JP4761731B2 - Method for producing substrate on which cells are immobilized and substrate - Google Patents

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Description

本発明は、細胞を固定化した基板の作製方法および前記方法に使用され得る基板に関する。   The present invention relates to a method for producing a substrate on which cells are immobilized, and a substrate that can be used in the method.

近年、培養基板上の規定した領域に細胞を接着させた、いわゆる細胞アレイにおいて細胞を培養することが行われている。特に、組織工学、細胞基盤センサー開発、細胞生物学的な基礎研究などの多岐にわたる分野において、細胞に対して接着性と非接着性の二種類以上の化学種をパターン化した細胞アレイを用いて、細胞の接着領域と非接着領域を規定する技術(細胞パターニング)の確立が求められている。中でも、熱、電気や光などの外部刺激に応じて培養基板上の特定領域の細胞接着性を変換(スイッチング)する技術は、次世代の培養技術として注目を集めている。この技術は、同種・異種細胞間の細胞間情報伝達の研究ツールとして、薬物・毒物スクリーニング用の細胞アレイ作製技術として応用可能である。   In recent years, cells have been cultured in a so-called cell array in which cells are adhered to a defined area on a culture substrate. In particular, in a wide range of fields such as tissue engineering, cell-based sensor development, and basic research on cell biology, using cell arrays patterned with two or more chemical species that are adherent and non-adhesive to cells Therefore, establishment of a technique (cell patterning) for defining an adhesion region and a non-adhesion region of cells is required. Among them, a technology that converts (switches) cell adhesion in a specific region on a culture substrate in response to external stimuli such as heat, electricity, and light is attracting attention as a next-generation culture technology. This technology can be applied as a cell array production technique for drug / toxic substance screening as a research tool for cell-to-cell information transmission between allogeneic and heterogeneous cells.

特に近年開発が進められている、外部刺激に応じて細胞接着性を変換する技術においては、外部刺激に応じて相転移、酸化・還元、化学反応などの表面化学種が変換する機能性材料が用いられている。そのような機能性材料を用いた、細胞接着のスイッチング技術が、例えば、非特許文献1〜8に開示されている。非特許文献1および2には、温度応答性高分子膜を利用して、細胞接着性/非接着性をスイッチングする技術が提案されている。非特許文献3〜6には、電気化学活性のある単分子膜を利用して、細胞を接着・脱着する技術が提案されている。また、非特許文献7には、マイクロ電極を用いて局所的に酸化剤を発生させて細胞接着抑制性のウシ血清アルブミンを変性させて細胞接着性へと変換する技術が提案されている。非特許文献8には、フォトクロミック化合物であるスピロピランを側鎖にもつ光応答性高分子を用いて、細胞接着性を変換する技術が提案されている。   In particular, in technology that converts cell adhesion in response to external stimuli, which is being developed in recent years, functional materials that convert surface chemical species such as phase transitions, oxidation / reduction, and chemical reactions in response to external stimuli are available. It is used. Non-patent documents 1 to 8 disclose cell adhesion switching techniques using such functional materials, for example. Non-Patent Documents 1 and 2 propose a technique for switching between cell adhesion / non-adhesion using a temperature-responsive polymer film. Non-Patent Documents 3 to 6 propose techniques for attaching and detaching cells using a monomolecular film having electrochemical activity. Non-Patent Document 7 proposes a technique in which a microelectrode is used to locally generate an oxidant to denature cell adhesion-inhibiting bovine serum albumin and convert it to cell adhesion. Non-Patent Document 8 proposes a technique for converting cell adhesion using a photoresponsive polymer having spiropyran as a photochromic compound in the side chain.

しかし、非特許文献1〜6に記載の技術は、基板全体に熱や電位をかけるために、あらかじめ細胞接着性を変換できる領域を規定しておく必要があり、培養基板の製造工程が複雑であった。また、あらかじめ接着性を変換できる領域が規定されているために、細胞播種後に細胞の接着の様子を顕微鏡観察した後で、その変換領域を変更することはできなかった。   However, in the techniques described in Non-Patent Documents 1 to 6, in order to apply heat and electric potential to the entire substrate, it is necessary to define a region where cell adhesiveness can be converted in advance, and the manufacturing process of the culture substrate is complicated. there were. Moreover, since the area | region which can convert adhesiveness is prescribed | regulated previously, after observing the mode of adhesion of a cell under a microscope after cell seeding, the conversion area could not be changed.

一方、非特許文献7および8に記載の技術によれば、細胞播種後に新たに細胞接着のパターニングを形成したり、そのサイズを変更することができる。しかしながら、非特許文献7に記載の技術では、局所的に酸化剤を発生させるためにマイクロ電極を必要とし、且つ、マイクロ電極を基板に接近させるために、細胞の無菌環境を保つことは困難と考えられる。また、発生する酸化剤の細胞への影響も懸念される。さらに、その酸化剤の拡散範囲が分解能を決定するため、微細パターンを形成することが困難であることが予想される。   On the other hand, according to the techniques described in Non-Patent Documents 7 and 8, cell adhesion patterning can be newly formed after cell seeding, or the size thereof can be changed. However, the technique described in Non-Patent Document 7 requires a microelectrode to generate an oxidant locally, and it is difficult to maintain a sterile environment of cells in order to bring the microelectrode closer to the substrate. Conceivable. Moreover, there is a concern about the influence of the generated oxidizing agent on the cells. Furthermore, since the diffusion range of the oxidizing agent determines the resolution, it is expected that it is difficult to form a fine pattern.

一方、非特許文献8に記載の技術では、スピロピランの光異性化効率がよくないために、細胞接着性の変化効率が悪く、実用レベルに達していない。また、光異性化反応に高出力光源を必要とするため、コストや操作技術の面で実用性に乏しい。また、この技術で使用する化合物は、光によって可逆的に異性化するため、時間が経つと可視光などの吸収によって元の構造に戻ることも懸念される。
Makromol. Chem.Rapid.Comm 11: 571-576 (1990) Biomaterials 23: 1121-1130 (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98: 5992-5996 (2001) ChemBioChem 7: 590-3 (2001), J. Amer. Chem. Soc. 125: 14994-14995 (2003) J. Amer. Chem. Soc. 125: 2366-2367 (2003) Langmuir 20: 16-19 (2004) Polymer Preprints, Japan 53: 1933 (2004)
On the other hand, in the technique described in Non-Patent Document 8, since the photoisomerization efficiency of spiropyran is not good, the cell adhesiveness change efficiency is poor and has not reached the practical level. Moreover, since a high output light source is required for the photoisomerization reaction, it is not practical in terms of cost and operation technique. In addition, since the compound used in this technique is reversibly isomerized by light, there is a concern that it will return to its original structure by absorption of visible light or the like over time.
Makromol. Chem. Rapid.Comm 11: 571-576 (1990) Biomaterials 23: 1121-1130 (2002) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98: 5992-5996 (2001) ChemBioChem 7: 590-3 (2001), J. Amer. Chem. Soc. 125: 14994-14995 (2003) J. Amer. Chem. Soc. 125: 2366-2367 (2003) Langmuir 20: 16-19 (2004) Polymer Preprints, Japan 53: 1933 (2004)

そこで、本発明は、細胞播種後、特に、細胞培養下において、新たな細胞接着パターニングの形成およびサイズ変更が可能な、細胞を固定化した基板の作製方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing a substrate on which cells are immobilized, in which a new cell adhesion patterning can be formed and resized after cell seeding, particularly under cell culture.

上記目的を達成する手段は、以下の通りである。
[請求項1]細胞を固定化した基板の作製方法であって、
基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、
光照射により前記光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞を吸着させることを特徴とする、前記方法。
[請求項2]前記細胞吸着後、前記光照射により脱離しない光分解性保護基の少なくとも一部を光照射によって脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に、前記細胞と同種または異種の細胞を吸着させる、請求項1に記載の方法。
[請求項3]細胞を固定化した基板の作製方法であって、
基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、
前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質を吸着させ、
光照射により前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞を吸着させることを特徴とする、前記方法。
[請求項4]前記細胞吸着後、前記光照射により脱離しない前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を光照射によって脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に、前記細胞と同種または異種の細胞を吸着させる、請求項3に記載の方法。
[請求項5]細胞を固定化した基板の作製方法であって、
基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、
前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質を吸着させ、
光照射により前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞接着促進物質を吸着させ、
前記細胞接着促進物質の少なくとも一部に細胞を吸着させることを特徴とする、前記方法。
[請求項6]前記細胞吸着後、前記光照射により脱離しない前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を光照射によって脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に前記細胞接着促進物質と同種または異種の細胞接着促進物質を吸着させ、
前記細胞接着促進物質の少なくとも一部に、前記細胞と同種または異種の細胞を吸着させる、請求項5に記載の方法。
[請求項7]前記光照射をフォトマスクを介して行う、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
[請求項8]前記末端官能基がカルボキシル基である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
[請求項9]前記細胞を固定化した基板が細胞アレイである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
[請求項10]基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物が固定化された基板であって、前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質が吸着している、前記基板。
Means for achieving the object is as follows.
[Claim 1] A method for producing a substrate on which cells are immobilized, comprising:
Immobilizing a compound whose terminal functional group is protected by a photodegradable protecting group on a substrate,
Removing at least part of the photodegradable protecting group by light irradiation to expose at least part of the terminal functional group;
The method, wherein cells are adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group.
[Claim 2] After the cell adsorption, at least a part of the photodegradable protective group that is not detached by the light irradiation is detached by the light irradiation to expose at least a part of the terminal functional group,
The method according to claim 1, wherein a cell that is the same or different from the cell is adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group.
[Claim 3] A method for producing a substrate on which cells are immobilized, comprising:
Immobilizing a compound whose terminal functional group is protected by a photodegradable protecting group on a substrate,
Adsorbing a cell adhesion inhibitor on at least a part of the photodegradable protecting group;
Removing at least part of the photodegradable protecting group adsorbed by the cell adhesion inhibitor by light irradiation to expose at least part of the terminal functional group;
The method, wherein cells are adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group.
[Claim 4] After the cell adsorption, at least a part of the photodegradable protective group adsorbed by the cell adhesion-inhibiting substance that is not detached by the light irradiation is removed by light irradiation, and at least a part of the terminal functional group is removed. To expose
The method according to claim 3, wherein a cell that is the same or different from the cell is adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group.
[5] A method for producing a substrate on which cells are immobilized,
Immobilizing a compound whose terminal functional group is protected by a photodegradable protecting group on a substrate,
Adsorbing a cell adhesion inhibitor on at least a part of the photodegradable protecting group;
Removing at least part of the photodegradable protecting group adsorbed by the cell adhesion inhibitor by light irradiation to expose at least part of the terminal functional group;
Adsorbing a cell adhesion promoting substance on at least a part of the exposed terminal functional group;
The method described above, wherein cells are adsorbed to at least a part of the cell adhesion promoting substance.
[Claim 6] After the cell adsorption, at least a part of the photodegradable protective group adsorbed by the cell adhesion-inhibiting substance that is not detached by the light irradiation is removed by light irradiation, and at least a part of the terminal functional group is removed. To expose
Adsorbing a cell adhesion promoting substance that is the same or different from the cell adhesion promoting substance on at least a part of the exposed terminal functional group;
The method according to claim 5, wherein cells that are the same or different from the cells are adsorbed to at least a part of the cell adhesion promoting substance.
[7] The method according to any one of [1] to [6], wherein the light irradiation is performed through a photomask.
[8] The method according to any one of [1] to [7], wherein the terminal functional group is a carboxyl group.
[9] The method according to any one of [1] to [8], wherein the substrate on which the cells are immobilized is a cell array.
[10] A substrate on which a compound having a terminal functional group protected by a photodegradable protecting group is immobilized on a substrate, wherein a cell adhesion inhibitor is adsorbed on at least a part of the photodegradable protecting group. The substrate.

本発明の細胞を固定化した基板の作製方法によれば、細胞播種後、特に細胞培養下において、新たな細胞接着パターニングの形成およびサイズ変更を容易に行うことができる。   According to the method for producing a substrate on which cells of the present invention are immobilized, new cell adhesion patterning and size change can be easily performed after cell seeding, particularly under cell culture.

