲気に保ちながら、上記第二混合物を添加する。   In this step, for example, the second mixture is added while keeping the inside of the vial in an inert atmosphere by flowing an inert gas through the vial.

数平均分子量の所定値は、曇点低減の効果を十分に得る観点から、好適には5,000であり、更に好適には20,000であり、特に好適には100,000である。
なお、第一重合工程後の第一混合物中におけるポリマー化したPDMAEMAの数平均分子量は、所定の時点で重合系から少量の反応混合物を採取して、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)や光散乱法(SLS)等の当業者に周知の方法により、測定することができる。
The predetermined value of the number average molecular weight is preferably 5,000, more preferably 20,000, and particularly preferably 100,000 from the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of reducing the cloud point.
The number average molecular weight of the polymerized PDMAEMA in the first mixture after the first polymerization step is obtained by collecting a small amount of the reaction mixture from the polymerization system at a predetermined time, and performing gel permeation chromatography (GPC) or light scattering method. It can be measured by a method well known to those skilled in the art such as (SLS).

この工程において、重合中のDMAEMAを含むホモポリマーに加えて、アニオン性モノマーも重合系に含められることとなり、バイアル内の重合系が、DMAEMAの単独重合系から、DMAEMAとアニオン性モノマーとの共重合系に、変わることとなる。   In this step, in addition to the homopolymer containing DMAEMA during polymerization, an anionic monomer is also included in the polymerization system, and the polymerization system in the vial is changed from the DMAEMA homopolymerization system to the co-polymerization of DMAEMA and the anionic monomer. It will change to a polymerization system.

そして、(A−2)の温度応答性ポリマーの製造方法では、第二混合物に紫外線を照射する(第二重合工程)。
ここで、紫外線は、不活性雰囲気下において、照射されてよい。
And in the manufacturing method of the temperature-responsive polymer of (A-2), a 2nd mixture is irradiated with an ultraviolet-ray (2nd polymerization process).
Here, the ultraviolet rays may be irradiated in an inert atmosphere.

この工程では、例えば、第二混合物を添加した後のバイアルの外部から紫外線照射装置を用いて紫外線を照射する。   In this step, for example, ultraviolet rays are irradiated from the outside of the vial after adding the second mixture using an ultraviolet irradiation device.

第二重合工程における、紫外線の波長、紫外線の照射強度、用いる不活性ガス、反応温度、反応時間等の諸条件は、第一重合工程における条件と同様としてよい。   Various conditions such as the wavelength of ultraviolet rays, the irradiation intensity of ultraviolet rays, the inert gas used, the reaction temperature, and the reaction time in the second polymerization step may be the same as those in the first polymerization step.

この工程において、DMAEMAとアニオン性モノマーとが、紫外線の照射により、ラジカル重合して、第一重合工程において形成したDMAEMAを含むホモポリマーブロックの重合鎖α末端に連続する形態で、DMAEMAとアニオン性モノマーとを含むコポリマーブロックが形成される。他のモノマーも用いた場合には、DMAEMAとアニオン性モノマーと他のモノマーとを含むコポリマーブロックが形成される。   In this step, DMAEMA and anionic monomer are radically polymerized by irradiation with ultraviolet rays, and DMAEMA and anionic are continuously formed in the polymer chain α-terminal of the homopolymer block containing DMAEMA formed in the first polymerization step. A copolymer block containing monomers is formed. When other monomers are used, a copolymer block containing DMAEMA, an anionic monomer, and other monomers is formed.

上記の通り、DMAEMAを含むホモポリマーブロックと、DMAEMAとアニオン性モノマーとのコポリマーブロックとを含む温度応答性ポリマーが得られる。   As described above, a temperature-responsive polymer including a homopolymer block containing DMAEMA and a copolymer block of DMAEMA and an anionic monomer is obtained.

なお、(A−2)の製造方法では、当業者に理解される通り、種々の分子量及び分子構造を有するポリマーの混合物が生成するところ、DMAEMAを含むホモポリマーブロックと、DMAEMAとアニオン性モノマーとのコポリマーブロックとを含む温度応答性ポリマーを主成分として得る観点から、第一重合工程、添加工程、及び第二重合工程に亘って、同一の条件下で重合を行うことが好ましい。   In addition, in the production method of (A-2), as understood by those skilled in the art, a mixture of polymers having various molecular weights and molecular structures is formed. A homopolymer block containing DMAEMA, DMAEMA and an anionic monomer, From the viewpoint of obtaining a temperature-responsive polymer containing the copolymer block as a main component, it is preferable to perform polymerization under the same conditions throughout the first polymerization step, the addition step, and the second polymerization step.

(温度応答性ポリマー)
(A−2)の温度応答性ポリマーは、上記(A−2)の製造方法により製造される。
(Temperature responsive polymer)
The temperature-responsive polymer (A-2) is produced by the production method (A-2).

(A−2)の温度応答性ポリマーは、主として2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートを含み、任意選択的にジメチルアクリルアミド、ポリエチレングリコール側鎖を有するアクリル酸やメタクリル酸等の親水性モノマー等の他のモノマー単位を含むポリマーブロック(重合鎖α末端)と、主として2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレートとアニオン性モノマー(重合鎖ω末端)とを含み、任意選択的に他のモノマー単位を含むコポリマーブロックとを含む。
好適には、(A−2)の温度応答性ポリマーは、DMAEMAのホモポリマーブロックと、DMAEMAとアニオン性モノマーとのコポリマーブロックとを含み、更に好適には、これらブロックからなる。
The temperature-responsive polymer of (A-2) mainly contains 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate, and optionally a hydrophilic monomer such as acrylic acid or methacrylic acid having dimethylacrylamide and polyethylene glycol side chains. Polymer block containing other monomer units (polymer chain α-terminal), mainly comprising 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate and anionic monomer (polymer chain ω-terminal), optionally other monomer units And a copolymer block containing.
Preferably, the temperature-responsive polymer of (A-2) comprises a DMAEMA homopolymer block and a copolymer block of DMAEMA and an anionic monomer, and more preferably consists of these blocks.

ここで、(A−2)の温度応答性ポリマーとしては、重合鎖α末端のポリマーブロック(例えば、DMAEMAのホモポリマーブロック)の数平均分子量が5000Da以上であることが好ましく、20000Da以上であることが更に好ましい。   Here, as the temperature-responsive polymer of (A-2), the number average molecular weight of the polymer block at the polymer chain α-terminal (for example, DMAEMA homopolymer block) is preferably 5000 Da or more, and 20000 Da or more. Is more preferable.

(A−2)の温度応答性ポリマーとしては、数平均分子量(Mn)が、10〜500kDaである分子が好ましい。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、1.1〜10.0である分子が好ましい。
温度応答性ポリマーの分子量は、紫外線の照射時間及び照射強度の条件により、適宜調整することができる。
The temperature-responsive polymer (A-2) is preferably a molecule having a number average molecular weight (Mn) of 10 to 500 kDa. Further, a molecule having a ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is preferably 1.1 to 10.0.
The molecular weight of the temperature-responsive polymer can be adjusted as appropriate depending on the conditions of irradiation time and irradiation intensity of ultraviolet rays.

(A−2)の温度応答性ポリマーによれば、曇点を、例えば室温(25℃)以下に、低下させることができる。   According to the temperature-responsive polymer (A-2), the cloud point can be lowered to, for example, room temperature (25 ° C.) or lower.

上記(A−2)の温度応答性ポリマーでは、曇点以上の温度で形成された温度応答性ポリマーの不溶化物が、室温(約25℃)条件下で再溶解するまでの時間が顕著に遅延する。これは、得られた温度応答性ポリマーは、分子内にカチオン性官能基とアニオン性官能基とが存在するため、高い自己凝集性を有するためであると推定される。   In the temperature-responsive polymer of (A-2), the time until the insolubilized product of the temperature-responsive polymer formed at a temperature higher than the cloud point is redissolved at room temperature (about 25 ° C.) is remarkably delayed. To do. It is presumed that this is because the obtained temperature-responsive polymer has high self-aggregation properties because of the presence of a cationic functional group and an anionic functional group in the molecule.

特に、(A−2)の温度応答性ポリマーは、重合鎖α末端に、高分子量(例えば、5000Da以上)を有するDMAEMAのホモポリマーブロックを備えるため、DMAEMAの側鎖の温度依存的なグロビュール転移が生じやすく、曇点を効果的に低減することが可能となると考えられる。   In particular, the temperature-responsive polymer of (A-2) has a DMAEMA homopolymer block having a high molecular weight (for example, 5000 Da or more) at the α-terminal of the polymer chain, so that the temperature-dependent globule transition of the side chain of DMAEMA Therefore, it is considered that the cloud point can be effectively reduced.

また、この温度応答性ポリマーを用いて、後述するように、培養面にこの温度応答性ポリマーを被覆してなる細胞培養器を調製することができる。   In addition, using this temperature-responsive polymer, as described later, it is possible to prepare a cell culture vessel in which the culture surface is coated with this temperature-responsive polymer.

更に、(A−2)の温度応答性ポリマーによれば、後述するように、細胞を適切な培養条件で培養することにより、塊状(ペレット状)の構造を有する細胞構造体を形成させることができる。   Furthermore, according to the temperature-responsive polymer of (A-2), as described later, a cell structure having a massive (pellet-like) structure can be formed by culturing cells under appropriate culture conditions. it can.

(A−2)の温度応答性ポリマーが有する、カチオン性官能基(2−N,N−ジメチルアミノ基)の官能基数と、アニオン性官能基(カルボキシル基)の官能基数との比(C/A比)は、0.5〜32であることが好ましく、4〜16であることが更に好ましい。   The ratio of the number of functional groups of the cationic functional group (2-N, N-dimethylamino group) and the number of functional groups of the anionic functional group (carboxyl group) of the temperature-responsive polymer of (A-2) (C / A ratio) is preferably 0.5 to 32, and more preferably 4 to 16.

C/A比を上記範囲とすれば、曇点を低減させるという上記効果が得られやすい。上記C/A比を有する温度応答性ポリマーでは、上記温度応答性ポリマー中でカチオン性官能基とアニオン性官能基とが、イオン結合的に分子間及び/又は分子内の凝集に作用して、温度応答性ポリマーの凝集力が強くなった結果であると推測される。   When the C / A ratio is in the above range, the above effect of reducing the cloud point can be easily obtained. In the temperature-responsive polymer having the C / A ratio, the cationic functional group and the anionic functional group act on the intermolecular and / or intramolecular aggregation in an ionic bond in the temperature-responsive polymer, This is presumed to be a result of increasing the cohesive force of the temperature-responsive polymer.

また、C/A比を上記範囲とすれば、上記温度応答性ポリマー中の正電荷と負電荷とのバランスを特に好適にして、正電荷による細胞傷害性を抑制することができ、また、上記温度応答性ポリマーの親水性と疎水性とのバランスを特に好適にして、細胞の遊走や配向を生じやすくすることができるものと推定される。   In addition, when the C / A ratio is in the above range, the balance between the positive charge and the negative charge in the temperature-responsive polymer can be particularly suitable, and the cytotoxicity due to the positive charge can be suppressed. It is presumed that the balance between hydrophilicity and hydrophobicity of the temperature-responsive polymer can be made particularly suitable to facilitate cell migration and orientation.

以下、上記(B)の温度応答性ポリマー及びその製造方法について記載する。   Hereinafter, the temperature-responsive polymer (B) and the production method thereof will be described.

