JP5477423B2 - Cell culture substrate - Google Patents

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Description

本発明は、接着培養させた細胞を細胞シート、臓器、タンパク質シートなどに対して生きたまま転写することができる、細胞の加工や再生医療などに用いるための、細胞培養用基板に関するものである。   The present invention relates to a cell culture substrate for use in cell processing, regenerative medicine and the like, which can transfer cells cultured in adhesion to a cell sheet, organ, protein sheet or the like alive. .

現在、いろいろな動物や植物の細胞培養が行われており、また、新たな細胞の培養法が開発されている。細胞培養の技術は、細胞の生化学的現象や性質の解明、有用な物質の生産などの目的で利用されている。さらに、培養細胞を用いて、人工的に合成された薬剤の生理活性や毒性を調べる試みがなされている。さらに、近年、生体外で細胞を培養する工程を経て患者に培養細胞や培養組織を移植する再生医療の研究が盛んに行われている。   Currently, various animal and plant cell cultures are being performed, and new cell culture methods have been developed. Cell culture techniques are used for the purpose of elucidating biochemical phenomena and properties of cells and producing useful substances. In addition, attempts have been made to examine the physiological activity and toxicity of artificially synthesized drugs using cultured cells. Furthermore, in recent years, research on regenerative medicine in which cultured cells and cultured tissues are transplanted into a patient through a process of culturing cells in vitro has been actively conducted.

一部の細胞(特に多くの動物細胞)は、何かに接着して生育する接着依存性を有しており、生体外の浮遊状態では長期間生存することができない。このような接着依存性を有した細胞の培養には、細胞が接着するための担体が必要であり、一般的には、コラーゲンやフィブロネクチンなどの細胞接着性タンパク質を均一に塗布したプラスチック製の培養皿が用いられている。これらの細胞接着性タンパク質は、培養細胞に作用し、細胞の接着を容易にし、細胞の形態に影響を与えることが知られている。   Some cells (particularly many animal cells) have an adhesion dependency that grows by adhering to something, and cannot survive for a long time in a floating state in vitro. In order to culture such cells having adhesion dependency, a carrier for cell adhesion is required, and generally, a plastic culture in which cell adhesion proteins such as collagen and fibronectin are uniformly applied. A dish is used. These cell adhesion proteins are known to act on cultured cells, facilitate cell adhesion, and affect cell morphology.

一方、培養細胞を基材上の微小な部分にのみ接着させ、配列させる技術が報告されている。このような技術により、培養細胞を人工臓器やバイオセンサ、バイオリアクターなどに応用することが可能になる。培養細胞を配列させる方法としては、細胞に対して接着の容易さが異なるような表面がパターンをなしているような基材を用い、この表面で細胞を培養し、細胞が接着するように加工した表面だけに細胞を接着させることによって細胞を配列させる方法がとられている。   On the other hand, a technique for adhering and arranging cultured cells only on a minute part on a substrate has been reported. Such a technique makes it possible to apply cultured cells to artificial organs, biosensors, bioreactors and the like. As a method for arranging cultured cells, use a base material that has a pattern on the surface that has a different ease of adhesion to the cells, culture the cells on this surface, and process the cells to adhere A method has been adopted in which cells are arranged by adhering cells only to the surface.

例えば、特許文献1には、回路状に神経細胞を増殖させるなどの目的で、静電荷パターンを形成させた電荷保持媒体を細胞培養に応用している。また、特許文献2では、細胞非接着性あるいは細胞接着性の光感受性親水性高分子をフォトリソグラフィ法によりパターニングした表面上への培養細胞の配列を試みている。   For example, in Patent Document 1, a charge holding medium in which an electrostatic charge pattern is formed is applied to cell culture for the purpose of growing nerve cells in a circuit form. In Patent Document 2, an attempt is made to arrange cultured cells on a surface obtained by patterning a cell-adhesive or cell-adhesive photosensitive hydrophilic polymer by photolithography.

さらに、特許文献3では、細胞の接着率や形態に影響を与えるコラーゲンなどの物質がパターニングされた細胞培養用基材と、この基材をフォトリソグラフィ法によって作製する方法について開示している。このような基材の上で細胞を培養することによって、コラーゲンなどがパターニングされた表面により多くの細胞を接着させ、細胞のパターニングを実現している。   Furthermore, Patent Document 3 discloses a cell culture substrate patterned with a substance such as collagen that affects the cell adhesion rate and morphology, and a method for producing the substrate by photolithography. By culturing cells on such a substrate, many cells are adhered to the surface on which collagen or the like is patterned, thereby realizing cell patterning.

しかしながら、このような細胞培養部位のパターニングは、用途によっては高精細であることが要求される場合がある。上述したような感光性材料を用いたフォトリソグラフィ法等によるパターニングを行う場合は、高精細なパターンを得ることはできるが、細胞接着性材料が感光性を有する必要があり、例えば生体高分子等にこのような感光性を付与するための化学的修飾を行うことが困難な場合が多く、細胞接着性材料の選択性の幅を極めて狭くするといった問題があった。また、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法では、現像液等を用いる必要性があり、これらが細胞培養に際して悪影響を及ぼす場合があった。   However, such patterning of the cell culture site may be required to have high definition depending on the application. When patterning by a photolithography method using a photosensitive material as described above, a high-definition pattern can be obtained, but the cell adhesive material needs to have photosensitivity, for example, a biopolymer or the like In many cases, it is difficult to perform chemical modification for imparting such photosensitivity, and there is a problem that the range of selectivity of the cell adhesive material is extremely narrow. Further, in the photolithography method using a photoresist, it is necessary to use a developer or the like, which may have an adverse effect on cell culture.

さらに、高精細な細胞接着性材料のパターンの形成方法として、マイクロ・コンタクトプリンティング法が、ハーバード大学のジョージ M,ホワイトサイズ(George M. Whitesides)により提唱されている(例えば、特許文献4、特許文献5、特許文献6、特許文献7等)。しかしながら、この方法を用いて工業的に細胞接着性材料のパターンを有する細胞培養基材を製造することは難しいといった問題があった。   Furthermore, as a method for forming a pattern of a high-definition cell adhesive material, a micro contact printing method has been proposed by George M. Whitesizes of Harvard University (for example, Patent Document 4, Patent) Document 5, Patent Document 6, Patent Document 7, etc.). However, there is a problem that it is difficult to produce a cell culture substrate having a pattern of a cell adhesive material industrially using this method.

最近、細胞をパターンで培養した後に、その細胞を生きたまま組織や臓器などに転写する技術ならびにその技術を用いた組織体が報告された(特許文献8、特許文献9)。しかしながら、この技術では、細胞を転写するのに時間がかかるため、細胞の活性を落とさないための操作が煩雑であるなどの問題があった。   Recently, after culturing cells in a pattern, a technique for transferring the cells to a tissue or an organ alive and a tissue body using the technique have been reported (Patent Document 8 and Patent Document 9). However, this technique has a problem that, since it takes time to transfer the cells, the operation for keeping the activity of the cells is complicated.

特開平2−245181号公報JP-A-2-245181 特開平3−7576号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-7576 特開平5−176753号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-176653 米国特許第5,512,131号明細書US Pat. No. 5,512,131 米国特許第5,900,160号明細書US Pat. No. 5,900,160 特開平9−240125号公報JP-A-9-240125 特開平10−12545号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-12545 特開2005−342112号公報JP-A-2005-342112 国際公開WO2005/038011パンフレットInternational Publication WO2005 / 038011 Pamphlet

本発明は、細胞シート、まばらな接着細胞、細胞コロニー、細胞ネットワーク、細胞パターン等を、細胞シート、組織、臓器、器官、タンパク質シート等に高速で転写することを可能にする手段を提供することを目的とする。   The present invention provides a means for enabling cell sheets, sparse adherent cells, cell colonies, cell networks, cell patterns, and the like to be transferred at high speed to cell sheets, tissues, organs, organs, protein sheets, and the like. With the goal.

本発明は以下の発明を包含する。
(1)基材と、基材表面に形成された細胞接着性領域とを備える細胞培養用基板であって、
細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理および/または分解処理を施して細胞接着性とした膜で形成されていることを特徴とする細胞培養用基板。
(2)基材と、基材表面に形成された細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とを備える細胞培養用基板であって、
細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理および/または分解処理を施して細胞接着性とした膜で形成されており、
細胞接着阻害性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む親水性膜で形成されていることを特徴とする細胞培養用基板。
(3)分解処理が酸化または紫外線照射による分解処理である(1)または(2)記載の細胞培養用基板。
The present invention includes the following inventions.
(1) A cell culture substrate comprising a base material and a cell adhesive region formed on the surface of the base material,
The cell adhesion region is formed of a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond, which is subjected to oxidation treatment and / or decomposition treatment to make it cell adhesion. Cell culture substrate.
(2) A cell culture substrate comprising a substrate, a cell adhesion region and a cell adhesion inhibitory region formed on the surface of the substrate,
The cell adhesion region is formed of a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond, which has been subjected to oxidation treatment and / or decomposition treatment to make it cell adhesive.
A cell culture substrate, wherein the cell adhesion-inhibiting region is formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond.
(3) The cell culture substrate according to (1) or (2), wherein the decomposition treatment is a decomposition treatment by oxidation or ultraviolet irradiation.

