JP2022538636A - 海藻を育てるためのバイオインターフェイス - Google Patents

海藻を育てるためのバイオインターフェイス Download PDF

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Abstract

非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成されたバイオインターフェイスを開示する。バイオインターフェイスは、養分相、接着剤、生体活性剤、液体含有相の１つ又はそれ以上を含む。バイオインターフェイスは、パターン化できる。バイオインターフェイスは、具体的に、海藻の胞子などの具体的な非哺乳類細胞タイプを保持しおよび生存可能に維持できる。バイオインターフェイスは、ダルス及びケルプなどの海藻を生育するために使用される。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１９年６月２７日に提供された仮特許出願第６２/８６７７０４号（参照によりその全体があらゆる目的のために援用される）の利益を主張する。
本開示は、概略的に非哺乳類バイオインターフェイス、より具体的には非哺乳類を保持しおよび生存可能に維持するように構成されたバイオインターフェイスに関する。
有意義な研究と開発は、哺乳類（即ち人間）の細胞のためのバイオインターフェイスを発展させたが、特に非哺乳類細胞に合わせて作られたバイオインターフェイスが必要とされている。
例えば、胞子から海藻を栽培するための現行のプロセスは、テクスチャーナイロン「栽培ストリング」又は「シードストリング」を使用して、これに実験室ベースの播種プロセス中胞子が軽く付着し、その後外部栄養システムを通じて養分が与えられることを含む。軽く付着した幼若海藻（配偶体及び胞子体）を含む栽培ストリングは、海藻ファームにおいてロープに巻き付けられ、ロープはその後水中に入れられる。このプロセスは、海藻が、主に例えば流れ、温度変化及び得られる養分のせいで損傷を受けやすいために、その産出量及びスループットに関して本来可変的である。更に、梱包及び扱いが悪いと、幼若海藻に損傷及び損失を生じる可能性がある。栽培ストリングにおける幼若海藻の安定性を改良するための現在の手法は、既存の繊維の表面テクスチャーに集中している。実際、栽培ストリングの表面テクスチャーは、海藻栽培の成果にとって非常に重要である。しかし、表面テクスチャーの改良は限定されている。
いくつかの実施形態は、非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された非哺乳類バイオインターフェイスに関する。
１つの例（「例１」）によれば、非哺乳類バイオインターフェイスは、ウィルス又は非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された微細構造を含み、微細構造は、平均フィブリル間距離が２００μｍ以下であることを特徴とする。
別の例（「例２」）によれば、非哺乳類バイオインターフェイスは、ウィルス又は非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された微細構造を含み、微細構造は、ウィルス又は非哺乳類細胞を少なくとも部分的に微細構造内に保持するように構成され、微細構造は、平均孔径２００μｍ以下であることを特徴とする。
別の例（「例３」）によれば、例１に加えて、微細構造は、平均フィブリル間距離が１～２００μｍであることを特徴とする。
別の例（「例４」）によれば、例１又は２に加えて、微細構造は、平均孔径が１～２００μｍであることを特徴とする。
別の例（「例５」）によれば、例１～４のいずれか１つに加えて、微細構造は胞子を保持するように構成される。
別の例（「例６」）によれば、例１～４のいずれか１つに加えて、微細構造は、バクテリアを保持するように構成される。
別の例（「例７」）によれば、例１～４のいずれか１つに加えて、微細構造は、微生物を保持するように構成される。
別の例（「例８」）によれば、例１～７のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分と結合した（associated with）養分相を含む。
別の例（「例９）」において、例８に加えて、養分相の少なくとも一部分は、微細構造内に配置されるか、微細構造上に配置されるか、又は微細構造内および微細構造上の両方に配置される。
別の例（「例１０」）によれば、例８又は９に加えて、養分相は、非哺乳類バイオインターフェイスの表面上のコーティングとして存在する。
別の例（「例１１」）によれば、例８～１０のいずれか１つに加えて、養分相は、養分相が塗布されるか又は含まれる非哺乳類バイオインターフェイスの予設定位置へウィルス又は非哺乳類細胞を選択的に誘引するための化学誘引物質として作用する。
別の例（「例１２」）によれば、例８～１１のいずれか１つに加えて、養分相は、ｉ）微細構造内でのウィルス又は非哺乳類細胞の成長及び／又は増殖を促進、及び／又はｉｉ）ウィルス又は非哺乳類細胞の微細構造への付着及び微細構造内での一体化を維持及び／又は促進するように構成される。
別の例（「例１３」）によれば、例１～１２のいずれか１つに加えて、液体含有相は、非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分と結合される。
別の例（「例１４」）によれば、例１３に加えて、液体含有相の少なくとも一部分は、微細構造内に混入される（entrained）か、微細構造上に混入されるか、又は微細構造内および微細構造上の両方に混入される。
別の例（「例１５」）によれば、例１３又は１４に加えて、液体含有相は、非哺乳類バイオインターフェイスの表面上のコーティングとして存在する。
別の例（「例１６」）によれば、例３～１５のいずれか１つに加えて、液体含有層は、ヒドロゲル、スラリー、ペースト又はこれらの組合せを含む。
別の例（「例１７」）によれば、例１～１６のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造によって保持された複数のウィルス又は非哺乳類細胞を含む。
別の例（「例１８」）によれば、例１～１７のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、平均フィブリル間距離を画定する複数のフィブリルを含む微細構造を有するフィブリル化材料を含む。
別の例（「例１９」）によれば、例１～１８のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、平均密度０.１～１.０ｇ/ｃｍ３を有する材料を含む。
別の例（「例２０」）によれば、例１９に加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、前記材料を含む生育媒体を含み、フィブリル化材料の平均フィブリル間距離（μｍ）の平均密度（ｇ/ｃｍ３）に対する比率は１～２０００である。
別の例（「例２１」）によれば、例１～２０のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、繊維、膜、織物品、不織品、編組品、編み物、布帛、分散微粒子又はこれらの２つ以上の組合せとして構成される。
別の例（「例２２」）によれば、例１～２１のいずれか１つに加えて、微細構造は、非哺乳類バイオインターフェイスを形成するために裏地層又は担体基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）への堆積のために調製された分散状態の複数の粒子によって与えられる。
別の例（「例２３」）によれば、例１～２１のいずれか１つに加えて、非哺乳類インターフェイスは、裏地層、担体層、複数の層のラミネート、複合材料又はその組合せの少なくとも１つを含む。
別の例（「例２４」）によれば、例１～２３のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分は、親水性である。
別の例（「例２５」）によれば、例１～２４のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分は、疎水性である。
別の例（「例２６」）によれば、例１～２５のいずれか１つの加えて、非哺乳類バイオインターフェイスの１つ又は複数の部分は、疎水性であり、非哺乳類バイオインターフェイスが、非哺乳類バイオインターフェイスの１つ又は複数の親水性部分においてウィルス又は非哺乳類細胞の保持を選択的に促進するように構成されるように、非哺乳類インターフェイスの１つ又は複数の部分は、親水性である。
別の例（「例２７」）によれば、例１～２６のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、非哺乳類バイオインターフェイスと結合した生体活性剤を含む。
別の例（「例２８」）によれば、例１～２７のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、微細構造の表面に塗布されたか、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内に吸収されたか、又は微細構造の表面に塗布されおよび非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内に吸収された接着剤を含む。
別の例（「例２９」）によれば、例１～２８のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造と結合した塩を含む。
別の例（「例３０」）によれば、例２９に加えて、塩は塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）である。
別の例（「例３１」）によれば、例１～３０のいずれか１つに加えて、微細構造は、より高い密度の部分とより低い密度の部分のパターンを含み、より低い密度の部分は、微細構造上および／又は微細構造内に胞子を保持するように構成された微細構造の部分に相当する。
別の例（「例３２」）によれば、例３１に加えて、より低い密度のエリアは、密度１ｇ/ｃｍ３以下であることを特徴とし、より高い密度の部分は密度１.７ｇ/ｃｍ３以上であることを特徴とする。
別の例（「例３３」）によれば、例１～３２に加えて、微細構造は、より高い気孔率の部分とより低い気孔率の部分のパターンを含み、より低い気孔率の部分は、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内にウィルス又は非哺乳類細胞を保持するように構成された微細構造の部分に相当する。
別の例（「例３４」）によれば、例１～３２のいずれか１つに加えて、微細構造は、より高い気孔率の部分とより低い気孔率の部分のパターンを含み、より高い気孔率の部分は、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内にウィルス又は非哺乳類細胞を保持するように構成された微細構造の部分に相当する。
別の例（「例３５」）によれば、例１～３４のいずれか１つに加えて、微細構造は、より大きいフィブリル間距離の部分とより小さいフィブリル間距離の部分のパターンを含み、より小さいフィブリル間距離の部分は、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内に胞子を保持するように構成された微細構造の部分に相当する。
別の例（「例３６」）によれば、例１～３４のいずれか１つに加えて、微細構造は、より大きいフィブリル間距離の部分とより小さいフィブリル間距離の部分のパターンを含み、より大きいフィブリル間距離の部分は、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内に胞子を保持するように構成された微細構造の部分に相当する。