以下、本発明について更に詳細に説明する。

本発明の第一の態様は、細胞を固定化した基板の作製方法であって、基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、光照射により前記光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、前記露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞を吸着させることを特徴とする、前記方法である。
本発明の第二の態様は、細胞を固定化した基板の作製方法であって、基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質を吸着させ、光照射により前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、前記露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞を吸着させることを特徴とする、前記方法である。
本発明の第三の態様は、細胞を固定化した基板の作製方法であって、基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質を吸着させ、光照射により前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、前記露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞接着促進物質を吸着させ、前記細胞接着促進物質の少なくとも一部に細胞を吸着させることを特徴とする、前記方法である。
以下、本発明の第一、第二、第三の態様を、本発明の方法ともいう。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

A first aspect of the present invention is a method for producing a substrate on which cells are immobilized, wherein a compound having a terminal functional group protected by a photodegradable protecting group is immobilized on the substrate, and the photodegradable by light irradiation. In this method, at least a part of the protecting group is removed to expose at least a part of the terminal functional group, and cells are adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a substrate on which a cell is immobilized, wherein a compound having a terminal functional group protected by a photodegradable protecting group is immobilized on the substrate, At least a part of the cell adhesion inhibitor is adsorbed by at least a part, and at least a part of the photodegradable protective group adsorbed by the cell adhesion inhibitor by light irradiation is removed to expose at least a part of the terminal functional group, the exposure The method is characterized in that cells are adsorbed to at least a part of the terminal functional group.
A third aspect of the present invention is a method for producing a substrate having cells immobilized thereon, wherein a compound having a terminal functional group protected by a photodegradable protecting group is immobilized on the substrate, and the photodegradable protecting group is At least a part of the cell adhesion inhibitor is adsorbed by at least a part, and at least a part of the photodegradable protective group adsorbed by the cell adhesion inhibitor by light irradiation is removed to expose at least a part of the terminal functional group, In this method, the cell adhesion promoting substance is adsorbed on at least a part of the terminal functional group, and the cells are adsorbed on at least a part of the cell adhesion promoting substance.
Hereinafter, the first, second, and third aspects of the present invention are also referred to as the method of the present invention.

本発明の方法では、まず、基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物(以下、「光分解性保護基含有化合物」ともいう)を固定化する。
前記光分解性保護基含有化合物は、光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物であって、光照射によって光分解性保護基が脱離し、末端官能基が露出するものである。
光分解性保護基は、光照射により脱離する任意の基をいい、例えば、ニトロベンジル基、ニトロフェニルエチルエステル基(NPE)、ジメトキシニトロベンジルエステル基(DMNB)、ブロモヒドロキシクマリン(Bhc)基、ジメトキシベンゾイン基、2−ニトロピペロニルオキシカルボニル(NPOC)基、2−ニトロベラトリルオキシカルボニル(NVOC)基、α−メチル−2−ニトロピペロニルオキシカルボニル(MeNPOC)基、α−メチル−2−ニトロベラトリルオキシカルボニル(MeNVOC)基、2,6−ジニトロベンジルオキシカルボニル(DNBOC)基、α−メチル−2,6−ジニトロベンジルオキシカルボニル(MeDNBOC)基、1−(2−ニトロフェニル)エチルオキシカルボニル(NPEOC)基、1−メチル−1−(2−ニトロフェニル)エチルオキシカルボニル(MeNPEOC)基、9−アントラセニルメチルオキシカルボニル(ANMOC)基、1−ピレニルメチルオキシカルボニル(PYMOC)基、3′−メトキシベンゾイニルオキシカルボニル(MBOC)基、3′,5′−ジメトキシベンゾイルオキシカルボニル(DMBOC)基、7−ニトロインドリニルオキシカルボニル(NIOC)基、5,7−ジニトロインドリニルオキシカルボニル(DNIOC)基、2−アントラキノニルメチルオキシカルボニル(AQMOC)基、α,α−ジメチル−3,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル基、5−ブロモ−7−ニトロインドリニルオシキカルボニル(BNIOC)基等を挙げることができ、中でも、2−ニトロベンジル誘導体骨格を有する基は、原料コストや合成の容易性の観点から好ましい。また、光分解性保護基として2−ニトロベンジル誘導体骨格を有する基を持つ光分解性保護基含有化合物は、通常の蛍光灯や白熱灯等の室内照明程度では光分解しないため、化合物自体の取り扱いや該化合物が固定化された基板の取り扱いが容易であるという利点もある。
In the method of the present invention, first, a compound having a terminal functional group protected by a photodegradable protective group (hereinafter, also referred to as “photodegradable protective group-containing compound”) is immobilized on a substrate.
The photodegradable protective group-containing compound is a compound in which a terminal functional group is protected by a photodegradable protective group, and the photodegradable protective group is released by irradiation with light to expose the terminal functional group.
The photodegradable protecting group refers to any group that can be eliminated by light irradiation, such as a nitrobenzyl group, a nitrophenylethyl ester group (NPE), a dimethoxynitrobenzyl ester group (DMNB), or a bromohydroxycoumarin (Bhc) group. , Dimethoxybenzoin group, 2-nitropiperonyloxycarbonyl (NPOC) group, 2-nitroveratryloxycarbonyl (NVOC) group, α-methyl-2-nitropiperonyloxycarbonyl (MeNPOC) group, α-methyl 2-nitroveratryloxycarbonyl (MeNVOC) group, 2,6-dinitrobenzyloxycarbonyl (DNBOC) group, α-methyl-2,6-dinitrobenzyloxycarbonyl (MeDNBOC) group, 1- (2-nitrophenyl) ) Ethyloxycarbonyl (NPEOC) group, 1-methyl- 1- (2-nitrophenyl) ethyloxycarbonyl (MeNPEOC) group, 9-anthracenylmethyloxycarbonyl (ANMOC) group, 1-pyrenylmethyloxycarbonyl (PYMOC) group, 3'-methoxybenzoinyloxycarbonyl (MBOC) group, 3 ', 5'-dimethoxybenzoyloxycarbonyl (DMBOC) group, 7-nitroindolinyloxycarbonyl (NIOC) group, 5,7-dinitroindolinyloxycarbonyl (DNIOC) group, 2-anthracoxy Nonylmethyloxycarbonyl (AQMOC) group, α, α-dimethyl-3,5-dimethoxybenzyloxycarbonyl group, 5-bromo-7-nitroindolinyloxycarbonyl (BNIOC) group and the like can be mentioned. -Nitrobenzyl derivative skeleton The group having is preferable from the viewpoints of raw material cost and ease of synthesis. In addition, since a photodegradable protective group-containing compound having a group having a 2-nitrobenzyl derivative skeleton as a photodegradable protective group does not undergo photodegradation in the degree of indoor lighting such as ordinary fluorescent lamps and incandescent lamps, There is also an advantage that the substrate on which the compound is immobilized is easy to handle.

本発明の第二および第三の態様では、後述するように、前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質を吸着させるため、光分解性保護基は、使用する細胞接着抑制物質が良好に吸着するという観点から選択することが好ましい。
一方、本発明の第一の態様では、後述するように、前記光分解性保護基の少なくとも一部を光照射によって脱離して末端官能基を脱離させ、その露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞を吸着させることにより、細胞パターニングを形成する。そのため、第一の態様では、露出した末端官能基に細胞を選択的に吸着させるために、光分解性保護基は、使用する細胞に対して吸着性を有さないものであることが好ましい。
In the second and third aspects of the present invention, as will be described later, the photodegradable protective group is used to adsorb the cell adhesion inhibitory substance to at least a part of the photodegradable protective group. Is preferably selected from the viewpoint of good adsorption.
On the other hand, in the first aspect of the present invention, as will be described later, at least a part of the photodegradable protective group is removed by light irradiation to remove a terminal functional group, and at least one of the exposed terminal functional groups is removed. Cell patterning is formed by adsorbing cells to the part. Therefore, in the first embodiment, in order to selectively adsorb cells to the exposed terminal functional group, it is preferable that the photodegradable protective group is not adsorbable to the cells to be used.

前記光分解性保護基含有化合物において、光分解性保護基によって保護された末端官能基は、カルボキシル基、アミノ基、スルホ基、チオール基、ヒドロキシル基、リン酸基であることができ、カルボキシル基であることが好ましい。
本発明の第一および第二の態様では、光照射によって脱保護されて露出した末端官能基に細胞を吸着させる。そのため、第一および第二の態様では、末端官能基は、使用する細胞を良好に吸着するものであることが好ましい。
一方、本発明の第三の態様では、末端官能基に細胞接着促進物質を吸着させるため、末端官能基は、使用する細胞接着促進物質を良好に吸着するものであることが好ましい。
In the photodegradable protective group-containing compound, the terminal functional group protected by the photodegradable protective group may be a carboxyl group, an amino group, a sulfo group, a thiol group, a hydroxyl group, or a phosphate group, It is preferable that
In the first and second embodiments of the present invention, cells are adsorbed to the terminal functional group that is deprotected and exposed by light irradiation. Therefore, in the first and second embodiments, the terminal functional group is preferably one that adsorbs the cells to be used well.
On the other hand, in the third aspect of the present invention, since the cell adhesion promoting substance is adsorbed on the terminal functional group, the terminal functional group preferably adsorbs the cell adhesion promoting substance used well.

前記光分解性保護基含有化合物は、自己組織化単分子膜を形成する化合物であることが好ましい。光分解性保護基含有化合物が、基板への固定化後に自己組織化単分子膜を形成すれば、光分解性保護基が基板の最表面に整列し、その後光照射によって保護基を脱離することにより、基板の最表面に末端官能基を露出させることができる。このような基板上に、第一および第二の態様では細胞を吸着させ、第三の態様では細胞接着促進物質を吸着させた後に細胞を吸着させれば、最表面に細胞が吸着した基板を得ることができる。自己組織化単分子膜を形成する化合物としては、アルキルシロキサン系化合物、アルカンチオール系化合物、アクリル化合物を挙げることができる。   The photodegradable protective group-containing compound is preferably a compound that forms a self-assembled monolayer. If the photodegradable protective group-containing compound forms a self-assembled monolayer after immobilization on the substrate, the photodegradable protective group is aligned on the outermost surface of the substrate, and then the protective group is released by light irradiation. Thus, the terminal functional group can be exposed on the outermost surface of the substrate. On such a substrate, if the cells are adsorbed after adsorbing the cells in the first and second embodiments and adsorbing the cell adhesion promoting substance in the third embodiment, the substrate having the cells adsorbed on the outermost surface is obtained. Obtainable. Examples of the compound that forms a self-assembled monolayer include alkylsiloxane compounds, alkanethiol compounds, and acrylic compounds.

本発明で使用される光分解性保護基含有化合物は、光分解性保護基によって末端官能基が保護されたアルキルシロキサン系化合物であることができる。光分解性保護基含有化合物がアルキルシロキサン系化合物であれば、特にガラス基板上へ容易に固定化することができる。そのようなアルキルシロキサン系化合物のシラン部は、トリハロロシランまたはトリアルコキシシランであることができる。また、アルキルシロキサン系化合物のアルキル部は、直鎖または分岐の飽和アルキル鎖または不飽和アルキル鎖であることができる。基板表面に固定化された自己組織化膜のパッキングが優れているという点では、アルキル部は、直鎖アルキル鎖であることが好ましい。その炭素数は、例えば1〜20の範囲の整数であることができ、自己組織化膜のパッキングおよび原料の入手の容易性を考慮すると、4〜20の範囲の整数であることが好ましい。   The photodegradable protecting group-containing compound used in the present invention can be an alkylsiloxane compound in which a terminal functional group is protected by a photodegradable protecting group. If the photodegradable protective group-containing compound is an alkylsiloxane compound, it can be easily immobilized on a glass substrate. The silane part of such an alkylsiloxane-based compound can be trihalolosilane or trialkoxysilane. The alkyl part of the alkylsiloxane compound can be a linear or branched saturated alkyl chain or an unsaturated alkyl chain. In view of excellent packing of the self-assembled film immobilized on the substrate surface, the alkyl part is preferably a linear alkyl chain. The number of carbon atoms can be an integer in the range of, for example, 1 to 20, and is preferably an integer in the range of 4 to 20 in consideration of the packing of the self-assembled film and the availability of raw materials.

具体的には、光分解性保護基によって末端官能基が保護されたアルキルシロキサン系化合物としては、o−ニトロベンジルエステルによってカルボキシル基を保護した、以下に示すシラン化合物を挙げることができる。その合成方法については、Chem.Lett.2000,228-229を参照することができる。   Specifically, examples of the alkylsiloxane compound in which the terminal functional group is protected by a photodegradable protecting group include the following silane compounds in which a carboxyl group is protected by o-nitrobenzyl ester. For the synthesis method, Chem. Lett. 2000, 228-229 can be referred to.

上記シラン化合物は、光照射によって光分解性保護基であるニトロベンジル基を脱離することにより、末端官能基としてカルボキシル基が誘導される。そのような化合物の具体例としては、以下に示す5−トリクロロシリルペンタン酸(2−ニトロフェニル)エチルエステルを挙げることができる。   In the silane compound, a carboxyl group is derived as a terminal functional group by eliminating a nitrobenzyl group which is a photodegradable protective group by light irradiation. Specific examples of such compounds include 5-trichlorosilylpentanoic acid (2-nitrophenyl) ethyl ester shown below.

一方、光照射によって末端官能基としてアミノ基が誘導されるシラン化合物としては、下記一般式〔1〕に示す化合物を挙げることができる。   On the other hand, examples of the silane compound in which an amino group is derived as a terminal functional group by light irradiation include compounds represented by the following general formula [1].