(4)基材と、基材表面に形成された細胞接着性領域とを備える細胞培養用基板であって、
細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む親水性膜で形成されており、
細胞接着性領域における前記有機化合物の密度が、細胞が接着できる程度に低いことを特徴とする細胞培養用基板。
(5)基材と、基材表面に形成された細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とを備える細胞培養用基板であって、
細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む親水性膜で形成されており、
細胞接着性領域における前記有機化合物の密度が、細胞接着阻害性領域における前記有機化合物の密度と比較して低いことを特徴とする細胞培養用基板。
(6)細胞接着性領域の炭素量が、細胞接着阻害性領域の炭素量に対して20〜99%であることを特徴とする(2)〜(5)のいずれかに記載の細胞培養用基板。
(4) A cell culture substrate comprising a base material and a cell adhesive region formed on the surface of the base material,
The cell adhesion region is formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond,
A cell culture substrate, wherein the density of the organic compound in the cell adhesion region is low enough to allow cells to adhere.
(5) A substrate for cell culture comprising a substrate, a cell adhesion region and a cell adhesion inhibitory region formed on the surface of the substrate,
The cell adhesion region and the cell adhesion inhibitory region are formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond,
A cell culture substrate, wherein the density of the organic compound in the cell adhesion region is lower than the density of the organic compound in the cell adhesion inhibition region.
(6) The cell culture according to any one of (2) to (5), wherein the amount of carbon in the cell adhesion region is 20 to 99% of the amount of carbon in the cell adhesion inhibition region substrate.

(7)細胞接着性領域における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値が、細胞接着阻害性領域における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値に対して35〜99%であることを特徴とする(2)〜(6)のいずれかに記載の細胞培養用基板。
(8)炭素酸素結合を有する有機化合物がアルキレングリコール系材料である(1)〜(7)のいずれかに記載の細胞培養用基板。
(9)(1)〜(8)のいずれかに記載の細胞培養用基板と、該細胞培養用基板の細胞接着性領域に接着された細胞とを含む細胞接着基板。
(7) The ratio of the percentage of carbon bonded to oxygen among the carbon in the cell adhesion region is the percentage of the carbon bonded to oxygen among the carbon in the cell adhesion inhibitory region (%) The cell culture substrate according to any one of (2) to (6), which is 35 to 99% with respect to the value of.
(8) The cell culture substrate according to any one of (1) to (7), wherein the organic compound having a carbon-oxygen bond is an alkylene glycol-based material.
(9) A cell adhesion substrate comprising the cell culture substrate according to any one of (1) to (8) and cells adhered to the cell adhesion region of the cell culture substrate.

(10)(9)記載の細胞接着基板上の細胞を対象材料に転写する工程を含む、組織体の作成方法。
(11)前記工程が複数回行われることを特徴とする(10)記載の方法。
(12)(10)または(11)記載の方法により作成された組織体。
(10) A method for producing a tissue body, comprising a step of transferring cells on the cell adhesion substrate according to (9) to a target material.
(11) The method according to (10), wherein the step is performed a plurality of times.
(12) A tissue produced by the method according to (10) or (11).

本発明により、細胞シート、まばらな接着細胞、細胞コロニー、細胞ネットワーク、細胞パターン等を、細胞シート、組織、臓器、器官、タンパク質シート等に高速で転写することが可能になる。   According to the present invention, cell sheets, sparse adherent cells, cell colonies, cell networks, cell patterns, and the like can be transferred at high speed to cell sheets, tissues, organs, organs, protein sheets, and the like.

図1は細胞接着基板の作成手順を示す。FIG. 1 shows a procedure for producing a cell adhesion substrate. 図2は細胞接着基板から対象材料への細胞の転写および培養の手順を示す。FIG. 2 shows a procedure for transferring and culturing cells from a cell adhesion substrate to a target material.

本発明の細胞培養用基板は、基材と、基材表面に形成された細胞接着性領域とを備えることを特徴とする。   The cell culture substrate of the present invention comprises a base material and a cell adhesive region formed on the surface of the base material.

基材表面には、細胞接着性領域だけでなく、細胞接着阻害性領域も形成されていることが好ましい。そして、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とがパターン化されて配置されていることが好ましい。   It is preferable that not only a cell adhesion region but also a cell adhesion inhibition region is formed on the substrate surface. And it is preferable that the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are arranged in a pattern.

本発明において「細胞接着性」とは、細胞を接着する強度、すなわち細胞の接着しやすさを意味する。細胞接着性領域とは、細胞接着性が良好な領域を意味し、細胞接着阻害性領域とは、細胞の接着性が悪い領域を意味する。従って、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とがパターン化された基板上に細胞を播くと、細胞接着性領域には細胞が接着するが、細胞接着阻害性領域には細胞が接着しないため、細胞培養用基板表面には細胞がパターン状に配列されることになる。   In the present invention, “cell adhesion” means strength for cell adhesion, that is, ease of cell adhesion. The cell adhesion region means a region with good cell adhesion, and the cell adhesion inhibitory region means a region with poor cell adhesion. Therefore, when cells are seeded on a substrate on which a cell adhesion region and a cell adhesion inhibition region are patterned, cells adhere to the cell adhesion region, but cells do not adhere to the cell adhesion inhibition region. The cells are arranged in a pattern on the surface of the cell culture substrate.

細胞接着性は、接着しようとする細胞によって異なる場合もあるため、細胞接着性が良好とは、ある種の細胞に対する細胞接着性が良好であることを意味する。従って、細胞培養用基板上には、複数種の細胞に対する複数の細胞接着性領域が存在する場合、すなわち細胞接着性が異なる細胞接着性領域が2水準以上存在する場合もある。   Since cell adhesion may vary depending on the cells to be adhered, good cell adhesion means good cell adhesion to certain types of cells. Therefore, on the cell culture substrate, there may be a plurality of cell adhesion regions for a plurality of types of cells, that is, there may be two or more levels of cell adhesion regions having different cell adhesion properties.

本発明の細胞培養用基板は、細胞接着性領域の構造に特徴を有する。本発明において、細胞接着性領域の構造は2つの形態に大別することができる。   The cell culture substrate of the present invention is characterized by the structure of the cell adhesion region. In the present invention, the structure of the cell adhesion region can be roughly divided into two forms.

第一の形態は、細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理および/または分解処理を施して細胞接着性とした膜で形成されている形態である。この形態では、基材の表面全体に炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜を形成し、次いで、細胞の接着が望まれる領域に対して酸化処理および/または分解処理を施すことにより当該領域に細胞接着性を付与して細胞接着性領域に改変する。前記処理を施さない部分は細胞接着阻害性領域である。細胞接着阻害性の親水性膜の表面の全体に対して酸化処理および/または分解処理を施せば、表面に細胞接着性領域のみを有する細胞培養用基板となる。   In the first form, the cell adhesion region is formed of a membrane that is made cell-adhesive by subjecting a cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to oxidation treatment and / or degradation treatment. It is a form. In this form, a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond is formed on the entire surface of the substrate, and then an oxidation treatment and / or a degradation treatment are performed on a region where cell adhesion is desired. To give cell adhesion to the region to modify the region. The part not subjected to the treatment is a cell adhesion-inhibiting region. When the entire surface of the cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane is subjected to oxidation treatment and / or decomposition treatment, a cell culture substrate having only a cell adhesion region on the surface is obtained.

第二の形態は、細胞接着性領域が、炭素酸素結合を有する有機化合物を低密度で含む親水性膜で形成されている形態である。この形態は、炭素酸素結合を有する有機化合物を高密度で含む親水性膜が細胞接着阻害性を有するのに対して、前記化合物を低密度で含む親水性膜は細胞接着性を有することを利用したものである。基材表面に前記化合物が結合しやすい第一領域と結合しにくい第二領域とを設け、該基材表面に前記化合物の膜を形成すると、第一領域は細胞接着阻害性領域となり、第二領域は細胞接着性領域となる。   In the second form, the cell adhesive region is formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond at a low density. This form utilizes the fact that a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond at a high density has cell adhesion inhibitory properties, whereas a hydrophilic film containing the compound at a low density has a cell adhesion property. It is a thing. When a first region where the compound is likely to bind to the substrate surface and a second region where the compound is difficult to bind are provided on the substrate surface, and a film of the compound is formed on the substrate surface, the first region becomes a cell adhesion inhibitory region, The region becomes a cell adhesive region.