別の例（「例３７」）によれば、例３１～３６のいずれか１つに加えて、パターンは、組織化又は選択的パターンである。
別の例（「例３８」）によれば、例３１～３６のいずれか１つに加えて、パターンはランダムパターンである。
別の例（「例３９」）によれば、例１～３８のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、延伸(expanded:エキスパンデッド、延伸、膨張、または発泡)フルオロポリマーを含む。
別の例（「例４０」）によれば、例８～３９のいずれか１つに加えて、バイオインターフェイスは、延伸フルオロポリマーを含み、養分相は、延伸フルオロポリマーとコブレンド（co-blend）される。
別の例（「例４１」）によれば、例３９又は４０に加えて、延伸フルオロポリマーは、延伸フッ素化エチレンプロピレン（ｅＦＥＰ）、多孔質ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、延伸エチレンテトラフルオロエチレン（ｅＥＴＦＥ）、延伸フッ化ビニリデン－コ－テトラフルオロエチレン又はトリフルオロエチレンポリマー（ｅＶＤＦ－ｃｏ－（ＴＦＥ又はＴｒＦＥ））及び延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）、の１つである。
別の例（「例４２」）によれば、例１～３８のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、延伸(expanded:エキスパンデッド、延伸、膨張、または発泡)熱可塑性ポリマーを含む。
別の例（「例４３」）によれば、例４２に加えて、延伸熱可塑性ポリマーは、延伸ポリエステルスルホン（ｅＰＥＳ）、延伸超高分子量ポリエチレン（ｅＵＨＭＷＰＥ）、延伸ポリ乳酸（ＥＰＬＡ）及び延伸ポリエチレン（ｅＰＥ）の１つである。
別の例（「例４４」）によれば、例１～３８のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、延伸ポリマーを含む。
別の例（「例４５」）によれば、例８～３８及び４４のいずれか１つに加えて、非哺乳類インターフェイスは延伸ポリマーを含み、養分相は、延伸ポリマーとコブレンドされる。
別の例（「例４６」）によれば、例４４又は４５に加えて、延伸ポリマーは、延伸ポリウレタン（ｅＰＵ）である。
別の例（「例４７」）によれば、例１～３８のいずれか１つに加えて、非哺乳類バイオインターフェイスは、エキスパンデッド(expanded:エキスパンデッド、延伸、膨張、または発泡)化学蒸着（ＣＶＤ）によって形成されたポリマーを含む。
別の例（「例４８」）によれば、例４７に加えて、エキスパンデッドＣＶＤによって形成されたポリマーは、延伸ポリパラキシリレン（ｅＰＰＸ）である。
以上の例は、本開示が提示する発明の概念のいずれかを提示するだけであり、概念のいずれの範囲も限定する又は狭めるものと解釈すべきではない。複数の例を開示するが、例示的な例を示し説明する以下の詳細な説明から、当業者には他の実施形態も明らかになるだろう。したがって、図面及び詳細な説明は、本質的に限定的ではなく本質的に例示的なものと見なすべきである。
添付図面は、本開示を更に理解するために含まれており、本明細書に援用されその一部を成し、実施形態を例証し、説明と一緒に本開示の原理を説明するのに役立つ。
図１は、いくつかの実施形態に従った非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造を示す走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真である。
図２は、図１の微細構造を示す、より高い倍率のＳＥＭ顕微鏡写真である。
図３は、いくつかの実施形態に従った非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
図４は、図３の微細構造を示す、より高い倍率のＳＥＭ顕微鏡写真である。
図５は、いくつかの実施形態に従った非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造を示す概略図である。
図６は、いくつかの実施形態に従ったフィブリル間空間において重ねられた１０μｍか３０μｍのいずれかの非哺乳類細胞の略図的表示を含む図２の顕微鏡写真である。
図７Ａは、いくつかの実施形態に従った非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造へのダルス（dulse）海藻の内方成長を示すＳＥＭ顕微鏡断面写真である。
図７Ｂは、図７Ａの内方成長を示すより高い倍率のＳＥＭ顕微鏡断面写真である。
図７Ｃは、いくつかの実施形態に従った非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造へのダルス海藻の内方成長を示す光学的蛍光顕微鏡断面写真である。
図８は、いくつかの実施形態に従ったシュガーケルプ胞子の播種前の栽培基板の微細構造を示す表面ＳＥＭ顕微鏡写真（上面パネル）及びシュガーケルプ胞子の播種及びその発芽後の栽培基板を示す光学的蛍光顕微鏡写真（底面パネル）を示す。
図９は、いくつかの実施形態に従った、微細構造への幼若ダルスの内方成長を示す異なる倍率で撮影した２枚のＳＥＭ表面顕微鏡写真を示す。
図１０は、いくつかの実施形態に従った非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造へのダルス海藻の内方成長を示す光学蛍光表面顕微鏡写真である。
図１１は、いくつかの実施形態に従った高密度材料の表面繊維への成長中の海藻の表面付着を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
図１２は、いくつかの実施形態に従った織物非哺乳類バイオインターフェイスを示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
図１３は、市販の多孔質ポリエチレンを示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
図１４は、いくつかの実施形態に従ったゲル加工ポリエチレン膜（膜１）及び市販の多孔質ポリエチレン（膜２）上でのダルスの成長を示す写真集である。
図１５は、いくつかの実施形態に従ったゲル加工ポリエチレン膜（膜１）及び市販の多孔質ポリエチレン（膜２）上でのケルプの成長を示す写真集である。
図１６は、いくつかの実施形態に従ったパターン化膜上でのダルスの成長を示す写真である。
図１７は、いくつかの実施形態に従ったパターン化膜上のケルプの成長を示す写真である。
図１８は、いくつかの実施形態に従った膜への幼若シュガーケルプ胞子体の付着を示す写真である。
当業者には容易に分かるように、本明細書において言及する添付図面は必ずしも縮尺通りではなく、本開示の様々な形態を例証するために誇張され又は略図的に表示される場合があり、この点に関して、図面は限定的なものとして解釈すべきではない。
用語の定義
本開示は、限定的に解釈することを意図しない。例えば、本出願において使用する用語は、その分野の者がその用語に帰する意味の文脈で広義に解釈すべきである。
不確実性の用語に関しては、「ほぼ」及び「約」は、明示する計測値を含みおよび明示する計測値に合理的に近い任意の計測値も含む計測値を意味するために交換可能に使用される。明示する計測値に合理的に近い計測値は、関連技術の当業者が理解し容易に確認するように合理的に小さい量だけ明示する計測値から偏差する。この偏差は、例えば、計測エラー、計測及び／又は計測設備較正の差、読取り及び／又は計測を設定する際のヒューマンエラー、他のコンポーネントと関連付けられる計測の差を考慮して性能及び／又は構造的パラメータを最適化するために行われた多少の調節、特定の実現シナリオ、不正確な調節及び／又は人又は機械による対象物の取り扱い及びこれに類似するものに起因できる。当業者が容易にこのような合理的な小さい差を確認できないと判定される場合、「ほぼ」及び「約」は、明示する値の±１０％を意味すると理解できる。
特定の用語は、本明細書において、便宜上使用する。例えば、「上部」、「底部」、「上側」、「下側」、「左」、右」、「水平」、「垂直」、「上方へ」、及び「下方へ」などの語句は、単に図面に示す構成又は設置された位置における部分の向きを説明するだけである。実際、言及されるコンポーネントは、任意の方向に向けることができる。同様に、本開示全体を通じて、プロセス又は方法を示す又は説明する場合、方法は、文脈上方法が特定の行為がある動作で最初に実施されることに依存することが明白でない限り、任意の順番で又は同時に実施できる。
図面において座標を提示し、説明において座標を参照するが、座標において、Ｙ軸は垂直方向に相当し、Ｘ軸は、水平方向又は側方向に相当し、Ｚ軸は内／外方向に相当する。
本開示は、非哺乳類細胞及びウィルスの保持、栽培及び／又は生育のための（例えば、藻類の胞子を保持及び維持しそこから成熟海藻を生育するための）基板として又は基板の一部として使用される非哺乳類バイオインターフェイス、及びその関連システム、方法及び装置に関する。様々な例において、非哺乳類バイオインターフェイスは、多細胞非哺乳類有機体（例えば、海藻、キノコ）の生育のための基板として作用できる。
本開示において、例は、主に、藻類の胞子の保持及びそこからの藻類の生育に関連付けて説明するが、これらの例の特徴は、例えば植物細胞、昆虫細胞、バクテリア細胞、イースト細胞並びにウィルスを含む他の非哺乳類細胞に等しく応用できることが容易に分かるはずである。本開示に従った非哺乳類バイオインターフェイスは、例えば非哺乳類細胞捕捉、非哺乳類細胞栽培及び生育、非哺乳類細胞及び／又は組織移入及び沈着及び三次元（３Ｄ）非哺乳類細胞及び／又は組織栽培を含めた多様な用途に使用できる。いくつかの実施形態において、本開示に従った非哺乳類バイオインターフェイスは、バイオリアクタ又は合成生物学用に使用できる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、平均フィブリル間距離を画定する複数のフィブリルを含む微細構造を有するフィブリル化材料を含む。図１は、いくつかの実施形態に従ったフィブリル化材料を含む非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造１００を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。微細構造１００を有する図１に示すフィブリル化材料は、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）である。図示するように、微細構造１００は、ノード１０４を相互接続する複数のフィブリル１０２によって画定される。フィブリル１０２は、フィブリル間空間１０３を画定する。
フィブリル１０２は、画定された平均フィブリル間距離を有し、平均フィブリル間距離は、いくつかの実施形態において、約１μｍ～約２００μｍ、約１μｍ～約５０μｍ、約１μｍ～２０μｍ、約１μｍ～約１０μｍ、約１μｍ～約５μｍ、約５μｍ～約５０μｍ、約５μｍ～約２０μｍ、約５μｍ～約１０μｍ、約１０μｍ～約１００μｍ、約１０μｍ～約７５μｍ、約１０μｍ～約５０μｍ、約１０μｍ～約２５μｍ、約２５μｍ～約２００μｍ、約２５μｍ～約１５０μｍ、約２５μｍ～約１００μｍ、約２５μｍ～約５０μｍ、約５０μｍ～約２００μｍ、約５０μｍ～約１５０μｍ、約５０μｍ～約１００μｍ、約１００μｍ～約２００μｍ、約１００μｍ～約１５０μｍ、又は約１５０μｍ～約２００μｍとすることができる。いくつかの実施形態において、フィブリル１０２は、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、約１００μｍ、約１１０μｍ、約１２０μｍ、約１３０μｍ、約１４０μｍ、約１５０μｍ、約１６０μｍ、約１７０μｍ、約１８０μｍ、約１９０μｍ又は約２００μｍの平均フィブリル間距離を持つことができる。