一般式〔1〕中、Xはアルコキシ基又はハロゲン原子を表し、アルコキシ基であることが好ましい。
Xで表されるアルコキシ基としては、炭素数は特に制限されるものではないが、炭素数1〜6のアルコキシ基であることが好ましく、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポシキ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基等を挙げることができ、これらの中でもメトキシ基、エトキシ基が特に好ましく、また、Xで表されるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子等を挙げることができる。
In general formula [1], X represents an alkoxy group or a halogen atom, and is preferably an alkoxy group.
The alkoxy group represented by X is not particularly limited, but is preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, specifically, a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, An isopropoxy group, a butoxy group, an isobutoxy group, an s-butoxy group, a t-butoxy group, an n-pentyloxy group, an n-hexyloxy group, and the like can be mentioned. Among these, a methoxy group and an ethoxy group are particularly preferable. Moreover, as a halogen atom represented by X, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, an iodine atom, etc. can be mentioned.

一般式〔1〕中、R1はアルキル基を表す。R1で表されるアルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよく、また不飽和結合を有していてもよく、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基や、ホルミル基、アセチル基等のアシル基などの置換基を有していてもよい。上記アルキル基としては、炭素数は特に制限されるものではないが、炭素数1〜6のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基等のアルキル基や、ビニル基、アリル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基、2−ペンテニル基、2−ヘプチニル基等のアルケニル基や、プロパルギル基等のアルキニル基等を具体的に挙げることができ、これらの中でも特にメチル基を好適なものとして挙げることができる。 In general formula [1], R 1 represents an alkyl group. The alkyl group represented by R 1 may be linear or branched, may have an unsaturated bond, may be an alkoxy group such as a methoxy group or an ethoxy group, May have a substituent such as an acyl group such as a formyl group and an acetyl group. The alkyl group is not particularly limited, but preferably has 1 to 6 carbon atoms. Specifically, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, a butyl group, alkyl groups such as s-butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, vinyl group, allyl group, 2-propenyl group, 2-butenyl group, 2-pentenyl group Specific examples include alkenyl groups such as 2-heptynyl groups and alkynyl groups such as propargyl groups, and among these, methyl groups are particularly preferable.

一般式〔1〕中、mは1〜3の整数を表し、基板への固定化が容易となる点から、その数が大きいほど好ましい。また、一般式〔1〕中、nは整数を表し、出発原料の入手の容易さの点から、1〜20の整数であることが好ましく、2〜15の整数であることがより好ましい。   In the general formula [1], m represents an integer of 1 to 3, and is preferably as large as possible because it can be easily fixed to a substrate. Moreover, in general formula [1], n represents an integer, and is preferably an integer of 1 to 20 and more preferably an integer of 2 to 15 from the viewpoint of easy availability of starting materials.

一般式〔1〕中、Yは光分解性保護基を表す。光分解性保護基は、前述のように、光照射により離脱する任意の基をいい、例えば、2−ニトロベンジル誘導体骨格を有する基、ジメトキシベンゾイン基、2−ニトロピペロニルオキシカルボニル(NPOC)基、2−ニトロベラトリルオキシカルボニル(NVOC)基、α−メチル−2−ニトロピペロニルオキシカルボニル(MeNPOC)基、α−メチル−2−ニトロベラトリルオキシカルボニル(MeNVOC)基、2,6−ジニトロベンジルオキシカルボニル(DNBOC)基、α−メチル−2,6−ジニトロベンジルオキシカルボニル(MeDNBOC)基、1−(2−ニトロフェニル)エチルオキシカルボニル(NPEOC)基、1−メチル−1−(2−ニトロフェニル)エチルオキシカルボニル(MeNPEOC)基、9−アントラセニルメチルオキシカルボニル(ANMOC)基、1−ピレニルメチルオキシカルボニル(PYMOC)基、3′−メトキシベンゾイニルオキシカルボニル(MBOC)基、3′,5′−ジメトキシベンゾイルオキシカルボニル(DMBOC)基、7−ニトロインドリニルオキシカルボニル(NIOC)基、5,7−ジニトロインドリニルオキシカルボニル(DNIOC)基、2−アントラキノニルメチルオキシカルボニル(AQMOC)基、α,α−ジメチル−3,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル基、5−ブロモ−7−ニトロインドリニルオシキカルボニル(BNIOC)基、ブロモヒドロキシクマリン(Bhc)基等を挙げることができるが、下記一般式〔2〕で表されるシラン化合物におけるように、2−ニトロベンジル誘導体骨格を有する基が特に好ましい。   In general formula [1], Y represents a photodegradable protecting group. As described above, the photodegradable protecting group refers to any group that can be removed by light irradiation, such as a group having a 2-nitrobenzyl derivative skeleton, a dimethoxybenzoin group, 2-nitropiperonyloxycarbonyl (NPOC). Group, 2-nitroveratryloxycarbonyl (NVOC) group, α-methyl-2-nitropiperonyloxycarbonyl (MeNPOC) group, α-methyl-2-nitroveratryloxycarbonyl (MeNVOC) group, 2,6 -Dinitrobenzyloxycarbonyl (DNBOC) group, α-methyl-2,6-dinitrobenzyloxycarbonyl (MeDNBOC) group, 1- (2-nitrophenyl) ethyloxycarbonyl (NPEOC) group, 1-methyl-1- ( 2-Nitrophenyl) ethyloxycarbonyl (MeNPEOC) group, 9-an Rasenylmethyloxycarbonyl (ANMOC) group, 1-pyrenylmethyloxycarbonyl (PYMOC) group, 3'-methoxybenzoinyloxycarbonyl (MBOC) group, 3 ', 5'-dimethoxybenzoyloxycarbonyl (DMBOC) group 7-nitroindolinyloxycarbonyl (NIOC) group, 5,7-dinitroindolinyloxycarbonyl (DNIOC) group, 2-anthraquinonylmethyloxycarbonyl (AQMOC) group, α, α-dimethyl-3,5- A dimethoxybenzyloxycarbonyl group, a 5-bromo-7-nitroindolinyloxycarbonyl (BNIOC) group, a bromohydroxycoumarin (Bhc) group, and the like can be mentioned. In the silane compound represented by the following general formula [2] 2-nitrobenzyl induction Particularly preferred groups having a skeleton.

上記一般式〔1〕で表されるシラン化合物の中でも、上記一般式〔2〕で表されるシラン化合物が好ましく、かかる一般式〔2〕中、R2は水素原子又はアルキル基を表し、R2で表されるアルキル基は、直鎖状であってもよいし、分岐状であってもよく、また不飽和結合を有していてもよく、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基や、ホルミル基、アセチル基等のアシル基などの置換基を有していてもよい。上記アルキル基としては、炭素数が制限されるものではないが、炭素数1〜6のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、s−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基等のアルキル基や、ビニル基、アリル基、2−プロペニル基、2−ブテニル基、2−ペンテニル基、2−ヘプチニル基等のアルケニル基や、プロパルギル基等のアルキニル基等を具体的に挙げることができ、これらの中でも特にメチル基を好適なものとして挙げることができる。 Among the silane compounds represented by the general formula [1], the silane compound represented by the general formula [2] is preferable. In the general formula [2], R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R The alkyl group represented by 2 may be linear or branched, may have an unsaturated bond, an alkoxy group such as a methoxy group or an ethoxy group, You may have substituents, such as acyl groups, such as a formyl group and an acetyl group. The alkyl group is not limited in carbon number, but preferably has 1 to 6 carbon atoms. Specifically, methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, butyl group, s Alkyl groups such as -butyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, vinyl group, allyl group, 2-propenyl group, 2-butenyl group, 2-pentenyl group An alkenyl group such as 2-heptynyl group, an alkynyl group such as propargyl group, and the like can be specifically exemplified. Among these, a methyl group can be particularly preferred.

一般式〔2〕中、R3及びR4はそれぞれ独立して水素原子又はアルコキシ基を表す。すなわち、R3及びR4は同一の置換基であってもよいし、異なる置換基であってもよいが、同一の基であることが好ましく、アルコキシ基であることが好ましい。R3及びR4で表されるアルコキシ基としては、炭素数は特に制限されるものではないが、炭素数1〜6のアルコキシ基であることが好ましく、具体的には、メトキシ基、エトキシ基、プロポシキ基、イソプロポキシ基、ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、n−ペンチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基等が挙げられ、これらの中でもメトキシ基、エトキシ基が特に好ましい。 In general formula [2], R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or an alkoxy group. That is, R 3 and R 4 may be the same substituent or different substituents, but are preferably the same group, and are preferably alkoxy groups. The alkoxy group represented by R 3 and R 4 is not particularly limited, but is preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, specifically, a methoxy group or an ethoxy group. , Propoxy group, isopropoxy group, butoxy group, isobutoxy group, s-butoxy group, t-butoxy group, n-pentyloxy group, n-hexyloxy group, etc., among which methoxy group and ethoxy group are particularly preferable preferable.

一方、光照射によって末端官能基としてスルホ基が誘導されるシラン化合物としては、下記一般式〔3〕に示す化合物を挙げることができる。   On the other hand, examples of the silane compound in which a sulfo group is derived as a terminal functional group by light irradiation include compounds represented by the following general formula [3].

一般式〔3〕中、Xはアルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Yは光分解性保護基を表し、R1はアルキル基を表す。mは1〜3の整数を表し、nは整数を表す。一般式〔3〕におけるX、Y、R1については、一般式〔1〕におけるX、Y、R1と同様である。一般式〔3〕におけるm、nについても、一般式〔1〕におけるm、nと同様である。 In general formula [3], X represents an alkoxy group or a halogen atom, Y represents a photodegradable protecting group, and R 1 represents an alkyl group. m represents an integer of 1 to 3, and n represents an integer. X, Y, for R 1 in the general formula [3], the same X, Y, and R 1 in formula (1). M and n in the general formula [3] are the same as m and n in the general formula [1].

上記一般式〔3〕で表されるシラン化合物の中でも、上記一般式〔4〕で表されるシラン化合物が好ましく、かかる一般式〔4〕中、R2は水素原子又はアルキル基を表し、R3及びR4はそれぞれ独立して水素原子又はアルコキシ基を表す。一般式〔4〕におけるR2、R3、R4については、一般式〔2〕におけるR2、R3、R4と同様である。 Among the silane compounds represented by the general formula [3], the silane compound represented by the general formula [4] is preferable. In the general formula [4], R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or an alkoxy group. For R 2, R 3, R 4 in the general formula [4] is the same as R 2, R 3, R 4 in the general formula (2).

一方、光照射によって末端官能基としてチオール基が誘導される化合物としては、下記一般式〔5〕に示す化合物を挙げることができる。   On the other hand, examples of the compound in which a thiol group is derived as a terminal functional group by light irradiation include compounds represented by the following general formula [5].

一般式〔5〕中、Xはアルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Yは光分解性保護基を表し、R1はアルキル基を表す。mは1〜3の整数を表し、nは整数を表す。一般式〔5〕におけるX、Y、R1については、一般式〔1〕におけるX、Y、R1と同様である。一般式〔5〕におけるm、nについても、一般式〔1〕におけるm、nと同様である。 In general formula [5], X represents an alkoxy group or a halogen atom, Y represents a photodegradable protecting group, and R 1 represents an alkyl group. m represents an integer of 1 to 3, and n represents an integer. X, Y, for R 1 in the general formula [5], the same X, Y, and R 1 in formula (1). M and n in the general formula [5] are the same as m and n in the general formula [1].

上記一般式〔5〕で表されるシラン化合物の中でも、上記一般式〔6〕で表されるシラン化合物が好ましく、かかる一般式〔6〕中、R2は水素原子又はアルキル基を表し、R3及びR4はそれぞれ独立して水素原子又はアルコキシ基を表す。一般式〔6〕におけるR2、R3、R4については、一般式〔2〕におけるR2、R3、R4と同様である。 Among the silane compounds represented by the general formula [5], a silane compound represented by the general formula [6] is preferable. In the general formula [6], R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom or an alkoxy group. For R 2, R 3, R 4 in the general formula [6] is the same as R 2, R 3, R 4 in the general formula (2).

光照射によって末端官能基としてリン酸基が誘導されるシラン化合物としては、下記一般式〔9〕に示す化合物を挙げることができる。   Examples of the silane compound in which a phosphate group is derived as a terminal functional group by light irradiation include compounds represented by the following general formula [9].

一般式〔9〕中、Xはアルコキシ基又はハロゲン原子を表し、Yは光分解性保護基を表し、WはY又は水素原子を表し、R1はアルキル基を表す。mは1〜3の整数を表し、nは整数を表し、lは0又は1を表す。一般式〔9〕におけるX、Y、R1については、一般式〔1〕におけるX、Y、R1と同様である。一般式〔9〕におけるm、nについても、一般式〔1〕におけるm、nと同様である。 In the general formula [9], X represents an alkoxy group or a halogen atom, Y represents a photodegradable protecting group, W represents Y or a hydrogen atom, and R 1 represents an alkyl group. m represents an integer of 1 to 3, n represents an integer, and l represents 0 or 1. X, Y, for R 1 in the general formula [9], the same X, Y, and R 1 in formula (1). M and n in the general formula [9] are the same as m and n in the general formula [1].