以下の説明は、特に断りのない限り上記2つの形態のいずれにも適用される。
(基材)
本発明の細胞培養用基板に用いられる基材としては、その表面に炭素酸素結合を有する有機化合物の皮膜を形成することが可能な材料で形成されたものであれば特に限定されるものではない。具体的には、金属、ガラス、セラミック、シリコン等の無機材料、エラストマー、プラスチック(例えば、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ABS樹脂、ナイロン、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、メチルペンテン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂)で代表される有機材料を挙げることができる。その形状も限定されず、例えば、平板、平膜、フィルム、多孔質膜等の平坦な形状や、シリンダ、スタンプ、マルチウェルプレート、マイクロ流路等の立体的な形状が挙げられる。フィルムを使用する場合、その厚さは特に制限されないが、通常0.1〜1000μm、好ましくは1〜500μm、より好ましくは10〜200μmである。
The following description applies to both of the above two forms unless otherwise specified.
(Base material)
The base material used for the cell culture substrate of the present invention is not particularly limited as long as it is formed of a material capable of forming a film of an organic compound having a carbon-oxygen bond on the surface thereof. . Specifically, inorganic materials such as metals, glass, ceramics, silicon, elastomers, plastics (for example, polyester resins, polyethylene resins, polypropylene resins, ABS resins, nylons, acrylic resins, fluororesins, polycarbonate resins, polyurethane resins, methyl resins) Organic materials represented by pentene resin, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, vinyl chloride resin). The shape is not limited, and examples thereof include a flat shape such as a flat plate, a flat membrane, a film, and a porous membrane, and a three-dimensional shape such as a cylinder, a stamp, a multiwell plate, and a microchannel. When using a film, the thickness in particular is not restrict | limited, However, Usually, it is 0.1-1000 micrometers, Preferably it is 1-500 micrometers, More preferably, it is 10-200 micrometers.

(細胞接着阻害性領域)
細胞接着阻害性領域は、炭素酸素結合を有する有機化合物により形成される親水性膜により形成される。当該親水性膜は、水溶性や水膨潤性を有する、炭素酸素結合を有する有機化合物を主原料とする薄膜であり、酸化される前は細胞接着阻害性を有し、酸化および/または分解された後は細胞接着性を有しているものであれば特に限定されない。
(Cell adhesion inhibitory area)
The cell adhesion-inhibiting region is formed by a hydrophilic film formed by an organic compound having a carbon-oxygen bond. The hydrophilic film is a thin film mainly composed of an organic compound having a carbon-oxygen bond, which has water solubility and water swellability, and has a cell adhesion inhibitory property before being oxidized and is oxidized and / or decomposed. There is no particular limitation as long as it has cell adhesion.

本発明において炭素酸素結合とは、炭素と酸素との間に形成される結合を意味し、単結合に限らず二重結合であってもよい。炭素酸素結合としてはC−O結合、C(=O)−O結合、C=O結合が挙げられる。   In the present invention, the carbon-oxygen bond means a bond formed between carbon and oxygen, and is not limited to a single bond but may be a double bond. Examples of the carbon-oxygen bond include a C—O bond, a C (═O) —O bond, and a C═O bond.

主原料としては、水溶性高分子、水溶性オリゴマー、水溶性有機化合物、界面活性物質、両親媒性物質等が挙げられ、これらが相互に物理的または化学的に架橋し、基材と物理的または化学的に結合することにより親水性薄膜となる。   Examples of main raw materials include water-soluble polymers, water-soluble oligomers, water-soluble organic compounds, surfactants, amphiphiles, etc., which are physically or chemically cross-linked with each other to form a physical bond with the substrate. Or it becomes a hydrophilic thin film by combining chemically.

具体的な水溶性高分子材料としては、ポリアルキレングリコールおよびその誘導体、ポリアクリル酸およびその誘導体、ポリメタクリル酸およびその誘導体、ポリアクリルアミドおよびその誘導体、ポリビニルアルコールおよびその誘導体、双性イオン型高分子、多糖類、等を挙げることができる。分子形状は、直鎖状、分岐を有するもの、デンドリマー等を挙げることができる。より具体的には、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体、例えば、Pluronic F108、Pluronic F127、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−ビニル−2−ピロリドン)、ポリ(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、ポリ(メタクリロイルオキシエチルフォスフォリルコリン)、メタクリロイルオキシエチルフォスフォリルコリンとアクリルモノマーの共重合体、デキストラン、およびヘパリンが挙げられるがこれらには限定されない。   Specific water-soluble polymer materials include polyalkylene glycol and derivatives thereof, polyacrylic acid and derivatives thereof, polymethacrylic acid and derivatives thereof, polyacrylamide and derivatives thereof, polyvinyl alcohol and derivatives thereof, and zwitterionic polymers. , Polysaccharides, and the like. Examples of the molecular shape include a straight chain, a branched one, and a dendrimer. More specifically, polyethylene glycol, a copolymer of polyethylene glycol and polypropylene glycol, such as Pluronic F108, Pluronic F127, poly (N-isopropylacrylamide), poly (N-vinyl-2-pyrrolidone), poly (2- Hydroxyethyl methacrylate), poly (methacryloyloxyethylphosphorylcholine), copolymers of methacryloyloxyethylphosphorylcholine and acrylic monomers, dextran, and heparin, but are not limited thereto.

具体的な水溶性オリゴマー材料や水溶性低分子化合物としては、アルキレングリコールオリゴマーおよびその誘導体、アクリル酸オリゴマーおよびその誘導体、メタクリル酸オリゴマーおよびその誘導体、アクリルアミドオリゴマーおよびその誘導体、酢酸ビニルオリゴマーの鹸化物およびその誘導体、双性イオンモノマーからなるオリゴマーおよびその誘導体、アクリル酸およびその誘導体、メタクリル酸およびその誘導体、アクリルアミドおよびその誘導体、双性イオン化合物、水溶性シランカップリング剤、水溶性チオール化合物等を挙げることができる。より具体的には、エチレングリコールオリゴマー、(N−イソプロピルアクリルアミド)オリゴマー、メタクリロイルオキシエチルフォスフォリルコリンオリゴマー、低分子量デキストラン、低分子量ヘパリン、オリゴエチレングリコールチオール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、2−〔メトキシ(ポリエチレンオキシ)−プロピルトリメトキシシラン、およびトリエチレングリコール−ターミネーティッド−チオールが挙げられるがこれらには限定されない。   Specific water-soluble oligomer materials and water-soluble low molecular weight compounds include alkylene glycol oligomers and derivatives thereof, acrylic acid oligomers and derivatives thereof, methacrylic acid oligomers and derivatives thereof, acrylamide oligomers and derivatives thereof, saponified vinyl acetate oligomers and Derivatives thereof, oligomers composed of zwitterionic monomers and derivatives thereof, acrylic acid and derivatives thereof, methacrylic acid and derivatives thereof, acrylamide and derivatives thereof, zwitterionic compounds, water-soluble silane coupling agents, water-soluble thiol compounds, etc. be able to. More specifically, ethylene glycol oligomer, (N-isopropylacrylamide) oligomer, methacryloyloxyethylphosphorylcholine oligomer, low molecular weight dextran, low molecular weight heparin, oligoethylene glycol thiol, ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene Glycols, 2- [methoxy (polyethyleneoxy) -propyltrimethoxysilane, and triethylene glycol-terminated-thiols, but are not limited to these.

親水性膜は、処理前は高い細胞接着阻害性を有し、酸化処理および/または分解処理後は弱い細胞接着性を示すものであることが望ましい。   It is desirable that the hydrophilic film has a high cell adhesion inhibitory property before the treatment and shows a weak cell adhesion property after the oxidation treatment and / or the degradation treatment.

親水性膜の平均厚さは、0.8nm〜500μmが好ましく、0.8nm〜100μmがより好ましく、1nm〜10μmがより好ましく、1.5nm〜1μmが最も好ましい。平均厚さが0.8nm以上であれば、タンパク質の吸着や細胞の接着において、基板表面の親水性薄膜で覆われていない領域の影響を受けにくいため好ましい。また、平均厚さが500μm以下であればコーティングが比較的容易である。   The average thickness of the hydrophilic film is preferably 0.8 nm to 500 μm, more preferably 0.8 nm to 100 μm, more preferably 1 nm to 10 μm, and most preferably 1.5 nm to 1 μm. If the average thickness is 0.8 nm or more, it is preferable because protein adsorption and cell adhesion are not easily affected by the region not covered with the hydrophilic thin film on the substrate surface. Moreover, if the average thickness is 500 μm or less, coating is relatively easy.

