JP5349728B2 - 細胞培養基材及び細胞培養方法 - Google Patents
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粘土鉱物には、[Mg5.34Li0.66Si8O20(OH)4]Na+ 0.66の組成を有する水膨潤性合成ヘクトライト(Rockwood Ltd.製「ラポナイトXLG」)を真空乾燥して用いた。有機モノマーは、N−イソプロピルアクリルアミド(興人株式会社製:以下、NIPAと略記。)を既知の方法により精製して、重合禁止剤を取り除いてから使用した。重合開始剤は、ペルオキソ二硫酸カリウム(関東化学株式会社製:以下、KPSと略記。)をKPS/水=0.40/20(g/g)の割合で脱酸素した超純水中に溶解し、水溶液にして使用した。触媒は、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(和光純薬工業株式会社製:以下、TEMEDと略記。)を使用した。超純水は、全て微粒子除去用フィルターを通した高純度窒素をあらかじめ充分にバブリングさせ、含有酸素を除去してから使用した。
次に、シート状のヒドロゲル(A)を、20℃で2Lの超純水に2日間浸漬して、ヒドロゲルを膨潤させてから取り出し、次いで50℃の超純水1Lに12時間浸漬して、ヒドロゲルを収縮させてから取り出した。該洗浄による精製操作を3回繰り返した後、精製したシート状のヒドロゲル(A)を、直径8cmの大きさに切断し、ヒドロゲル(A)からなる細胞培養基材(A)とした。それを細胞培養用ディッシュ(ベクトン・ディッキンソン・ラブウェア社製「ファルコン3003」)の中に移し替えてから蓋をして37℃で静置した。この時細胞培養基材(A)は、疎水化されたため、完全に白色化していた。なお、これらの精製から細胞培養ディッシュ内に細胞培養基材(A)を移し替えるまでの操作は、すべてクリーンベンチ内で行った。
上記作製例1で得られた細胞培養基材(A)含有細胞培養ディッシュを用いて、細胞の培養を行った。培養する細胞は、ヒト肝上皮細胞由来のガン細胞HepG2細胞株(大日本製薬株式会社製)を使用した。培養は、ウシ胎児血清(ICN製)を10%含有するミニマム・エッセンシャル・イーグル培地(SIGMA製)(ピルビン酸(ICN製)及び非必須アミノ酸(ICN製)を添加剤として含有)を使用して、5%二酸化炭素含有37℃恒温器内で行った。播種してから1週間後、このディッシュ内の細胞培養基材(A)の端を一部切り取り、20℃恒温槽内に5分間静置してから、表面を光学顕微鏡にて観察したところ、細胞が細胞培養基材(A)上に接着して、また十分に増殖していたことが確認された。この培養を行った細胞培養基材(A)含有ディッシュから細胞培養基材(A)を培養した細胞ごと取り出して、あらかじめ20℃に保持しておいたウシ胎児血清を10%含有するミニマム・エッセンシャル・イーグル培地を含む組織培養ディッシュに移し替えた。蓋をしてから20℃で10分間静置後、細胞培養基材(A)上に増殖した細胞をピンセットで摘むことにより、細胞をシート状に細胞培養基材(A)から分離できた。この時、細胞培養基材(A)に何ら損傷はなく、またシート状の細胞にも何ら付着物は見られなかった。この取り出したシート状細胞についてトリプシン−EDTA処理を行い、各細胞を個々の状態に分離した後、トリパンブルー染色を行うことによって、生細胞数を計測したところ、培養開始時には2.5×106個であった細胞数が、培養後は3.1×107個に増加したことが確認された。
重合を50℃の恒温水槽中で行うこと以外は作製例1と同様にして、シート状のヒドロゲル(B)を得た。シート状のヒドロゲル(B)の引っ張り試験を参考例1と同様の方法で行ったところ、引っ張り破断強度が71kPa、破断伸びが300%、弾性率が11.2kPaであった。このシート状のヒドロゲル(B)を、作製例1と同様にして、精製を行った後、直径8cmの大きさに切断して細胞培養基材(B)とした。得られた細胞培養基材(B)の表面に置ける接触角は、50℃保持状態で55°であった。
作製例2で得られた細胞培養基材(B)含有細胞培養ディッシュを用いて、実施例1と同様の方法でHepG2細胞の培養を行った。細胞を播種してから1週間後、このディッシュ内のヒドロゲルシートの端を一部切り取り、20℃恒温槽内に5分間静置してから、表面を光学顕微鏡にて観察したところ、細胞が細胞培養基材(B)上に接着して、また十分に増殖していたことが確認された。この培養を行った細胞培養基材(B)含有ディッシュから細胞培養基材(B)を培養された細胞ごと取り出して、あらかじめ20℃に保持しておいたウシ胎児血清を10%含有するミニマム・エッセンシャル・イーグル培地を含む組織培養ディッシュに移し替えた。蓋をしてから20℃で10分間静置後、細胞培養基材(B)上に増殖した細胞をピンセットで摘むことにより、細胞をシート状に細胞培養基材(B)から分離できた。この時、細胞培養基材(B)に何ら損傷はなく、またシート状の細胞にも何ら付着物は見られなかった。この取り出したシート状細胞について実施例2と同様の方法で生細胞数を計測したところ、培養開始時には2.5×106個であった細胞数が、培養後には3.3×107個に増加したことが確認された。