図２は、図１に示す微細構造のより高い倍率のＳＥＭ顕微鏡写真である。図２は、選択されたフィブリル間距離１０３の寸法をμｍで示す。
図３は、いくつかの実施形態に従ったフィブリル化ｅＰＴＦＥ材料を含む非哺乳類バイオインターフェイスの別の微細構造を示すＳＥＭ顕微鏡写真である。
図４は、図３の微細構造のより高い倍率のＳＥＭ顕微鏡写真である。
フィブリル１０２の少なくともいくつかは、フィブリル間空間１０３に非哺乳類細胞又はウィルスを保持するために充分に相互に離間する。
図５は、いくつかの実施形態に従った非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造の概略斜視図である。図示するように、微細構造５００は、複数の気孔５０２によって画定される。
気孔５０２は、円形、ほぼ円形又は長円形とすることができる。気孔５０２は、約１μｍ～約２００μｍ、１μｍ～約５０μｍ、約１μｍ～２０μｍ、約１μｍ～１０μｍ、約１μｍ～５μｍ、約５μｍ～約５０μｍ、約５μｍ～約２０μｍ、約５μｍ～約１０μｍ、約１０μｍ～約１００μｍ、約１０μｍ～約７５μｍ、約１０μｍ～約５０μｍ、約１０μｍ～約２５μｍ、約２５μｍ～２００μｍ、約２５μｍ～約１５０μｍ、約２５μｍ～約１００μｍ、約２５μｍ～約５０μｍ、約５０μｍ～２００μｍ、約５０μｍ～約１５０μｍ、約５０μｍ～約１００μｍ、約１００μｍ～約２００μｍ、約１００μｍ～約１５０μｍ、又は約１５０μｍ～約２００μｍの直径又は概算直径を持つことができる。いくつかの実施形態において、気孔５０２は、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約１０μｍ、約２０μｍ、約３０μｍ、約４０μｍ、約５０μｍ、約６０μｍ、約７０μｍ、約８０μｍ、約９０μｍ、約１００μｍ、約１１０μｍ、約１２０μｍ、約１３０μｍ、約１４０μｍ、約１５０μｍ、約１６０μｍ、約１７０μｍ、約１８０μｍ、約１９０μｍ、又は約２００μｍの直径又は概算直径を持つことができる。
いくつかの実施形態において、図１のフィブリル間空間１０３は、図５の気孔５０２を形成する。即ち、複数のフィブリル１０２を有する微細構造１００は、多孔質微細構造５００を形成できる。但し、気孔５０２を有する全ての微細構造５００がフィブリル化されるわけではない。
非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造は、ウィルス又は非哺乳類細胞を保持するように構成される。いくつかの実施形態において、微細構造は、藻類細胞、藻類胞子、藻類配偶体及び／又は胞子体、植物細胞、植物胞子、若苗、昆虫細胞、バクテリア細胞、バクテリア内生胞子、イースト細胞、真菌細胞、真菌胞子、ウィルス又はこれらの組合せを保持するように構成される。いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、複数の非哺乳類細胞を保持する。複数の非哺乳類細胞は、全て同じ細胞タイプ又は２つ以上の異なる細胞タイプのものとすることができる。いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、一緒に栽培又は生育されたとき共生関係を示す２つの異なるタイプの細胞を保持する。例えば、陸生植物と共生菌根の成長は、非哺乳類バイオインターフェイス上でサポートされる。単純化のために、本開示全体を通じて、「非哺乳類細胞」に言及するが、ウィルス、胞子、内生胞子、配偶体、胞子体及び若苗も、この用語において想定され、本開示の範囲内であると見なされる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類細胞を保持する以外に、本開示の非哺乳類バイオインターフェイスは、保持された非哺乳類細胞の成長及び／又は増殖を促進する。即ち、非哺乳類バイオインターフェイスは、保持された非哺乳類細胞を生存可能に維持する。非哺乳類バイオインターフェイスは、保持された非哺乳類細胞の成長及び／又は増殖を助長する微小環境を生成する。
特定の実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、標的非哺乳類細胞の成長及び／又は増殖を助長しながら非標的非哺乳類細胞の成長及び／又は増殖を抑止又は防止する選択的微小環境を生成する。選択的微小環境は、例えば、フィブリル間距離及び／又は孔径、材料密度、材料の平均密度に対するフィブリル間距離の比率、深さ又は厚み、疎水性、及び養分源、水分、生体活性剤及び標的非哺乳類細胞の成長及び／又は増殖をサポートしながら非標的非哺乳類細胞の成長及び／又は増殖を抑止又は防止する接着剤の有無、の組合せを与えることによって、得られる。
数個のファクタが、非哺乳類細胞の保持及び／又は生存可能な維持に影響を与える可能性がある。このようなファクタには、例えば、フィブリル間距離及び／又は孔径、材料密度、平均材料密度に対するフィブリル間距離の比率、深さ又は厚み、疎水性、及び養分源、水分、生体活性剤及び接着剤の有無、が含まれる。これらのファクタについて、個別に更に詳しく説明する。
２つのフィブリル間の距離（即ち、フィブリル間距離）は、フィブリル間空間１０３を画定する。いくつかの実施形態において、フィブリル間空間１０３－したがってフィブリル間距離－は、その中に非哺乳類細胞を保持するために充分である。即ち、細胞は、フィブリル間空間を画定する２つのフィブリルの間に保持される。フィブリル離間距離は、非哺乳類細胞の少なくとも一部分が、フィブリル間空間１０３を画定する２つのフィブリルの間へ進入できるようにするために充分である。いくつかの実施形態において、非哺乳類細胞は、それによって、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内に保持される。図６は、図２の写真の修正版であり、フィブリル化材料を含みおよび約１０μｍまたは約３０μｍの直径を有する代表的非哺乳類細胞と重ねられた非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造を示す。図６は、標的非哺乳類細胞がどのようにおよびどこでフィブリル間空間を画定する２つのフィブリルの間へ進入できるかを示す。
いくつかの実施形態において、平均フィブリル間距離は、標的非哺乳類細胞の少なくとも一部分の微細構造への進入を促すために制御される。例えば、微細構造が直径約３０μｍを有するダルス（Palmaria palmata）の胞子を保持することが好ましい場合、微細構造の平均フィブリル間距離は約３０μｍ又はこれより僅かに大きい（例えば、約３２μｍ～約３５μｍ）。いくつかの実施形態において、標的非哺乳類細胞は、約０.５μｍ～約２００μｍの直径を有する。
いくつかの実施形態において、標的非哺乳類細胞の約半分は、フィブリル間空間１０３へ進入できる。このような実施形態において、フィブリル間距離は、標的非哺乳類細胞の寸法（例えば、直径又は幅）に少なくとも等しい。いくつかの実施形態において、フィブリル間距離は、標的細胞の寸法より僅かに大きい。これによって、胞子全体がフィブリル間空間１０３へ進入し、その中に保持される。
いくつかの実施形態において、標的非哺乳類細胞の半分超えが、フィブリル間空間１０３へ細胞全体まで進入できる。このような実施形態において、フィブリル間空間１０３へ進入する細胞の部分は、気孔の深さ、フィブリル間空間によって画定される開口によって支配できる。気孔の深さは、例えば、材料密度によって制御できる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類細胞の一部分のみがフィブリル間空間１０３へ進入する。したがって、フィブリル間距離が標的非哺乳類細胞の直径より小さい場合、標的非哺乳類細胞は、部分的にしかフィブリル間空間１０３へ進入できない。標的非哺乳類細胞が部分的にしかフィブリル間空間１０３へ進入できないとき、標的非哺乳類細胞は、それでもなお、標的非哺乳類細胞の充分な部分がフィブリル間空間１０３へ進入する場合、その中に保持される。いくつかの実施形態において、微細構造に塗布される接着剤などの物質は、保持を助けるためにフィブリル間空間１０３へ進入する必要のある細胞の部分を減少できる。
いくつかの実施形態において、微細構造は、非フィブリル化材料で形成される。特定の実施形態において、気孔開口５０２は、栽培基板の材料に固有である。異なる材料は、異なる気孔開口特性を持ち、望ましい気孔開口特性を与えるように材料を製造又は操作できることが分かるはずである。他の実施形態において、気孔開口５０２は、例えば、超音波ドリル加工、粉末吹き付け又は研摩水ジェット機械加工（ＡＷＪＭ）などの機械微細ドリル加工、レーザー機械加工などの熱式微細ドリル加工、ウェットエッチング、ディープ反応イオンエッチング（ＤＲＩＥ）又はプラズマエッチングを含む化学的微細ドリル加工、及びスパークアシスト化学的型彫り加工（ＳＡＣＥ）、振動アシスト微細機械加工、レーザー誘導プラズマ微細機械加工（ＬＩＰＭＭ）及び水アシスト微細機械加工などのハイブリッド微細ドリル法などの、微細ドリル加工法によって形成される。
微細構造が非フィブリル化材料によって形成される実施形態において、気孔開口５０２は、上述のフィブリル間空間１０３と同様に作用し、標的非哺乳類細胞の少なくとも一部分が気孔開口５０２へ進入できるようにするために充分なサイズを持つ。いくつかの実施形態において、非哺乳類細胞は、それによって、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内に保持される。いくつかの実施形態において、気孔開口５０２のサイズは、標的非哺乳類細胞の少なくとも一部分の微細構造の中への進入を促進するように制御される。例えば、微細構造が約３０μｍの直径を持つダルス（Palmaria palmata）の胞子を保持するのが望ましい場合、微細構造の気孔開口５０２は、約３０μｍ又はこれより僅かに大きい（例えば、約３２μｍ～約３５μｍ）の直径を持つ。いくつかの実施形態において、標的非哺乳類細胞は、約０.５μｍ～約２００μｍの直径を有する。
いくつかの実施形態において、標的非哺乳類細胞の約半分は、気孔開口５０２へ進入できる。このような実施形態において、気孔開口は、標的非哺乳類細胞の寸法（例えば、直径又は幅）に少なくとも等しい。いくつかの実施形態において、気孔開口は、標的細胞の寸法より僅かに大きい。これによって、胞子全体が気孔開口５０２へ進入し、その中に保持されるようにする。
いくつかの実施形態において、標的非哺乳類細胞の半分超えは、細胞全体まで気孔開口５０２へ進入できる。このような実施形態において、気孔開口５０２へ進入する細胞の部分は、気孔の気孔深さによって支配できる。気孔の深さは、例えば、材料密度によって制御できる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類細胞の一部分のみが気孔開口５０２へ進入する。したがって、気孔開口が標的非哺乳類細胞の直径より小さい場合、標的非哺乳類細胞は、部分的にしか気孔開口５０２へ進入できない。標的非哺乳類細胞が部分的にしか気孔開口５０２へ進入できない場合、それにもかかわらず、標的非哺乳類細胞の充分な部分が気孔開口へ進入するとき、標的非哺乳類細胞はその中に保持されることができる。いくつかの実施形態において、微細構造に塗布された接着剤などの物質は、保持を助けるために気孔開口５０２へ進入する必要のある細胞の部分を減少できる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、低密度材料を含む。低密度材料はフィブリル化又は非フィブリル化材料であることができ、いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造を画定する。低密度材料の密度は、約０.１ｇ/ｃｍ３、約０.２ｇ/ｃｍ３、約０.３ｇ/ｃｍ３、約０.４ｇ/ｃｍ３、約０.５ｇ/ｃｍ３、約０.６ｇ/ｃｍ３、約０.７ｇ/ｃｍ３、約０.８ｇ/ｃｍ３、約０.９ｇ/ｃｍ３又は約１.０ｇ/ｃｍ３とすることができる。いくつかの実施形態において、低密度材料の密度は、約０.１０.１ｇ/ｃｍ３～約１ｇ/ｃｍ３である。