上記一般式〔9〕で表されるシラン化合物の中でも、上記一般式〔10〕又は一般式〔11〕で表されるシラン化合物が好ましく、かかる一般式〔10〕及び〔11〕中、R2は水素原子又はアルキル基を表し、R3及びR4はそれぞれ独立して水素原子又はアルコキシ基を表す。一般式〔10〕及び〔11〕におけるR2、R3、R4については、一般式〔2〕におけるR2、R3、R4と同様である。 Among the silane compounds represented by the general formula [9], the silane compounds represented by the general formula [10] or the general formula [11] are preferable. In the general formulas [10] and [11], R 2 Represents a hydrogen atom or an alkyl group, and R 3 and R 4 each independently represent a hydrogen atom or an alkoxy group. For R 2, R 3, R 4 in the general formula [10] and [11] is the same as R 2, R 3, R 4 in the general formula (2).

上記一般式〔1〕〜〔6〕及び一般式〔9〕〜〔11〕で表されるシラン化合物(mが0の場合も含む)の中でも、特に一般式〔2〕、一般式〔4〕、一般式〔6〕、一般式〔10〕及び一般式〔11〕で表されるシラン化合物が好ましく、これらの中でもmが1〜3の整数である化合物が好ましく、具体的には1−(2−ニトロフェニル)エチル−N−(3−(トリエトキシシリル)プロピル)カルバマート(具体例1)、1−(2−ニトロフェニル)エチル−N−(3−(トリメトキシシリル)プロピル)カルバマート(具体例2)、1−(2−ニトロフェニル)エチル−N−(3−(メチルジエトキシシリル)プロピル)カルバマート(具体例3)、1−(4,5−ジメトキシ−2−ニトロフェニル)エチル−N−(3−(トリエトキシシリル)プロピル)カルバマート(具体例4)、1−(2−ニトロフェニル)エチル−N−(11−トリエトキシシリル)プロピル)カルバマート(具体例5)、2−ニトロベンジル−4−(トリメトキシシリル)ブタンスルホネート(具体例6)、2−ニトロベンジル−4−(トリエトキシシリル)ブタンスルホネート(具体例7)、2−ニトロベンジル−3−(トリメトキシシリル)プロピルスルフィド(具体例8)等を挙げることができる。   Among the silane compounds represented by the general formulas [1] to [6] and the general formulas [9] to [11] (including the case where m is 0), the general formula [2] and the general formula [4] The silane compounds represented by the general formula [6], the general formula [10], and the general formula [11] are preferable, and among these, a compound in which m is an integer of 1 to 3 is preferable. 2-nitrophenyl) ethyl-N- (3- (triethoxysilyl) propyl) carbamate (specific example 1), 1- (2-nitrophenyl) ethyl-N- (3- (trimethoxysilyl) propyl) carbamate ( Specific example 2), 1- (2-nitrophenyl) ethyl-N- (3- (methyldiethoxysilyl) propyl) carbamate (specific example 3), 1- (4,5-dimethoxy-2-nitrophenyl) ethyl -N- (3- (Triethoxy Silyl) propyl) carbamate (specific example 4), 1- (2-nitrophenyl) ethyl-N- (11-triethoxysilyl) propyl) carbamate (specific example 5), 2-nitrobenzyl-4- (trimethoxysilyl) ) Butanesulfonate (specific example 6), 2-nitrobenzyl-4- (triethoxysilyl) butanesulfonate (specific example 7), 2-nitrobenzyl-3- (trimethoxysilyl) propyl sulfide (specific example 8), etc. Can be mentioned.

上記シラン化合物の合成方法などの詳細については、特開2003−321479号公報を参照することができる。   JP, 2003-321479, A can be referred to for details, such as a synthesis method of the above-mentioned silane compound.

光分解性保護基含有化合物として、光分解性保護基によって末端官能基が保護されたアルキルシロキサン系化合物を使用する場合、該化合物を固定化する基板は、ガラス基板であることが好ましい。アルキルシロキサン系化合物のガラス基板への固定化は、公知の方法で行うことができる。例えば、アルキルシロキサン系化合物を適当な溶媒に溶解してガラス基板にコーティングし、アルキルシロキサン系化合物を基板にカップリングさせることによって、アルキルシロキサン系化合物をガラス基板上に固定化することができる。コーティングの手段としては、塗布、スプレー、ディッピング等が挙げられ、中でもディッピングが好ましい。固定化は、室温処理によって行うことができ、還流処理を施すことが好ましい。ガラス基板には、固定化処理前に前処理を行うこともできる。前処理は、酸性溶液を基板上にコーティングすることにより行うことができる。酸性溶液としては、硫酸、塩酸、硝酸、過酸化水素等が挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよいが、硫酸及び過酸化水素の併用が好ましい。コーティングの手段としては、例えば、塗布、スプレー、ディッピング等が挙げられる。この前処理により基板上に親水性基(シラノール基)を形成することができる。   When using an alkylsiloxane compound having a terminal functional group protected by a photodegradable protective group as the photodegradable protective group-containing compound, the substrate on which the compound is immobilized is preferably a glass substrate. Immobilization of the alkylsiloxane compound on the glass substrate can be performed by a known method. For example, the alkylsiloxane compound can be immobilized on the glass substrate by dissolving the alkylsiloxane compound in a suitable solvent, coating the glass substrate, and coupling the alkylsiloxane compound to the substrate. Examples of the coating means include application, spraying, dipping, etc. Among them, dipping is preferable. Immobilization can be performed by room temperature treatment, and it is preferable to perform reflux treatment. The glass substrate can be pretreated before immobilization. The pretreatment can be performed by coating an acidic solution on the substrate. Examples of the acidic solution include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, hydrogen peroxide, and the like. These may be used alone or in combination of two or more, but the combined use of sulfuric acid and hydrogen peroxide is preferable. Examples of the coating means include coating, spraying, and dipping. By this pretreatment, a hydrophilic group (silanol group) can be formed on the substrate.

更に、本発明では、金属表面を有する基板を用いる場合、光分解性保護基含有化合物として、光分解性保護基によって末端官能基が保護されたアルカンチオールや、分子内にジスルフィド結合(−S−S−)を有する化合物のような硫黄含有化合物を用いることができる。これらの硫黄含有化合物は、金属−硫黄結合によって金属基板上に固定化することができる。   Furthermore, in the present invention, when a substrate having a metal surface is used, as a photodegradable protective group-containing compound, an alkanethiol whose terminal functional group is protected by a photodegradable protective group, or a disulfide bond (—S— Sulfur-containing compounds such as compounds having S-) can be used. These sulfur-containing compounds can be immobilized on a metal substrate by a metal-sulfur bond.

そのような硫黄含有化合物としては、以下に示す化合物を挙げることができる。   Examples of such a sulfur-containing compound include the compounds shown below.

式中、X’は、目的とする官能基を誘導する基であり、好ましくはカルバメート基、カルボン酸エステル基、カーボネート基、エーテル基、チオカーボネート基、チオエーテル基またはスルホン酸エステル基である。これらの基は、下記のような配置でチオール系化合物またはジスルフィド系化合物中に存在し、光脱離性保護基(Y’)の脱離により、右欄に記載の官能基を誘導する。なお、下表において、zは、Zに結合する結合手を表し、yはY’に結合する結合手を表す。 In the formula, X ′ is a group that induces a target functional group, and preferably a carbamate group, a carboxylic acid ester group, a carbonate group, an ether group, a thiocarbonate group, a thioether group, or a sulfonic acid ester group. These groups are present in the thiol compound or disulfide compound in the following arrangement, and the functional group described in the right column is derived by elimination of the photoreleasable protecting group (Y ′). In the table below, z represents a bond bonded to Z, and y represents a bond bonded to Y ′.

Y’は、光脱離性保護基であり、所定の反応工程においてはX’を保護し、光照射により脱離する性質を有する。このような光脱離性保護基としては、好ましくは下記式[15]にて示される光脱離性保護基を例示できる。 Y ′ is a photoreleasable protecting group, and has a property of protecting X ′ in a predetermined reaction step and leaving by light irradiation. As such a photolabile protecting group, a photolabile protecting group represented by the following formula [15] is preferably exemplified.

11は、水素またはメチル基であり、
bは、1〜4の整数、好ましくは1〜2の整数であり、
12は、水素またはメトキシ基であり、bが2以上の場合は、2つのR12は共同して酸素を含んでいてもよい環(たとえばメチレンジオキシ基)を形成してもよい。
したがって、好ましい光脱離性保護基としては、下記構造のものを例示できる。
R 11 is hydrogen or a methyl group,
b is an integer of 1-4, preferably an integer of 1-2,
R 12 is hydrogen or a methoxy group, and when b is 2 or more, the two R 12 may jointly form a ring that may contain oxygen (for example, a methylenedioxy group).
Accordingly, preferable examples of the photodetachable protecting group include those having the following structures.

上記のような光脱離性保護基Y’は、光照射によりX’から脱離し、上記表に示した基を誘導する。なお、Y’の脱離に際して、X’の一部もともに脱離する場合がある。たとえば、上記表において、カルバメート基からアミン基が誘導される際には、カルバメート基中のCOO基も光脱離性保護基Y’とともに脱離する。
Zは、ヘテロ原子を含有していてもよい二価の炭化水素基であり、単分子膜の形成を損なわない限り、特に限定はされないが、
好ましくは−(CH2c−、−(CH2−CH2−O)d−、
The photoreleasable protecting group Y ′ as described above is eliminated from X ′ by light irradiation to induce the groups shown in the above table. When Y ′ is desorbed, part of X ′ may be desorbed together. For example, in the above table, when an amine group is derived from a carbamate group, the COO group in the carbamate group is also removed together with the photoremovable protective group Y ′.
Z is a divalent hydrocarbon group which may contain a hetero atom, and is not particularly limited as long as the formation of the monomolecular film is not impaired.
Preferably - (CH 2) c -, - (CH 2 -CH 2 -O) d -,

から選ばれる。ここで、c、d、e、fは、それぞれ好ましくは1〜30の整数、さらに好ましくは1〜20の整数である。また、Zは、上記の基の組み合わせであってもよい。この場合、c+d+e+fは、好ましくは1〜40、さらに好ましくは1〜20程度である。
したがって、Zが、−(CH2c−単独で構成される場合には、cは、好ましくは1〜30の整数、さらに好ましくは1〜20の整数であり、
Zが、−(CH2−CH2−O)d−単独で構成される場合には、dは、好ましくは1〜30の整数、さらに好ましくは1〜20の整数であり、
Zが、−(Ph)e−単独で構成される場合には、eは、好ましく1〜30の整数、さらに好ましくは1〜20の整数であり、
Zが、−(Ph−O)f−単独で構成される場合には、fは、好ましく1〜30の整数、さらに好ましくは1〜20の整数である。
Chosen from. Here, c, d, e, and f are each preferably an integer of 1 to 30, more preferably an integer of 1 to 20. Z may be a combination of the above groups. In this case, c + d + e + f is preferably 1 to 40, more preferably about 1 to 20.
Therefore, when Z is composed of — (CH 2 ) c — alone, c is preferably an integer of 1 to 30, more preferably an integer of 1 to 20,
When Z is composed of — (CH 2 —CH 2 —O) d — alone, d is preferably an integer of 1 to 30, more preferably an integer of 1 to 20,
When Z is constituted by-(Ph) e -alone, e is preferably an integer of 1 to 30, more preferably an integer of 1 to 20,
When Z is composed of-(Ph-O) f- alone, f is preferably an integer of 1 to 30, more preferably an integer of 1 to 20.

上記した構成単位は、上述したように、任意の組み合わせで2種以上含まれていてもよい。このようなZの構成例としては、下記の基を例示できる。
−(CH2c1−(Ph)e1−(CH2c2
(c1は、1〜20の整数、e1は1〜20の整数、c2は1〜20の整数であり、c1+e1+c2は40以下である)
−(CH2c3−(Ph−O)f1
(c3は、1〜20の整数、f1は1〜20の整数、c3+f1は40以下である)
−(CH2c4−(Ph−O)f2−(CH2−CH2−O)d1
(c4は、1〜20の整数、f2は1〜20の整数、d1は1〜20の整数であり、c4+f2+d1は40以下である)
なお、式[13]において、複数のX’、Y’、Zはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
As described above, two or more kinds of the structural units described above may be included in any combination. Examples of such a configuration of Z include the following groups.
- (CH 2) c1 - ( Ph) e1 - (CH 2) c2 -
(C1 is an integer of 1 to 20, e1 is an integer of 1 to 20, c2 is an integer of 1 to 20, and c1 + e1 + c2 is 40 or less)
- (CH 2) c3 - ( Ph-O) f1 -
(C3 is an integer of 1 to 20, f1 is an integer of 1 to 20, and c3 + f1 is 40 or less)
- (CH 2) c4 - ( Ph-O) f2 - (CH 2 -CH 2 -O) d1 -
(C4 is an integer of 1 to 20, f2 is an integer of 1 to 20, d1 is an integer of 1 to 20, and c4 + f2 + d1 is 40 or less)
In the formula [13], a plurality of X ′, Y ′, and Z may be the same or different.

