JP2018019686A - ゼラチン粒子、ゼラチン粒子の製造方法、ゼラチン粒子内包細胞、ゼラチン粒子内包細胞の製造方法、および細胞構造体 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 主成分となるゼラチンと、前記ゼラチンに担持された副成分とを含むゼラチン粒子であって、前記ゼラチン粒子の平均粒子径をXとするとき、前記ゼラチン粒子の全質量に対する、前記ゼラチン粒子の表面から厚み0.01Xの表層部に含まれる副成分の平均濃度A(質量%)と、前記ゼラチン粒子の全質量に対する、前記表層部よりも粒子の内側に含まれる副成分の平均濃度B(質量%)との比A/Bが0.25未満である、ゼラチン粒子。
[2] 前記ゼラチン粒子の表層部に含まれる副成分の平均濃度Aが、5質量%以下である、[1]に記載のゼラチン粒子。
[3] 前記ゼラチン粒子の内部に含まれる副成分の平均濃度Bが、7質量%以上30質量%以下である、[1]または[2]に記載のゼラチン粒子。
[4] 前記ゼラチン粒子の平均粒子径Xは、200nm以上1000nm以下である、[1]〜[3]のいずれかに記載のゼラチン粒子。
[5] 前記副成分が造影剤である、[1]〜[4]のいずれかに記載のゼラチン粒子。
[6] 主成分であるゼラチンと副成分の原料物質とを含む溶液中で、前記原料物質から副成分を合成して前記ゼラチンと前記副成分とを含むスラリーを得、
前記スラリーに相分離誘起剤を添加して、前記副成分を含むゼラチンを粒状化する、
ゼラチン粒子の製造方法。
[7] 前記スラリーのゼラチン濃度が5mg/ml以上100mg/ml以下である、[6]に記載のゼラチン粒子の製造方法。
[8] 前記相分離誘起剤の添加量が、前記スラリー1ml当たり2ml以上50ml以下である、[6]または[7]に記載のゼラチン粒子の製造方法。
[9] 前記スラリーの副成分の濃度が、1質量%以上30質量%以下である、[6]〜[8]のいずれかに記載のゼラチン粒子の製造方法。
[10] 前記副成分が造影剤である、[6]〜[9]のいずれかに記載のゼラチン粒子の製造方法。
[11] [1]〜[5]のいずれかに記載のゼラチン粒子を細胞膜の内側に有する、ゼラチン粒子内包細胞。
[12] [1]〜[5]のいずれかに記載のゼラチン粒子と細胞とを液体に添加して前記細胞の活動により前記ゼラチン粒子を前記細胞の細胞膜の内側に取り込ませる、ゼラチン粒子内包細胞の製造方法。
[13] [11]のゼラチン粒子内包細胞を含有する、細胞構造体。
[14] 複数の細胞がシート状に凝集した細胞シート、複数の細胞が球状に凝集したスフェロイド、細胞集団を膜で包んだ細胞ビーズ、およびビーズ表面に細胞を接着した細胞ビーズからなる群より選ばれる少なくとも1種である、[13]に記載の細胞構造体。
[15] 前記細胞構造体が、[11]のゼラチン粒子内包細胞と、高分子溶液との混合物から形成されたものである、[13]または[14]に記載の細胞構造体。
本実施形態は、ゼラチン粒子およびゼラチン粒子の製造方法に係る。
本実施形態に係るゼラチン粒子は、主成分となるゼラチンと、前記ゼラチンに担持された副成分とを含むゼラチン粒子であり、前記ゼラチン粒子の平均粒子径をXとするとき、ゼラチン粒子の全質量に対する、前記ゼラチン粒子の表面から厚み0.01Xの表層部に含まれる副成分の平均濃度A(質量%)と、ゼラチン粒子の全質量に対する、前記表層部よりも粒子の内側に含まれる副成分の平均濃度B(質量%)との比A/Bが0.25未満である、ゼラチン粒子である。上記構成を有するゼラチン粒子は、細胞自らの活動による取り込みが難しい副成分を担持していても、後述するように細胞に取り込まれやすいという特徴を有している。よって、本明細書においては、「易取込性ゼラチン粒子」ともいう。上記易取込性ゼラチン粒子は、単一の粒子でもよく、複数のゼラチン粒子からなる集合体でもよい。
上記易取込性ゼラチン粒子の製造方法としては、まず、[1]溶融したゼラチンを含む液体(以下、単に「ゼラチン溶液」ともいう。)の液滴を加熱管または乾燥室の雰囲気中に吐出して乾燥させる方法(気中滴下法)、[2]ゼラチン溶液の液滴を疎水性溶媒内に吐出して分散させる方法(液中滴下法)、および、[3]ゼラチン溶液をエマルジョン化してゼラチンを含む微小液滴を分散させる方法(液中分散法)等によって、ゼラチンを粒子状に形成するのと同時に、あるいは、これらの方法によってゼラチン粒子を形成した後、副成分をゼラチン粒子に付着させて担持させる方法で副成分を含むゼラチン粒子を作製する。