いくつかの実施形態において、低密度材料は、フィブリル間空間１０３または気孔開口５０２の中に非哺乳類細胞を保持するために充分な気孔深さを与える。
いくつかの実施形態において、気孔開口の寸法（長さ（μｍ）及び幅（μｍ））は、フィブリルによって形成されるか又は非フィブリル化材料によって形成されるかにかかわらず、標的非哺乳類細胞が気孔へ進入する深さ（μｍ）と共に、捕捉比を画定する。各細胞タイプは、微細構造による適切な細胞の保持のために必要な捕捉比が異なる可能性がある。要求される捕捉比は、微細構造を構成する材料の特性、及び養分、接着剤及び／又は生体活性剤の有無、の影響を受ける可能性がある。
いくつかの実施形態において、低密度材料は、非哺乳類細胞が低密度材料の中へ増殖又は成長できるようにする。例えば、本明細書において説明する微細構造を有する低密度材料の中に保持されたダルスの胞子が配偶体及び胞子体へ発育するとき、ダルスは、３つの次元全てで（即ち、ｘ方向及びｙ方向に水平に、及びｚ方向に奥行に）低密度材料の中へ成長する。このような三次元成長は、ダルスの配偶体及び胞子体の保持を改良できる。
図７Ａ及び７Ｂは、いくつかの実施形態に従った低密度微細構造材料の２つの異なる倍率で撮ったＳＥＭ断面顕微鏡写真であり、低密度材料へのダルス海藻の内方成長を示す。図７Ｃは、光学的蛍光顕微鏡写真を使用して作成された断面顕微鏡写真であり、低密度材料へのダルス海藻の内方成長を示す。
図８（上）は、いくつかの実施形態に従った低密度微細構造材料の表面のＳＥＭ顕微鏡写真である。図８（下）は、シュガーケルプの播種及びその発芽後の、上の写真と同じ栽培基板材料を示す。
図９は、２つの異なる倍率で撮った微細構造の表面のＳＥＭ顕微鏡写真であり、ダルス海藻が、微細構造に付着しその中へ成長しているのが明白に見える。図１０は、ダルス海藻が微細構造に付着しその中へ成長する微細構造の表面の蛍光顕微鏡写真である。海藻の成長は、海藻を微細構造にしっかりと固定する「生育網」の微細構造の中へ成長しているのが分かる。
図７Ａ～１０の顕微鏡写真から、ダルス海藻がフィブリル化ｅＰＴＦＥの微細構造の中へ３つの次元全てに成長できることが明らかである。
これに対して、図１１は、より高い密度のフィブリル化材料の表面へのダルスの成長を示す写真である。ダルス海藻は、このより高い密度の材料の中へ成長できず、単に材料の表面においてフィブリルに付着するだけである。これによって、低密度材料に比べて（成長するダルス配偶体は材料に固定される）に比べてダルス配偶体の保持が弱くなる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類細胞は、微細構造の中へ深く成長し増殖する。微細構造へのこの深い内方成長及び一体化は、外部環境（例えば、海藻配偶体の場合には、海）から非哺乳類細胞を保護する点で付加的利点を与える。いくつかの実施形態において、非哺乳類細胞の初期サイズに比較した非哺乳類細胞の貫入の深さは、約１：１～約２００：１である。例えば、初期直径約３０μｍのダルス胞子の場合、ダルス配偶体は、微細構造の中へ深さ約３０μｍ～約６ｍｍまで成長する。
いくつかの実施形態において、低密度材料は、所望の内方成長レベルを可能にするために充分な厚みを有する。いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは低密度材料の単一層を含む。いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、低密度材料の２層以上を含む。特定の実施形態において、２つ以上の層は、ラミネート状、即ち低密度材料の複数の層のラミネート中に存在する。
いくつかの実施形態において、微細構造を有する材料のフィブリル間距離及び密度は、フィブリル化材料の平均密度（ｇ/ｃｍ３）に対する平均フィブリル間距離（μｍ）の比率を画定する。いくつかの実施形態において、フィブリル化材料の、平均フィブリル間距離（μｍ）：平均密度（ｇ/ｃｍ３）の比率は、例えば、約１：１、約１０：１、約２０：１、約３０：１、約４０：１、約５０：１、約６０：１、約７０：１、約８０：１、約９０：１、約１００：１、約１２５：１、約１５０：１、約１７５：１、約２００：１、約２２５：１、約２５０：１、約２７５：１、約３００：１、約３２５：１、約３５０：１、約３７５：１、約４００：１、約４２５：１、約４５０：１、約４７５：１、約５００：１、約５５０：１、約６００：１、約６５０：１、約７００：１、約７５０：１、約８００：１、約９００：１、約１０００：１、約１２５０：１、約１５００：１、約１７５０：１又は約２０００：１である。いくつかの実施形態において、フィブリル化材料の、平均フィブリル間距離（μｍ）：平均密度（ｇ/ｃｍ３）の比率は、約１：１～約２０００：１である。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、１つ又は複数の接着剤を含む。接着剤は、微細構造の表面に塗布されるか、微細構造内に吸収されるか又は微細構造の表面に塗布されおよび微細構造内に吸収できる。いくつかの実施形態において、接着剤は、非哺乳類バイオインターフェイスによって保持されるために標的非哺乳類細胞に固有の１つ又は複数の細胞接着性リガンドを含む。
いくつかの実施形態において、本明細書において説明する非哺乳類バイオインターフェイスは、非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分と結合した養分相を含む。養分相は、非哺乳類バイオインターフェイスによって保持された非哺乳類細胞を生存可能に維持するのに役立つ。いくつかの実施形態において、養分相は、微細構造内に保持された非哺乳類細胞の成長及び／又は増幅を促進する。いくつかの実施形態において、養分相は、微細構造への付着及び微細構造中への内方成長又は微細構造内での一体化を維持及び／又は促進するように作用する。
いくつかの実施形態において、養分相は、養分相が塗布される又はこれが含まれる非哺乳類バイオインターフェイスの予設定位置へ非哺乳類細胞を誘引できる化学誘引物質として作用する。
養分相は、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内に配置できるか、または微細構造上に（例えば、その表面に）、又は微細構造内および微細構造上の両方に配置できる。いくつかの実施形態において、養分相は、コーティングとして非哺乳類バイオインターフェイスの表面に塗布される。いくつかの実施形態において、養分相は、微細構造を形成する材料内に含まれる。養分相が微細構造を形成する材料内に含まれる場合、養分相は、微細構造の中への内方成長又は微細構造内での一体化を促進できる。
いくつかの実施形態において、養分相は、バイオインターフェイスによって保持される標的非哺乳類細胞にとって有益な少なくとも１つの栄養素を含む。例えば、海藻の胞子が微細構造によって保持される場合、養分相は、多量栄養素（例えば、窒素、リン光体、炭素など）、微量栄養素（例えば、鉄、亜鉛、銅、マンガン、モリブデンなど）及びビタミン（例えば、ビタミンＢ１２、チアミン、ビオチン）を含むことができる。養分相の栄養素は、様々な形式で与えることができる。例えば、窒素は、硝酸アンモニウム(ＮＨ４ＮＯ３)、硫酸アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳＯ４）、硝酸カルシウム（Ｃａ（ＮＯ３）２）、硝酸ナトリウム（ＫＮＯ３）、尿素（ＣＯ（ＮＨ２）２）などとして与えることができる。バイオインターフェイスによって保持される非哺乳類細胞を生存可能に維持するためにどの栄養素が養分相に含まれると有益であるかは、当業者には分かるだろう。
どの栄養素を養分相に含むかは、様々な細胞タイプは異なる栄養素のニーズ並びにバイオインターフェイスの意図される使用法を持つので、どの細胞をバイオインターフェイスによって保持するかに依存する。例えば、非哺乳類細胞を保持する非哺乳類バイオインターフェイスが基本栄養素が不十分な環境の中へ導入される場合、細胞が必要とする全ての栄養素を養分相の中へ含めることができる。非哺乳類細胞を保持する非哺乳類バイオインターフェイスが少なくとも１つの基本的栄養素を有する環境の中へ導入される場合、環境で入手できる基本栄養素は、養分相から除外できる又はもっと低い濃度で含めることができる。バイオインターフェイスは、微細構造の中の環境栄養素を捕捉することによって、環境からの栄養素の凝縮するためにも作用できる。これは、環境栄養素が低濃度でしか存在しない環境において有利である可能性がある。
いくつかの実施形態において、本明細書の他の場所において更に説明するように、バイオインターフェイスは、保持された細胞を１つの場所から他の場所へ移送するために使用できる。バイオインターフェイスが移送媒体として機能する場合、養分相は、移送中に保持される細胞を生存可能にサポートするために充分な養分レベルを含むことができる。いくつかの実施形態において、養分相は、保持された細胞が移送後、新しい環境へ導入された後に、保持された細胞を生存可能に維持するために充分な養分レベルを含むことができる。
いくつかの実施形態において、養分相は、１つ又は複数の担体を含む。担体は、例えば、液体担体、ゲル担体及びヒドロゲル担体を含むことができる。いくつかの実施形態において、養分相の担体は接着剤である。養分相の担体として接着剤を含むことは、養分相がバイオインターフェイス上で及び／又はその内部に滞留することを確かにするために機能できる。養分相がバイオインターフェイスの表面に塗布され、担体として接着剤を含む場合、養分面は、微細構造内での非哺乳類細胞の保持を促進するためにも機能できる。
いくつかの実施形態において、養分相は、栄養素の放出速度を制御するように調製される。
いくつかの実施形態において、バイオインターフェイスは、更に、微細構造と結合した塩を含む。いくつかの実施形態において、塩は、塩化ナトリウム（ＮａＣＬ）である。微細構造と結合した塩は、保持された非哺乳類細胞のための塩水微小環境を作ってこれを維持できる。これは、非哺乳類海洋細胞（例えば、海藻、海草）がバイオインターフェイスによって保持される場合に特に有利である可能性がある。いくつかの実施形態において、バイオインターフェイス内の塩水微小環境は、バイオインターフェイスが真水に浸されるとき維持でき、それによって非哺乳類海洋細胞を生存可能に維持し、塩水栽培環境を維持する必要がなくなる。塩水栽培環境を維持することは、困難でコスト高である可能性がある。
いくつかの実施形態において、バイオインターフェイスは、非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分と結合した液体含有相を含む。液体含有相は、微細構造の微小環境内に水分を与えこれを維持するのに役立ち、その中に維持された非哺乳類細胞の生存可能な維持に有益である。
いくつかの実施形態において、バイオインターフェイスは、液体吸上げ材料を含む。液体吸上げ材料は、微細構造を形成する材料と同じとすることができる。液体吸上げ材料は、微細構造の微小環境内の水分を維持する役割を果たす。