(温度応答性ポリマーの製造方法)
(B)の温度応答性ポリマーの製造方法は、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)(以下、「モノマー(A)」ともいう。)と、カチオン性モノマー(以下、「モノマー(B)」ともいう。)と、アニオン性モノマー(以下、「モノマー(C)」ともいう。)とを重合させるものである。任意選択的に、上記3種類のモノマーにこれら以外の他のモノマーを加えて重合させてよい。
(Method for producing temperature-responsive polymer)
The method for producing the temperature-responsive polymer (B) is also referred to as N-isopropylacrylamide (NIPAM) (hereinafter also referred to as “monomer (A)”) and a cationic monomer (hereinafter referred to as “monomer (B)”). ) And an anionic monomer (hereinafter also referred to as “monomer (C)”). Optionally, other monomers may be added to the above three types of monomers for polymerization.

N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)としては、市販品としてよい。   N-isopropylacrylamide (NIPAM) may be a commercially available product.

カチオン性モノマーとしては、カチオン性官能基を有するモノマーが挙げられ、カチオン性官能基としては、第1級〜第4級アミノ基等のアミノ基、グアニジン基等が挙げられ、特に、化学的安定性、低細胞傷害性、滅菌安定性、強陽電荷性の観点から、第3級アミノ基が好ましい。
より具体的には、カチオン性モノマーとしては、生理活性物質を担持したりアルカリ性条件下においたりしても安定性が高いものが好ましく、例えば、3−(N,N−ジメチルアミノプロピル)−メタ(ア)クリルアミド、3−(N,N−ジメチルアミノプロピル)−メタ(ア)クリレート、アミノスチレン、2−(N,N−ジメチルアミノエチル)−メタ(ア)クリルアミド、2−(N,N−ジメチルアミノエチル)−メタ(ア)クリレート等が挙げられる。
これらの中で、特に、3−(N,N−ジメチルアミノプロピル)アクリルアミドは、陽電荷強度が高く、アニオン性物質の担持を容易にするため、好ましい。また、アミノスチレンは、陽電荷強度が高く、アニオン性物質の担持を容易にすると共に、分子内の芳香環が水溶液中において他の物質の疎水性構造と相互作用することから、担持可能なアニオン性物質のバリエーションを広げるため、が好ましい。更に、2−(N,N−ジメチルアミノエチル)−メタクリルアミドは、中性域のpHで微弱な陽電荷を持ち、かつ、水への溶解性が温度に影響されないことから一度担持したアニオン性物質の放出を容易するこるため、好ましい。
これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the cationic monomer include monomers having a cationic functional group. Examples of the cationic functional group include amino groups such as primary to quaternary amino groups, guanidine groups, and the like. Tertiary amino groups are preferred from the viewpoints of the properties, low cytotoxicity, sterilization stability, and strong positive chargeability.
More specifically, the cationic monomer is preferably one having high stability even when a physiologically active substance is supported or under alkaline conditions. For example, 3- (N, N-dimethylaminopropyl) -meta (A) Chrylamide, 3- (N, N-dimethylaminopropyl) -meth (a) acrylate, aminostyrene, 2- (N, N-dimethylaminoethyl) -meth (a) acrylamide, 2- (N, N -Dimethylaminoethyl) -meth (a) acrylate and the like.
Among these, 3- (N, N-dimethylaminopropyl) acrylamide is particularly preferable because it has a high positive charge strength and facilitates loading of an anionic substance. In addition, aminostyrene has a high positive charge strength, facilitates the loading of anionic substances, and the aromatic ring in the molecule interacts with the hydrophobic structure of other substances in an aqueous solution. Is preferable in order to widen the variation of the active substance. Furthermore, 2- (N, N-dimethylaminoethyl) -methacrylamide has a weak positive charge at a neutral pH, and its solubility in water is not affected by temperature, so that it is once anionic. This is preferred because it facilitates release of the substance.
These may be used alone or in combination of two or more.

アニオン性モノマーとしては、アニオン性官能基を有するモノマーが挙げられ、アニオン性官能基としては、カルボン酸基、スルホン酸基、硫酸基、リン酸基、ボロン酸基等が挙げられ、特に、化学的安定性、細胞親和性、高い精製度の観点から、カルボン酸基、スルホン酸基、リン酸基が好ましい。
より具体的には、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル安息香酸、等が挙げられ、特に、化学的安定性、細胞親和性の観点から、メタクリル酸、ビニル安息香酸が好ましい。
これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
Examples of the anionic monomer include monomers having an anionic functional group, and examples of the anionic functional group include a carboxylic acid group, a sulfonic acid group, a sulfuric acid group, a phosphoric acid group, and a boronic acid group. From the viewpoints of physical stability, cell affinity, and high purity, carboxylic acid groups, sulfonic acid groups, and phosphoric acid groups are preferred.
More specifically, acrylic acid, methacrylic acid, vinyl benzoic acid and the like can be mentioned, and methacrylic acid and vinyl benzoic acid are particularly preferable from the viewpoint of chemical stability and cell affinity.
These may be used alone or in combination of two or more.

他のモノマーとしては、例えば、ジメチルアクリルアミド、ポリエチレングリコール側鎖を有するアクリル酸やメタクリル酸等の中性の親水性モノマー等が挙げられる。
これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
他のモノマーは、電荷以外の親水性・疎水性のバランスの調整に使用可能であり、バリエーションを広げることが可能となる。
Examples of the other monomer include neutral hydrophilic monomers such as dimethylacrylamide and acrylic acid or methacrylic acid having a polyethylene glycol side chain.
These may be used alone or in combination of two or more.
Other monomers can be used to adjust the balance of hydrophilicity / hydrophobicity other than electric charge, and variations can be expanded.

ここで、(B)の温度応答性ポリマーの製造方法におけるNIPAMの使用量、カチオン性モノマーの使用量、他のモノマーの使用量それぞれの、モノマー(A)〜(C)の合計の使用量に対する割合(モル)は、モノマーの重合反応における反応性を考慮して、所望のモノマー成分の割合を得られるよう、当業者が適宜調整することができる。   Here, the usage amount of NIPAM, the usage amount of the cationic monomer, and the usage amount of other monomers in the method for producing the temperature-responsive polymer of (B) with respect to the total usage amount of the monomers (A) to (C). The ratio (mole) can be appropriately adjusted by those skilled in the art so as to obtain a desired ratio of the monomer component in consideration of the reactivity in the polymerization reaction of the monomer.

ここで、重合方法としては、ラジカル重合、イオン重合等が挙げられる。
ラジカル重合としては、リビングラジカル重合が好ましく、リビングラジカル重合としては、可逆的付加開裂連鎖移動(RAFT)重合、原子移動ラジカル重合(ATRP)、イニファーター重合等が挙げられ、イニファーター重合が好ましい。
イオン重合としては、リビングアニオン重合が好ましい。
Here, radical polymerization, ionic polymerization, etc. are mentioned as a polymerization method.
As the radical polymerization, living radical polymerization is preferable, and as living radical polymerization, reversible addition-fragmentation chain transfer (RAFT) polymerization, atom transfer radical polymerization (ATRP), iniferter polymerization and the like can be mentioned, and iniferter polymerization is preferable.
As ionic polymerization, living anionic polymerization is preferred.

(B)の温度応答性ポリマーの製造方法の一例は、ラジカル重合を用いる方法である。
この製造方法の一例では、まず、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)を含む第一混合物に紫外線を照射する(第一重合工程)。
ここで、第一混合物は、DMAEMA以外に、任意選択的に、例えば、他のモノマー、溶媒、連鎖移動剤、安定剤、界面活性剤等を含んでよい。
また、紫外線は、不活性雰囲気下において、照射されてよい。
An example of a method for producing the temperature-responsive polymer (B) is a method using radical polymerization.
In an example of this production method, first, a first mixture containing N-isopropylacrylamide (NIPAM) is irradiated with ultraviolet rays (first polymerization step).
Here, in addition to DMAEMA, the first mixture may optionally contain, for example, other monomers, solvents, chain transfer agents, stabilizers, surfactants, and the like.
Moreover, ultraviolet rays may be irradiated in an inert atmosphere.

この工程では、例えば、透明な密封バイアルに、上記第一混合物を加え、不活性ガスをバブリングすることによってバイアル内を不活性雰囲気とした後に、バイアルの外部から紫外線照射装置を用いて紫外線を照射する。   In this step, for example, the first mixture is added to a transparent sealed vial and the inside of the vial is made an inert atmosphere by bubbling an inert gas, and then irradiated with ultraviolet rays from the outside of the vial using an ultraviolet irradiation device. To do.

溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、クロロホルム、メタノール、水、等が挙げられ、特に、溶解力の点、及び重合に不活性である点から、ベンゼン、トルエンが好ましい。これらは、1種単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Examples of the solvent include benzene, toluene, chloroform, methanol, water, and the like. In particular, benzene and toluene are preferable from the viewpoint of solubility and inertness to polymerization. These may be used alone or in combination of two or more.

この工程では、例えば、透明な密封バイアルに、上記第一混合物を加え、不活性ガスをバブリングすることによってバイアル内を不活性雰囲気とした後に、バイアルの外部から紫外線照射装置を用いて紫外線を照射する。   In this step, for example, the first mixture is added to a transparent sealed vial and the inside of the vial is made an inert atmosphere by bubbling an inert gas, and then irradiated with ultraviolet rays from the outside of the vial using an ultraviolet irradiation device. To do.

紫外線の波長としては、210〜600nmであることが好ましく、360〜380nmであることが更に好ましい。上記範囲とすれば、効率よく重合反応を進行させることができ、所期の共重合割合を有する高分子材料を安定的に得ることができる。また、製造したポリマー材料が着色することを防ぐこともできる。
紫外線の照射強度としては、0.01〜50mW/cm2であることが好ましく、0.1〜5mW/cm2であることが更に好ましい。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン等が挙げられる。
The ultraviolet wavelength is preferably 210 to 600 nm, and more preferably 360 to 380 nm. If it is the said range, a polymerization reaction can be advanced efficiently and the polymeric material which has a desired copolymerization ratio can be obtained stably. In addition, the manufactured polymer material can be prevented from being colored.
The irradiation intensity of ultraviolet light is preferably 0.01~50mW / cm 2, further preferably 0.1~5mW / cm 2.
Examples of the inert gas include nitrogen, argon, helium, neon and the like.

温度条件としては、10〜40℃あることが好ましく、20〜30℃あることが更に好ましい。上記範囲とすれば、通常の実験室の室温において重合反応を行うことを可能とすることができ、また、光照射という手段とは別の加熱という手段での反応制御を可能とすることもできる。
反応時間としては、反応時間としては、10分〜48時間であることが好ましく、60分〜24時間であることが更に好ましい。
As temperature conditions, it is preferable that it is 10-40 degreeC, and it is still more preferable that it is 20-30 degreeC. With the above range, it is possible to perform the polymerization reaction at room temperature in a normal laboratory, and it is also possible to control the reaction by means of heating different from the means of light irradiation. .
The reaction time is preferably 10 minutes to 48 hours, and more preferably 60 minutes to 24 hours.

この工程において、NIPAMは、紫外線の照射により、ラジカル重合して、ポリマー(ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM))となり、N−イソプロピルアクリルアミドを含むホモポリマーブロックが形成される。他のモノマーも用いた場合には、NIPAMと他のモノマーとを含むポリマーブロックが形成される。   In this step, NIPAM undergoes radical polymerization by irradiation with ultraviolet rays to become a polymer (poly (N-isopropylacrylamide) (PNIPAM)), and a homopolymer block containing N-isopropylacrylamide is formed. When other monomers are also used, a polymer block containing NIPAM and other monomers is formed.