基材表面への親水性膜の形成方法としては、基材へ親水性有機化合物を直接吸着させる方法、基材へ親水性有機化合物を直接コーティングする方法、基材へ親水性有機化合物をコーティングした後に架橋処理を施す方法、基材への密着性を高めるために多段階式に親水性薄膜を形成させる方法、基材との密着性を高めるために基材上に下地層を形成し、次いで親水性有機化合物をコーティングする方法、基板表面に重合開始点を形成し、次いで親水性ポリマーブラシを重合する方法等を挙げることができる。   The hydrophilic film can be formed on the substrate surface by directly adsorbing the hydrophilic organic compound on the substrate, coating the hydrophilic organic compound directly on the substrate, or coating the hydrophilic organic compound on the substrate. A method of performing a crosslinking treatment later, a method of forming a hydrophilic thin film in a multi-stage manner in order to increase the adhesion to the substrate, a base layer is formed on the substrate in order to increase the adhesion to the substrate, Examples thereof include a method of coating a hydrophilic organic compound, a method of forming a polymerization initiation point on the substrate surface, and then polymerizing a hydrophilic polymer brush.

上記成膜方法のうち特に好ましい方法としては、多段階式に親水性薄膜を形成させる方法、並びに、基材との密着性を高めるために基材上に下地層を形成し、次いで親水性有機化合物をコーティングする方法を挙げることができる。これらの方法を用いると、親水性有機化合物の基材へ密着性を高めることが容易だからである。本明細書では「結合層」という用語を用いる。結合層とは、多段階式に親水性有機化合物の薄膜を形成する場合には最表面の親水性薄膜層と基板との間に存在する層を意味し、基材表面に下地層を設け当該下地層の上に親水性薄膜層を形成する場合には当該下地層を意味する。結合層は、結合部分(リンカー)を有する材料を含む層であることが好ましい。リンカーとリンカーに結合させる材料の末端の官能基の組み合わせとしては、エポキシ基と水酸基、フタル酸無水物と水酸基、カルボキシル基とN−ハイドロキシスクシイミド、カルボキシル基とカルボジイミド、アミノ基とグルタルアルデヒド等が挙げられる。それぞれの組み合わせにおいて、いずれがリンカーであっても良い。これらの方法においては、親水性材料によるコーティングを行う前に、基板上にリンカーを有する材料により結合層を形成する。結合層における前記材料の密度は結合力を規定する重要な因子である。前記密度は、結合層の表面における水の接触角を指標として簡便に評価することができる。例えば、エポキシ基を末端に有するシランカップリング剤(エポキシシラン)を例にとると、エポキシシランを付加した基板表面の水接触角が典型的には45°以上、望ましくは47°以上であれば、次に酸触媒存在下エチレングリコール系材料等を付加することによって十分な細胞接着阻害性を有する基板を作ることができる。   Among the above film forming methods, particularly preferable methods include a method of forming a hydrophilic thin film in a multistage manner, and a base layer is formed on the base material in order to improve adhesion to the base material, and then hydrophilic organic Mention may be made of a method of coating a compound. This is because using these methods makes it easy to enhance the adhesion of the hydrophilic organic compound to the substrate. In this specification, the term “bonding layer” is used. The bonding layer means a layer existing between the outermost hydrophilic thin film layer and the substrate in the case of forming a hydrophilic organic compound thin film in a multistage manner. When a hydrophilic thin film layer is formed on an underlayer, the underlayer is meant. The binding layer is preferably a layer containing a material having a binding portion (linker). Examples of combinations of the linker and the functional group at the end of the material to be bonded to the linker include epoxy group and hydroxyl group, phthalic anhydride and hydroxyl group, carboxyl group and N-hydroxysuccinimide, carboxyl group and carbodiimide, amino group and glutaraldehyde, etc. Is mentioned. In each combination, any of them may be a linker. In these methods, before coating with a hydrophilic material, a bonding layer is formed of a material having a linker on a substrate. The density of the material in the bonding layer is an important factor that defines the bonding force. The density can be easily evaluated using the contact angle of water on the surface of the bonding layer as an index. For example, taking a silane coupling agent having an epoxy group at the end (epoxysilane) as an example, the water contact angle of the substrate surface to which epoxysilane is added is typically 45 ° or more, preferably 47 ° or more. Then, a substrate having sufficient cell adhesion inhibitory property can be made by adding an ethylene glycol-based material or the like in the presence of an acid catalyst.

(親水性膜の酸化処理および/または分解処理による細胞接着性領域の形成)
本発明の第一の形態では、細胞接着性領域は、炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜に酸化処理および/または分解処理を施して細胞接着性とした膜により形成される。こうして形成された細胞接着性領域は細胞を接着する能力が比較的弱いために、当該領域上に接着した細胞は、タンパク質シート、細胞シート、組織、臓器などの細胞と相互作用が比較的強い材料に対して高速に転写することが可能である。
(Formation of cell adhesion region by oxidizing and / or decomposing hydrophilic membrane)
In the first embodiment of the present invention, the cell adhesion region is formed by a membrane that is made cell-adhesive by subjecting a cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to oxidation treatment and / or degradation treatment. It is formed. Since the cell adhesion region formed in this manner has a relatively weak ability to adhere cells, the material adhered on the region has a relatively strong interaction with cells such as protein sheets, cell sheets, tissues and organs. It is possible to transfer at a high speed.

本発明において「酸化」とは狭義の意味であり、有機化合物が酸素と反応して酸素の含有量が反応以前よりも多くなる反応を意味する。   In the present invention, “oxidation” has a narrow meaning, and means a reaction in which an organic compound reacts with oxygen and the content of oxygen is higher than before the reaction.

本発明において「分解」とは有機化合物の結合が切断されて1種の有機化合物から2種以上の有機化合物が生じる変化を指す。「分解処理」としては典型的には、酸化処理による分解、紫外線照射による分解などが挙げられるがこれらには限定されない。「分解処理」が酸化を伴う分解(つまり酸化分解)である場合、「分解処理」と「酸化処理」とは同一の処理を指す。   In the present invention, “decomposition” refers to a change in which a bond of an organic compound is broken to produce two or more organic compounds from one organic compound. “Decomposition treatment” typically includes, but is not limited to, decomposition by oxidation treatment and decomposition by ultraviolet irradiation. When the “decomposition process” is a decomposition accompanied by oxidation (that is, oxidative decomposition), the “decomposition process” and the “oxidation process” indicate the same process.

紫外線照射による分解とは、有機化合物が紫外線を吸収し、励起状態を経て分解することを指す。なお、有機化合物が、酸素を含む分子種(酸素、水など)とともに存在している系中に紫外線を照射すると、紫外線が化合物に吸収されて分解が起こる以外に、該分子種が活性化して有機化合物と反応する場合がある。後者の反応は「酸化」に分類できる。そして活性化された分子種による酸化により有機化合物が分解する反応は、「紫外線照射による分解」ではなく「酸化による分解」に分類できる。   Decomposition by ultraviolet irradiation means that an organic compound absorbs ultraviolet rays and decomposes through an excited state. In addition, when an organic compound is irradiated with ultraviolet rays in a system that contains molecular species containing oxygen (oxygen, water, etc.), the molecular species are activated in addition to being absorbed by the compound and causing decomposition. May react with organic compounds. The latter reaction can be classified as “oxidation”. A reaction in which an organic compound is decomposed by oxidation by an activated molecular species can be classified as “decomposition by oxidation” rather than “decomposition by ultraviolet irradiation”.

以上のように「酸化処理」と「分解処理」は操作としては重複する場合があり、両者を明確に区別することはできない。そこで本明細書では「酸化処理および/または分解処理」という用語を使用する。   As described above, “oxidation treatment” and “decomposition treatment” may overlap as operations, and the two cannot be clearly distinguished. Therefore, in this specification, the term “oxidation treatment and / or decomposition treatment” is used.

酸化処理および/または分解処理の方法としては、親水性膜を紫外線照射処理する方法、光触媒処理する方法、酸化剤で処理する方法などが挙げられる。親水性膜全面を酸化処理および/または分解処理してもよいし、部分的に酸化処理および/または分解処理してもよい。部分的に酸化処理および/または分解処理する場合は、フォトマスクやステンシルマスク等のマスクを用いたり、スタンプを用いたりするとよい。また、紫外線レーザ等のレーザを用いた方式等の直描方式で酸化処理および/または分解処理を施してもよい。   Examples of the oxidation treatment and / or decomposition treatment include a method of subjecting the hydrophilic film to ultraviolet irradiation treatment, a method of photocatalytic treatment, and a method of treatment with an oxidizing agent. The entire hydrophilic film may be oxidized and / or decomposed, or partially oxidized and / or decomposed. In the case of partial oxidation treatment and / or decomposition treatment, a mask such as a photomask or a stencil mask or a stamp may be used. Further, the oxidation treatment and / or the decomposition treatment may be performed by a direct drawing method such as a method using a laser such as an ultraviolet laser.