胞子及び内生胞子は、乾燥環境の中で生存可能に維持できる一方、非哺乳類細胞は、概ね、成長及び／又は増殖のために水分を必要とする。湿った微小環境を維持することによって（例えば、液体含有基板及び／又は液体吸上げ材料を含むことによって）、バイオインターフェイスを水性環境に維持する必要なくその中に非哺乳類細胞を保持してバイオインターフェイスを移送できる。
いくつかの実施形態において、液体含有相は、微細構造内に混入されるか、微細構造上に混入されるか、又は微細構造内および微細構造上の両方に混入される。いくつかの実施形態において、液体含有相は、非哺乳類バイオインターフェイスの表面にコーティングとして存在する。
いくつかの実施形態において、液体含有相は、例えば、ヒドロゲル、スラリー、ペースト又はヒドロゲル、スラリー及び／又はペーストの組合せを含む。いくつかの実施形態において、液体含有相は、養分相のための担体である。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分は、親水性である。非哺乳類バイオインターフェイスのこのような親水性部分は、非哺乳類細胞を保持する微細構造の能力に寄与できる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分は、疎水性である。非哺乳類バイオインターフェイスのこのような疎水性部分は、非哺乳類細胞の保持を減少または防止でき、望ましくない細胞の生物付着及び付着の減少または防止を助けることができる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスの１つ又は複数の部分は疎水性であり、非哺乳類バイオインターフェイスの１つ又は複数の部分は親水性なので、非哺乳類細胞は、非哺乳類バイオインターフェイスの１つ又は複数の親水性部分に選択的に保持されることを促される。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、非哺乳類バイオインターフェイスと結合した１つ又は複数の生体活性剤を含むことができる。生体活性剤は、この剤と接触する細胞又は有機体に対して影響（プラスか又はマイナスの）を有する任意の物質を含む。適切な生体活性剤としては、殺生剤及び漿液が含まれる。殺生剤は、微細構造の部分と結合して、望ましくない細胞又は有機体が微細構造のこの部分に付着又は成長するのを防止できる。望ましくない細胞は、例えばバクテリア、イースト及び藻類などの非標的非哺乳類細胞を含むことができる。殺生剤は、また、昆虫などの有害生物も抑止できる。いくつかの実施形態において、殺生剤は、付着及び成長が望ましくないバイオインターフェイスの部分への標的非哺乳類細胞の付着及び成長を防止する。いくつかの実施形態において、漿液は、バイオインターフェイスの部分に塗布できる。漿液は、細胞の付着及び保持を助けおよび／又は細胞の成長及び増殖を促進できる。漿液は、例えば細胞接着リガンドを含むことができ、および成長因子、ホルモン及び付着因子の源を与えることができる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造はパターン化される。微細構造を具体的にパターン化することによって、微細構造の既定部分に標的非哺乳類細胞を保持しながら、他の部分から細胞を排除することが可能である。
いくつかの実施形態において、微細構造はより高い密度の部分とより低い密度の部分のパターンを含む。このような構成において、より低い密度の部分は、標的非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された微細構造の部分に相当し、より高い密度の部分は、非哺乳類細胞の保持を抑止又は防止する。密度パターンは、任意の次元に延びることができる。例えば、高密度／低密度パターンは、非哺乳類バイオインターフェイスのｘ軸方向又はｙ軸方向又はｚ軸方向に延びることができる。ｚ軸方向に延びる場合、最も外側部分は、概略的に非哺乳類標的細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成されたより低い密度の部分である。下に在る部分はより高い密度とするか又は最も外側の部分より更に低い密度とすることができる。下に在る部分がより高い密度である場合、非哺乳類細胞の内方成長は、抑止又は防止される。下に在る部分が最も外側の部分より低い密度である場合、非哺乳類細胞の内方成長は、促進されおよび／又は容易になる。いくつかの実施形態において、ｚ軸方向の密度パターン又は勾配は、異なる密度を有する微細構造材料を同心的に巻いた結果又は各層が異なる密度を有するラミネート構造の結果、得られる。いくつかの実施形態において、密度パターンは、２つの次元又は３つの次元全てに延びることができる。いくつかの実施形態において、微細構造の部分は密度勾配を有する。
密度は、例えば材料の寸法及び重量を計測することを含めて、様々な手法で計測できる。更に、湿潤実験を、密度値を導出するために実施できる。密度は、例えば、フィブリル間距離、フィブリル数/単位容積、気孔数/単位容積及び孔径を変更することによって修正できる。
いくつかの実施形態において、より低い密度の部分は、材料密度が約１.０ｇ/ｃｍ３以下であることを特徴とし、より高い密度の部分は、密度が約１.７ｇ/ｃｍ３以上であることを特徴とする。図５Ａ～５Ｃ及び６に示すように、非哺乳類細胞（図においてはダルス海藻）の付着及び保持は、微細構造の材料密度の影響を著しく受ける可能性があり、より低い密度（即ち約１.０ｇ/ｃｍ３以下）の材料は、内方成長及び保持を改良する。
いくつかの実施形態において、密度は、微細構造を形成する材料自体の密度である。即ち、養分相、液体含有相などの包含物を一切含まない。
いくつかの実施形態において、密度は、材料、及び養分相、液体含有相又は密度変更フィルタなどの含有物の密度である。いくつかの実施形態において、微細構造の部分には、密度を変更し、それによって微細構造のその部分が非哺乳類細胞を保持しおよび／又は微細構造の中への内方成長を防止する能力を変更するためのフィラーが充填される。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、より高い気孔率の部分とより低い気孔率の部分のパターンを有する材料を含む。いくつかの実施形態において、より低い気孔率の部分は、標的非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された微細構造の部分に相当する。いくつかの実施形態において、より高い気孔率の部分は、標的非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された微細構造の部分に相当する。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、より大きいフィブリル間距離の部分とより小さいフィブリル間距離の部分のパターンを含む。いくつかの実施形態において、より小さいフィブリル間距離の部分は、非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された微細構造の部分に相当する。このような実施形態において、より大きいフィブリル間距離の部分は、標的非人間細胞を保持するには大きすぎるフィブリル間距離を有する。いくつかの実施形態において、より大きいフィブリル間距離の部分は、非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された微細構造の部分に相当する。このような実施形態において、より小さいフィブリル間距離の部分は、標的非哺乳類細胞を保持するには小さすぎるフィブリル間距離を有する。
いくつかの実施形態において、パターン化栽培基板は、密度、気孔率及び平均フィブリル間距離の少なくとも２つを制御することによって作成される。いくつかの実施形態において、パターン化非哺乳類バイオインターフェイスのパターンは、密度、気孔率、平均フィブリル間距離又はその組合せの何が関与するかにかかわらず、組織化又は選択的パターンであるか又はランダムパターンとすることができる。
いくつかの実施形態において、パターンは、長手方向の引張力を選択的に加えることによって設定または調節できる。長手方向の引張力を加えることによってパターンを設定または調節することによって、パターンを機械的に変更できる。いくつかの実施形態において、パターンは、長手方向の引張力を選択的に加えることによって、フィブリル化材料において設定または調節できる。
いくつかの実施形態において、パターン化非哺乳類バイオインターフェイスは、非人間細胞の保持にとって好ましい２つ以上の特性を持つ部分を含む。例えば、パターン化非人間哺乳類バイオインターフェイスは、低密度（即ち、約１.０ｇ/ｃｍ３以下）及び標的非哺乳類細胞を保持するために選択された平均フィブリル間距離（例えば、ダルス胞子の場合３０μｍ）の部分を持つことができる。これらの同じ部分は、更に、親水性とすることができおよび／又は養分相、接着剤及び生体活性剤の１つ又はそれ以上を含むことができる。例えば、密度、フィブリル間距離、疎水性、養分相、接着剤及び生体活性剤は、各々、標的非哺乳類細胞を優先的に保持するために選択できる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、繊維、膜、織物品、不織品、編組品、布帛、編み物、分散微粒子又はこれらの組合せとして構成される。図１２は、特定の実施形態に従った非哺乳類バイオインターフェイスの写真であり、バイオインターフェイスは、織物品として構成される。図１２が示すように、織物品の各ストランドは、微細構造を備える。このような構成において、ターゲットの非哺乳類細胞はストランドの深さを通って成長し増殖できるだけでなく、織りのストランドの間の空間へ成長し増殖できる。ダルス海藻の例において、これは、海藻が織りのストランドの周りで成長するとき付加的な機械的保持能力を与えることができる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、裏地層、担体層、複数の層のラミネート、複合材料又はこれらの組合せの少なくとも１つを含む。バイオインターフェイスの微細構造は、裏地層又は担体層に堆積するか又はラミネートに含まれることができる。裏地層は、例えば、ロープ又は金属ケーブルとすることができる。例えば、非哺乳類バイオインターフェイスが海藻胞子を保持しおよび生存可能に維持する場合、バイオインターフェイスは、ロープ又は金属ケーブルに堆積されて、シードロープを生成して、海藻の開放水域ロープ栽培のために現場でロープの周りにシードストリングを巻き付ける必要を無くすことができる。