本実施形態は、易取込性ゼラチン粒子を細胞膜の内側に有する細胞、そのような細胞の製造方法、およびそのような細胞を含有する細胞構造体に係る。
本実施形態に係る細胞(以下、単に「ゼラチン粒子内包細胞」ともいう。)は、易取込性ゼラチン粒子を細胞膜の内側に有する細胞である。
ゼラチン粒子内包細胞は、易取込性ゼラチン粒子を上記細胞に導入して、製造することができる。ゼラチン粒子を細胞に導入する方法の例には、液体中にゼラチン粒子と細胞とを添加して、エンドサイトーシスによる取り込みなどの細胞自らの活動によって取り込ませる方法、および外部からの操作によって導入する方法が含まれる。細胞自らの活動によって取り込ませる方法の例には、ゼラチン粒子と細胞とを液中で撹拌する方法や、ゼラチン粒子が含まれる細胞培養液中で細胞を培養する方法が含まれる。なお、上記易取込性ゼラチン粒子は、細胞自らによる取り込み効率が高いため、細胞への取り込みを促進するために他の成分との複合体を形成させる操作は特に必要ない。細胞の活性の低下を最小限に抑える観点からは、上記のうち、易取込性ゼラチン粒子と細胞とを液中で混合し培養する方法が好ましい。上記外部からの操作によって導入する方法の例には、エレクトロポレーション法およびマイクロインジェクション法が含まれる。これらのうち、ゼラチン粒子を導入させる際に細胞の活性を低下させにくくする観点からは、細胞自らの活動によって導入する方法が好ましく、上記複合体を形成せずに細胞に取り込ませる方法がより好ましい。
ゼラチン粒子内包細胞は、複数の細胞が集合した細胞構造体を形成することができる。このような細胞構造体の形態は特に限定されないが、例えば、二次元的な培養物である細胞シートや、三次元的な培養物であるスフェロイド(細胞塊)、細胞集団を膜で包んだ細胞ビーズ、およびビーズ表面に細胞を接着した細胞ビーズなどが挙げられる。細胞構造体に含まれる細胞以外の成分、例えば、膜やビースは、生体適合性材料からなるものが好ましい。生体適合性材料としては、ラミニン、プロテオグリカン、フィブリン、マトリゲル、キトサンゲル、ポリエチレングリコール、ゼラチン、アルギン酸等の高分子成分が挙げられる。
1−1.原料溶液の調製
下記表1に示した組成となるように、ゼラチン(新田ゼラチン株式会社製、G−2613P)、FeCl2・4H2O(Fe2+の原料)、FeCl3・6H2O(Fe3+の原料)と純水を混合し、原料溶液を調製した。次に得られた溶液に28%NH3水溶液を0.25ml添加し、pH9、40℃の条件でFe3O4を合成し、Fe3O4を含むゼラチンスラリーを得た。
上記で作製したスラリーに対して、表1に示した添加量のアセトンを相分離誘起剤として添加し、50℃で混合した。スラリー中に析出した粒子を回収し、純水で洗浄して、ゼラチン粒子1〜10をそれぞれ得た。
2−1.平均粒子径
上記作製したゼラチン粒子1〜10を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮像し、撮像された画像をMountech社製画像解析式粒度分布ソフトウェアMac−Viewを用いて解析することにより、任意に選択した20個のゼラチン粒子の短径および長径を測定し、その平均値をそれぞれのゼラチン粒子の短径および長径とした。上記ゼラチン粒子の短径と長径との平均値をそれぞれのゼラチン粒子の平均粒子径とした。
上記作製したゼラチン粒子1〜10をX線光電子分光分析(Xray Photoelectron Spectroscopy,XPS)に付して、易取込性ゼラチン粒子の表層部に含まれる副成分の平均濃度Aと、内部に含まれる副成分の平均濃度Bを任意に選択した20個のゼラチン粒子についてそれぞれ測定した。測定条件は次の通りである。
(条件)
エッチングイオン種:アルゴン(Ar+)
エッチング速度(SiO2熱酸化膜換算値):0.05nm/sec
エッチング間隔(SiO2換算値):1nm
X線光電子分光装置:Thermo Fisher Scientific社製、機種名“VG Theta Probe”
照射X線:単結晶分光AlKα
X線スポット径:100μm
3−1.細胞内への導入
Life Technologies社製細胞培養液MEM Alpha basic(1X)500mlにウシ胎児血清(Fetal bovne serum)50mlを加えたものを細胞培養液として使用した。3mlの細胞培養液に、それぞれ1mgのゼラチン粒子1〜18を加え、マウス骨芽由来の細胞(MC3T3E1)を6000cells/mlになるように添加し、細胞添加後の細胞培養液を24時間40℃で保温して、18個の評価用サンプルを作製した。