次いで、(B)の温度応答性ポリマーの製造方法では、第一重合工程後の第一混合物にカチオン性モノマーとアニオン性モノマーとを添加して第二混合物を調製する(添加工程)。
ここで、第二混合物は、第一重合工程後の第一混合物、カチオン性モノマー、及びアニオン性モノマー以外に、例えば、他のモノマー、溶媒、連鎖移動剤、安定剤、界面活性剤等を含んでよい。
また、カチオン性モノマーとアニオン性モノマーとは、不活性雰囲気下において、添加されてよい。
Next, in the method for producing a temperature-responsive polymer (B), a cationic monomer and an anionic monomer are added to the first mixture after the first polymerization step to prepare a second mixture (addition step).
Here, the second mixture contains, in addition to the first mixture after the first polymerization step, the cationic monomer, and the anionic monomer, for example, other monomers, a solvent, a chain transfer agent, a stabilizer, a surfactant, and the like. It's okay.
Further, the cationic monomer and the anionic monomer may be added under an inert atmosphere.

この工程では、例えば、バイアルに不活性ガスをフローさせることによってバイアル内を不活性雰囲気に保ちながら、上記カチオン性モノマーとアニオン性モノマーとを添加する。   In this step, for example, the cationic monomer and the anionic monomer are added while keeping the inside of the vial in an inert atmosphere by flowing an inert gas through the vial.

この工程において、重合中のNIPAMを含むホモポリマーに加えて、カチオン性モノマー及びアニオン性モノマーも重合系に含められることとなり、バイアル内の重合系が、NIPAMの単独重合系から、NIPAMとカチオン性モノマーとアニオン性モノマーとの共重合系に、変わることとなる。   In this step, in addition to the homopolymer containing NIPAM during polymerization, a cationic monomer and an anionic monomer are also included in the polymerization system, and the polymerization system in the vial is changed from NIPAM homopolymerization system to NIPAM and cationic polymer. It will change to the copolymerization system of a monomer and an anionic monomer.

そして、(B)の温度応答性ポリマーの製造方法では、第二混合物に紫外線を照射する(第二重合工程)。
ここで、紫外線は、不活性雰囲気下において、照射されてよい。
And in the manufacturing method of the temperature-responsive polymer of (B), an ultraviolet-ray is irradiated to a 2nd mixture (2nd polymerization process).
Here, the ultraviolet rays may be irradiated in an inert atmosphere.

この工程では、例えば、カチオン性モノマーとアニオン性モノマーとを添加した後のバイアルの外部から紫外線照射装置を用いて紫外線を照射する。   In this step, for example, ultraviolet rays are irradiated from the outside of the vial after adding the cationic monomer and the anionic monomer using an ultraviolet irradiation device.

紫外線の波長としては、210〜600nmであることが好ましく、360〜380nmであることが更に好ましい。上記範囲とすれば、効率よく重合反応を進行させることができ、所期の共重合割合を有する高分子材料を安定的に得ることができる。また、製造したポリマー材料が着色することを防ぐこともできる。
紫外線の照射強度としては、0.01〜50mW/cm2であることが好ましく、0.1〜5mW/cm2であることが更に好ましい。
不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン等が挙げられる。
The ultraviolet wavelength is preferably 210 to 600 nm, and more preferably 360 to 380 nm. If it is the said range, a polymerization reaction can be advanced efficiently and the polymeric material which has a desired copolymerization ratio can be obtained stably. In addition, the manufactured polymer material can be prevented from being colored.
The irradiation intensity of ultraviolet light is preferably 0.01~50mW / cm 2, further preferably 0.1~5mW / cm 2.
Examples of the inert gas include nitrogen, argon, helium, neon and the like.

温度条件としては、10〜40℃あることが好ましく、20〜30℃あることが更に好ましい。上記範囲とすれば、通常の実験室の室温において重合反応を行うことを可能とすることができ、また、光照射という手段とは別の加熱という手段での反応制御を可能とすることもできる。
反応時間としては、反応時間としては、10分〜48時間であることが好ましく、60分〜24時間であることが更に好ましい。
As temperature conditions, it is preferable that it is 10-40 degreeC, and it is still more preferable that it is 20-30 degreeC. With the above range, it is possible to perform the polymerization reaction at room temperature in a normal laboratory, and it is also possible to control the reaction by means of heating different from the means of light irradiation. .
The reaction time is preferably 10 minutes to 48 hours, and more preferably 60 minutes to 24 hours.

この工程において、NIPAMとカチオン性モノマーとアニオン性モノマーとが、紫外線の照射により、ラジカル重合して、第一重合工程において形成したNIPAMを含むホモポリマーブロックの重合鎖α末端に連続する形態で、NIPAMとカチオン性モノマーとアニオン性モノマーとを含むコポリマーブロックが形成される。他のモノマーも用いた場合には、NIPAMと他のモノマーとを含むポリマーブロック、及び/又は、NIPAMとカチオン性モノマーとアニオン性モノマーと他のモノマーとを含むコポリマーブロックが形成される。   In this step, NIPAM, the cationic monomer, and the anionic monomer are radically polymerized by irradiation with ultraviolet rays, and are continuous with the polymer chain α-terminal of the homopolymer block containing NIPAM formed in the first polymerization step. A copolymer block comprising NIPAM, a cationic monomer and an anionic monomer is formed. When other monomers are used, a polymer block containing NIPAM and other monomers and / or a copolymer block containing NIPAM, cationic monomers, anionic monomers and other monomers are formed.

上記の通り、NIPAMを含むホモポリマーブロックと、NIPAMとカチオン性モノマーとアニオン性モノマーとのコポリマーブロックとを含む温度応答性ポリマーが得られる。   As described above, a temperature-responsive polymer including a homopolymer block containing NIPAM and a copolymer block of NIPAM, a cationic monomer, and an anionic monomer is obtained.

なお、この一例の製造方法では、効率的な反応を実現する観点から、第一重合工程、添加工程、及び第二重合工程に亘って紫外線を照射することが好ましい。   In the manufacturing method of this example, it is preferable to irradiate ultraviolet rays over the first polymerization step, the addition step, and the second polymerization step from the viewpoint of realizing an efficient reaction.

(B)の温度応答性ポリマーの製造方法の別の例は、ラジカル重合を用いる方法であり、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)と、カチオン性モノマーと、アニオン性モノマーと、任意選択的に他のモノマーを含む混合物に紫外線を照射する。
ここで、上記混合物は、例えば、溶媒、連鎖移動剤、安定剤、界面活性剤等を含んでよい。
また、紫外線は、不活性雰囲気下において、照射されてよい。
他の条件については、前述の一例の製造方法と同様としてよい。
Another example of the method for producing the temperature-responsive polymer of (B) is a method using radical polymerization, and N-isopropylacrylamide (NIPAM), a cationic monomer, an anionic monomer, and optionally other The mixture containing the monomer is irradiated with ultraviolet rays.
Here, the said mixture may contain a solvent, a chain transfer agent, a stabilizer, surfactant, etc., for example.
Moreover, ultraviolet rays may be irradiated in an inert atmosphere.
Other conditions may be the same as in the above-described example manufacturing method.

更には、イニファーター重合を用いる場合、イニファーターとして、ベンジル−(N,N−ジエチル)ジチオカルバメートを、溶媒として、トルエン等を用いてよく、近紫外線の照射によりリビング重合を行ってよい。ここで、1番目のモノマーによる重合後、単離操作を経て、2番目のモノマーによる重合を行うことによって、ブロック共重合体を得ることができる。   Furthermore, when using iniferter polymerization, benzyl- (N, N-diethyl) dithiocarbamate may be used as an iniferter, toluene or the like may be used as a solvent, and living polymerization may be performed by irradiation with near ultraviolet rays. Here, after the polymerization with the first monomer, the block copolymer can be obtained by performing the polymerization with the second monomer through the isolation operation.

更には、イオン重合を用いる場合、触媒として、NaOH粉末を、溶媒として、精製に用いられる再沈殿用溶媒と共に非プロトン系溶媒を用いてよい。1番目のモノマーによる重合後、再沈殿操作(この操作後もω末端にイオン種が残る)を経て、2番目のモノマーによる重合を行うことによって、ブロック共重合体を得ることができる。   Furthermore, in the case of using ionic polymerization, an aprotic solvent may be used as a catalyst with NaOH powder and as a solvent with a reprecipitation solvent used for purification. After the polymerization with the first monomer, a block copolymer can be obtained by performing the reprecipitation operation (the ionic species remain at the ω end even after this operation) and the polymerization with the second monomer.

(温度応答性ポリマー)
(B)の温度応答性ポリマーは、上記(B)の製造方法により製造される。
(Temperature responsive polymer)
The temperature-responsive polymer (B) is produced by the production method (B).

(B)の温度応答性ポリマーは、N−イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)単位と、カチオン性モノマー単位と、アニオン性モノマー単位とを含み、任意選択的に、他のモノマー単位を含む。本ポリマーは、前述の一例、別の例の製造方法により製造することができる。
好適には、(B)の温度応答性ポリマーは、主としてN−イソプロピルアクリルアミド(NIPAM)単位を含み、任意選択的に他のモノマー単位を含むポリマーブロック(重合鎖α末端)と、主としてカチオン性モノマー単位と、アニオン性モノマー単位とを含み、任意選択的に他のモノマー単位を含むコポリマーブロックとを含む。更に好適には、(B)の温度応答性ポリマーは、NIPAMのホモポリマーブロックと、NIPAMとカチオン性モノマーとアニオン性モノマーとのコポリマーブロックとを含み、特に好適には、これらブロックからなる。本ポリマーは、前述の一例の製造方法により製造することができる。
The temperature-responsive polymer of (B) includes N-isopropylacrylamide (NIPAM) units, cationic monomer units, and anionic monomer units, and optionally other monomer units. This polymer can be manufactured by the manufacturing method of the above-mentioned example and another example.
Preferably, the temperature responsive polymer of (B) comprises mainly a polymer block (polymer chain α-terminal) comprising N-isopropylacrylamide (NIPAM) units and optionally other monomer units, and a cationic monomer. And a copolymer block containing anionic monomer units and optionally other monomer units. More preferably, the temperature-responsive polymer of (B) includes a homopolymer block of NIPAM and a copolymer block of NIPAM, a cationic monomer and an anionic monomer, and particularly preferably comprises these blocks. This polymer can be manufactured by the manufacturing method of the above-mentioned example.

例えば、特許文献1に記載の温度応答性ポリマーでは、ポリマーに温度応答性を与えるDMAEMAが、同時に、(アニオン性モノマーと共に)細胞構造体の形成に必要となるカチオン性モノマーであり、また、温度応答性に関わるDMAEMAはポリマーブロックとして重合鎖α末端に含まれている。
かかる温度応答性ポリマーでは、重合鎖α末端に必ずカチオン性モノマーが存在することから、重合鎖中におけるカチオン性サイトの位置の調整の自由度が高くはなく、また、カチオン性モノマーが主としてDMAEMAに限られることから、カチオン性サイトの陽電荷強度の調整や、温度応答性ポリマー水溶液のpHの調整も必ずしも容易とは言えなかった。
例えば、温度応答性ポリマーを薬物送達(DDS)に用いた場合、担持可能な薬剤の種類や量が限られる可能性があった。DDSの手法としては、例えば、細胞培養器に薬剤を担持させた温度応答性ポリマーを塗布して、塗布後の細胞培養器で細胞や組織を培養することによって、被覆物から細胞・組織に対して薬剤を徐放するといった手法等が挙げられる。ここで、上記特許文献1の温度応答性ポリマーでは、陽電荷強度が小さいDMAEMAを含むため、アニオン性物質の薬剤の担持は必ずしも容易とは言えず、担持可能な薬剤の種類や量が限られる可能性があった。
For example, in the temperature-responsive polymer described in Patent Document 1, DMAEMA that imparts temperature responsiveness to the polymer is a cationic monomer that is necessary for forming a cell structure (along with an anionic monomer) at the same time. DMAEMA related to responsiveness is contained at the α-terminal of the polymer chain as a polymer block.
In such a temperature-responsive polymer, a cationic monomer always exists at the α-terminal of the polymer chain, so that the degree of freedom in adjusting the position of the cationic site in the polymer chain is not high, and the cationic monomer is mainly contained in DMAEMA. Therefore, it is not always easy to adjust the positive charge intensity of the cationic site and the pH of the temperature-responsive polymer aqueous solution.
For example, when a temperature-responsive polymer is used for drug delivery (DDS), there is a possibility that the types and amounts of drugs that can be carried are limited. As a technique of DDS, for example, by applying a temperature-responsive polymer carrying a drug in a cell culture vessel and culturing cells or tissues in the cell culture vessel after application, For example, a method of gradual release of the drug can be mentioned. Here, since the temperature-responsive polymer of Patent Document 1 includes DMAEMA having a small positive charge intensity, it is not always easy to load a drug of an anionic substance, and the types and amounts of drugs that can be loaded are limited. There was a possibility.