紫外線照射処理の場合は、波長185nmや254nmの紫外線を出す水銀ランプや波長172nmの紫外線を出すエキシマランプなどのVUV領域からUV−C領域の紫外線を出すランプを光源として用いることが好ましい。光触媒処理する場合は、波長365nm以下の紫外線を出す光源を用いることが好ましく、波長254nm以下の紫外線を出す光源を用いることがより好ましい。光触媒としては、酸化チタン光触媒、金属イオンや金属コロイドで活性化された酸化チタン光触媒を用いるのが好ましい。酸化剤としては、有機酸や無機酸を特に制限なく用いることができるが、高濃度の酸は取り扱いが難しいので、10%以下の濃度に希釈して用いると良い。最適な紫外線処理時間、光触媒処理時間、酸化剤処理時間は、用いる光源の紫外線強度、光触媒の活性、酸化剤の酸化力や濃度などの諸条件に応じて適宜決定することができる。   In the case of the ultraviolet irradiation treatment, it is preferable to use a lamp that emits ultraviolet rays in the UV-C region from the VUV region, such as a mercury lamp that emits ultraviolet rays having a wavelength of 185 nm or 254 nm or an excimer lamp that emits ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm. When the photocatalytic treatment is performed, it is preferable to use a light source that emits ultraviolet light having a wavelength of 365 nm or less, and it is more preferable to use a light source that emits ultraviolet light having a wavelength of 254 nm or less. As the photocatalyst, it is preferable to use a titanium oxide photocatalyst, a titanium oxide photocatalyst activated with a metal ion or a metal colloid. As the oxidizing agent, an organic acid or an inorganic acid can be used without any particular limitation. However, since a high concentration acid is difficult to handle, it is preferable to dilute it to a concentration of 10% or less. The optimum ultraviolet treatment time, photocatalyst treatment time, and oxidant treatment time can be appropriately determined according to various conditions such as the ultraviolet light intensity of the light source used, the activity of the photocatalyst, the oxidizing power and concentration of the oxidant.

(親水性膜の低密度化による細胞接着性領域の形成)
本発明の第二の形態では、細胞接着性領域は、炭素酸素結合を有する有機化合物を低密度で含む親水性膜により形成される。こうして形成された細胞接着性領域もまた細胞を接着する能力が比較的弱いために、当該領域上に接着した細胞は、タンパク質シート、細胞シート、組織、臓器などの細胞と相互作用が比較的強い材料に対して高速に転写することが可能である。
(Formation of cell adhesion region by reducing the density of hydrophilic membrane)
In the second embodiment of the present invention, the cell adhesive region is formed by a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond at a low density. Since the cell adhesion region thus formed also has a relatively weak ability to adhere cells, the cells adhered on the region have a relatively strong interaction with cells such as protein sheets, cell sheets, tissues and organs. It is possible to transfer to the material at high speed.

本発明のこの形態では、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とは、ともに炭素酸素結合を有する有機化合物を含む親水性膜で形成されている。2つの領域は前記有機化合物の密度が相違する。同密度が高いほど細胞は接着しにくくなる傾向がある。細胞接着性領域では、前記有機化合物の密度が、細胞が接着できる程度に低い。一方、細胞接着阻害性領域では、前記有機化合物の密度が、細胞が接着できない程度に高い。   In this embodiment of the present invention, both the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond. The two regions differ in the density of the organic compound. The higher the density, the more difficult the cells adhere. In the cell adhesion region, the density of the organic compound is low enough to allow cells to adhere. On the other hand, in the cell adhesion-inhibiting region, the density of the organic compound is so high that cells cannot adhere.

親水性有機化合物の密度を制御する方法としては、親水性有機化合物の薄膜と基材表面との間に結合層を設け、当該結合層の親水性有機化合物との結合力を調整する方法が挙げられる。ここで「結合層」とは上記で定義した通りであり、上記で説明した好ましい材料から構成され得る。結合層の結合力は、結合層におけるリンカーを有する材料の密度が高いほど強くなり、同密度が低いほど弱くなる。結合層におけるリンカーを有する材料の密度は、上述の通り、結合層の表面における水の接触角を指標として簡便に評価することができる。   Examples of the method for controlling the density of the hydrophilic organic compound include a method in which a bonding layer is provided between the hydrophilic organic compound thin film and the substrate surface, and the bonding force of the bonding layer with the hydrophilic organic compound is adjusted. It is done. Here, the “binding layer” is as defined above, and may be composed of the preferred materials described above. The bonding force of the bonding layer increases as the density of the material having the linker in the bonding layer increases, and decreases as the density decreases. As described above, the density of the material having a linker in the bonding layer can be easily evaluated using the water contact angle on the surface of the bonding layer as an index.

本発明のこの実施形態では、細胞接着性領域の結合層における、リンカーを有する材料の密度は低い。細胞接着性領域における、親水性有機化合物の薄膜を形成する前の結合層の表面の水接触角は、リンカーを有する材料としてエポキシ基を末端に有するシランカップリング剤(エポキシシラン)を使用する場合を例にとると、典型的には、10°〜43°、望ましくは15°〜40°である。このような結合層を形成する方法としては、リンカーを有する材料の被膜(結合層)を基材表面に形成した後、当該結合層の表面を酸化処理および/または分解処理する方法が挙げられる。結合層表面を酸化処理および/または分解処理する方法としては、結合層表面を紫外線照射処理する方法、光触媒処理する方法、酸化剤で処理する方法などが挙げられる。結合層表面の全面を酸化処理および/または分解処理してもよいし、部分的に処理してもよい。部分的な処理は、フォトマスクやステンシルマスク等のマスクを用いたり、スタンプを用いることにより行うことができる。また、紫外線レーザ等のレーザを用いた方式等の直描方式で酸化処理および/または分解処理を施してもよい。諸条件などについても、親水性膜の酸化処理および/または分解処理による細胞接着性領域の形成する方法の場合と同様の条件を適用できる。こうして形成された結合層上に親水性有機化合物の薄膜を形成することにより、細胞接着性領域が形成できる。   In this embodiment of the invention, the density of the material with the linker in the tie layer of the cell adhesion region is low. The water contact angle on the surface of the bonding layer before forming the hydrophilic organic compound thin film in the cell adhesive region is when a silane coupling agent (epoxy silane) having an epoxy group at the end is used as a material having a linker. Is typically 10 ° to 43 °, desirably 15 ° to 40 °. As a method for forming such a bonding layer, a method of forming a coating (bonding layer) of a material having a linker on the surface of the substrate and then oxidizing and / or decomposing the surface of the bonding layer can be mentioned. Examples of the method for oxidizing and / or decomposing the bonding layer surface include a method of treating the bonding layer surface with ultraviolet irradiation, a method of treating with a photocatalyst, and a method of treating with an oxidizing agent. The entire surface of the bonding layer surface may be oxidized and / or decomposed or partially processed. The partial processing can be performed by using a mask such as a photomask or a stencil mask, or by using a stamp. Further, the oxidation treatment and / or the decomposition treatment may be performed by a direct drawing method such as a method using a laser such as an ultraviolet laser. As for various conditions, the same conditions as in the method of forming a cell adhesive region by oxidizing and / or decomposing a hydrophilic film can be applied. A cell adhesion region can be formed by forming a thin film of a hydrophilic organic compound on the binding layer thus formed.

本発明のこの実施形態では、細胞接着阻害性領域の結合層における、リンカーを有する材料の密度は高い。細胞接着阻害性領域における、親水性有機化合物の薄膜を形成する前の結合層の表面の水接触角は、リンカーを有する材料としてエポキシ基を末端に有するシランカップリング剤(エポキシシラン)を使用する場合を例にとると、典型的には45°以上、望ましくは47°以上である。このような結合層は、リンカーを有する材料の被膜を基材表面に形成することにより得られる。結合層表面を部分的に酸化処理および/または分解処理した場合には、処理を受けない残余の部分が前記水接触角を有する結合層となる。こうして形成された結合層上に親水性有機化合物の薄膜を形成することにより、細胞接着阻害性領域が形成できる。   In this embodiment of the present invention, the density of the material having a linker in the binding layer of the cell adhesion-inhibiting region is high. The water contact angle on the surface of the bonding layer before forming a thin film of hydrophilic organic compound in the cell adhesion-inhibiting region uses a silane coupling agent (epoxysilane) having an epoxy group as a terminal as a material having a linker. Taking the case as an example, it is typically 45 ° or more, preferably 47 ° or more. Such a bonding layer can be obtained by forming a coating of a material having a linker on the substrate surface. When the bonding layer surface is partially oxidized and / or decomposed, the remaining portion not subjected to the treatment becomes the bonding layer having the water contact angle. A cell adhesion-inhibiting region can be formed by forming a hydrophilic organic compound thin film on the binding layer thus formed.