上記評価用サンプルから、それぞれの細胞分散液の一部を取り出し、以下の手順によって、細胞膜の内側に取り込まれたゼラチンが確認できるか否かを観察し、以下の基準によって判定した。
培養した細胞に1%パラホルムアルデヒド1mlを加えて細胞固定化処理を行った。次いで、下記組成のFe染色液1mlを加えてFeを染色した。さらに、下記の濃度に調整した核染色液1mlを加えて細胞を染色した。
下記の2液を同体積混合してFe染色液を調製した。
・20体積% HCL(濃塩酸を5倍希釈したもの)
・10質量% K4(Fe(CN6))水溶液(100mg/ml)
硫酸アンモニウム5質量部と、Nuclear fast red 0.1質量部とを、蒸留水100質量部に混合して核染色液を調製した。
染色された細胞を光学顕微鏡で観察して、任意に選択された細胞20個の中に青く染色されたFeが含まれているかどうかを評価した。
○ 上記20個の細胞のうち、10%以上50%未満(2個以上10個未満)の細胞で、細胞膜の内側にゼラチンが取り込まれていることが確認できた
× 上記20個の細胞のうち、10%未満(2個未満)の細胞で、細胞膜の内側にゼラチンが取り込まれていることが確認できた
×× 上記20個の細胞のうち、ゼラチンが取り込まれている細胞は確認できなかった
Claims (15)
- 主成分となるゼラチンと、前記ゼラチンに担持された副成分とを含むゼラチン粒子であって、前記ゼラチン粒子の平均粒子径をXとするとき、前記ゼラチン粒子の全質量に対する、前記ゼラチン粒子の表面から厚み0.01Xの表層部に含まれる副成分の平均濃度A(質量%)と、前記ゼラチン粒子の全質量に対する、前記表層部よりも粒子の内側に含まれる副成分の平均濃度B(質量%)との比A/Bが0.25未満である、ゼラチン粒子。
- 前記ゼラチン粒子の表層部に含まれる副成分の平均濃度Aが、5質量%以下である、請求項1に記載のゼラチン粒子。
- 前記ゼラチン粒子の内部に含まれる副成分の平均濃度Bが、7質量%以上30質量%以下である、請求項1または2に記載のゼラチン粒子。
- 前記ゼラチン粒子の平均粒子径Xは、200nm以上1000nm以下である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のゼラチン粒子。
- 前記副成分が造影剤である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のゼラチン粒子。
- 主成分であるゼラチンと副成分の原料物質とを含む溶液中で、前記原料物質から副成分を合成して前記ゼラチンと前記副成分とを含むスラリーを得、
前記スラリーに相分離誘起剤を添加して、前記副成分を含むゼラチンを粒状化する、
ゼラチン粒子の製造方法。 - 前記スラリーのゼラチン濃度が5mg/ml以上100mg/ml以下である、請求項6に記載のゼラチン粒子の製造方法。
- 前記相分離誘起剤の添加量が、前記スラリー1ml当たり2ml以上50ml以下である、請求項6または7に記載のゼラチン粒子の製造方法。
- 前記スラリーの副成分の濃度が、1質量%以上30質量%以下である、請求項6〜8のいずれか一項に記載のゼラチン粒子の製造方法。
- 前記副成分が造影剤である、請求項6〜9のいずれか一項に記載のゼラチン粒子の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のゼラチン粒子を細胞膜の内側に有する、ゼラチン粒子内包細胞。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載のゼラチン粒子と細胞とを液体に添加して前記細胞の活動により前記ゼラチン粒子を前記細胞の細胞膜の内側に取り込ませる、ゼラチン粒子内包細胞の製造方法。
- 請求項11のゼラチン粒子内包細胞を含有する、細胞構造体。
- 複数の細胞がシート状に凝集した細胞シート、複数の細胞が球状に凝集したスフェロイド、細胞集団を膜で包んだ細胞ビーズ、およびビーズ表面に細胞を接着した細胞ビーズからなる群より選ばれる少なくとも1種である、請求項13に記載の細胞構造体。
- 前記細胞構造体が、請求項11のゼラチン粒子内包細胞と、高分子溶液との混合物から形成されたものである、請求項13または14に記載の細胞構造体。
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