一方、(B)の温度応答性ポリマーでは、ポリマーに温度応答性を与えるNIPAMは中性のモノマーであり、(アニオン性モノマーと共に)細胞構造体の形成に必要となるカチオン性モノマーはNIPAMとは異なるモノマーである。
(B)の温度応答性ポリマーでは、重合鎖α末端に必ずしもカチオン性モノマーが存在する必要はなく、重合鎖中におけるカチオン性サイトの位置を自由に調整することが可能であり、また、広範なカチオン性モノマーを用いることができるため、カチオン性サイトの陽電荷強度や温度応答性ポリマー水溶液のpHを容易に調整することが可能である。
(B)の温度応答性ポリマーによれば、例えば、温度応答性ポリマーを薬物送達(DDS)に用いた場合、担持可能な薬剤の種類を拡大しつつ、その量を増加させることが可能となり、ひいては、温度応答性ポリマーの応用範囲を拡大することができる。
On the other hand, in the temperature-responsive polymer of (B), NIPAM that imparts temperature responsiveness to the polymer is a neutral monomer, and the cationic monomer necessary for the formation of the cell structure (along with the anionic monomer) is NIPAM. Different monomers.
In the temperature-responsive polymer (B), it is not always necessary to have a cationic monomer at the α-terminal of the polymer chain, the position of the cationic site in the polymer chain can be freely adjusted, Since a cationic monomer can be used, it is possible to easily adjust the positive charge intensity at the cationic site and the pH of the temperature-responsive polymer aqueous solution.
According to the temperature-responsive polymer of (B), for example, when the temperature-responsive polymer is used for drug delivery (DDS), it becomes possible to increase the amount of the drug that can be carried while expanding the type of drug, As a result, the application range of a temperature-responsive polymer can be expanded.

(B)の温度応答性ポリマーでは、NIPAM単位の、NIPAM単位、カチオン性モノマー単位、アニオン性モノマー単位の合計に対する割合(モル)が、0.6〜0.9であることが好ましく、0.7〜0.9であることが更に好ましく、0.9であることが特に好ましい。
他のモノマーも用いた場合には、他のモノマー単位の、NIPAM単位、カチオン性モノマー単位、アニオン性モノマー単位の合計に対する割合(モル)が、0.001〜0.2であることが好ましく、0.01〜0.1であることが更に好ましい。
In the temperature-responsive polymer (B), the ratio (mole) of the NIPAM unit to the total of the NIPAM unit, the cationic monomer unit, and the anionic monomer unit is preferably 0.6 to 0.9. It is more preferable that it is 7-0.9, and it is especially preferable that it is 0.9.
When other monomers are also used, the ratio (mole) of the other monomer units to the total of NIPAM units, cationic monomer units, anionic monomer units is preferably 0.001 to 0.2, More preferably, it is 0.01-0.1.

(B)の温度応答性ポリマーとしては、重合鎖α末端のポリマーブロック(例えば、NIPAMのホモポリマーブロック)の数平均分子量が5000Da以上であることが好ましく、20000Da以上であることが更に好ましい。   As the temperature-responsive polymer (B), the polymer block α-terminal polymer block (for example, NIPAM homopolymer block) preferably has a number average molecular weight of 5000 Da or more, and more preferably 20000 Da or more.

(B)の温度応答性ポリマーとしては、数平均分子量(Mn)が、10〜500kDaである分子が好ましい。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、1.1〜10.0である分子が好ましい。
温度応答性ポリマーの分子量は、重合条件により、適宜調整することができる。
The temperature-responsive polymer (B) is preferably a molecule having a number average molecular weight (Mn) of 10 to 500 kDa. Further, a molecule having a ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) to the number average molecular weight (Mn) is preferably 1.1 to 10.0.
The molecular weight of the temperature-responsive polymer can be appropriately adjusted depending on the polymerization conditions.

(B)の温度応答性ポリマーによれば、曇点を、例えば室温(25℃)以下に、低下させることができる。   According to the temperature-responsive polymer (B), the cloud point can be lowered to, for example, room temperature (25 ° C.) or lower.

上記温度応答性ポリマーでは、曇点以上の温度で形成された温度応答性ポリマーの不溶化物が、室温(約25℃)条件下で再溶解するまでの時間が顕著に遅延する。これは、得られた温度応答性ポリマーは、分子内にカチオン性官能基とアニオン性官能基とが存在するため、高い自己凝集性を有するためであると推定される。   In the above-described temperature-responsive polymer, the time until the insolubilized product of the temperature-responsive polymer formed at a temperature equal to or higher than the cloud point is redissolved under room temperature (about 25 ° C.) conditions is significantly delayed. It is presumed that this is because the obtained temperature-responsive polymer has high self-aggregation properties because of the presence of a cationic functional group and an anionic functional group in the molecule.

特に、前述の(B)の温度応答性ポリマーは、重合鎖α末端に、高分子量を有するNIPAMのホモポリマーブロックを備えるため、NIPAMの側鎖の温度依存的なグロビュール転移が生じやすく、曇点を効果的に低減することが可能となると考えられる。   In particular, the temperature-responsive polymer (B) described above has a high molecular weight NIPAM homopolymer block at the polymer chain α-terminal, and therefore, the temperature-dependent globule transition of the side chain of NIPAM is likely to occur, and the cloud point It is considered possible to effectively reduce.

また、この温度応答性ポリマーを用いて、後述するように、培養面にこの温度応答性ポリマーを被覆してなる細胞培養器を調製することができる。   In addition, using this temperature-responsive polymer, as described later, it is possible to prepare a cell culture vessel in which the culture surface is coated with this temperature-responsive polymer.

更に、(B)の温度応答性ポリマーによれば、後述するように、細胞を適切な培養条件で培養することにより、塊状(ペレット状)の構造を有する細胞構造体を形成させることができる。   Furthermore, according to the temperature-responsive polymer of (B), as described later, a cell structure having a massive (pellet-like) structure can be formed by culturing cells under appropriate culture conditions.

(B)の温度応答性ポリマーが有する、カチオン性官能基の官能基数と、アニオン性官能基の官能基数との比(C/A比)は、0.5〜32であることが好ましく、4〜16であることが更に好ましい。   The ratio (C / A ratio) between the number of functional groups of the cationic functional group and the number of functional groups of the anionic functional group of the temperature-responsive polymer (B) is preferably 0.5 to 32. More preferably, it is ~ 16.

C/A比を上記範囲とすれば、曇点を低減させるという上記効果が得られやすい。上記C/A比を有する温度応答性ポリマーでは、上記温度応答性ポリマー中でカチオン性官能基とアニオン性官能基とが、イオン結合的に分子間及び/又は分子内の凝集に作用して、温度応答性ポリマーの凝集力が強くなった結果であると推測される。   When the C / A ratio is in the above range, the above effect of reducing the cloud point can be easily obtained. In the temperature-responsive polymer having the C / A ratio, the cationic functional group and the anionic functional group act on the intermolecular and / or intramolecular aggregation in an ionic bond in the temperature-responsive polymer, This is presumed to be a result of increasing the cohesive force of the temperature-responsive polymer.

また、C/A比を上記範囲とすれば、上記温度応答性ポリマー中の正電荷と負電荷とのバランスを特に好適にして、正電荷による細胞傷害性を抑制することができ、また、上記温度応答性ポリマーの親水性と疎水性とのバランスを特に好適にして、細胞の遊走や配向を生じやすくすることができるものと推定される。   In addition, when the C / A ratio is in the above range, the balance between the positive charge and the negative charge in the temperature-responsive polymer can be particularly suitable, and the cytotoxicity due to the positive charge can be suppressed. It is presumed that the balance between hydrophilicity and hydrophobicity of the temperature-responsive polymer can be made particularly suitable to facilitate cell migration and orientation.

以下、上記(C)の温度応答性ポリマー及びその製造方法について記載する。   Hereinafter, the temperature-responsive polymer (C) and the production method thereof will be described.

(温度応答性ポリマー組成物の製造方法)
(C)の温度応答性ポリマー組成物の製造方法は、まず、混合型温度応答性ポリマー組成物を調製する(混合物調製工程)。具体的には、(1)2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)及び/又はその誘導体の重合体と、(2)2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリス)と、(3)核酸、ヘパリン、ヒアルロン酸、デキストラン硫酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリリン酸、硫酸化多糖類、カードラン及びポリアルギン酸並びにこれらのアルカリ金属塩からなる群から選択される一種以上のアニオン性物質とを混合する((2)トリスは任意選択的に含む。)。
(Method for producing temperature-responsive polymer composition)
In the method for producing a temperature-responsive polymer composition (C), first, a mixed-type temperature-responsive polymer composition is prepared (mixture preparation step). Specifically, (1) 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and / or a polymer thereof and (2) 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol ( Tris), and (3) nucleic acid, heparin, hyaluronic acid, dextran sulfate, polystyrene sulfonic acid, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polyphosphoric acid, sulfated polysaccharide, curdlan and polyalginic acid, and alkali metal salts thereof. One or more anionic substances selected from the group are mixed ((2) Tris is optionally included).

(1)のDMAEMA及び/又はその誘導体の重合体は、温度応答性ポリマーであり、その曇点は32℃である。(2)のトリスは、曇点の若干の低下、及び/又は曇点よりも高温で形成されたポリマーが、曇点以下に冷却された際に再溶解する速度を低減させる役割を果たし、また、疎水化されたポリマー層中でも親水性を維持しながら、アミノ基に由来する陽電荷により細胞に刺激を与える役割を果たすと推定される。(3)のアニオン性物質は、培養する細胞の遊走や配向を可能にする役割や細胞傷害性を抑制する役割を果たすと推定される。   The polymer of (1) DMAEMA and / or its derivative is a temperature-responsive polymer, and its cloud point is 32 ° C. The tris in (2) serves to reduce the cloud point slightly, and / or reduce the rate at which a polymer formed at a higher temperature than the cloud point re-dissolves when cooled below the cloud point, and In addition, it is presumed to play a role of stimulating cells by positive charges derived from amino groups while maintaining hydrophilicity even in the hydrophobic polymer layer. The anionic substance (3) is presumed to play a role of enabling migration and orientation of cells to be cultured and a role of suppressing cytotoxicity.

この混合型温度応答性ポリマー組成物によれば、曇点を室温(25℃)以下に低減させることができる。
上記組成物では、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体の側鎖とトリスとが、互いに相互作用(例えば、架橋する作用)して、上記重合体が凝集しやすくなっていると推定される。
According to this mixed temperature-responsive polymer composition, the cloud point can be reduced to room temperature (25 ° C.) or lower.
In the composition, it is presumed that the side chain of the polymer of DMAEMA and / or its derivative and Tris interact with each other (for example, a cross-linking action), and the polymer is likely to aggregate.