(細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域との比較)
以下の説明は上記の2つの形態のどちらにも適用される。
細胞接着性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)の炭素量は、細胞接着阻害性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)の炭素量と比較して低いことが好ましい。具体的には、細胞接着性領域の炭素量が、細胞接着阻害性領域の炭素量に対して20〜99%であることが好ましい。この範囲内に該当することは、親水性膜の厚さ(結合層が存在する場合には結合層の厚さと親水性膜の厚さの合計)が10μm以下の場合に特に好適である。「炭素量(atomic concentration、 %)」は下記に定義する通りである。
(Comparison between cell adhesion region and cell adhesion inhibitory region)
The following description applies to both of the above two forms.
The amount of carbon in the cell adhesion region (including the bonding layer when a bonding layer is present) is lower than the amount of carbon in the cell adhesion inhibiting region (including the bonding layer when the bonding layer is present). It is preferable. Specifically, the amount of carbon in the cell adhesion region is preferably 20 to 99% with respect to the amount of carbon in the cell adhesion inhibition region. Corresponding to this range is particularly suitable when the thickness of the hydrophilic film (the total of the thickness of the bonding layer and the hydrophilic film when a bonding layer is present) is 10 μm or less. “Carbon content (atomic concentration,%)” is as defined below.

また、細胞接着性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値は、細胞接着阻害性領域(結合層が存在する場合には結合層も含む)における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値に対して小さい値であることが好ましい。具体的には、細胞接着性領域における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値が、細胞接着阻害性領域における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値に対して35〜99%であることが好ましい。この範囲内に該当することは、親水性膜の厚さ(結合層が存在する場合には結合層の厚さと親水性膜の厚さの合計)が10μm以下の場合に特に好適である。「酸素と結合している炭素の割合(atomic concentration、%)」は下記に定義する通りである。   In addition, the value of the ratio (%) of the carbon bonded to oxygen in the cell adhesive region (including the bonded layer when the bonded layer is present) is the cell adhesion inhibitory region (the bonded layer is It is preferable that the value be smaller than the value of the ratio (%) of carbon bonded to oxygen among the carbon in the carbon (including the bonded layer if present). Specifically, the value of the ratio (%) of carbon bonded to oxygen in the cell adhesion region is equal to the ratio of carbon bonded to oxygen among the carbon in the cell adhesion inhibitory region ( %) Is preferably 35 to 99%. Corresponding to this range is particularly suitable when the thickness of the hydrophilic film (the total of the thickness of the bonding layer and the hydrophilic film when a bonding layer is present) is 10 μm or less. “The ratio of carbon bonded to oxygen (atomic concentration,%)” is as defined below.

(親水性薄膜の評価方法)
本発明の親水性薄膜(結合層が存在する場合には結合層も含む)の評価手法としては、接触角測定、エリプソメトリー、原子間力顕微鏡観察、電子顕微鏡観察、オージェ電子分光測定、X線光電子分光測定、各種質量分析法などを用いることができる。これらの手法の中で、最も定量性に優れているのはX線光電子分光測定(XPS/ESCA)である。この測定方法で求められるのは相対的定量値であり、一般的に元素濃度(atomic concentration、%)で算出される。以下、本発明におけるX線光電子分光分析方法を詳細に説明する。
(Evaluation method of hydrophilic thin film)
Evaluation methods for the hydrophilic thin film of the present invention (including a bonding layer when a bonding layer is present) include contact angle measurement, ellipsometry, atomic force microscope observation, electron microscope observation, Auger electron spectroscopy measurement, X-ray measurement Photoelectron spectroscopy, various mass spectrometry, etc. can be used. Among these methods, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS / ESCA) is most excellent in quantification. What is obtained by this measurement method is a relative quantitative value, and is generally calculated by an element concentration (atomic concentration,%). Hereinafter, the X-ray photoelectron spectroscopic analysis method in the present invention will be described in detail.

(親水性薄膜の炭素量の算出方法、および酸素と結合している炭素の割合の算出方法)
本発明において親水性薄膜の「炭素量」は、「X線光電子分光装置を用いて得られるC1sピークの解析値から求められる炭素量」と定義される。また、本発明において親水性薄膜の「酸素と結合している炭素の割合」は、「X線光電子分光装置を用いて得られるC1sピークの解析値から求められる酸素と結合している炭素の割合」と定義される。以下に具体的な測定方法を2つ記載する。なお、本発明は、これらの測定方法に限定されるものではない。
(Calculation method for carbon content of hydrophilic thin film and calculation method for the proportion of carbon bonded to oxygen)
In the present invention, the “carbon amount” of the hydrophilic thin film is defined as “the carbon amount obtained from the analytical value of the C1s peak obtained using an X-ray photoelectron spectrometer”. In the present invention, the “ratio of carbon bonded to oxygen” of the hydrophilic thin film is “the ratio of carbon bonded to oxygen determined from the analytical value of the C1s peak obtained using an X-ray photoelectron spectrometer. Is defined. Two specific measurement methods are described below. Note that the present invention is not limited to these measurement methods.

(測定方法1)
X線光電子分光装置:サーモエレクトロン社製のVG_Theta Probe。
X線源:単色化アルミニウムKα線(15kV-6.67mA=100W)。
測定面積:400μmφ
試料と検出器の位置関係:試料法線から53°の位置に光電子取り込みレンズが存在。
炭素量:基材や親水性薄膜を構成する元素を想定し、測定する光電子のセットを決める。測定したトータルの光電子を100%とした時の各光電子由来の元素濃度(atomic concentration)を算出する。C1sピークの元素濃度(atomic concentration %)を炭素量とする。
C1sピークのフィッティング方法:C−O結合、C(=O)−O結合、C=O結合、C−C結合でフィッティングする。
酸素と結合している炭素の割合の算出式:{〔C−O結合の炭素の割合〕+〔C(=O)−O結合の炭素の割合〕+〔C=O結合の炭素の割合〕}÷{〔C−O結合の炭素の割合〕+〔C(=O)−O結合の炭素の割合〕+〔C=O結合の炭素の割合〕+〔C−C結合の炭素の割合〕+〔(必要の場合)その他の結合の炭素の割合〕}×100(%)。
なお、必要の場合は、その他の結合も加えてフィッティングする。このデータを基にC1sピークの各結合状態の炭素の濃度(atomic concentration %)を算出する。
(Measurement method 1)
X-ray photoelectron spectrometer: VG_Theta Probe manufactured by Thermo Electron.
X-ray source: Monochromated aluminum Kα ray (15 kV-6.67 mA = 100 W).
Measurement area: 400μmφ
Positional relationship between sample and detector: A photoelectron capture lens exists at 53 ° from the sample normal.
Carbon content: Determine the set of photoelectrons to be measured, assuming the elements that make up the substrate and hydrophilic thin film. The atomic concentration derived from each photoelectron when the measured total photoelectron is 100% is calculated. The elemental concentration (atomic concentration%) of the C1s peak is defined as the carbon content.
C1s peak fitting method: Fitting is performed using a C—O bond, a C (═O) —O bond, a C═O bond, or a C—C bond.
Formula for calculating the proportion of carbon bonded to oxygen: {[ratio of carbon in C—O bond] + [ratio of carbon in C (═O) —O bond] + [ratio of carbon in C = O bond] } ÷ {[C-O bond carbon ratio] + [C (= O) -O bond carbon ratio] + [C = O bond carbon ratio] + [C—C bond carbon ratio] + [(If necessary) Carbon ratio of other bonds]} × 100 (%).
If necessary, fit with other bonds. Based on this data, the carbon concentration (atomic concentration%) of each bonded state of the C1s peak is calculated.

(測定方法2)
X線光電子分光装置:KRATOS Analytical社製のESCA-3400 (Amicus)。
X線源:非単色化マグネシウムKα線(10kV-20mA=200W)。
測定面積:6mmφ
試料と検出器の位置関係:試料法線上に光電子取り込みレンズが存在。
炭素量:基材や親水性薄膜を構成する元素を想定し、測定する光電子のセットを決める。測定したトータルの光電子を100%とした時の各光電子由来の元素濃度(atomic concentration)を算出する。C1sピークの元素濃度(atomic concentration %)を炭素量とする。
C1sピークのフィッティング方法:C−O結合、C(=O)−O結合、C=O結合、C−C結合でフィッティングする。
酸素と結合している炭素の割合の算出式:{〔C−O結合の炭素の割合〕+〔C(=O)−O結合の炭素の割合〕+〔C=O結合の炭素の割合〕}÷{〔C−O結合の炭素の割合〕+〔C(=O)−O結合の炭素の割合〕+〔C=O結合の炭素の割合〕+〔C−C結合の炭素の割合〕+〔(必要の場合)その他の結合の炭素の割合〕}×100(%)。
(Measurement method 2)
X-ray photoelectron spectrometer: ESCA-3400 (Amicus) manufactured by KRATOS Analytical.
X-ray source: non-monochromated magnesium Kα ray (10 kV-20 mA = 200 W).
Measurement area: 6mmφ
Positional relationship between sample and detector: A photoelectron capture lens exists on the sample normal.
Carbon content: Determine the set of photoelectrons to be measured, assuming the elements that make up the substrate and hydrophilic thin film. The atomic concentration derived from each photoelectron when the measured total photoelectron is 100% is calculated. The C1s peak element concentration (atomic concentration%) is defined as the carbon content.
C1s peak fitting method: Fitting is performed using a C—O bond, a C (═O) —O bond, a C═O bond, or a C—C bond.
Formula for calculating the proportion of carbon bonded to oxygen: {[ratio of carbon in C—O bond] + [ratio of carbon in C (═O) —O bond] + [ratio of carbon in C = O bond] } ÷ {[C-O bond carbon ratio] + [C (= O) -O bond carbon ratio] + [C = O bond carbon ratio] + [C—C bond carbon ratio] + [(If necessary) Carbon ratio of other bonds]} × 100 (%).