いくつかの実施形態において、微細構造を有する材料自体が、非哺乳類細胞の収穫を含めて保持される非哺乳類細胞の様々な成長段階を通じてコンベアベルトとして移動するために充分な強度を持つ。いくつかの実施形態において、微細構造を有する材料は、裏地層、担体層に堆積されるか又はラミネートに形成されて、非哺乳類細胞の収穫を含めて保持された非哺乳類細胞の様々な成長段階を通じてコンベアベルトとして移動するために充分な強度を有するバイオインターフェイスを作成する。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、分散微粒子として構成される。微細構造は、非哺乳類インターフェイスを形成するために裏地層又は担体基板に堆積するように調製された複数の分散粒子によって与えられる。粒子は、例えば、本明細書において説明するような微細構造を有する繊維、膜、織物品、不織品、編組品、布帛又は編み物の細断又は分断された断片とすることができる。いくつかの実施形態において、非哺乳類細胞は、裏地層又は担体基板に堆積する前に粒子と接触する。他の実施形態において、非哺乳類細胞は、裏地層又は担体基板に堆積した後に粒子と接触する。分散微粒子は、例えば、噴霧又は浸漬コーティング、ブラッシング又はその他のコーティング手段によって裏地層又は担体基板に堆積できる。細胞が堆積前に粒子の微細構造に保持される実施形態において、堆積方法が保持された細胞に悪影響を及ぼさないことを確かにするように気を付けなければならない。胞子及び内生胞子などの特定の非哺乳類細胞は、より弾力的であり堆積に耐えられるようにできる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、延伸フルオロポリマーを含む。いくつかの実施形態において、延伸フルオロポリマーは、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造を形成する。いくつかの実施形態において、延伸フルオロポリマーは、延伸フッ素化エチレンプロピレン（ｅＦＥＰ）、多孔質ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、延伸エチレンテトラフルオロエチレン（ｅＥＴＦＥ）、延伸フッ化ビニリデン－コ－テトラフルオロエチレン又はトリフルオロエチレンポリマー（ｅＶＤＦ－ｃｏ－（ＴＦＥ又はＴｒＦＥ））、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）及び修正ｅＰＴＦＥの群から選択される。適切な延伸フルオロポリマーの例は、フッ素化エチレンポロピレン（ＦＥＰ）、多孔質ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ），ポリエステルスルホン（ＰＥＳ）、米国特許公開第２０１６／００３２０６９号において教示されるようなポリ（ｐ－キシレン）（ｅＰＰＸ）、Sbrigliaに対する米国特許第９９２６４１６号において教示されるような超高分子量ポリエチレン（ｅＵＨＭＷＰＥ）、Sbrigliaに対する米国特許第９９３２４２９号において教示されるようなエチレンテトラフルオロエチレン（ｅＥＴＦＥ）、Sbrigliaなどに対する米国特許第７９３２１８４号において教示されるようなポリ乳酸（ｅＰＬＬＡ）、Sbrigliaに対する米国特許第９４４１０８８号において教示されるようなフッ化ビニリデン－コ－テトラフルオロエチレン又はトリフルオロエチレン（ＶＤＦ－ｃｏ－（ＴＦＥ又はＴｒＦＥ）ポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、延伸フルオロポリマーは、養分相を含む。これは、フルオロポリマーの押出し及び延伸前に養分相をフルオロポリマー樹脂とコブレンドすることによって得られる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、延伸熱可塑性ポリマーを含む。いくつかの実施形態において、延伸熱可塑性ポリマーは、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造を形成する。いくつかの実施形態において、延伸熱可塑性ポリマーは、延伸ポリエステルスルホン（ｅＰＥＳ）、延伸超高分子量ポリエチレン（ｅＵＨＭＷＰＥ）、延伸ポリ乳酸（ｅＰＬＡ）及び延伸ポリエチレン（ｅＰＥ）の群から選択される。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、延伸ポリマーを含む。いくつかの実施形態において、延伸ポリマーは、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造を形成する。いくつかの実施形態において、延伸ポリマーは、延伸ポリウレタン（ｅＰＵ）である。
いくつかの実施形態において、延伸ポリマーは、養分相を含む。これは、ポリマーの延伸前に養分相をフルオロポリマー樹脂とコブレンドすることによって得られる。
いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスは、エキスパンデッド化学蒸着（ＣＶＤ）によって形成されたポリマーを含む。いくつかの実施形態において、エキスパンデッドＣＶＤによって形成されたポリマーは、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造を形成する。いくつかの実施形態において、エキスパンデッドＣＶＤによって形成されたポリマーは、ポリパラキシレン（ｅＰＰＸ）である。
いくつかの実施形態において、本明細書において説明する非哺乳類バイオインターフェイスは、非哺乳類細胞を栽培するために使用できる。非哺乳類細胞は、非哺乳類細胞の少なくとも一部が非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内に保持されるまで、充分な時間および予設定条件の下で、非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するために望ましい特性を有する非哺乳類バイオインターフェイスと接触する。いくつかの実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイスによって非哺乳類細胞が保持されると、非哺乳類バイオインターフェイスは、非哺乳類細胞の増殖を促す媒体の中で保温できる。別の実施形態において、非哺乳類バイオインターフェイス自体が、少なくとも所定期間（例えば、一時的移送の間）非哺乳類細胞の増殖を促す微小環境を与える。
いくつかの実施形態において、本明細書において説明する非哺乳類バイオインターフェイスは、多細胞非哺乳類有機体のための生育基板として使用できる。例えば、非哺乳類バイオインターフェイスは、胞子から成熟海藻までの海藻の成長をサポートするために使用できる。いくつかの実施形態において、多細胞非哺乳類有機体へ成熟する非哺乳類細胞又は細胞群は、非哺乳類細胞の少なくとも一部が非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造内に保持されるまで、充分な時間、予設定された条件の下で、非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持しそこからの多細胞有機体の成長をサポートするための望ましい特性を有する非哺乳類バイオインターフェイスと接触する。
海藻の栽培のための非哺乳類バイオインターフェイスの使用
特定の実施形態において、本明細書において説明する非哺乳類バイオインターフェイスは、海藻（例えば、胞子、配偶体、胞子体）の生育及び栽培のための改良された生育基板として使用でき、その結果、現在の栽培法に比べて産出量及びスループットを改良できる。
胞子から海藻を栽培するための現在のプロセスは、テクスチャーナイロン「栽培ストリング」又は「シードストリング」を使用することを含み、これに、実験室ベースの播種プロセス中、胞子が弱く付着し、その後、外部栄養システムを介して養分を与えられる。弱く付着する幼若海藻（配偶体及び胞子体）を含む栽培ストリングは、その後海藻ファームにおいてロープに巻き付けられる。海藻は損傷を受けやすいので、プロセスは、主に例えば海藻が海流、温度変化及び養分の利用可能性から損傷を受けやすいので、産出量及びスループットに関して本来的に可変的である。主に、初期胞子播種の間／その後の幼若海藻の安定性の向上及びより効果的及びより固有の養分送達システムによって、もっと堅牢な細胞プロセスにより海藻をより効率よく生産することが必要とされる。
栽培ストリング上での幼若海藻の安定性を改良するための現行の手法は、既存の繊維の表面テクスチャーに集中している。実際、栽培ストリングの繊維テクスチャーは、海藻栽培の成功にとって非常に重要である。但し、表面テクスチャーの改良は限定されている。
特定の実施形態において、ＰＴＦＥ繊維及び膜の微小多孔質の性質から得られる微細構造は、より効果的な安定化骨組み並びに微細構造内からの固有の非常に効率の良い養分送達システムを与える、広範囲の海藻胞子サイズ（直径１～２００ミクロン）を保持するために充分なフィブリル間距離を有する。
様々な海藻胞子は、本明細書において説明するような非哺乳類バイオインターフェイスによって保持できる。ダルス胞子は、非哺乳類バイオインターフェイスによって保持され、幼若海藻はそこから成長し、非哺乳類バイオインターフェイスが生育基板を与える（例えば、図７Ａ～７Ｃ、９、１０を参照）。ノリ、ケルプ及びダルス胞子並びに他の海藻種の胞子又は異なる海藻胞子タイプの組合せを、非哺乳類バイオインターフェイスによって保持できる。ノリ及びケルプ胞子は、各々約１０μｍの直径を有し、ダルス胞子は約３０μｍの直径を有する。フィブリル化ｅＰＴＦＥの平均フィブリル間距離は、海藻胞子の少なくとも一部分がフィブリル間空間の中へ進入しその中で保持されるようにするために充分な距離に設定される。
胞子は、実験室設定において非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造の中へ導入され、配偶体と胞子体は、従来の栽培ストリングと同様に成熟できる。又は、胞子は、現場（即ち海藻ファーム現場）において非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造へ導入できる。このような現場アプローチは、非哺乳類バイオインターフェイスの微細構造の保持特定によって可能になる。
ここで説明する微細構造を有する材料（その中に胞子が保持されるか又は保持されない）を現場のロープ又はケーブルに堆積することによって、ロープの周りに栽培ストリングを巻き付ける従来のステップは省略できる。これは、微細構造が複数の分散粒子によって与えられる場合に達成できる。
他の実施形態において、海藻胞子体及び／又は配偶体は、栽培基板の微細構造の中へ直接導入される。このような直接的播種は、胞子播種に比べて栽培ストリングを生成するために必要な実験室での時間を減少できる。
栽培ストリングは、従来、滅菌海水を使用して実験室環境において維持され培養される。この非哺乳類バイオインターフェイスは、微細構造内に充分な塩を含むことによって、微細構造内に塩水微小環境を与えることによって滅菌海水の循環のために必要とされる高価で面倒なシステムの必要を回避する。海藻の成長をサポートするために充分な養分相を微細構造内に含めることによって、成長中の海藻に外部養分を与える必要を無くすことができる。
栽培ストリングは、ストリングからの配偶体及び胞子体の分離を防止するために動揺を避けながら、海水の中で慎重に移動しなければならない。逆に、ここで説明する非哺乳類バイオインターフェイスは、海水無しで配偶体及び胞子体が安全に移動されるようにする。これは、移動中に幼若海藻をサポートするために充分な水分を有する塩水微小環境を与える塩・液体含有相を微細構造内に含めることによって可能になる。更に、幼若海藻は、例えば栽培ストリングの表面に単に表面的に付着するのではなく微細構造の中へ成長できるので、分離による損失を最小限に抑えられる。このような有利な効果は、海流が弱く固定された幼若海藻を分離する可能性のある海藻ファームにまで及ぶ。
実施例１－多孔質ポリエチレン
ダルス及びケルプ栽培試験は、２つの多孔質ポリエチレンを原料とする膜について行われた。
膜１は、幅５００ミリメートル、厚み３０ミクロン、面積密度１８.１ｇ/ｍ２及び気孔率約３６％のゲル加工ポリエチレン膜である。このテープを、その後、引張り速度４.３％/秒、引張り率２：１で摂氏１２０度に設定された熱風ドライヤを介して機械方向に引っ張った。その後、摂氏１３０度の炉の中で、引張り速度１５.６％/秒、引張り率４.７：１で横断方向に引っ張った。その結果できた膜は、下記の特性を持った。即ち、幅６７９ミリメートル、厚み１４ミクロン、気孔率６６％及び最大負荷７.６５ニュートンｘ６.２３ニュートン、及びＡＳＴＭ Ｄ４１２に従ってテストしたとき機械方向及び横断方向にそれぞれ最大負荷のときの伸び２５.６％ｘ３４.３％である。膜は、１５.７秒のガーリー時間を持った。ガーリー時間は、１００立方センチメートル（１デシリットル）の空気が水４.８８インチ（０.１７６ｐｓｉ）の圧力差で（ＩＳＯ５６３６－５：２００３）所与の材料１.０平方インチを通過するために必要とされる秒数として画定される。