ここで、上記(1)について、DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体としては、数平均分子量(Mn)が、10kDa〜500kDaである分子が好ましい。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)との比(Mw/Mn)は、1.1〜6.0である分子が好ましい。   Here, with respect to the above (1), as the polymer of DMAEMA and / or a derivative thereof, a molecule having a number average molecular weight (Mn) of 10 kDa to 500 kDa is preferable. Moreover, the ratio (Mw / Mn) of the weight average molecular weight (Mw) and the number average molecular weight (Mn) is preferably 1.1 to 6.0.

また、(1)のDMAEMAの誘導体としては、例えば、メタクリレートのメチル基の水素原子をハロゲン置換した誘導体、メタクリレートのメチル基を低級アルキル基で置換した誘導体、ジメチルアミノ基のメチル基の水素原子をハロゲン置換した誘導体、ジメチルアミノ基のメチル基を低級アルキル基で置換した誘導体が挙げられる。   In addition, as the DMAEMA derivative (1), for example, a derivative in which the hydrogen atom of the methyl group of the methacrylate is substituted with a halogen, a derivative in which the methyl group of the methacrylate is substituted with a lower alkyl group, and a hydrogen atom of the methyl group in the dimethylamino group Examples include halogen-substituted derivatives and derivatives in which the methyl group of the dimethylamino group is substituted with a lower alkyl group.

上記(2)について、トリスは、純度99.9%以上の純物質であるか、又は、トリス水溶液を、アルカリ性物質の添加などにより、使用時に中性又は塩基性とすることが好ましい。トリスは、塩酸塩の状態で市販されているところ、これを用いた場合には、トリス水溶液のpHが下がるため、組成物の曇点が70℃程度にまで上昇してしまう。そのため、トリス塩酸塩は好ましくない。   Regarding the above (2), it is preferable that Tris is a pure substance having a purity of 99.9% or more, or that the Tris aqueous solution is made neutral or basic at the time of use by adding an alkaline substance or the like. Tris is commercially available in the form of a hydrochloride. When this is used, the pH of the aqueous Tris solution is lowered, so that the cloud point of the composition rises to about 70 ° C. Therefore, tris hydrochloride is not preferred.

上記(3)に列挙したアニオン性物質のうち、核酸は、DNA、RNA、その他1本鎖、2本鎖、オリゴ体、ヘアピンなどの人工核酸などが挙げられる。   Among the anionic substances listed in (3) above, examples of the nucleic acid include DNA, RNA, and other artificial nucleic acids such as single-stranded, double-stranded, oligo, and hairpin.

また、上記(3)に列挙したアニオン性物質は、ある程度の大きさ、例えば1kDa〜5,000kDaの分子量(M)を有していることが好ましい。
分子量を上記範囲とすれば、アニオン性物質は、カチオン性物質とイオン結合して、カチオン性物質を、長時間捕捉する役割を果たすことができ、安定したイオン複合体微粒子を形成させることがでる。また、一般的にカチオン性物質が有する、細胞の細胞膜表面に対する静電的相互作用に起因する細胞傷害性を緩和することもできる。
The anionic substances listed in (3) above preferably have a certain size, for example, a molecular weight (M) of 1 kDa to 5,000 kDa.
When the molecular weight is within the above range, the anionic substance can ionically bond with the cationic substance and can capture the cationic substance for a long time, thereby forming stable ionic complex fine particles. . Moreover, the cytotoxicity which a cationic substance generally has by the electrostatic interaction with respect to the cell membrane surface of a cell can also be relieved.

(3)に列挙したアニオン性物質の他にも、例えば、カチオン性ポリマーであるポリ(4−アミノスチレン)の4−位のアミノ基に対してシュウ酸などのジカルボン酸を脱水縮合させることによって、アニオン性官能基を導入した、実質的にアニオン性物質として機能するポリマー誘導体も、用いることができる。   In addition to the anionic substances listed in (3), for example, by dehydrating and condensing a dicarboxylic acid such as oxalic acid to the 4-position amino group of poly (4-aminostyrene) which is a cationic polymer. In addition, a polymer derivative having an anionic functional group introduced and substantially functioning as an anionic substance can also be used.

なお、上記(3)に列挙したアニオン性物質は、二種以上含まれていてもよい。   Two or more anionic substances listed in (3) above may be included.

ここで、(1)2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)及び/又はその誘導体の重合体に対する、(2)2−アミノ−2−ヒドロキシメチル−1,3−プロパンジオール(トリス)の割合((2)/(1))が、1.0以下とした混合型温度応答性ポリマー組成物を用いることが好ましい。
なお、割合((2)/(1))は、重量割合であるものとする。
Here, (1) 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and / or its derivative polymer (2) 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (Tris) It is preferable to use a mixed temperature-responsive polymer composition having a ratio ((2) / (1)) of 1.0 or less.
The ratio ((2) / (1)) is assumed to be a weight ratio.

上記割合の混合型温度応答性ポリマー組成物を用いた場合、後述の培養工程で、細胞構造体を形成しやすくすることができる。
この組成物によれば、上記組成物の親水性と疎水性とのバランスを更に好適にすることができる。そして、この好適なバランスが、培養面への細胞の接着性を好適に調整し、細胞の遊走や配向を活性化していると推定される。
When the mixed temperature-responsive polymer composition in the above ratio is used, a cell structure can be easily formed in the culture step described later.
According to this composition, the balance between the hydrophilicity and the hydrophobicity of the composition can be further improved. And it is estimated that this suitable balance has adjusted the adhesiveness of the cell to a culture surface suitably, and has activated the migration and orientation of a cell.

また、上記割合((2)/(1))は、0.1以上あることが好ましい。
上記割合を0.1以上とすることにより、曇点を低減させるという上記効果が得られやすい。また、細胞構造体を形成しやすくするという上記効果が得られやすい。
The ratio ((2) / (1)) is preferably 0.1 or more.
By setting the ratio to 0.1 or more, the above effect of reducing the cloud point can be easily obtained. In addition, the above effect of facilitating formation of a cell structure is easily obtained.

上記と同様の理由により、上記割合((2)/(1))は、0.1〜0.5であることが更に好ましい。   For the same reason as described above, the ratio ((2) / (1)) is more preferably 0.1 to 0.5.

ここで、混合型温度応答性ポリマー組成物中のC/A比(正電荷/負電荷)が、0.5〜16であることが好ましい。
なお、本願明細書では、C/A比とは、組成物中に含まれる物質が有する正電荷の、組成物中に含まれる物質が有する負電荷に対する割合を指す。具体的には、C/A比は、(1)DMAEMA及び/又はその誘導体の重合体のモル数をN1、(3)アニオン性物質のモル数をN3としたときに、{(重合体1分子当たりの正電荷)×N1}/{(アニオン性物質1分子当たりの負電荷)×N3}という式で表される。
またなお、本願明細書では、アニオン性物質をDNAとした場合、アニオン性物質1分子当たりの負電荷数は、DNAの塩基対の数(bp数)×2で計算し、分子量(Da)は、bp数×660(ATペア及びCGペアの平均分子量)で計算するものとする。
Here, the C / A ratio (positive charge / negative charge) in the mixed temperature-responsive polymer composition is preferably 0.5 to 16.
Note that in this specification, the C / A ratio refers to the ratio of the positive charge of a substance contained in the composition to the negative charge of the substance contained in the composition. Specifically, the C / A ratio is as follows: (1) The number of moles of the polymer of DMAEMA and / or its derivative is N1, and (3) The number of moles of the anionic substance is N3. The positive charge per molecule) × N1} / {(negative charge per molecule of anionic substance) × N3}.
In this specification, when the anionic substance is DNA, the number of negative charges per molecule of the anionic substance is calculated by the number of DNA base pairs (bp number) × 2, and the molecular weight (Da) is , Bp number × 660 (average molecular weight of AT pair and CG pair).

C/A比を0.5〜16とすることにより、管状細胞構造体を形成させやすくするという上記効果が得られやすくなる。
上記組成物中の正電荷と負電荷とのバランスを好適にして、正電荷による細胞傷害性を抑制することができると推定される。また、上記組成物の親水性と疎水性とのバランスを更に好適にして、細胞の遊走や配向を生じやすくすることができると推定される。
By setting the C / A ratio to 0.5 to 16, the above effect of facilitating the formation of a tubular cell structure can be easily obtained.
It is presumed that the cytotoxicity due to the positive charge can be suppressed by suitably balancing the positive charge and the negative charge in the composition. In addition, it is presumed that the balance between hydrophilicity and hydrophobicity of the composition can be further improved to facilitate cell migration and orientation.

上記と同様の理由により、上記C/A比は、2〜10とすることが更に好ましく、特にC/A比は8付近であることが最も好ましい。   For the same reason as described above, the C / A ratio is more preferably 2 to 10, and the C / A ratio is most preferably around 8.

上記温度応答性ポリマー又は温度応答性ポリマー組成物は、加熱乾燥、凍結乾燥、減圧蒸留などにより、有機溶媒に溶解する前に、水分を除去することが好ましい。   The temperature-responsive polymer or temperature-responsive polymer composition is preferably removed from moisture before being dissolved in an organic solvent by heat drying, freeze drying, vacuum distillation or the like.