なお、必要の場合は、その他の結合も加えてフィッティングする。このデータを基にC1sピークの各結合状態の炭素の濃度(atomic concentration %)を算出する。   If necessary, fit with other bonds. Based on this data, the carbon concentration (atomic concentration%) of each bonded state of the C1s peak is calculated.

(パターンの形状)
本発明の細胞培養用基板では、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とがパターン化されて配置されていることが好ましい。パターンの形状は、二次元のパターンであれば特に制限されず、細胞の種類、形成させる組織等によって選択することができる。例えば、ライン状、ツリー状(樹状)、網目状、格子状、円形、四角形のパターン、円形および四角形等の図形の内部がすべて細胞接着性領域または細胞接着阻害性領域となっているパターンなどを形成することができる。血管内皮細胞または神経細胞を培養して組織を形成する場合は、ライン状、ツリー状(樹状)、網目状または格子状の形状で細胞が接着するようなパターンを形成することが好ましい。これを被転写材料に転写して培養すると、血管内皮細胞の場合は、ライン状、ツリー状(樹状)、網目状または格子状に配列されることにより組織化が促進され、血管の形成が促される。ライン状、ツリー状(樹状)、網目状または格子状のパターンを形成する場合、パターンにおける線幅は、通常20〜200μm、好ましくは30〜100μmである。特に、血管内皮細胞をライン状に配置して培養することにより毛細血管を形成する場合は、ライン状の細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域のスペースが交互に配置された細胞接着性変化パターンを形成し、血管内皮細胞をライン状に接着させることが好ましい。このような態様においては、細胞が1〜10個、好ましくは1〜6個収まる程度のライン幅で細胞が接着されるようなパターンを形成するのが好ましい。具体的には、細胞接着性領域のライン幅は、通常20〜200μm、好ましくは30〜80μmであり、ラインとラインの間にあたる細胞接着阻害性領域のスペース幅は通常80〜1000μm、好ましくは100〜800μmである。ライン幅を上記の数値範囲とすることにより、血管内皮細胞が効率的に管組織化することができる。このような細胞接着性変化パターンを形成することにより、ライン状に接着され転写された血管内皮細胞は、組織化してライン状の毛細血管を効率的に形成する。複数のラインが交わることなく並ぶような細胞パターンを形成したい場合は、細胞が接着したラインとラインの間のスペース幅を上記のように一定の値以上とすることにより、細胞が組織化する際にラインとライン間で細胞から擬足が伸びてラインにゆがみが生じるのを防ぐことができる。
(Pattern shape)
In the cell culture substrate of the present invention, it is preferable that the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are arranged in a pattern. The shape of the pattern is not particularly limited as long as it is a two-dimensional pattern, and can be selected depending on the type of cell, the tissue to be formed, and the like. For example, a line shape, a tree shape (dendritic shape), a mesh shape, a lattice shape, a circular shape, a quadrangular pattern, a pattern in which the inside of a graphic shape such as a circular shape and a quadrangular shape is a cell adhesive region or a cell adhesion inhibitory region. Can be formed. When a tissue is formed by culturing vascular endothelial cells or nerve cells, it is preferable to form a pattern in which cells adhere in a line shape, a tree shape (dendritic shape), a mesh shape, or a lattice shape. When this is transferred to a material to be transferred and cultured, in the case of vascular endothelial cells, it is arranged in a line, tree (dendritic), mesh, or lattice, which promotes organization and promotes the formation of blood vessels. Prompted. When forming a line-like, tree-like (dendritic), mesh-like or lattice-like pattern, the line width in the pattern is usually 20 to 200 μm, preferably 30 to 100 μm. In particular, when capillary vessels are formed by arranging and culturing vascular endothelial cells in a line, the cell adhesion change pattern in which the spaces between the line-shaped cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are alternately arranged It is preferable that vascular endothelial cells are adhered in a line shape. In such an embodiment, it is preferable to form a pattern in which cells are adhered with a line width of 1 to 10 cells, preferably 1 to 6 cells. Specifically, the line width of the cell adhesion region is usually 20 to 200 μm, preferably 30 to 80 μm, and the space width of the cell adhesion inhibitory region between the lines is usually 80 to 1000 μm, preferably 100 ˜800 μm. By setting the line width within the above numerical range, vascular endothelial cells can be efficiently organized into a tube. By forming such a cell adhesion change pattern, the vascular endothelial cells adhered and transferred in a line form are organized to efficiently form a line capillary. If you want to form a cell pattern in which multiple lines are lined up without crossing, make sure that the space width between the lines to which the cells are attached is greater than a certain value as described above. In addition, it is possible to prevent the lines from being distorted due to the extension of pseudo feet from the cells between the lines.

(細胞)
細胞培養用基板に播種する細胞としては、血球系細胞やリンパ系細胞などの浮遊細胞でもよいし接着性細胞でもよいが、本発明は、接着性を有する細胞に対して好適に使用される。そのような細胞としては、例えば、肝臓の実質細胞である肝細胞、クッパー細胞、血管内皮細胞や角膜内皮細胞などの内皮細胞、繊維芽細胞、骨芽細胞、砕骨細胞、歯根膜由来細胞、表皮角化細胞などの表皮細胞、気管上皮細胞、消化管上皮細胞、子宮頸部上皮細胞、角膜上皮細胞などの上皮細胞、乳腺細胞、ペリサイト、平滑筋細胞や心筋細胞などの筋細胞、腎細胞、膵ランゲルハンス島細胞、末梢神経細胞や視神経細胞などの神経細胞、軟骨細胞、骨細胞などが挙げられる。これらの細胞は、組織や器官から直接採取した初代細胞でもよく、あるいは、それらを何代か継代させたものでもよい。さらにこれら細胞は、未分化細胞である胚性幹細胞、多分化能を有する間葉系幹細胞などの多能性幹細胞、単分化能を有する血管内皮前駆細胞などの単能性幹細胞、分化が終了した細胞の何れであっても良い。また、細胞は単一種を培養してもよいし二種以上の細胞を共培養してもよい。
(cell)
The cells to be seeded on the cell culture substrate may be floating cells such as blood cells and lymphoid cells, or may be adhesive cells, but the present invention is preferably used for cells having adhesiveness. Examples of such cells include liver cells that are liver parenchymal cells, Kupffer cells, endothelial cells such as vascular endothelial cells and corneal endothelial cells, fibroblasts, osteoblasts, osteoclasts, periodontal ligament-derived cells, Epidermal cells such as epidermal keratinocytes, tracheal epithelial cells, gastrointestinal epithelial cells, cervical epithelial cells, epithelial cells such as corneal epithelial cells, mammary cells, pericytes, muscle cells such as smooth muscle cells and cardiomyocytes, kidneys Examples include cells, pancreatic islets of Langerhans, nerve cells such as peripheral nerve cells and optic nerve cells, chondrocytes, and bone cells. These cells may be primary cells collected directly from tissues or organs, or may be passaged from one generation to another. Furthermore, these cells are undifferentiated embryonic stem cells, pluripotent stem cells such as pluripotent mesenchymal stem cells, unipotent stem cells such as vascular endothelial progenitor cells that have unipotency, and differentiation has ended. Any of the cells may be used. In addition, the cells may be cultivated as a single species, or two or more types of cells may be co-cultured.

(細胞接着基板)
本発明は、細胞培養用基板と、該細胞培養用基板の細胞接着性領域に接着された細胞とを含む細胞接着基板を提供する。当該細胞接着基板はそれ自体製品として流通され得る。
(Cell adhesion substrate)
The present invention provides a cell adhesion substrate comprising a cell culture substrate and cells adhered to the cell adhesion region of the cell culture substrate. The cell adhesion substrate can itself be distributed as a product.

細胞接着基板の作成方法を、図1を参照して説明する。図1では、基材上に細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とを備える細胞培養用基板を使用した場合を一例として説明するが、これは説明のためのものであり、基材表面の全体が細胞接着性領域である細胞培養用基板を使用する場合もまた本発明の範囲内である。   A method for producing a cell adhesion substrate will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a case where a cell culture substrate having a cell adhesion region and a cell adhesion inhibition region on a substrate is used as an example will be described. It is also within the scope of the present invention to use a cell culture substrate that is entirely a cell adhesion region.