また、式[14]において、aは0〜10の整数、好ましくは0〜3の製数である。したがって、式[14]における好ましい環状スルフィド部分(S−S結合含有環)は、下記式にて示される。なお、下記式中zは、上記Zに結合する結合手を示す。   Moreover, in Formula [14], a is an integer of 0-10, Preferably it is a product number of 0-3. Accordingly, a preferable cyclic sulfide moiety (SS bond-containing ring) in the formula [14] is represented by the following formula. In the following formula, z represents a bond that bonds to Z.

上記硫黄含有化合物の合成方法などの詳細については、特開2004−51624号公報を参照することができる。このような硫黄含有化合物の金属表面を有する基板への固定化は、公知の方法で行うことができる。例えば、硫黄含有化合物を含む溶液に基板を浸漬し、例えば室温で所定時間放置することにより、硫黄含有化合物を金属表面を有する基板に固定化することができる。   JP, 2004-51624, A can be referred to for details, such as a synthesis method of the above-mentioned sulfur content compound. Such a sulfur-containing compound can be immobilized on a substrate having a metal surface by a known method. For example, the sulfur-containing compound can be immobilized on the substrate having a metal surface by immersing the substrate in a solution containing a sulfur-containing compound and allowing it to stand at room temperature for a predetermined time.

本発明において、光分解性保護基含有化合物を固定化する基板は、固定化する物質に応じて適宜選択することができる。基板としては、例えば、ガラス基板、金属を蒸着したガラス基板、金属基板、ポリスチレン基板を挙げることができる。前述のように、光分解性保護基含有化合物がアルキルシロキサン系化合物である場合は、ガラス基板を用いることが好ましく、光分解性保護基含有化合物が硫黄含有化合物である場合は、金属表面を有する基板を用いることが好ましい。金属表面を有する基板としては、金基板、銀基板、白金基板等の貴金属基板、または金、銀、白金等の貴金属を蒸着させたガラス基板を用いることができる。これらの基板は、公知の方法で作製することができ、市販品として入手することもできる。   In the present invention, the substrate on which the photodegradable protecting group-containing compound is immobilized can be appropriately selected according to the substance to be immobilized. Examples of the substrate include a glass substrate, a glass substrate on which a metal is deposited, a metal substrate, and a polystyrene substrate. As described above, when the photodegradable protective group-containing compound is an alkylsiloxane compound, it is preferable to use a glass substrate, and when the photodegradable protective group-containing compound is a sulfur-containing compound, it has a metal surface. It is preferable to use a substrate. As the substrate having a metal surface, a noble metal substrate such as a gold substrate, a silver substrate, or a platinum substrate, or a glass substrate on which a noble metal such as gold, silver, or platinum is deposited can be used. These substrates can be produced by a known method, and can also be obtained as commercial products.

次に、本発明の各態様について説明する。

[第一の態様]
本発明の第一の態様では、基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、次いで、光照射により光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して末端官能基の少なくとも一部を露出させる。そして、露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞を吸着させることにより、細胞を固定化した基板を作製する。ここで、部分的に光を照射して光分解性保護基の一部を脱離して末端官能基を露出させ、その上に細胞を吸着させれば、細胞が吸着したパターンを有する基板を作製することができる。更に、一種の細胞パターンを形成した後に、基板の他の部分において再度同様の操作を行い、新たな細胞を吸着させれば、同種または異種の複数の細胞パターンを有する基板を得ることができる。
Next, each aspect of the present invention will be described.

[First embodiment]
In the first aspect of the present invention, a compound having a terminal functional group protected by a photodegradable protecting group is immobilized on a substrate, and then at least a part of the photodegradable protecting group is eliminated by light irradiation to thereby terminate the terminal function. Expose at least part of the group. Then, the substrate on which the cells are immobilized is prepared by adsorbing the cells to at least a part of the exposed terminal functional group. Here, by partially irradiating light to remove a part of the photodegradable protecting group to expose the terminal functional group and adsorb cells on it, a substrate having a pattern in which cells are adsorbed is produced. can do. Furthermore, if a similar operation is performed again in other portions of the substrate after forming a kind of cell pattern to adsorb new cells, a substrate having a plurality of cell patterns of the same type or different types can be obtained.

光分解性保護基の脱離に使用する光は、光分解性保護基が脱離して末端官能基が露出することができれば特に制限はなく、例えば、紫外光(波長1〜400nm)を使用することができ、脱離させる光分解性保護基の光分解能によって、適宜長波長(例えば365nm)の光を使用することができる。
光照射は、基板の光分解性保護基含有物質が固定化された面側から行うこともでき、その反対の面から行うこともできる。反対面から行う場合、基板は光透過性の材質、例えばガラスからなるものであることが好ましい。また、パターンを形成したフォトマスクを介して光照射を行えば、所望の位置の光分解性保護基を選択的に脱離することができる。光脱離性保護基の脱離の条件は、光分解性保護基の種類により様々であり、一概には決定できないが、一般的には、室温程度の温度で、十分な光量の紫外線を照射することにより、光分解性保護基を脱離することができる。
The light used for elimination of the photodegradable protective group is not particularly limited as long as the photodegradable protective group can be eliminated and the terminal functional group can be exposed. For example, ultraviolet light (wavelength 1 to 400 nm) is used. Depending on the optical resolution of the photodegradable protecting group to be eliminated, light having a long wavelength (eg 365 nm) can be used as appropriate.
Light irradiation can be performed from the side of the substrate on which the photodegradable protective group-containing substance is immobilized, or from the opposite side. When performed from the opposite surface, the substrate is preferably made of a light-transmitting material such as glass. Moreover, if light irradiation is performed through the photomask in which the pattern was formed, the photodegradable protective group at a desired position can be selectively removed. The conditions for elimination of the photolabile protecting group vary depending on the type of the photodegradable protecting group and cannot be determined in general, but in general, a sufficient amount of ultraviolet light is irradiated at a temperature of about room temperature. By doing so, the photodegradable protecting group can be eliminated.

前述の光分解性保護基の光分解反応は、例えば、光源として蛍光顕微鏡に備えられた水銀ランプを使用することによって行うことができる。標準的な蛍光顕微鏡を使用した光照射系の一例を、図1に基づいて説明する。まず、図1に示すように、視野絞りと呼ばれる部分に、フォトマスクを挿入する。フォトマスクには、基板上に形成したい細胞パターンに応じたパターンを設ける。このフォトマスクは、例えばOHPシートに所望のパターンを印刷することによって作製することができる。その後、水銀光源からの光を励起フィルターに通して、光分解性保護基に応じた所望の波長の光を選択的に照射することにより、光分解性保護基を脱離させることができる。   The photodecomposition reaction of the photodegradable protecting group described above can be performed, for example, by using a mercury lamp provided in a fluorescence microscope as a light source. An example of a light irradiation system using a standard fluorescence microscope will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 1, a photomask is inserted in a portion called a field stop. The photomask is provided with a pattern corresponding to the cell pattern to be formed on the substrate. This photomask can be produced, for example, by printing a desired pattern on an OHP sheet. Thereafter, the photodegradable protective group can be removed by selectively irradiating light having a desired wavelength corresponding to the photodegradable protective group through light from the mercury light source through an excitation filter.

このように光分解性保護基を脱離することによって、末端官能基を露出させる前後に、基板を洗浄することが好ましい。基板の洗浄は、公知のバッファーを用いて行うことができる。   Thus, it is preferable to wash the substrate before and after exposing the terminal functional group by removing the photodegradable protecting group. The substrate can be washed using a known buffer.

必要により基板を洗浄した後、露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞を吸着させる。細胞の吸着は、前述のように一部の末端官能基を露出させた基板を、細胞を含む培地存在下に置き、所定時間インキュベートすることによって行うことができる。細胞接着に適した末端官能基としては、+に荷電した表面に細胞(特に神経細胞や遺伝子導入した細胞)が接着し易いと言う知見に基づくと、アミノ基を挙げることができる。但し、−に荷電した表面や中性の表面に対しても、細胞は接着することもあるため、末端官能基の種類は、細胞に応じて適宜選択することが好ましい。   After washing the substrate as necessary, the cells are adsorbed on at least a part of the exposed terminal functional groups. Adsorption of cells can be performed by placing a substrate on which some terminal functional groups are exposed as described above in the presence of a medium containing cells and incubating for a predetermined time. Examples of terminal functional groups suitable for cell adhesion include amino groups based on the knowledge that cells (particularly nerve cells or cells into which genes have been introduced) are likely to adhere to a positively charged surface. However, since the cell may adhere to a negatively charged surface or a neutral surface, the type of the terminal functional group is preferably selected according to the cell.

第一の態様では、末端官能基が露出した部分以外の基板表面への細胞の吸着を抑制するために、光分解性保護基は、使用する細胞に対して吸着性を有さないことが好ましい。これにより、基板全体を細胞存在下においても、末端官能基にのみ選択的に細胞を吸着させることができる。親水的な表面には細胞が接着しにくい傾向があるため、光分解性保護基の親水性が高ければ、細胞接着を効果的に抑制することができる。また、光分解性保護基含有化合物として、水素結合アクセプターを持った基を有する中性化合物を用いることにより、末端官能基が露出した部分以外の基板表面への細胞吸着を効果的に抑制できる場合がある。   In the first aspect, in order to suppress the adsorption of cells to the substrate surface other than the portion where the terminal functional group is exposed, the photodegradable protective group preferably has no adsorptivity to the cells to be used. . Thereby, even in the presence of cells over the entire substrate, cells can be selectively adsorbed only to the terminal functional group. Since cells tend not to adhere to a hydrophilic surface, cell adhesion can be effectively suppressed if the photodegradable protective group is highly hydrophilic. In addition, when a neutral compound having a group having a hydrogen bond acceptor is used as the photodegradable protective group-containing compound, cell adsorption to the substrate surface other than the portion where the terminal functional group is exposed can be effectively suppressed. There is.

本発明の第一、第二、および第三の態様において使用される細胞は、神経、内皮、皮膚、肺、筋肉、腎臓、肝臓、腸など由来の初代培養細胞、およびそのガン化細胞や細胞株(HepG2、HUVEC、CHO、PC12、HeLa、MDCKなど)であることができる。また、体性・胚性幹細胞ならびに遺伝子導入した組換え体細胞なども使用することができる。更に、ほ乳類の細胞以外も用いることができ、その生物種は問わない。本発明では、例えば、HEK293細胞、COS7細胞、NIH3T3細胞を用いることができる。   The cells used in the first, second, and third aspects of the present invention are primary cultured cells derived from nerves, endothelium, skin, lungs, muscles, kidneys, liver, intestines, etc., and their cancerous cells and cells. Strains (HepG2, HUVEC, CHO, PC12, HeLa, MDCK, etc.). In addition, somatic / embryonic stem cells as well as recombinant somatic cells into which genes have been introduced can also be used. Furthermore, cells other than mammalian cells can be used, and their biological species are not limited. In the present invention, for example, HEK293 cells, COS7 cells, and NIH3T3 cells can be used.

前記培地に加える細胞数は、接着領域が満たされる程十分多ければ、その数を問わない。実用的には、2時間程度で細胞と接着領域が衝突し得るのに十分多い細胞数を加えることが適当である。例えば、直径3.5 cmディッシュに対して、0.25 mm2程度の細胞接着領域を形成する場合は、105オーダーの細胞を加えれば十分である。また、使用する培地は、それぞれの細胞の培養に適した培地から適宜選択することができ、公知の培地を用いることができる。細胞を厳密に接着領域にとどめたい際は、細胞播種時は血清を含まない培地を用い、1〜2時間後に血清を含む正常培地に置換することが好ましい。 The number of cells added to the medium is not particularly limited as long as the adhesion region is sufficiently large. Practically, it is appropriate to add a sufficiently large number of cells so that the cell and the adhesion region can collide in about 2 hours. For example, when forming a cell adhesion region of about 0.25 mm 2 with respect to a 3.5 cm diameter dish, it is sufficient to add 10 5 order cells. Moreover, the culture medium to be used can be suitably selected from the culture media suitable for culture | cultivation of each cell, and a well-known culture medium can be used. When it is desired to keep cells strictly in the adhesion region, it is preferable to use a medium that does not contain serum at the time of cell seeding, and replace the medium with serum after 1 to 2 hours.