上記温度応答性ポリマー又は温度応答性ポリマー組成物を溶解する有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、1−ブタノール、イソブチルアルコール、2−ブタノール、t−ブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−メチル−1−ブタノール、3−メチル−1−ブタノール、2−メチル−2−ブタノール、3−メチル−2−ブタノール、2,2−ジメチル−1−プロパノール、1−ヘキサノール、2−メチル−2−ペンタノール、アリルアルコール、ベンジルアルコール、サリチルアルコール、等のアルコール;アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルビニルケトン、シクロヘキサノン、2−メチルシクロペンタノン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、イソホロン等のケトン;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸tert−ブチル、酢酸ビニル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、上記アルコールとリン酸のエステル、上記アルコールと炭酸のエステルなどのエステル;クロロホルム;ベンゼン;トルエン;ジエチルエーテル;ジクロロメタン;等が挙げられる。
中でも、表面張力が低く、水への接触角が高い培養面に対して濡れやすいため、培養面に温度応答性ポリマーをより均一に被覆しやすく、また、温度応答性ポリマーの溶解性に一層優れるという観点から、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、2−ブタノール、t−ブチルアルコール、アリルアルコール等のアルコール;アセトン、エチルメチルケトン、ジエチルケトン、メチルビニルケトン等のケトン;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸tert−ブチル、酢酸ビニルなどのエステル;クロロホルム;ベンゼン;トルエン;ジエチルエーテル;ジクロロメタン;が好ましい。また、ポリスチレン製の細胞培養器に塗布でき、温度応答性ポリマーの溶解性により一層優れるという観点から、アルコール、ケトン及びエステルからなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましく、短時間で乾燥させることができ、培養面に一層均一に塗布しやすいという観点から、沸点が低い有機溶媒(例えば、炭素数1〜4の低級アルコール、炭素数3〜5の低級ケトン、及び炭素数1〜4のアルキル基を有する酢酸アルキルエステルからなる群より選ばれる少なくとも1種、特に、水より沸点が低い、炭素数1〜4の低級アルコール、炭素数3〜5の低級ケトン、及び炭素数1〜4のアルキル基を有する酢酸アルキルエステルからなる群より選ばれる少なくとも1種)がさらに好ましく、コスト、操作性の観点から、メタノールとエタノールが特に好ましい。上記有機溶媒は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記有機溶媒は、温度応答性ポリマーの溶解性に優れるため、ポリマー溶液を曇点以上の温度(例えば、室温や37℃など)にしても、温度応答性ポリマーが不溶化して沈殿することなく、溶解している。そのため、温度応答性ポリマーを塗布する際に、ポリマー溶液の温度管理をする手間が省け、簡易に細胞培養器を製造することができる。
Examples of the organic solvent that dissolves the temperature-responsive polymer or the temperature-responsive polymer composition include methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, 1-butanol, isobutyl alcohol, 2-butanol, t-butyl alcohol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl-2-butanol, 2,2 -Dimethyl-1-propanol, 1-pentanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, 3-methyl-1-butanol, 2-methyl-2-butanol, 3-methyl- 2-butanol, 2,2-dimethyl-1-propanol, 1-hexanol, 2-methyl Alcohols such as 2-pentanol, allyl alcohol, benzyl alcohol, salicyl alcohol; acetone, ethyl methyl ketone, diethyl ketone, methyl propyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl vinyl ketone, cyclohexanone, 2-methylcyclopentanone, acetophenone, Ketones such as benzophenone and isophorone; methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, tert-butyl acetate, vinyl acetate, methyl formate, ethyl formate, propyl formate, above Examples include esters of alcohol and phosphoric acid, esters of alcohol and carbonic acid, chloroform, benzene, toluene, diethyl ether, dichloromethane, and the like.
Above all, since the surface tension is low and the contact angle to water is high, the culture surface is easily wetted, so that the culture surface can be more uniformly coated with the temperature-responsive polymer, and the solubility of the temperature-responsive polymer is even better. In view of the above, alcohols such as methanol, ethanol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, 2-butanol, t-butyl alcohol, and allyl alcohol; ketones such as acetone, ethyl methyl ketone, diethyl ketone, and methyl vinyl ketone; methyl acetate, Preferred are esters such as ethyl acetate, isopropyl acetate, tert-butyl acetate, vinyl acetate; chloroform; benzene; toluene; diethyl ether; In addition, at least one selected from the group consisting of alcohols, ketones and esters is more preferable and can be dried in a short time from the viewpoint that it can be applied to polystyrene cell culture vessels and is more excellent in solubility of the temperature-responsive polymer. From the viewpoint that it can be more uniformly applied to the culture surface, for example, an organic solvent having a low boiling point (for example, a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, a lower ketone having 3 to 5 carbon atoms, and an alkyl having 1 to 4 carbon atoms). At least one selected from the group consisting of alkyl acetates having a group, in particular, a lower alcohol having 1 to 4 carbon atoms, a lower alcohol having 3 to 5 carbon atoms, and an alkyl having 1 to 4 carbon atoms having a boiling point lower than that of water At least one selected from the group consisting of alkyl acetates having a group), and methanol from the viewpoint of cost and operability. Ethanol is particularly preferred. The said organic solvent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Since the organic solvent is excellent in solubility of the temperature-responsive polymer, the temperature-responsive polymer is not insolubilized and precipitated even when the polymer solution is at a temperature higher than the cloud point (for example, room temperature or 37 ° C.) Is dissolved. Therefore, when applying the temperature-responsive polymer, the labor for controlling the temperature of the polymer solution can be saved, and the cell culture device can be easily manufactured.

上記温度応答性ポリマー溶液には、培養器表面から培養後の細胞構造体が自己凝集的に剥離する際に、細胞構造体の一部または全部が培養面に接着したまま残ってしまうことなしに、細胞構造体の塊状を剥離しやすくする観点から、親水性分子が含まれることが好ましい。上記親水性分子としては、温度応答性ポリマーのC/A比に影響しない非イオン性でかつ親水性であるもの、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)、ジメチルアクリルアミド(DMAA)、グリセリン、TritonX、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。   In the above-mentioned temperature-responsive polymer solution, when the cell structure after culturing is detached from the surface of the incubator in a self-aggregating manner, a part or all of the cell structure remains without being adhered to the culture surface. From the viewpoint of facilitating exfoliation of the cell structure mass, it is preferable that a hydrophilic molecule is contained. Examples of the hydrophilic molecule include nonionic and hydrophilic molecules that do not affect the C / A ratio of the temperature-responsive polymer, such as polyethylene glycol (PEG), dimethylacrylamide (DMAA), glycerin, Triton X, and polypropylene glycol. Etc.

上記温度応答性ポリマー溶液中の温度応答性ポリマーの含有量は、温度応答性ポリマーが培養面全面により均一に被覆されやすくなるという観点から、ポリマー溶液(100重量%)に対して、0.00075〜0.015重量%であることが好ましく、0.001〜0.01重量%であることがより好ましい。   The content of the temperature-responsive polymer in the temperature-responsive polymer solution is 0.00075 with respect to the polymer solution (100% by weight) from the viewpoint that the temperature-responsive polymer is likely to be uniformly coated on the entire culture surface. It is preferable that it is -0.015 weight%, and it is more preferable that it is 0.001-0.01 weight%.

上記温度応答性ポリマー溶液中の親水性分子の含有量は、細胞の剥離現象が均質で安定となる観点から、温度応答性ポリマー(100重量%)に対して、0.00001〜0.00015重量%であることが好ましく、0.00003〜0.0001重量%であることがより好ましい。   The content of the hydrophilic molecule in the temperature-responsive polymer solution is 0.00001 to 0.00015 weight with respect to the temperature-responsive polymer (100% by weight) from the viewpoint that the cell peeling phenomenon is uniform and stable. % Is preferable, and 0.00003 to 0.0001% by weight is more preferable.

水と混和しない有機溶媒を使用する場合は、温度応答性ポリマーが培養面に均一に被覆されやすくなるという観点から、上記温度応答性ポリマー溶液には、水が含まれないことが好ましく、上記温度応答性ポリマー溶液(100重量%)中の水の重量割合が0.5重量%以下であることがより好ましく、0.1重量%以下であることがさらに好ましい。また、水と混和する有機溶媒を使用する場合は、温度応答性ポリマー溶液が乾燥しやすいという観点から、温度応答性ポリマー(100重量%)に対する水の重量割合は、20重量%以下であることが好ましく、より好ましくは1重量%以下である。
なお、水の重量割合は、ガスクロマトグラフィー、カールフィッシャー法など当業者に周知の方法により測定可能である。
When using an organic solvent that is not miscible with water, it is preferable that the temperature-responsive polymer solution does not contain water from the viewpoint that the temperature-responsive polymer is easily uniformly coated on the culture surface. The weight ratio of water in the responsive polymer solution (100% by weight) is more preferably 0.5% by weight or less, and further preferably 0.1% by weight or less. When using an organic solvent miscible with water, the weight ratio of water to the temperature-responsive polymer (100% by weight) is 20% by weight or less from the viewpoint that the temperature-responsive polymer solution is easily dried. Is more preferable, and more preferably 1% by weight or less.
The weight ratio of water can be measured by methods well known to those skilled in the art, such as gas chromatography and Karl Fischer method.

(塗布乾燥工程)
本実施形態の細胞培養器の製造方法は、上記溶解工程後に、上記温度応答性ポリマー溶液を細胞培養器の培養面に塗布し、乾燥させる塗布乾燥工程を含む。
(Coating and drying process)
The manufacturing method of the cell culture device of the present embodiment includes a coating / drying step of applying the temperature-responsive polymer solution to the culture surface of the cell culture device and drying after the dissolution step.

上記温度応答性ポリマー溶液を培養面に塗布した後、細胞培養器の培養面を傾ける、スパチュラを用いてポリマーを延ばすなどにより、ポリマー溶液を流延させてもよい。   After the temperature-responsive polymer solution is applied to the culture surface, the polymer solution may be cast by tilting the culture surface of the cell culture vessel or extending the polymer using a spatula.

細胞培養器としては、市販の細胞培養用のプレート、ディッシュ、フラスコ等が挙げられる。細胞培養器の材質としては、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリエチレン、ガラス等が挙げられる。   Examples of the cell culture vessel include commercially available cell culture plates, dishes, and flasks. Examples of the material for the cell culture vessel include polystyrene, polyethylene terephthalate (PET), polypropylene, polybutene, polyethylene, and glass.

塗布した温度応答性ポリマー溶液を乾燥する条件としては、培養面に上記温度応答性ポリマーを一層均一に被覆する観点から、大気圧下で、温度10〜70℃、時間1〜3,000分が好ましい。塗布した温度応答性ポリマー溶液を、素早く乾燥させることにより、培養面上に温度応答性ポリマーが偏ることなく、均一に被覆しやすくなる。
塗布した温度応答性ポリマー溶液は、例えば、細胞培養器を37℃のインキュベーター中で静置することによって乾燥させてもよい。
As a condition for drying the applied temperature-responsive polymer solution, from the viewpoint of more uniformly coating the culture surface with the temperature-responsive polymer, the temperature is 10 to 70 ° C. and the time is 1 to 3000 minutes under atmospheric pressure. preferable. By rapidly drying the applied temperature-responsive polymer solution, the temperature-responsive polymer can be uniformly coated on the culture surface without being biased.
The applied temperature-responsive polymer solution may be dried, for example, by allowing the cell culture vessel to stand in a 37 ° C. incubator.

本実施形態の細胞培養器の製造方法によれば、温度応答性ポリマーを細胞培養器の表面に被覆するための特別な処理、例えば、放射線グラフト重合などを施すことを要しない。すなわち、本実施形態の細胞培養器の製造は、該培養器を用いる研究者自身により、簡便な方法で(特殊な装置を要することなく)、低コストで行うことができる。また、温度応答性ポリマー溶液を管理する手間や、使用前に準備する手間がかからず、培養面に乾燥した温度応答性ポリマーが均一に被覆された細胞培養器を簡易に製造することができる。   According to the manufacturing method of the cell culture device of the present embodiment, it is not necessary to perform a special treatment for coating the surface of the cell culture device with the temperature-responsive polymer, for example, radiation graft polymerization. That is, the manufacture of the cell culture device of the present embodiment can be performed at low cost by a researcher using the culture device by a simple method (without requiring a special apparatus). In addition, it is possible to easily produce a cell culture vessel in which the temperature-responsive polymer solution is uniformly coated with the dried temperature-responsive polymer without the effort of managing the temperature-responsive polymer solution or the preparation before use. .

(細胞培養器)
本実施形態の細胞培養器は、上記の本実施形態の細胞培養器の製造方法により製造される。
(Cell culture device)
The cell culture device of this embodiment is manufactured by the manufacturing method of the cell culture device of this embodiment described above.

この細胞培養器によれば、一般的な37℃のインキュベーター中で細胞を培養して、成熟させるだけで、細胞間の結合力だけで自己凝集させて細胞塊を形成させることができる。そして、この細胞塊を、トリプシン処理等の細胞剥離操作を行うことなしに、回収することができる。
そのため、この細胞培養器を用いて細胞を培養すれば、室温程度の条件下での細胞培養の操作が可能となる。
According to this cell culture vessel, cells are cultured in a general 37 ° C. incubator and matured, and a cell mass can be formed by self-aggregation with only the binding force between cells. And this cell mass can be collect | recovered, without performing cell peeling operation, such as a trypsin process.
Therefore, if cells are cultured using this cell culture device, the cell culture operation can be performed under conditions of about room temperature.