膜２は、ＵＥ１ミクロンlab filter discとして評価されるSaint Gobainが市販する多孔質ポリエチレンである。膜２の微細構造は、図１３に示す。
膜サンプルを直径２インチのＰＶＣカップに固定した。全てのサンプルに、アルコールを噴霧し、播種直前に真水で濯いだ。播種は、サンプルに胞子液を注ぎ、胞子が基板表面に定着できるようにすることによって実施した。サンプルを１０ガロンタンクにおいて播種し、海水を毎週変えた。２週間後、ダルスサンプルを４０ガロンの繊維ガラスタンクに移した。ケルプを１０ガロンタンクにおいて栽培した。全ての栽培物に給気した。播種から２か月後プラントが見えるようになったときサンプルの写真を撮った。
全てのダルスサンプルを、真水でやさしくすすぎ洗いし、その後あらゆる付着物を取り除くために評価前に海水の中に浸した。膜１及び２の両方は、ダルス若苗の健康な中～高密度の成長を示した（図１４）。膜１は、膜２より高い密度のプラント成長を示した。両方の膜１及び２は、強い若苗の付着及び安定性を示した。
ケルプサンプルは、撮影前に軽く海水ですすぎ洗いした。膜１及び２の両方は、ケルプ若苗の健康で中～高密度の成長を示した（図１５）。膜１は、膜２より高い密度のプラント成長を示した。膜１及び２の両方は、強い若苗の付着及び安定性を示した。
実施例２－パターン化膜
特定の実施形態に従ったフルオロポリマーを原料とするパターン化膜を、低気孔率及び高気孔率の大きい正方形で作成した。パターンは、「チェッカーボード」デザインの形式である。
膜サンプルを直径２インチのＰＶＣカップに固定した。全てのサンプルにアルコールを噴霧し、播種直前に真水で濯いだ。播種は、サンプルに胞子液を注ぎ、基板表面に胞子が定着できるようにすることによって実施された。サンプルは、１０ガロンタンクにおいて播種され、海水を毎週変えた。ダルスサンプルを２週間後４０ガロンの繊維ガラスタンクに移した。ケルプサンプルは、１０ガロンタンクにおいて栽培された。全ての栽培物に給気した。サンプルは、播種の２か月後プラントが見えるようになったとき撮影した。
全てのダルスサンプルを、真水でやさしく濯ぎ、その後あらゆる付着物を取り除くために評価前に海水の中へ浸した。図１６を参照すると、チェッカーボードパターンは、プラント密度の大きな差を示し、高い気孔率（白）の正方形は、強い付着で健康で高い密度のプラント被覆をサポートし、低い気孔率（透明）の正方形は、非常に低い密度のプラント被覆を示した。
ケルプサンプルは、撮影前に海水で軽く濯いだ。図１７を参照すると、チェッカーボードパターンは、プラント密度に大きな差を示し、高い気孔率（白）の正方形は、強い付着でプラントの健康で高い密度の被覆をサポートし、低気孔率（透明）の正方形は、非常に低い密度のプラントの被覆を示した。
実施例３－胞子体の直接播種
事前に誘導状態にある幼若シュガーケルプ胞子体を、４ｍｍの幅の本開示の実験膜にバインダーなしで播種した。編組ポリエステル対照は直径２ｍｍである。幼若胞子体の付着を播種から１９日後に評価した。胞子体は、両方の基板において付着及び成長を示した。本開示の膜における健康な胞子体の成長を図１８に示す。
２つの基板への付着強度を量化するために、各基板に付着した２０以上の胞子体にスケール上でスコア１～５を与え、１は非常に弱い付着、５は非常に強い付着とした。編組ポリエステル対照に付着した胞子体の大部分は、非常に弱い付着で、「１」の評価であった。実験膜に付着した胞子体の大部分は、非常に強い付着で、「５」の評価であった。２つの基板の間の付着強度の差は、更に、実験膜に付着した胞子体が基板に付着したままピンセットで取り扱えて移動できることによってさらに立証された。編組ポリエステル対照に付着した胞子体は、基板から離れることなく取り扱ったり、移動したり、攪拌することはできないだろう。
実施例４－キノコ栽培
ピートモスは、典型的に、菌糸体の栄養成長（堆肥において）から生殖成長（ケーシング層において）への変化及びその後のキノコの結実をサポートするために堆肥層の上にキノコ栽培におけるケーシング材料として使用される。キノコ栽培において、キノコの第１収穫（又はフラッシュ）は、外見、一貫性及び価値の点で最高品質のものである。収穫後、第２及びその後のフラッシュは、継続的に、品質及び価値が低下する。第３又は第４フラッシュ後、ピートモス及び堆肥は取り除かれ、交換されて、新規の栽培サイクルを開始する。
本開示の高多孔質繊維の布帛織りを、約２インチの厚みを持つ典型的なピートモスケーシング層内のほぼ中央に置いた。白マッシュルーム（Agaricus bisporus）標準栽培サイクルを実施した。キノコの第１フラッシュは、外観及び一貫性の点で非常に高品質であった。収穫後、栽培基板を検査し、生長から生殖成長への変換の間に菌糸体によって広範囲にコロニー化したことが分かった。更に、栽培基板からの菌糸体網は、基板の上下のピートモス層に顕著に及んだ。
第１フラッシュが収穫された後、基板及び基板を被覆する１インチのピートモスを取り除いて、残りの１インチのピートモスを露出した。残りのピートモスも、菌糸体の広範囲のコロニー化を示した。栽培サイクルを繰り返すと、菌糸体は、第２収穫（フラッシュ）のための生殖生産キノコ果実になった。基板を取り除いた後、第２フラッシュ後のキノコの品質（外観及び一貫性）は第１フラッシュに匹敵し、非常に高い品質と見なされた。
特定の理論に縛られることなく、バイオインターフェイス基板は、健康な菌糸体の発育及びコロニー化をサポートしながら、下に在るピートモスを病原菌及び汚染物質からある程度保護することが明らかである。
基板は再使用でき、第２フラッシュの著しく高い品質は、基板の初期コストに見合うものである。
本出願の発明について、概略的におよび具体的実施形態の両方に関して上で説明した。本開示の範囲から逸脱することなく実施形態に様々な修正及び変更を加えることができることが、当業者には明白であろう。したがって、実施形態は、特許請求の範囲及びその同等物の範囲内に在る限り、本発明の修正及び変更を包含することを意図する。

Claims (57)

  1. ウィルス又は非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された微細構造を含む非哺乳類バイオインターフェイスであって、前記微細構造は２００μｍ以下の平均フィブリル間距離によって特徴付けられる、非哺乳類バイオインターフェイス。
  2. ウィルス又は非哺乳類細胞を保持しおよび生存可能に維持するように構成された微細構造を含む非哺乳類バイオインターフェイスであって、前記微細構造が、少なくとも部分的に前記微細構造内にウィルス又は非哺乳類細胞を保持するように構成され、前記微細構造は２００μｍ以下の平均孔径によって特徴付けられる、非哺乳類バイオインターフェイス。
  3. 前記微細構造が、１～２００μｍの平均フィブリル間距離によって特徴付けられる、請求項１に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  4. 前記微細構造が、１～２００μｍの平均孔径によって特徴付けられる、請求項２又は３に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  5. 前記微細構造が胞子を保持するように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  6. 前記微細構造が、バクテリアを保持するように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  7. 前記微細構造が、微生物を保持するように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  8. 更に、前記非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分と結合した養分相を含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  9. 前記養分相の少なくとも一部分が、前記微細構造内に配置されるか、前記微細構造上に配置されるか、又は前記微細構造内および前記微細構造上の両方に配置されている、請求項８に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  10. 前記養分相が、前記非哺乳類バイオインターフェイスの表面上のコーティングとして存在する、請求項８又は９に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  11. 前記養分相が、前記養分相が塗布される又は含まれる前記非哺乳類バイオインターフェイスの予設定部分へ前記ウィルス又は非哺乳類細胞を選択的に誘引するための化学誘引物質として作用する、請求項８～１０のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  12. 前記養分相が、ｉ）前記微細構造内での前記ウィルス又は非哺乳類細胞の成長及び／又は増殖を促進、及び／又はｉｉ）前記ウィルス又は非哺乳類細胞の前記微細構造への付着及び前記微細構造内での一体化を維持及び／又は促進するように構成されている、請求項８～１１のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  13. 更に、前記非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分と結合した液体含有相を含む、請求項１～１２のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  14. 前記液体含有相の少なくとも一部分が、前記微細構造内に混入されているか、前記微細構造上に混入されているか、又は前記微細構造内および前記微細構造上の両方に混入されている、請求項１３に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  15. 前記液体含有相が、前記非哺乳類バイオインターフェイスの表面上のコーティングとして存在する、請求項１３又は１４に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  16. 前記液体含有相が、ヒドロゲル、スラリー、ペースト又はその組合せを含む、請求項１３～１５のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  17. 更に、前記非哺乳類バイオインターフェイスの前記微細構造によって保持された複数のウィルス又は非哺乳類細胞を含む、請求項１～１６のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  18. 前記非哺乳類バイオインターフェイスが、平均フィブリル間距離を画定する複数のフィブリルを含む微細構造を有するフィブリル化材料を含む、請求項１～１７のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  19. 非哺乳類バイオインターフェイスが、平均密度０.１～１.０ｇ/ｃｍ３を有する材料を含む、請求項１～１８のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  20. 前記非哺乳類バイオインターフェイスが、前記材料を含む生育媒体を含み、前記フィブリル化材料の平均フィブリル間距離（μｍ）の前記平均密度（ｇ/ｃｍ３）に対する比率が１～２０００である、請求項１９に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  21. 