以上の操作後、別のパターンを形成したフォトマスクを用いて光照射を行って、先の光照射により脱離しなかった光分解性保護基の一部を脱離して末端官能基を露出させ、前記露出した末端官能基の少なくとも一部に、先に吸着させた細胞と同種または異種の細胞を吸着させれば、新たな細胞パターンを形成することができる。新たな細胞パターンの形成は、基板を含む培地を細胞を含まない培地に置換した後に、新たなパターンに対応したフォトマスクを用いて光照射を行い、その後新たな細胞を培地に添加することによって行うことができる。この際、先に吸着させた細胞とは別の種類の細胞を吸着させれば、二種類の細胞パターンを有する基板を形成することができる。更に同様の操作を行えば、三種以上の細胞パターンを形成することも可能である。   After the above operation, light irradiation is performed using a photomask formed with another pattern, and a part of the photodegradable protecting group that has not been removed by the previous light irradiation is removed to expose the terminal functional group, A new cell pattern can be formed by adsorbing at least a part of the exposed terminal functional group to cells of the same or different type as the previously adsorbed cells. A new cell pattern is formed by replacing the medium containing the substrate with a medium not containing cells, then irradiating with light using a photomask corresponding to the new pattern, and then adding new cells to the medium. It can be carried out. At this time, if a different type of cell from the previously adsorbed cells is adsorbed, a substrate having two types of cell patterns can be formed. Further, if the same operation is performed, it is possible to form three or more types of cell patterns.

[第二の態様]
本発明の第二の態様では、基板上に光分解性保護基含有化合物を固定化した後、光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質を吸着させる。細胞接着抑制物質の吸着は、細胞接着抑制物質を含む溶液に基板を浸漬し、または、細胞接着抑制物質を含む溶液を基板上に滴下して所定時間放置することによって行うことができる。細胞接着抑制物質の吸着前に、例えばエタノールによって基板に滅菌処理を施すこともできる。また、細胞接着抑制物質を吸着させる前後に、基板を洗浄することが好ましい。基板の洗浄は、公知のバッファーを用いて行うことができる。
[Second embodiment]
In the second aspect of the present invention, after immobilizing the photodegradable protective group-containing compound on the substrate, the cell adhesion inhibitor is adsorbed on at least a part of the photodegradable protective group. Adsorption of the cell adhesion-inhibiting substance can be performed by immersing the substrate in a solution containing the cell adhesion-inhibiting substance or by dropping a solution containing the cell adhesion-inhibiting substance on the substrate and leaving it for a predetermined time. Prior to adsorption of the cell adhesion-inhibiting substance, the substrate can be sterilized with, for example, ethanol. Moreover, it is preferable to wash the substrate before and after adsorbing the cell adhesion inhibitor. The substrate can be washed using a known buffer.

細胞接着抑制物質としては、例えば、タンパク質(血清アルブミン、オボアルブミン、カゼイン、キニノゲンなど)、高分子(ポリエチレングリコール、2−メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)、アガロース、ポリサッカライド、およびその誘導体)、低分子化合物(オリゴエチレングリコール、マンニトール、およびその誘導体、天然・合成リン脂質(フォスファチジルコリンなど))を用いることができ、使用する細胞に応じて選択することが好ましい。中でも、多くの細胞に対して接着抑制効果を有するため、血清アルブミンを用いることが好ましい。また、ここに例示した細胞接着抑制物質は、多くの細胞種に適用可能であるが、細胞接着抑制性タンパク質を消化するプロテアーゼを分泌する細胞もあり、その際は、高分子・低分子化合物、またはリン脂質を使用することが好ましい。また、細胞接着抑制物質の選択にあたっては、光分解性保護基に対する吸着性も考慮することが好ましい。   Examples of the cell adhesion inhibitor include proteins (serum albumin, ovalbumin, casein, kininogen, etc.), polymers (polyethylene glycol, 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine (MPC), agarose, polysaccharides, and derivatives thereof), low Molecular compounds (oligoethylene glycol, mannitol, and derivatives thereof, natural / synthetic phospholipids (phosphatidylcholine, etc.)) can be used, and it is preferable to select them according to the cells to be used. Among them, it is preferable to use serum albumin because it has an adhesion suppressing effect on many cells. In addition, the cell adhesion inhibitory substances exemplified here can be applied to many cell types, but there are also cells that secrete proteases that digest cell adhesion inhibitory proteins. Alternatively, phospholipid is preferably used. In selecting a cell adhesion inhibitor, it is preferable to consider the adsorptivity to the photodegradable protecting group.

細胞接着抑制物質を含む溶液は、細胞接着抑制物質を適当なバッファーに溶解することによって調製することができる。溶液中の細胞接着抑制物質の濃度は、使用する細胞接着抑制物質の細胞接着抑制効果等に応じて適宜調整することが好ましく、例えば、1 μg/ml〜20 mg/mlとすることができる。バッファーとしては、中性付近に緩衝能を有するものを用いることができ、例えば、リン酸バッファー、炭酸バッファー、HEPESバッファー等を用いることができる。また、バッファーの濃度は、緩衝能を発揮する濃度範囲であり、且つ、細胞接着抑制性物質の活性が失われない程度の濃度であることが好ましく、例えば、100〜200mMが実用的である。   A solution containing a cell adhesion inhibitory substance can be prepared by dissolving the cell adhesion inhibitory substance in an appropriate buffer. The concentration of the cell adhesion-inhibiting substance in the solution is preferably adjusted as appropriate according to the cell adhesion-inhibiting effect of the cell adhesion-inhibiting substance used, and can be, for example, 1 μg / ml to 20 mg / ml. As the buffer, a buffer having a buffer capacity near neutrality can be used. For example, a phosphate buffer, a carbonate buffer, a HEPES buffer, or the like can be used. Further, the concentration of the buffer is preferably in a concentration range in which the buffering capacity is exerted, and is such a concentration that does not lose the activity of the cell adhesion inhibitory substance. For example, 100 to 200 mM is practical.

その後、光照射によって細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して末端官能基の少なくとも一部を露出させる。この光照射による光分解性保護基の脱離については、先に第一の態様について述べた通りであり、部分的に光照射を行うことによって、基板上の所望の位置に末端官能基を露出させることができる。こうして露出させた末端官能基に細胞を吸着させることにより、細胞を固定化した基板を得ることができる。細胞の吸着方法については、先に第一の態様について述べた通りである。第二の態様では、末端官能基が露出した部分以外の基板表面は、細胞接着抑制物質が吸着しているため、細胞接着が抑制される。そのため、基板全体を細胞存在下においても、末端官能基にのみ選択的に細胞を吸着させることができるという利点がある。   Thereafter, at least a part of the photodegradable protective group to which the cell adhesion inhibitor is adsorbed by light irradiation is removed to expose at least a part of the terminal functional group. The elimination of the photodegradable protecting group by this light irradiation is as described in the first embodiment, and the terminal functional group is exposed at a desired position on the substrate by performing partial light irradiation. Can be made. By adsorbing the cells to the terminal functional groups thus exposed, a substrate on which the cells are immobilized can be obtained. The cell adsorption method is as described in the first embodiment. In the second aspect, since the cell adhesion inhibitor is adsorbed on the substrate surface other than the portion where the terminal functional group is exposed, cell adhesion is suppressed. Therefore, there is an advantage that cells can be selectively adsorbed only to the terminal functional group even in the presence of cells over the entire substrate.

第二の態様においても、別のパターンを形成したフォトマスクを用いて光照射を行って、先の光照射によって脱離しなかった光分解性保護基(細胞接着抑制物質が吸着している)の一部を脱離して末端官能基を露出させ、露出した末端官能基に先に吸着させた細胞と同種または異種の細胞を吸着させれば、新たな細胞パターンを形成することができる。新たな細胞パターンの形成は、基板を含む培地を、細胞を含まない培地に置換した後、新たなパターンに対応したフォトマスクを用いて光照射を行い、その後新たな細胞を培地に添加することによって行うことができる。この際、先に吸着させた細胞とは別の種類の細胞を吸着させれば、二種類の細胞パターンを有する基板を形成することができる。更に同様の操作を行えば、三種以上の細胞パターンを形成することも可能である。   Also in the second embodiment, the photodegradable protective group (cell adhesion inhibitory substance adsorbed) that has not been detached by the previous light irradiation after light irradiation using a photomask formed with another pattern A new cell pattern can be formed by removing a part to expose the terminal functional group and adsorbing the same or different cells as the cells previously adsorbed to the exposed terminal functional group. For the formation of a new cell pattern, the medium containing the substrate is replaced with a medium that does not contain cells, and then light irradiation is performed using a photomask corresponding to the new pattern, and then new cells are added to the medium. Can be done by. At this time, if a different type of cell from the previously adsorbed cells is adsorbed, a substrate having two types of cell patterns can be formed. Further, if the same operation is performed, it is possible to form three or more types of cell patterns.

[第三の態様]
本発明の第三の態様では、光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質を吸着させ、光照射により前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させる。これらの操作については、先に第二の態様について述べた通りであり、部分的に光照射を行うことによって、基板上の所望の位置に末端官能基を露出させることができる。その後、露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞接着促進物質を吸着させる。細胞接着促進物質の吸着は、細胞接着促進物質を含む溶液に基板を浸漬し、または、細胞接着促進物質を含む溶液を基板上に滴下して所定時間放置することによって行うことができる。細胞接着促進物質を吸着させる前後に、基板を洗浄することが好ましい。基板の洗浄は、公知のバッファーを用いて行うことができる。
[Third embodiment]
In the third aspect of the present invention, a cell adhesion inhibitory substance is adsorbed on at least a part of the photodegradable protective group, and at least a part of the photodegradable protective group adsorbed by the cell adhesion inhibitory substance is removed by light irradiation. To expose at least a portion of the terminal functional group. About these operation, it is as having described the 2nd aspect previously, A terminal functional group can be exposed to the desired position on a board | substrate by performing light irradiation partially. Thereafter, the cell adhesion promoting substance is adsorbed on at least a part of the exposed terminal functional group. Adsorption of the cell adhesion promoting substance can be performed by immersing the substrate in a solution containing the cell adhesion promoting substance or by dropping a solution containing the cell adhesion promoting substance on the substrate and leaving it for a predetermined time. It is preferable to wash the substrate before and after adsorbing the cell adhesion promoting substance. The substrate can be washed using a known buffer.

細胞接着促進物質としては、例えば、タンパク質(フィブロネクチン、コラーゲン、ラミニン、テネイシンなど)、高分子(ポリリジン、RGDペプチド修飾高分子など)、低分子化合物(接着タンパク質模倣ペプチド(RGDペプチド、PHSRNペプチド)など)を用いることができ、使用する細胞に応じて選択することが好ましい。中でも、フィブロネクチンは、多数の細胞に対して細胞接着性を有するため好ましい。細胞接着促進物質としては、使用する細胞種の細胞膜中に発現している受容体蛋白質に対するリガンドとなるもの(蛋白質、その模倣物質およびその断片)を使用することが好ましい。例えば、神経細胞であればラミニンが、内皮細胞、肝細胞、筋肉細胞などはコラーゲンが効果的である。また、神経細胞や遺伝子導入した細胞に関しては、ポリリジンなどの+に荷電した高分子化合物も有効である。また、細胞接着促進物質の選択にあたっては、末端官能基に対する吸着性も考慮することが好ましい。   Examples of cell adhesion promoters include proteins (fibronectin, collagen, laminin, tenascin, etc.), polymers (polylysine, RGD peptide modified polymers, etc.), low molecular compounds (adhesion protein mimetic peptides (RGD peptide, PHSRN peptide), etc.) ) Can be used and is preferably selected according to the cell used. Among these, fibronectin is preferable because it has cell adhesion to many cells. As the cell adhesion promoting substance, it is preferable to use a substance (protein, its mimetic substance and fragment thereof) that becomes a ligand for the receptor protein expressed in the cell membrane of the cell type to be used. For example, laminin is effective for nerve cells, and collagen is effective for endothelial cells, hepatocytes, muscle cells, and the like. In addition, for nerve cells and cells into which genes have been introduced, a positively charged polymer compound such as polylysine is also effective. In selecting a cell adhesion promoting substance, it is preferable to consider the adsorptivity to the terminal functional group.