更に、本発明の一例の細胞培養器によれば、細胞を適切な培養条件で培養することにより、管腔状(チューブ状)やペレット状(塊状)の構造を有する細胞構造体を簡便に形成させることができる。
これは、上記温度応答性ポリマーが側鎖に有する疎水性基及びカチオン性基が、何らかの相互作用をしながら、細胞に刺激を与えていると推定される。また、カチオン性基とアニオン性基とを有する温度応答性ポリマーは、正電荷と負電荷とのバランスを好適にして、細胞傷害性を抑制し(哺乳類細胞の細胞膜の表面は負電荷を帯びているため、カチオン性物質は細胞傷害性を有することが多い)、且つ、上記温度応答性ポリマーの親水性と疎水性とのバランスを好適にして、細胞の遊走や配向を可能にしているものと推定される。
また、この細胞培養器によれば、細胞を適切な培養条件で培養することにより、管腔状(チューブ状)の構造を有する細胞構造体を形成させることができる。
Furthermore, according to the cell culture device of an example of the present invention, a cell structure having a tubular (tubular) or pellet (lumpy) structure can be easily formed by culturing cells under appropriate culture conditions. Can be made.
This is presumed that the hydrophobic group and the cationic group that the temperature-responsive polymer has in the side chain are stimulating the cells while performing some interaction. In addition, a temperature-responsive polymer having a cationic group and an anionic group has a favorable balance between positive charge and negative charge, and suppresses cytotoxicity (the surface of the cell membrane of mammalian cells is negatively charged). Therefore, the cationic substance often has cytotoxicity), and the balance between the hydrophilicity and hydrophobicity of the temperature-responsive polymer is suitable to enable cell migration and orientation. Presumed.
Moreover, according to this cell culture device, a cell structure having a tubular (tubular) structure can be formed by culturing cells under appropriate culture conditions.

本実施形態の細胞培養器では、該細胞培養器の培養面が、単位面積当たりに有する、温度応答性ポリマーの量が、5.0〜50ng/mm2であることが好ましく、15〜40ng/mm2であることが更に好ましい。上記範囲とすれば、細胞構造体を形成させやすくするという効果が得られやすい。 In the cell culture device of this embodiment, the amount of the temperature-responsive polymer that the culture surface of the cell culture device has per unit area is preferably 5.0 to 50 ng / mm 2 , and preferably 15 to 40 ng / mm 2. it is more preferably mm 2. If it is the said range, the effect of making it easy to form a cell structure will be easy to be acquired.

(細胞培養方法)
以下に、本実施形態の製造方法により製造された細胞培養器を用いた細胞培養方法について記載する。
上記細胞培養方法は、上記細胞培養器に細胞を播種する播種工程と、播種された細胞を培養する培養工程とを含む。播種条件及び培養条件は、細胞種や実験目的に基づいて、当業者は適切に定めることができる。そして、この細胞培養方法は、細胞種に限定されることなく、血管細胞、脂肪幹細胞、肝細胞、軟骨細胞、線維芽細胞、心筋細胞、腎細胞、神経細胞、平滑筋細胞、軟骨細胞等の様々な細胞に適用することができる。
(Cell culture method)
Below, the cell culture method using the cell culture device manufactured by the manufacturing method of this embodiment is described.
The cell culture method includes a seeding process for seeding cells in the cell culture device and a culture process for culturing the seeded cells. Seeding conditions and culture conditions can be appropriately determined by those skilled in the art based on the cell type and the purpose of the experiment. And this cell culture method is not limited to cell types, such as vascular cells, adipose stem cells, hepatocytes, chondrocytes, fibroblasts, cardiomyocytes, kidney cells, nerve cells, smooth muscle cells, chondrocytes, etc. It can be applied to various cells.

一例の細胞培養方法では、播種される細胞の密度が1,500個/mm2以下(培養面の面積が200mm2である24ウェル細胞培養プレートに1.0mLの細胞浮遊液を加えることにより播種する場合、3.0×105個/mL以下)であることが好ましい。なお、播種される細胞は、生きた細胞とする。
上記細胞密度とすれば、ペレット状(塊状)の構造を有する細胞構造体を形成させることができる。
In one example of the cell culture method, the density of seeded cells is 1,500 cells / mm 2 or less (seeding by adding 1.0 mL of cell suspension to a 24-well cell culture plate having a culture surface area of 200 mm 2. In this case, it is preferably 3.0 × 10 5 pieces / mL or less. The cells to be seeded are living cells.
If it is set as the said cell density, the cell structure which has a pellet-like (lump shape) structure can be formed.

上記一例の細胞培養方法は、血管内皮細胞、脂肪細胞、脂肪幹細胞、線維芽細胞など間葉系の細胞に対して、特に好適に適用することができる。初代培養細胞の場合は、使用する細胞の生体内環境の基底膜由来の細胞外マトリックスを使用すれば良く、当業者によって適宜選択可能である。   The cell culture method of the above example can be particularly suitably applied to mesenchymal cells such as vascular endothelial cells, adipocytes, adipose stem cells, and fibroblasts. In the case of primary cultured cells, an extracellular matrix derived from the basement membrane of the in vivo environment of the cells to be used may be used, and can be appropriately selected by those skilled in the art.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。
下記の試験において、市販の試薬は、特に断りのない限り更に精製することなく用いた。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to the following Example at all.
In the following tests, commercially available reagents were used without further purification unless otherwise specified.

(ポリマー1の製造)
容量50mLの軟質ガラス製の透明なバイアル瓶に、2−N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMAEMA)10.0g、及び水5mLを加えて、磁気撹拌器を用いて撹拌した。そして、この混合物(液体)に対してG1グレードの高純度(純度:99.99995%)の窒素ガスを10分間パージ(流速:2.0L/分)することにより、この混合物を脱酸素した。なお、用いたDMAEMAには、重合禁止剤であるメチルヒドロキノン(MEHQ)が0.5重量%含まれていた。
その後、この反応物に対して、丸型ブラック蛍光灯(NEC社製、型番:FCL20BL、18W)を用いて、22時間紫外線照射することにより、上記反応物を重合させた。反応物は、5時間後に粘性を帯び15時間後に固化して、重合体が反応生成物として得られた。この反応生成物を2−プロパノールに溶解させ、溶液を透析チューブに移した。そして、透析を72時間行い、反応生成物を精製した。
反応生成物を含む溶液を、セルロース混合エステル製の0.2μmフィルター(東洋濾紙社製、型番:25AS020)で濾過し、得られた濾液を凍結乾燥させることにより、温度応答性(ホモ)ポリマーが得られた(収量:6.8g、転化率:68%)。このポリマーの数平均分子量(Mn)を、GPC(島津社製、型番:LC−10vpシリーズ)を用いて、ポリエチレングリコール(Shodex社製、TSKシリーズ)を標準物質として測定し、Mn=160,000(Mw/Mn=3.0)と決定した(ポリマー1)。
(Production of polymer 1)
To a transparent vial made of soft glass having a volume of 50 mL, 10.0 g of 2-N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and 5 mL of water were added, and the mixture was stirred using a magnetic stirrer. The mixture (liquid) was deoxygenated by purging nitrogen gas of G1 grade high purity (purity: 99.99995%) for 10 minutes (flow rate: 2.0 L / min). The DMAEMA used contained 0.5% by weight of methylhydroquinone (MEHQ) which is a polymerization inhibitor.
Thereafter, the reaction product was polymerized by irradiating the reaction product with ultraviolet rays for 22 hours using a round black fluorescent lamp (manufactured by NEC, model number: FCL20BL, 18W). The reaction product became viscous after 5 hours and solidified after 15 hours to obtain a polymer as a reaction product. The reaction product was dissolved in 2-propanol and the solution was transferred to a dialysis tube. Then, dialysis was performed for 72 hours to purify the reaction product.
The solution containing the reaction product is filtered through a 0.2 μm filter made of cellulose mixed ester (manufactured by Toyo Roshi Kaisha, model number: 25AS020), and the resulting filtrate is freeze-dried to obtain a temperature-responsive (homo) polymer. Obtained (yield: 6.8 g, conversion: 68%). The number average molecular weight (Mn) of this polymer was measured using GPC (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: LC-10vp series) with polyethylene glycol (manufactured by Shodex, TSK series) as a standard substance, and Mn = 160,000. (Mw / Mn = 3.0) was determined (Polymer 1).

ポリマー1の核磁気共鳴スペクトル(NMR)を、核磁気共鳴装置(Varian社製、型番:Gemini300)を用いて、重水(D2O)を標準物質として測定した。下記には、ポリマー1に共通する代表的なピークを示す。
1H-NMR (in D2O) δ 0.8-1.2 (br, -CH2-C(CH3)-), 1.6-2.0 (br, -CH2-C(CH3)-), 2.2-2.4 (br, -N(CH3)2), 2.5-2.7 (br, -CH2-N(CH3)2), 4.0-4.2 (br, -O-CH2-).
ここで、主鎖のメチル基(δ 0.8-1.2)のプロトン数(DMAEMAのホモポリマーの場合はモノマー1分子につき3個)Aと、側鎖のジメチルアミノ基(δ 2.2-2.4)のメチルプロトン数(DMAEMAのホモポリマーの場合はモノマー1分子につき6個で)Bとから、側鎖が有するアミノ基の官能基数と、重合反応と同時に進行する側鎖のエステル結合の加水分解反応により生じた側鎖のカルボキシル基の官能基数との比を算出した。
その結果、ポリマー1の場合は94:6となった。これは、カチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーとを含む2成分混合系におけるイオン複合体で言うC/A比に換算すると、C/A比は、15.6となる。
The nuclear magnetic resonance spectrum (NMR) of polymer 1 was measured using a nuclear magnetic resonance apparatus (manufactured by Varian, model number: Gemini 300) using heavy water (D 2 O) as a standard substance. The following shows typical peaks common to polymer 1.
1 H-NMR (in D 2 O) δ 0.8-1.2 (br, -CH 2 -C (CH 3 )-), 1.6-2.0 (br, -CH 2 -C (CH 3 )-), 2.2-2.4 (br, -N (CH 3 ) 2 ), 2.5-2.7 (br, -CH 2 -N (CH 3 ) 2 ), 4.0-4.2 (br, -O-CH 2- ).
Here, the number of protons of the methyl group (δ 0.8-1.2) in the main chain (three per monomer molecule in the case of DMAEMA homopolymer) A and the methyl protons of the dimethylamino group (δ 2.2-2.4) in the side chain The number of amino groups in the side chain and the side chain ester bond hydrolysis proceeding simultaneously with the polymerization reaction, from the number (6 in the case of DMAEMA homopolymer, 6 per monomer molecule) B The ratio with the number of functional groups of the carboxyl group in the side chain was calculated.
As a result, in the case of polymer 1, it was 94: 6. When this is converted into the C / A ratio referred to as an ionic complex in a two-component mixed system containing a cationic polymer and an anionic polymer, the C / A ratio is 15.6.

ポリマー1の曇点を以下の方法で測定した。
ポリマー1の3%水溶液を調製し、この水溶液の660nmにおける吸光度を、20℃〜40℃の間で測定した。
その結果、20℃〜30℃では、水溶液は透明であり、吸光度がほぼ0であったが、31℃付近から水溶液中に白濁が見られるようになり、32℃で吸光度が急激に上昇した。これにより、ポリマー1は、約32℃の曇点を有することを確認した。
なお、ポリマー1を37℃まで昇温させると、ポリマー水溶液は、良好な応答性で、懸濁し、その後、水溶液全体が固化した。この固化物を室温(25℃)で維持したところ、数十時間の間、固化した状態のままであった。その後、固化物が徐々に溶解して、均質な水溶液に変化した。固化したポリマーは4℃まで冷却すると、速やかに溶解した。そして、上記昇温及び降温の操作を繰り返し行なっても、応答性に変化は生じなかったことから、ポリマーが可逆的に相転移を生じさせることが確認された。
The cloud point of polymer 1 was measured by the following method.
A 3% aqueous solution of polymer 1 was prepared, and the absorbance at 660 nm of this aqueous solution was measured between 20 ° C and 40 ° C.
As a result, the aqueous solution was transparent at 20 ° C. to 30 ° C. and the absorbance was almost 0. However, white turbidity was observed in the aqueous solution from around 31 ° C., and the absorbance rapidly increased at 32 ° C. This confirmed that Polymer 1 had a cloud point of about 32 ° C.
When the temperature of polymer 1 was raised to 37 ° C., the aqueous polymer solution was suspended with good responsiveness, and then the entire aqueous solution was solidified. When this solidified product was maintained at room temperature (25 ° C.), it remained solidified for several tens of hours. Thereafter, the solidified product was gradually dissolved and changed into a homogeneous aqueous solution. When the solidified polymer was cooled to 4 ° C., it quickly dissolved. And even if it repeated the said temperature raising and temperature-decreasing operation, the change in responsiveness did not occur, and it was confirmed that the polymer reversibly causes a phase transition.