20℃の恒温室において、内部を窒素置換した平底ガラス容器に、超純水57.06gとテフロン(登録商標)製攪拌子を入れ、攪拌しながら1.44gのラポナイトXLGを加え、無色透明の溶液を調製した。これにNIPA6.78g、及びブタ皮由来ペプシン可溶化コラーゲン(新田ゼラチン株式会社製、「タイプI」)の3.0mg/ml溶液1.0gを加え、窒素雰囲気内で攪拌して無色透明溶液を得た。次に、KPS水溶液3.0gとTEMED48μlを攪拌しながら無色透明溶液に加えた。この溶液を参考例1と同様に、20℃の恒温水槽中で20時間静置することによって重合を行った。なお、これらの溶液調製から重合までの操作は、全てクリーンベンチ内にて行い、さらに酸素を遮断した窒素雰囲気下で行った。重合開始から20時間後に、ポリスチレン製容器内に無色透明で均一なシート状のヒドロゲル(C)が生成しており、このポリスチレン製容器から注意深く取り出した。このシート状のヒドロゲル(C)を用いて、実施例1と同様の方法で引っ張り試験を行ったところ、引っ張り破断強度が81kPa、破断伸びが1080%、弾性率が8.8kPaであった。
参考例3で得られた細胞培養基材(C)含有細胞培養ディッシュを用いて、実施例1と同様の方法でHepG2細胞の培養を行った。細胞を播種してから1週間後、このディッシュ内の細胞培養基材(C)の端を一部切り取り、20℃恒温槽内に5分間静置してから、表面を光学顕微鏡にて観察したところ、細胞が細胞培養基材(C)上に接着して、また十分に増殖していたことが確認された。この培養を行った細胞培養基材(C)含有ディッシュから細胞培養基材(C)を培養された細胞ごと取り出して、あらかじめ20℃に保持しておいたウシ胎児血清を10%含有するミニマム・エッセンシャル・イーグル培地を含む組織培養ディッシュに移し替えた。蓋をしてから20℃で10分間静置後、細胞培養基材(C)上に増殖した細胞をピンセットで摘むことにより、細胞をシート状に細胞培養基材(C)から分離できた。この時、細胞培養基材(C)に何ら損傷はなく、またシート状の細胞にも何ら付着物は見られなかった。この取り出したシート状細胞について実施例1と同様の方法で生細胞数を計測したところ、培養開始時には2.0×106個であった細胞数が、培養後は3.9×107個に増加したことが確認された。
細胞培養用ディッシュ「ファルコン3003」を何も表面処理を行わずに使用して、細胞培養を行った。細胞及び培地、培養条件は実施例2と同様にして行った。培養開始から1週間後にディッシュ表面を光学顕微鏡にて観察したところ、細胞が接着して増殖していることが確認された。この培養を行ったディッシュを20℃の恒温槽に入れて,10分間静置後、ディッシュ上の細胞を取り出そうとしたが、全く剥離しなかった。また、公知の方法により、トリプシンを用いて培養細胞の分離を行ったところ、細胞が個々の細胞に分かれてしまい、細胞をシート状に取り出すことは不可能であった。
N−イソプロピルアクリルアミドをイソプロピルアルコールに溶解させて、50wt%の溶液を調製した。この溶液を細胞培養用ディッシュ「ファルコン3003」表面に、0.2ml添加して、電子線を照射することにより、ディッシュ表面にポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)の被膜を形成した。照射量は30Mradとした。照射後、超純水を使用して、ディッシュ表面を洗浄した。このディッシュを用いて、実施例1と同様の細胞培養を行ったところ、ディッシュの表面に細胞が接着して増殖していることが確認された。このディッシュを20℃の恒温槽に10分間静置後、細胞を取り出そうとしたが、ディッシュ表面と細胞との分離が不十分であり、シート状に細胞を剥離することは不可能であった。
Claims (5)
- N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−シクロプロピル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチル−N−メチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルピペリディン及びN−アクリロイルピロリディンからなる群から選ばれる少なくとも一種の水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルからなる細胞培養基材。
- 前記高分子ヒドロゲルが、含水率90%の条件において、1kPa以上の引っ張り弾性率、20kPa以上の引っ張り強度、および50%以上の破断伸びを有する高分子ヒドロゲルである請求項1記載の細胞培養基材。
- 前記高分子ヒドロゲルが、水に均一に分散した水膨潤性粘土鉱物の存在下で、前記水溶性有機モノマーを重合させてなる高分子ヒドロゲルである請求項1又は2記載の細胞培養基材。
- 前記水溶性有機モノマーの重合体が、疎水性を示す条件で重合されてなる重合体である請求項1〜3のいずれかに記載の細胞培養基材。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の細胞培養基材を使用して、該細胞培養基材が疎水性を示す温度下で細胞を培養した後、該細胞培養基材の温度を下げ、該細胞培養基材が親水性を示す温度とすることにより培養した細胞を該細胞培養基材から分離する細胞培養方法。
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