細胞接着促進物質を含む溶液は、細胞接着促進物質を適当なバッファーに溶解することによって調製することができる。溶液中の細胞接着促進物質の濃度は、使用する細胞接着促進物質の細胞接着性等に応じて適宜調整することが好ましく、例えば、1 μg/ml〜20 mg/mlとすることができる。また、バッファーとしては、中性付近に緩衝能を有するものを用いることができ、例えば、リン酸バッファー、炭酸バッファー、HEPESバッファー等を用いることができる。また、バッファーの濃度は、緩衝能を発揮する濃度範囲であり、且つ、細胞接着促進物質の活性が失われない程度の濃度であることが好ましく、例えば、100〜200mMが実用的である。   A solution containing a cell adhesion promoting substance can be prepared by dissolving the cell adhesion promoting substance in an appropriate buffer. The concentration of the cell adhesion promoting substance in the solution is preferably adjusted as appropriate according to the cell adhesion property of the cell adhesion promoting substance to be used, and can be, for example, 1 μg / ml to 20 mg / ml. As the buffer, a buffer having a buffering ability near neutrality can be used. For example, a phosphate buffer, a carbonate buffer, a HEPES buffer, or the like can be used. Further, the concentration of the buffer is preferably in a concentration range in which the buffering capacity is exerted, and is such a concentration that the activity of the cell adhesion promoting substance is not lost. For example, 100 to 200 mM is practical.

細胞接着促進物質を吸着させた後、細胞接着促進物質の少なくとも一部に細胞を吸着させることにより、細胞を固定化した基板を得ることができる。細胞の吸着は、先に第一の態様について説明した方法と同様の方法で行うことができる。特に、第三の態様では、細胞接着促進物質に細胞を吸着させるため、第一、第二の態様の方法と比べて、細胞の吸着が良好に行われるという利点がある。また、第三の態様も、第二の態様と同様に、末端官能基が露出した部分以外の基板表面は、細胞接着抑制物質が吸着しているため、細胞接着が抑制される。そのため、基板全体を細胞存在下においても、細胞を基板上の細胞接着促進物質に選択的に接着させることができるという利点もある。   After the cell adhesion promoting substance is adsorbed, a cell on which the cells are immobilized can be obtained by adsorbing the cells to at least a part of the cell adhesion promoting substance. Cell adsorption can be performed in the same manner as described above for the first embodiment. In particular, in the third aspect, since the cells are adsorbed to the cell adhesion promoting substance, there is an advantage that the cell is favorably adsorbed as compared with the methods of the first and second aspects. Further, in the third aspect, similarly to the second aspect, since the cell adhesion inhibitor is adsorbed on the substrate surface other than the portion where the terminal functional group is exposed, cell adhesion is suppressed. Therefore, there is an advantage that cells can be selectively adhered to a cell adhesion promoting substance on the substrate even in the presence of cells.

第三の態様においても、別のパターンを形成したフォトマスクを用いて光照射を行って、先の光照射によって脱離しなかった光分解性保護基(細胞接着抑制物質が吸着している)の一部を脱離して末端官能基を露出させ、露出した末端官能基の少なくとも一部に先に吸着させた細胞接着促進物質と同種または異種の細胞接着促進物質を吸着させ、その細胞接着促進物質の少なくとも一部に、先に吸着させた細胞と同種または異種の細胞を吸着させれば、新たな細胞パターンを形成することができる。新たな細胞パターンの形成は、新たなパターンに対応したフォトマスクを用いて光照射を行い、光照射の前または後に、基板を含む培地を、細胞接着促進物質を含む培地に置換し、その後新たな細胞を培地に添加することによって行うことができる。この際、先に吸着させた細胞とは別の種類の細胞を吸着させれば、二種類の細胞パターンを有する基板を形成することができる。更に同様の操作を行えば、三種以上の細胞パターンを形成することも可能である。   Also in the third aspect, photoirradiation using a photomask having another pattern is performed, and a photodegradable protective group (cell adhesion inhibitor is adsorbed) that has not been detached by the previous light irradiation. A part of the terminal functional group is removed to expose the terminal functional group, and a cell adhesion promoting substance that is the same or different from the cell adhesion promoting substance previously adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group is adsorbed to the cell. A new cell pattern can be formed by adsorbing at least a part of the cells of the same or different type as the previously adsorbed cells. The new cell pattern is formed by irradiating light using a photomask corresponding to the new pattern, replacing the medium containing the substrate with the medium containing the cell adhesion promoting substance before or after the light irradiation, and then newly Can be performed by adding various cells to the medium. At this time, if a different type of cell from the previously adsorbed cells is adsorbed, a substrate having two types of cell patterns can be formed. Further, if the same operation is performed, it is possible to form three or more types of cell patterns.

以上説明した本発明の第一、第二、第三の態様の方法によれば、細胞播種後に、新たな細胞接着パターニングの形成およびサイズの変更を行うことができる。特に、本発明の方法における光分解性保護基の脱離、細胞、細胞接着抑制物質、細胞接着促進物質の吸着は、細胞培養下でも容易に行うことができる。よって、本発明の方法によれば、細胞培養下において新たな細胞接着パターニングの形成およびサイズの変更を容易に行うことができる。   According to the method of the 1st, 2nd, 3rd aspect of this invention demonstrated above, formation of a new cell adhesion pattern and a change of size can be performed after cell seeding. In particular, elimination of the photodegradable protective group, adsorption of cells, cell adhesion-inhibiting substances, and cell adhesion promoting substances in the method of the present invention can be easily performed even in cell culture. Therefore, according to the method of the present invention, it is possible to easily form a new cell adhesion pattern and change the size under cell culture.

本発明の方法によって得られる細胞を固定化した基板は、細胞アレイであることができる。細胞アレイとは、細胞を固定化したスポットがアレイ状に形成されている基板をいう。本発明の方法によれば、パターンを有するフォトマスクを介して光照射を行い、基板上の所望の位置の光分解性保護基を選択的に脱離させることにより、所望の細胞パターンを有する細胞アレイを容易に作製することができる。   The substrate on which the cells obtained by the method of the present invention are immobilized can be a cell array. The cell array refers to a substrate on which spots on which cells are immobilized are formed in an array. According to the method of the present invention, cells having a desired cell pattern are obtained by irradiating light through a photomask having a pattern and selectively desorbing a photodegradable protecting group at a desired position on the substrate. Arrays can be made easily.

更に、本発明は、基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物が固定化された基板であって、前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質が吸着している、前記基板にも関する。本発明の基板の作製方法は、先に説明した通りである。本発明の基板は、本発明の第二および第三の態様に使用することができる。   Furthermore, the present invention is a substrate in which a compound having a terminal functional group protected by a photodegradable protecting group is immobilized on a substrate, and a cell adhesion inhibitor is adsorbed on at least a part of the photodegradable protecting group. It also relates to the substrate. The method for manufacturing the substrate of the present invention is as described above. The substrate of the present invention can be used in the second and third aspects of the present invention.

以下、本発明を実施例により説明する。

[実施例1、比較例]
(1)光分解性保護基含有化合物の基板への固定化
Chem. Lett. 29, 228-229 (2000)に従い、5-トリクロロシリルペンタン酸(2-ニトロフェニル)エチルエステル(TCS-PNPE)を合成した。
カバーガラス(マツナミ製)をH2SO4:H2O2の混合溶液中90〜100℃で1時間半加熱した。次いで、純水で洗浄後超音波処理を行った。TCS-PNPEのベンゼン溶液(12 mM)にカバーガラスを入れて、1時間還流後室温で5分放置した。メタノール、クロロホルムで洗浄後、クロロホルム中で超音波処理を行い、窒素気流で表面を乾燥させ、TCS-PNPEが固定化されたカバーガラスを得た。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

[Example 1, comparative example]
(1) Immobilization of a photodegradable protecting group-containing compound on a substrate
According to Chem. Lett. 29, 228-229 (2000), 5-trichlorosilylpentanoic acid (2-nitrophenyl) ethyl ester (TCS-PNPE) was synthesized.
A cover glass (manufactured by Matsunami) was heated in a mixed solution of H 2 SO 4 : H 2 O 2 at 90 to 100 ° C. for 1.5 hours. Subsequently, ultrasonic treatment was performed after washing with pure water. A cover glass was placed in a benzene solution (12 mM) of TCS-PNPE, refluxed for 1 hour, and allowed to stand at room temperature for 5 minutes. After washing with methanol and chloroform, ultrasonic treatment was performed in chloroform, and the surface was dried with a nitrogen stream to obtain a cover glass on which TCS-PNPE was immobilized.

(2)タンパク質の表面吸着及び細胞播種
TCS-PNPEを固定化したカバーガラスの破片をガラスボトムディッシュ(MatTek製)の底面に置き、エタノールで滅菌後に、10 mg/ml ウシ血清アルブミン(BSA、和光純薬製)のPBS溶液中(ダルベッコPBS、和光純薬製)で室温1時間静置し、基板表面にBSAを吸着させた。PBSで洗浄後、カールツァイス製の蛍光顕微鏡Axiovert 200(103W水銀光源を付属)下で励起フィルター(330 ± 40 nm)と10倍の対物レンズ(Plan Apochromat, Zeiss)を用いて光照射した(150秒)。その際、必要とする細胞パターンをOHPシートに印刷したフォトマスクを同顕微鏡の視野絞りスライダーの位置に挿入して、パターン化照射を行った。光照射後、再びPBS洗浄し、続いて25 μg/ml フィブロネクチン(BD製)を含むPBS溶液に置換して、30分室温でインキュベートした。再度PBS洗浄し、血清を含まないMEM培地にバッファー置換し、4 - 8 x 105個のHEK293細胞(JCRB製)を播種し、CO2インキュベーター内で2時間細胞を接着させた後に、血清を含む正常培地に置換した。同様の操作を、COS7細胞、NIH3T3細胞(RIKEN BRC製)を用いて行った。更に、光分解性保護基を有さない有機シロキサン(2-トリクロロシリル酢酸メチルエステル)を用いて、HEK293細胞について同様の操作を行った(比較例)。蛍光顕微鏡を用いて10倍あるいは20倍の位相差対物レンズ(Plan Neofluar, Zeiss)を用いて位相差像を撮影することにより、細胞を観察した。図2(a)は、光照射領域を示し、図2(b)は、HEK293細胞播種2時間後、図2(c)はHEK293細胞播種63時間後の位相差写真を示す。図2(d)は、光分解性保護基を有さないアルキルシロキサンを用いた比較例の結果、図2(e)は、COS7細胞播種後18時間後、図2(f)はNIH3T3細胞播種18時間後の位相差写真を示す。
(2) Protein surface adsorption and cell seeding
Place a piece of cover glass on which TCS-PNPE is immobilized on the bottom of a glass bottom dish (MatTek), sterilize with ethanol, and in PBS solution of 10 mg / ml bovine serum albumin (BSA, Wako Pure Chemical Industries) (Dulbecco) PBS (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was allowed to stand at room temperature for 1 hour to adsorb BSA onto the substrate surface. After washing with PBS, the sample was irradiated with light using an excitation filter (330 ± 40 nm) and a 10x objective lens (Plan Apochromat, Zeiss) under the fluorescence microscope Axiovert 200 (supplied with 103W mercury light source) manufactured by Carl Zeiss (150 A Seconds). At that time, a photomask in which the required cell pattern was printed on the OHP sheet was inserted into the position of the field stop slider of the microscope, and patterned irradiation was performed. After irradiation with light, the plate was again washed with PBS, subsequently replaced with a PBS solution containing 25 μg / ml fibronectin (BD), and incubated at room temperature for 30 minutes. After washing with PBS again, the buffer was replaced with MEM medium without serum, 4-8 x 10 5 HEK293 cells (manufactured by JCRB) were seeded, and the cells were allowed to adhere for 2 hours in a CO 2 incubator. The normal medium containing was replaced. The same operation was performed using COS7 cells and NIH3T3 cells (manufactured by RIKEN BRC). Furthermore, the same operation was performed on HEK293 cells using an organosiloxane (2-trichlorosilylacetic acid methyl ester) having no photodegradable protecting group (Comparative Example). Cells were observed by taking a phase contrast image using a 10 × or 20 × phase contrast objective lens (Plan Neofluar, Zeiss) using a fluorescence microscope. 2A shows a light irradiation region, FIG. 2B shows a phase contrast photograph 2 hours after HEK293 cell seeding, and FIG. 2C shows a phase contrast photograph 63 hours after HEK293 cell seeding. 2 (d) shows the results of a comparative example using an alkylsiloxane having no photodegradable protecting group, FIG. 2 (e) shows 18 hours after COS7 cell seeding, and FIG. 2 (f) shows NIH3T3 cell seeding. A phase contrast photograph after 18 hours is shown.

(3)細胞接着の光スイッチングの結果
図2から、円形の光照射領域(図2(a))に対応して、HEK293細胞が光照射領域に選択的に接着し(図2(b))、そして約3日間その照射領域内にとどまって増殖することが分かった(図2(c))。また、HEK293細胞以外にも、COS7細胞、NIH3T3細胞でも同様の現象が観察された(図2(e)、(f))。一方、このような光照射による細胞接着のスイッチングは、光分解性保護基を有さない有機シロキサン(2-トリクロロシリル酢酸メチルエステル)では観察されなかった(図2(d))。
(3) Results of light switching of cell adhesion From FIG. 2, HEK293 cells selectively adhere to the light irradiation region corresponding to the circular light irradiation region (FIG. 2 (a)) (FIG. 2 (b)). And stayed within the irradiated area for about 3 days to grow (FIG. 2 (c)). In addition to HEK293 cells, the same phenomenon was observed in COS7 cells and NIH3T3 cells (FIGS. 2 (e) and (f)). On the other hand, such switching of cell adhesion by light irradiation was not observed in organosiloxane (2-trichlorosilylacetic acid methyl ester) having no photodegradable protecting group (FIG. 2 (d)).