(実施例1)
ポリマー1を、メタノールに溶解して、温度応答性ポリマー溶液(終濃度15μg/mL)を調製した。この溶液を、ポリスチレン製の24ウェル細胞培養プレート(イワキ社製、マイクロプレート、型番:3815−024、1ウェル当たりの底面積:200mm2)の各ウェルに、200μLずつ、室温下で加えて、クリーンベンチ(三洋電機社製、MHE−131AJ)内の吸気穴付近へ静置して24時間乾燥させてメタノールを完全に揮発させ、培養面に乾燥したポリマー1を被覆してなる24ウェル細胞培養プレート(細胞培養器)を得た。
Example 1
Polymer 1 was dissolved in methanol to prepare a temperature-responsive polymer solution (final concentration 15 μg / mL). 200 μL of this solution was added to each well of a polystyrene 24-well cell culture plate (manufactured by Iwaki Co., Ltd., microplate, model number: 3815-024, bottom area per well: 200 mm 2 ) at room temperature, A 24-well cell culture in which a culture bench is covered with the dried polymer 1 by leaving it in the vicinity of the suction hole in a clean bench (Sanyo Electric Co., Ltd., MHE-131AJ) and drying it for 24 hours to completely evaporate methanol. A plate (cell incubator) was obtained.

(実施例2)
ポリマー1および親水性分子(ポリエチレングリコール、PEG300、和光純薬工業社製)を、メタノールに溶解(終濃度は、それぞれ15μg/mLおよび0.75μg/mL)した以外は、実施例1と同様にして、培養面に乾燥したポリマー1を被覆してなる24ウェル細胞培養プレート(細胞培養器)を得た。
(Example 2)
Except that polymer 1 and hydrophilic molecules (polyethylene glycol, PEG300, manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) were dissolved in methanol (final concentrations were 15 μg / mL and 0.75 μg / mL, respectively), the same as in Example 1 As a result, a 24-well cell culture plate (cell culture vessel) obtained by coating the culture surface with the dried polymer 1 was obtained.

(比較例1)
ポリマー1を、水に溶解して、温度応答性ポリマー水溶液(終濃度15μg/mL)を調製した。この水溶液を、曇点以上とならないよう温度管理し、ポリスチレン製の24ウェル細胞培養プレート(イワキ社製、マイクロプレート、型番:3815−024、1ウェル当たりの底面積:200mm2)の各ウェルに、200μLずつ、室温下で加えて、24ウェル細胞培養プレートを傾けて素早く培養面の全面に流延させた。その後、37℃インキュベーター(三洋電機社製、MCO−5AC)中で96時間かけて温度応答性ポリマー水溶液を乾燥させ、培養面に乾燥したポリマー1を被覆してなる24ウェル細胞培養プレート(細胞培養器)を得た。
(Comparative Example 1)
Polymer 1 was dissolved in water to prepare a temperature-responsive polymer aqueous solution (final concentration 15 μg / mL). The temperature of this aqueous solution is controlled so as not to exceed the cloud point, and is added to each well of a polystyrene 24-well cell culture plate (manufactured by Iwaki Co., Ltd., microplate, model number: 3815-024, bottom area per well: 200 mm 2 ). 200 μL each was added at room temperature, and the 24-well cell culture plate was tilted and quickly cast on the entire culture surface. Thereafter, a temperature-responsive polymer aqueous solution is dried for 96 hours in a 37 ° C. incubator (manufactured by Sanyo Electric Co., Ltd., MCO-5AC), and the culture surface is coated with the dried polymer 1 (24-well cell culture plate (cell culture) Was obtained.

[評価]
(細胞培養器の製造・使用における取扱性)
以下の基準で、細胞培養器の製造・使用における取扱性を評価した。
○(良好):温度応答性ポリマーを含む溶液の溶媒は短時間で揮発した。
×(不良):温度応答性ポリマーを含む溶液の溶媒を揮発させるのに時間を要した。
[Evaluation]
(Handability in the manufacture and use of cell culture vessels)
The handling property in the manufacture and use of the cell culture device was evaluated according to the following criteria.
○ (good): The solvent of the solution containing the temperature-responsive polymer volatilized in a short time.
X (poor): It took time to volatilize the solvent of the solution containing the temperature-responsive polymer.

(培養面のポリマー被覆の均一性)
実施例及び比較例で得られた24ウェル細胞培養プレートの各ウェルを、走査型電子顕微鏡(日立製作所製、商品名「S4300」)により観察し、温度応答性ポリマーが均一に被覆しているか、を観察した。そして、以下の基準で、培養面のポリマー被覆の均一性を評価した。
○(良好):ポリマーが培養面に均一に被覆していた。
△(普通):ポリマーは、培養面の外周縁部に凝集して被覆しており、中央部にはほとんど被覆していなかった。
×(不良):ポリマーが培養面に被覆していなかった。
(Uniformity of polymer coating on the culture surface)
Each well of the 24-well cell culture plate obtained in Examples and Comparative Examples is observed with a scanning electron microscope (trade name “S4300”, manufactured by Hitachi, Ltd.), and whether the temperature-responsive polymer is uniformly coated, Was observed. Then, the uniformity of the polymer coating on the culture surface was evaluated according to the following criteria.
○ (Good): The polymer was uniformly coated on the culture surface.
Δ (ordinary): The polymer was agglomerated and coated on the outer peripheral edge of the culture surface, and the center was hardly coated.
X (Poor): The polymer was not coated on the culture surface.

(細胞構造体の剥離性)
実施例及び比較例で得られた24ウェル細胞培養プレートの各ウェルに、室温条件下において、ラット皮下脂肪由来の間葉系幹細胞を、完全培地(ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)+10%ウシ胎児血清(FCS)溶液、DMEM:ギブコ社製、型番11965、FCS:BI社製、ロット番号715929)中に浮遊させ、細胞密度を3.0×105個/mLに調整した細胞浮遊液を1mLずつ加えた(1,500個/mm2)。
この細胞を37℃の細胞培養インキュベーター中で24時間培養した。播種から3時間後、細胞は培養面全面に接着した(100%コンフルエント)。培養10時間後から、各ウェルの外周部から全ての細胞が一度剥離して、シートが丸まりながら収縮していくような動作で、細胞が互いに一箇所に凝集し、培養21時間後に中央部に凝集して塊状となり、その後、培養面から細胞構造体が剥離した。そして、以下の基準で、細胞構造体の剥離性を評価した。
◎(優れる):培養面に残った細胞はなく、細胞構造体が一つの塊状となって剥離した(図3参照)。
○(良好):培養面のごく一部に細胞が剥離せずに接着していた(図4参照。図4中、オタマジャクシ状の尾の部分が細胞が剥離せずに接着している部分である。)。
△(普通):培養面の外周縁部は細胞が剥離するが、中央部の細胞がほとんど剥離しなかった(図5参照。図5中、白部分が丸まりながら剥離した部分であり、白部分に囲まれた部分は細胞が剥離していない部分である)。
×(不良):細胞構造体が全く剥離しなかった。
(Peelability of cell structure)
In each well of the 24-well cell culture plate obtained in Examples and Comparative Examples, rat subcutaneous fat-derived mesenchymal stem cells were placed in a complete medium (Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) + 10% fetal calf serum) at room temperature. (FCS) solution, DMEM: manufactured by Gibco, Model No. 11965, FCS: manufactured by BI, lot number 715929), and cell suspension adjusted to a cell density of 3.0 × 10 5 cells / mL, 1 mL each Added (1,500 pieces / mm 2 ).
The cells were cultured for 24 hours in a cell culture incubator at 37 ° C. Three hours after seeding, the cells adhered to the entire culture surface (100% confluent). After 10 hours of culturing, all the cells are once detached from the outer periphery of each well, and the cells are agglomerated in one place by the operation of shrinking while curling the sheet. Aggregates to form a lump, and then the cell structure peels from the culture surface. And the peelability of the cell structure was evaluated according to the following criteria.
A (excellent): no cells remained on the culture surface, and the cell structure was detached as a single block (see FIG. 3).
○ (Good): Cells adhered to a small part of the culture surface without peeling (see FIG. 4. In FIG. 4, the tadpole-shaped tail part adhered to the cells without peeling. is there.).
Δ (Normal): Cells were detached at the outer peripheral edge of the culture surface, but cells in the central part were hardly detached (see FIG. 5. The part surrounded by is the part where the cells are not detached).
X (Poor): The cell structure was not detached at all.

Claims (7)

温度応答性ポリマー又は温度応答性ポリマー組成物を有機溶媒に溶解させて温度応答性ポリマー溶液を調製する溶解工程と、
前記温度応答性ポリマー溶液を細胞培養器の培養面に塗布し、乾燥させる塗布乾燥工程と、
を含むことを特徴とする、細胞培養器の製造方法。
A dissolution step of preparing a temperature-responsive polymer solution by dissolving a temperature-responsive polymer or a temperature-responsive polymer composition in an organic solvent;
Applying and drying the temperature-responsive polymer solution on the culture surface of the cell incubator, and drying,
A method for producing a cell culture device, comprising:
前記有機溶媒が、アルコール、ケトン及びエステルからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項1に記載の細胞培養器の製造方法。   The method for producing a cell culture device according to claim 1, wherein the organic solvent is at least one selected from the group consisting of alcohol, ketone and ester. 前記有機溶媒が、炭素数1〜4の低級アルコール、炭素数3〜5の低級ケトン、及び炭素数1〜4のアルキル基を有する酢酸アルキルエステルからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項2に記載の細胞培養器の製造方法。   The organic solvent is at least one selected from the group consisting of lower alcohols having 1 to 4 carbon atoms, lower ketones having 3 to 5 carbon atoms, and alkyl acetates having an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, The manufacturing method of the cell culture device of Claim 2. 前記温度応答性ポリマー溶液が、親水性分子を更に含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の細胞培養器の製造方法。   The method for producing a cell culture device according to any one of claims 1 to 3, wherein the temperature-responsive polymer solution further contains a hydrophilic molecule. 前記温度応答性ポリマーが、式(I)で表される繰り返し単位(A)
、及び式(II)で表される繰り返し単位(B)
を含む温度応答性ポリマーである、請求項1〜4の何れか1項に記載の細胞培養器の製造方法。
The temperature-responsive polymer is a repeating unit (A) represented by the formula (I)
And the repeating unit (B) represented by the formula (II)
The manufacturing method of the cell culture device of any one of Claims 1-4 which is a temperature-responsive polymer containing this.
前記温度応答性ポリマーが、前記繰り返し単位(A)のホモポリマー領域と、
前記繰り返し単位(A)と前記繰り返し単位(B)とのコポリマー領域とを有するポリマーである、請求項5に記載の細胞培養器の製造方法。
The temperature-responsive polymer comprises a homopolymer region of the repeating unit (A);
The manufacturing method of the cell culture device of Claim 5 which is a polymer which has a copolymer area | region of the said repeating unit (A) and the said repeating unit (B).
請求項1〜6の何れか1項に記載の細胞培養器の製造方法により製造されたことを特徴とする、細胞培養器。   A cell culture device manufactured by the method for manufacturing a cell culture device according to any one of claims 1 to 6.
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