前記非哺乳類バイオインターフェイスが、繊維、膜、織物品、不織品、編組品、編み物、布帛、分散微粒子又はこれらの２つ以上の組合せとして構成される、請求項１～２０のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  22. 前記非哺乳類バイオインターフェイスが、裏地層、担体層、複数の層のラミネート、複合材料又はこれらの組合せの少なくとも１つを含む、請求項１～２１のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  23. 前記非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分が親水性である、請求項１～２２のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  24. 前記非哺乳類バイオインターフェイスの少なくとも一部分が疎水性である、請求項１～２３のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  25. 前記非哺乳類バイオインターフェイスの１つ又は複数の部分が疎水性であり、前記非哺乳類バイオインターフェイスが、前記非哺乳類バイオインターフェイスの１つ又は複数の親水性部分において前記ウィルス又は非哺乳類細胞の保持を選択的に促進するように構成されるように、前記非哺乳類バイオインターフェイスの１つ又は複数の部分が親水性である、請求項１～２４のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  26. 前記非哺乳類バイオインターフェイスが延伸フルオロポリマーを含む、請求項１～２５のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  27. 前記バイオインターフェイスが、延伸フルオロポリマーを含み、前記養分相が、前記延伸フルオロポリマーとコブレンドされている、請求項８～２５のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  28. 前記延伸フルオロポリマーが、延伸フッ素化エチレンプロピレン（ｅＦＥＰ）、多孔質ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、延伸エチレンテトラフルオロエチレン（ｅＥＴＦＥ）、延伸フッ化ビニリデン－コ－テトラフルオロエチレン又はトリフルオロエチレンポリマー（ｅＶＤＦ－ｃｏ－（ＴＦＥ又はＴｒＦＥ））及び延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）の１つである、請求項２６又は２７に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  29. 前記非哺乳類バイオインターフェイスが延伸熱可塑性ポリマーを含む、請求項１～２５のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  30. 前記延伸熱可塑性ポリマーが、延伸ポリエステルスルホン（ｅＰＥＳ）、延伸超高分子量ポリエチレン（ｅＵＨＭＷＰＥ）、延伸ポリ乳酸（ｅＰＬＡ）及び延伸ポリエチレン（ｅＰＥ）の１つである、請求項２９に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  31. 前記非哺乳類バイオインターフェイスが延伸ポリマーを含む、請求項１～２５のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  32. 前記非哺乳類バイオインターフェイスが延伸ポリマーを含み、前記養分相が、前記延伸ポリマーとコブレンドされている、請求項８～２５及び３１のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  33. 前記延伸ポリマーが延伸ポリウレタン（ｅＰＵ）である、請求項３１又は３２に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  34. 前記非哺乳類バイオインターフェイスが、エキスパンデッド化学蒸着（ＣＶＤ）によって形成されたポリマーを含む、請求項１～２５のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  35. エキスパンデッドＣＶＤによって形成された前記ポリマーが延伸ポリパラキシレン（ｅＰＰＸ）である、請求項３４に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  36. 更に、前記非哺乳類バイオインターフェイスと結合した生体活性剤を含む、請求項１～３５のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  37. 更に、前記非哺乳類バイオインターフェイスの、前記微細構造の表面に塗布されたか、前記微細構造内に吸収されたか、又は前記非哺乳類バイオインターフェイスの、前記微細構造の表面に塗布されおよび前記微細構造内に吸収された接着剤を含む、請求項１～３６のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  38. 更に、非哺乳類バイオインターフェイスの前記微細構造と結合した塩を含む、請求項１～３６のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  39. 前記塩が塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）である、請求項３８に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  40. 前記微細構造が、より高い密度の部分とより低い密度の部分のパターンを含み、前記より低い密度の部分が、前記微細構造の前記微細構造上に及び／又は前記微細構造内に胞子を保持するように構成された前記微細構造の部分に相当する、請求項１～３９のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  41. 前記より低い密度のエリアが、１ｇ/ｃｍ３の密度を持ち、前記より高い密度の部分が１.７ｇ/ｃｍ３以上の密度を持つことを特徴とする、請求項４０に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  42. 前記微細構造が、より高い気孔率の部分とより低い気孔率の部分のパターンを含み、前記より低い気孔率の部分が、前記非哺乳類バイオインターフェイスの前記微細構造内にウィルス又は非哺乳類細胞を保持するように構成された前記微細構造の部分に相当する、請求項１～４１のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  43. 前記微細構造が、より高い気孔率の部分とより低い気孔率の部分のパターンを含み、前記より高い気孔率の部分が、前記非哺乳類バイオインターフェイスの前記微細構造内にウィルス又は非哺乳類細胞を保持するように構成された前記微細構造の部分に相当する、請求項１～４１のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  44. 前記微細構造が、より大きいフィブリル間距離の部分およびより小さいフィブリル間距離の部分のパターンを含み、前記より小さいフィブリル間距離部分が、前記非哺乳類バイオインターフェイスの前記微細構造内に胞子を保持するように構成された前記微細構造の部分に相当する、請求項１～４３のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  45. 前記微細構造が、より大きいフィブリル間距離の部分およびより小さいフィブリル間距離の部分のパターンを含み、前記より大きいフィブリル間距離の部分が、前記非哺乳類バイオインターフェイスの前記微細構造内に胞子を保持するように構成された前記微細構造の部分に相当する、請求項１～４３のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  46. 前記パターンが組織化又は選択的パターンである、請求項４４又は４５に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  47. 前記パターンがランダムパターンである、請求項４４又は４５に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  48. 前記微細構造が、前記非哺乳類バイオインターフェイスを形成するために裏地層又は担体基板上に堆積するために調製された複数の分散粒子によって与えられる、請求項１～２５及び３６～４７のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  49. 前記複数の粒子が延伸フルオロポリマーの粒子を含む、請求項４８に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  50. 前記延伸フルオロポリマーが、延伸フッ素化エチレンプロピレン（ｅＦＥＰ）、多孔質ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、延伸エチレンテトラフルオロエチレン（ｅＥＴＦＥ）、延伸フッ化ビニリデン－コ－テトラフルオロエチレン又はトリフルオロエチレンポリマー（ｅＶＤＦ－ｃｏ－（ＴＦＥ又はＴｒＦＥ）及び延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）の１つである、請求項４９に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  51. 前記複数の粒子が延伸熱可塑性ポリマーの粒子を含む、請求４８に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  52. 前記延伸熱可塑性ポリマーが、延伸ポリエステルスルホン（ｅＰＥＳ）、延伸超高分子量ポリエチレン（ｅＵＨＷＭＰＥ）、延伸ポリ乳酸（ｅＰＬＡ）及び延伸ポリエチレン（ｅＰＥ）の１つである、請求項５１に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  53. 前記複数の粒子が、延伸ポリマーの粒子を含む、請求項４８に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  54. 前記延伸ポリマーが延伸ポリウレタン（ｅＰＵ）を含む、請求項５３に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  55. 前記複数の粒子が、エキスパンデッド化学蒸着（ＣＶＤ）によって形成されたポリマーを含む、請求項４８に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  56. 前記ポリマーがポリパラキシレン（ｅＰＰＸ）である、請求項５５に記載の非哺乳類バイオインターフェイス。
  57. 非哺乳類細胞の個体群を、前記非哺乳類細胞の個体群の少なくとも一部分が非哺乳類バイオインターフェイスによって保持されるまで、請求項１～５６のいずれか１項に記載の非哺乳類バイオインターフェイスと接触させることを含む、非哺乳類細胞を栽培する方法。
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