また、光照射の過程における表面吸着タンパク質を免疫染色法で解析した結果を図2(g)、(h)に示す。光照射領域において、まずBSAが脱離し(図2(g))、次いでフィブロネクチンが吸着する様子が観察された(図2(h))。これにより、本発明の方法において、光照射領域において選択的にBSAとフィブロネクチンの交換が起こり、細胞の接着を促進していることが分かった。フィブロネクチンは、数多くの細胞種の接着を促進することが知られているため、本発明の方法において光照射によってフィブロネクチンの接着のパターンが形成されるということは、本発明の方法がここで示した3種類の細胞以外にも一般的に適用可能な方法であることを意味している。   Moreover, the result of having analyzed the surface adsorption | suction protein in the process of light irradiation with the immuno-staining method is shown to FIG.2 (g), (h). In the light irradiation region, BSA was first desorbed (FIG. 2 (g)), and then fibronectin was adsorbed (FIG. 2 (h)). Thereby, in the method of this invention, it turned out that the exchange of BSA and a fibronectin occurs selectively in the light irradiation area | region, and has promoted the adhesion of a cell. Since fibronectin is known to promote the adhesion of many cell types, the method of the present invention shows that the pattern of fibronectin adhesion is formed by light irradiation in the method of the present invention. This means that the method is generally applicable to other than the three types of cells.

[実施例2]
様々な細胞接着パターン形成
様々なパターンを得るために、サイズの異なるアレイのスポットを印刷したフォトマスクを使って、細胞の接着領域を形成した。図3(a)、(b)、(d)は、所望のパターンを印刷したフォトマスクを蛍光顕微鏡の視野絞りに挿入し、実施例1と同様の方法で作製した基板における、HEK293細胞播種一日後の位相差写真、図3(c)は、所望のパターンを印刷したフォトマスクを蛍光顕微鏡の視野絞りに挿入し、実施例1と同様の方法で作製した基板を、HEK293細胞播種2時間後にパラホルムアルデヒドで固定化した写真である。図3(c)における矢印は、細胞の接着斑が形成されたことによる節状の構造を示す。
図3に示すように、本発明の方法により、マルチセル(図3(a)、120μm)、シングルセル(図3(b)、30μm)、サブセル(図3(c)、6μm)サイズの細胞スポットや、ストライプ状(図3(d)、60μm)の細胞接着領域を形成することができた。以上の結果から、本発明の方法によれば、任意のサイズ・位置の細胞接着領域を非常に簡単に形成することが可能であり、その空間分解能は、細胞のサイズよりも小さい(サブセル)レベルまで達することが分かった。
[Example 2]
Various cell adhesion pattern formation In order to obtain various patterns, cell adhesion regions were formed using a photomask on which spots of different size arrays were printed. FIGS. 3A, 3B, and 3D show HEK293 cell seeding on a substrate prepared by inserting a photomask on which a desired pattern is printed into a field stop of a fluorescence microscope and using the same method as in Example 1. FIG. FIG. 3 (c) shows a phase contrast photograph after a day, and a photomask printed with a desired pattern is inserted into a field stop of a fluorescence microscope, and a substrate prepared in the same manner as in Example 1 is obtained after 2 hours of HEK293 cell seeding. It is a photograph fixed with paraformaldehyde. The arrow in FIG.3 (c) shows the nodal structure by the adhesion spot of the cell having been formed.
As shown in FIG. 3, the cell spot of multi-cell (FIG. 3 (a), 120 μm), single cell (FIG. 3 (b), 30 μm), subcell (FIG. 3 (c), 6 μm) size is obtained by the method of the present invention. In addition, a cell adhesion region having a stripe shape (FIG. 3D, 60 μm) could be formed. From the above results, according to the method of the present invention, it is possible to form a cell adhesion region of any size and position very easily, and the spatial resolution thereof is smaller than the cell size (subcell) level. I found out that

[実施例3]
先に接着させた一細胞の培養環境下におけるその近傍への別の一細胞のポジショニング
実施例1に記載の方法によって、HEK293細胞(未染色)が吸着した基板を作製し、一晩培養した。その後、先に吸着させた細胞の近傍に新たな細胞を吸着させるため、パターンを形成したフォトマスクを用いて光照射を行った(図4(a)の四角い領域)。その後、培地を、25 μg/mlフィブロネクチンを添加した正常培地に置換した後、あらかじめ蛍光色素Cell Tracker Green CMFDA(Molecular Probes)で染色した4 - 8 x 105個のHEK293細胞を播種した。CO2インキュベーター内で3時間細胞を吸着させた後に、正常培地に置換した。蛍光顕微鏡を用いて10倍あるいは20倍の位相差対物レンズ(Plan Neofluar, Zeiss)を用いて位相差像を撮影し、未染色の細胞を観察し、Cell Trackerで染色した細胞の蛍光像を、励起フィルター(475 ± 10 nm)、蛍光フィルター(545 ± 18 nm)とダイクロイックミラー(500DRLP)を用いて撮影した。結果を図4に示す。図4(a)は、未染色のHEK293細胞の細胞パターンを示す位相差像であり、図4(b)は、HEK293細胞を吸着させた14時間後の位相差写真、図4(c)はその蛍光写真である。図4(b)、(c)に示すように、本発明の方法によれば、細胞が光照射領域に選択的に接着することが観察された。このように、本発明の方法によれば、細胞培養環境下で、先に接着している細胞のすぐ近傍に別の一細胞をポジショニングすることができる。
[Example 3]
Positioning of another cell in the vicinity thereof in the culture environment of the previously adhered cell By the method described in Example 1, a substrate on which HEK293 cells (unstained) were adsorbed was prepared and cultured overnight. Thereafter, in order to adsorb new cells in the vicinity of the previously adsorbed cells, light irradiation was performed using a photomask formed with a pattern (square area in FIG. 4A). Thereafter, the medium was replaced with a normal medium supplemented with 25 μg / ml fibronectin, and then 4-8 × 10 5 HEK293 cells previously stained with a fluorescent dye Cell Tracker Green CMFDA (Molecular Probes) were seeded. Cells were adsorbed for 3 hours in a CO 2 incubator and then replaced with normal medium. Take a phase contrast image using a 10x or 20x phase contrast objective lens (Plan Neofluar, Zeiss) using a fluorescence microscope, observe unstained cells, and view fluorescence images of cells stained with Cell Tracker. Images were taken using an excitation filter (475 ± 10 nm), a fluorescence filter (545 ± 18 nm) and a dichroic mirror (500DRLP). The results are shown in FIG. FIG. 4 (a) is a phase contrast image showing a cell pattern of unstained HEK293 cells, FIG. 4 (b) is a phase contrast photograph 14 hours after adsorbing HEK293 cells, and FIG. 4 (c) is It is the fluorescence photograph. As shown in FIGS. 4B and 4C, according to the method of the present invention, it was observed that cells selectively adhere to the light irradiation region. Thus, according to the method of the present invention, another cell can be positioned in the immediate vicinity of the previously adhered cell in a cell culture environment.

本発明によれば、細胞接着領域を自由自在にデザインでき、且つその形成を標準的な蛍光顕微鏡下で行うことができる。このように、本発明の方法によれば、細胞接着領域を逐次形成させることによって、一つの基板上で複数種類の細胞を共培養させることが可能である。本発明の方法は、同種・異種細胞間相互作用の研究ツールとして有用であり、しかも、標準的な蛍光顕微鏡下で容易に実施できるユーザーフレンドリーな方法である。   According to the present invention, the cell adhesion region can be freely designed and can be formed under a standard fluorescence microscope. As described above, according to the method of the present invention, it is possible to co-culture a plurality of types of cells on one substrate by sequentially forming cell adhesion regions. The method of the present invention is useful as a research tool for the interaction between allogeneic / heterologous cells, and is a user-friendly method that can be easily performed under a standard fluorescence microscope.

標準的な蛍光顕微鏡を使用した光照射系の一例を示す。An example of the light irradiation system using a standard fluorescence microscope is shown. 実施例1および比較例の結果を示す。The result of Example 1 and a comparative example is shown. 実施例2の結果を示す。The result of Example 2 is shown. 実施例3の結果を示す。The result of Example 3 is shown.

Claims (10)

細胞を固定化した基板の作製方法であって、
基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、
光照射により前記光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞を吸着させることを特徴とする、前記方法。
A method for producing a substrate on which cells are immobilized,
Immobilizing a compound whose terminal functional group is protected by a photodegradable protecting group on a substrate,
Removing at least part of the photodegradable protecting group by light irradiation to expose at least part of the terminal functional group;
The method, wherein cells are adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group.
前記細胞吸着後、前記光照射により脱離しない光分解性保護基の少なくとも一部を光照射によって脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に、前記細胞と同種または異種の細胞を吸着させる、請求項1に記載の方法。
After the cell adsorption, at least part of the photodegradable protecting group that does not desorb by light irradiation is desorbed by light irradiation to expose at least part of the terminal functional group,
The method according to claim 1, wherein a cell that is the same or different from the cell is adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group.
細胞を固定化した基板の作製方法であって、
基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、
前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質を吸着させ、
光照射により前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞を吸着させることを特徴とする、前記方法。
A method for producing a substrate on which cells are immobilized,
Immobilizing a compound whose terminal functional group is protected by a photodegradable protecting group on a substrate,
Adsorbing a cell adhesion inhibitor on at least a part of the photodegradable protecting group;
Removing at least part of the photodegradable protecting group adsorbed by the cell adhesion inhibitor by light irradiation to expose at least part of the terminal functional group;
The method, wherein cells are adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group.
前記細胞吸着後、前記光照射により脱離しない前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を光照射によって脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に、前記細胞と同種または異種の細胞を吸着させる、請求項3に記載の方法。
After the cell adsorption, at least a part of the photodegradable protective group adsorbed by the cell adhesion inhibitor that does not desorb by the light irradiation is desorbed by the light irradiation to expose at least a part of the terminal functional group,
The method according to claim 3, wherein a cell that is the same or different from the cell is adsorbed to at least a part of the exposed terminal functional group.
細胞を固定化した基板の作製方法であって、
基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物を固定化し、
前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質を吸着させ、
光照射により前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に細胞接着促進物質を吸着させ、
前記細胞接着促進物質の少なくとも一部に細胞を吸着させることを特徴とする、前記方法。
A method for producing a substrate on which cells are immobilized,
Immobilizing a compound whose terminal functional group is protected by a photodegradable protecting group on a substrate,
Adsorbing a cell adhesion inhibitor on at least a part of the photodegradable protecting group;
Removing at least part of the photodegradable protecting group adsorbed by the cell adhesion inhibitor by light irradiation to expose at least part of the terminal functional group;
Adsorbing a cell adhesion promoting substance on at least a part of the exposed terminal functional group;
The method described above, wherein cells are adsorbed to at least a part of the cell adhesion promoting substance.
前記細胞吸着後、前記光照射により脱離しない前記細胞接着抑制物質が吸着した光分解性保護基の少なくとも一部を光照射によって脱離して前記末端官能基の少なくとも一部を露出させ、
前記露出した末端官能基の少なくとも一部に前記細胞接着促進物質と同種または異種の細胞接着促進物質を吸着させ、
前記細胞接着促進物質の少なくとも一部に、前記細胞と同種または異種の細胞を吸着させる、請求項5に記載の方法。
After the cell adsorption, at least a part of the photodegradable protective group adsorbed by the cell adhesion inhibitor that does not desorb by the light irradiation is desorbed by the light irradiation to expose at least a part of the terminal functional group,
Adsorbing a cell adhesion promoting substance that is the same or different from the cell adhesion promoting substance on at least a part of the exposed terminal functional group;
The method according to claim 5, wherein cells that are the same or different from the cells are adsorbed to at least a part of the cell adhesion promoting substance.
前記光照射をフォトマスクを介して行う、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the light irradiation is performed through a photomask. 前記末端官能基がカルボキシル基である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the terminal functional group is a carboxyl group. 前記細胞を固定化した基板が細胞アレイである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the substrate on which the cells are immobilized is a cell array. 基板上に光分解性保護基によって末端官能基が保護された化合物が固定化された基板であって、前記光分解性保護基の少なくとも一部に細胞接着抑制物質が吸着している、前記基板。 A substrate on which a compound having a terminal functional group protected by a photodegradable protecting group is immobilized on a substrate, wherein a cell adhesion inhibitor is adsorbed on at least a part of the photodegradable protecting group .
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