図1(a)に示すように、細胞培養用基板の表面に細胞を均一に播き、図1(b)に示すように、一定時間細胞を培養し、細胞接着阻害性領域にある余分な細胞を除去するために洗浄すると、図1(c)に示すように、細胞接着性領域には細胞が接着しているが細胞接着阻害性領域には細胞が接着していない細胞パターンが形成された細胞接着基板が得られる。   As shown in FIG. 1 (a), cells are uniformly seeded on the surface of the cell culture substrate, and as shown in FIG. 1 (b), the cells are cultured for a certain period of time, and extra cells in the cell adhesion-inhibiting region. As shown in FIG. 1C, a cell pattern was formed in which cells were adhered to the cell adhesion region but cells were not adhered to the cell adhesion inhibitory region. A cell adhesion substrate is obtained.

目的の細胞を含む培養試料は、予め、生体組織を細かくして液体中に分散させる分散処理や、生体組織中の目的の細胞以外の細胞その他細胞破片等の不純物質を除去する分離処理などを行っておくことが好ましい。   The culture sample containing the target cells is preliminarily subjected to a dispersion process in which the biological tissue is finely dispersed in a liquid, a separation process in which impurities other than the target cells in the biological tissue and other cell debris are removed. It is preferable to go.

細胞培養用基板への細胞の播種に先だって、目的とする細胞を含む培養試料を、予め、各種の培養方法で予備培養して、目的とする細胞を増やすことが好ましい。予備培養には、単層培養、コートディシュ培養、ゲル上培養などの通常の培養方法が採用できる。予備培養において、細胞を支持体表面に接着させて培養する方法の一つに、いわゆる単層培養法として既に知られている手段がある。具体的には、例えば、培養容器に培養試料と培養液を収容して一定の環境条件に維持しておくことにより、特定の生細胞のみが、培養容器などの支持体表面に接着した状態で増殖する。使用する装置や処理条件などは、通常の単層培養法などに準じて行う。細胞が接着して増殖する支持体表面の材料として、ポリリシン、ポリエチレンイミン、コラーゲンおよびゼラチン等の細胞の接着や増殖が良好に行われる材料を選択したり、ガラスシャーレ、プラスチックシャーレ、スライドガラス、カバーガラス、プラスチックシートおよびプラスチックフィルム等の支持体表面に、細胞の接着や増殖が良好に行われる化学物質、いわゆる細胞接着因子を塗布しておくことも行われる。   Prior to seeding of the cells on the cell culture substrate, it is preferable to increase the number of target cells by pre-culturing a culture sample containing the target cells in advance by various culture methods. For the preliminary culture, a normal culture method such as monolayer culture, coat dish culture, or on-gel culture can be employed. In the preculture, one of the methods of culturing with cells attached to the surface of the support is already known as a so-called monolayer culture method. Specifically, for example, by storing a culture sample and a culture solution in a culture container and maintaining the environment at a certain level, only specific living cells are adhered to the surface of a support such as a culture container. Multiply. The apparatus to be used, the treatment conditions, etc. are performed according to the usual monolayer culture method. As materials for the surface of the support on which cells adhere and grow, materials such as polylysine, polyethyleneimine, collagen, and gelatin that can adhere and proliferate well can be selected, glass dishes, plastic dishes, slide glasses, covers A so-called cell adhesion factor, which is a chemical substance that favors cell adhesion and proliferation, is also applied to the surface of a support such as glass, plastic sheet and plastic film.

予備培養後に、培養容器中の培養液を除去することで、培養試料中の支持体表面に接着しない塊状や線維状の不純物等の不要成分が除去され、支持体表面に接着した生細胞のみを回収できる。支持体表面に接着した生細胞の回収には、EDTA−トリプシン処理などの手段が適用できる。   After preliminary culture, the culture solution in the culture vessel is removed, so that unnecessary components such as clumps and fibrous impurities that do not adhere to the support surface in the culture sample are removed, and only living cells that adhere to the support surface are removed. Can be recovered. Means such as EDTA-trypsin treatment can be applied to recovering living cells adhered to the support surface.

上記のように予備培養した細胞を、図1(a)に示すように、培養液中の細胞培養用基板上に播種する。細胞の播種方法や播種量については特に制限はなく、例えば、朝倉書店発行「日本組織培養学会編組織培養の技術(1999年)」266〜270頁等に記載されている方法が使用できる。細胞を細胞培養用基板上で増殖させる必要がない程度に十分な量で、細胞が単層で接着するように播種することが好ましい。通常、培養液1ml当り10〜10個のオーダーで細胞が含まれるように播種するのが好ましく、また、基板1cm当り10〜10個のオーダーで細胞が含まれるように播種するのが好ましい。細胞が凝集すると細胞の組織化が阻害され、対象材料に転写して培養しても機能が低下するからである。具体的には、400mmあたり2×10個程度で播種する。 Cells preliminarily cultured as described above are seeded on a cell culture substrate in a culture solution as shown in FIG. The seeding method and the seeding amount of the cell are not particularly limited, and for example, the method described in “A tissue culture technique (1999)” published by Asakura Shoten, pages 266 to 270 can be used. It is preferable to seed the cells so that the cells adhere in a single layer in an amount sufficient to prevent the cells from growing on the cell culture substrate. Usually, it is preferable to seed so that cells are contained in an order of 10 4 to 10 6 per ml of culture medium, and seeding so that cells are contained in an order of 10 4 to 10 6 per 1 cm 2 of the substrate. Is preferred. This is because when the cells aggregate, the organization of the cells is inhibited, and the function decreases even if the cells are transferred to the target material and cultured. Specifically, seeding is performed at about 2 × 10 5 per 400 mm 2 .

細胞を播種した細胞培養用基板を培養液中で培養することにより、細胞を細胞接着性領域に接着させることが好ましい。培養液としては、当技術分野で通常用いられる細胞培養用培地であれば特に制限なく用いることができる。例えば、用いる細胞の種類に応じて、MEM培地、BME培地、DME培地、αMEM培地、IMDM培地、ES培地、DM−160培地、Fisher培地、F12培地、WE培地およびRPMI1640培地等、朝倉書店発行「日本組織培養学会編 組織培養の技術第三版」581頁に記載されているような基礎培地を用いることができる。さらに、基礎培地に血清(ウシ胎児血清等)、各種増殖因子、抗生物質、アミノ酸などを加えてもよい。また、Gibco無血清培地(インビトロジェン社)等の市販の無血清培地等を用いることができる。最終的に得られる細胞組織体の臨床応用を考えると動物由来成分を含まない培地を使用することが好ましい。   It is preferable to adhere the cells to the cell adhesion region by culturing the cell culture substrate seeded with the cells in a culture solution. Any culture medium can be used without particular limitation as long as it is a cell culture medium usually used in the art. For example, depending on the type of cell used, MEM medium, BME medium, DME medium, αMEM medium, IMDM medium, ES medium, DM-160 medium, Fisher medium, F12 medium, WE medium, RPMI1640 medium, etc. A basal medium as described in “Tissue culture technology third edition”, page 581, edited by the Japanese Society for Tissue Culture can be used. Furthermore, serum (such as fetal bovine serum), various growth factors, antibiotics, amino acids and the like may be added to the basal medium. A commercially available serum-free medium such as Gibco serum-free medium (Invitrogen) can also be used. Considering the clinical application of the finally obtained cell tissue, it is preferable to use a medium that does not contain animal-derived components.

図1(b)に示すように、細胞を培養する工程は、細胞培養用基板の細胞接着性領域に細胞を接着することを目的とする。培養する時間は、培養時の細胞操作の有無などに左右されるが、通常6〜96時間、好ましくは12〜72時間である。適度な時間で培養することによって、洗い流したときに細胞培養用基板の細胞接着阻害性領域の細胞が流されるとともに、細胞接着性領域の細胞は適切な接着力で細胞培養用基板上に残るため、残った細胞を対象材料に容易に転写することが可能になる。   As shown in FIG. 1B, the step of culturing the cells aims to adhere the cells to the cell adhesive region of the cell culture substrate. The culture time depends on the presence or absence of cell manipulation during the culture, but is usually 6 to 96 hours, preferably 12 to 72 hours. By culturing for an appropriate time, the cells in the cell adhesion-inhibiting region of the cell culture substrate are washed away when washed, and the cells in the cell adhesion region remain on the cell culture substrate with an appropriate adhesive force. The remaining cells can be easily transferred to the target material.

培養する温度は、通常37℃である。CO細胞培養装置などを利用して、5%程度のCO濃度雰囲気下で培養するのが好ましい。培養した後、細胞培養用基板を洗浄することにより、接着していない細胞が洗い流され、細胞接着性領域に細胞が接着した本発明の細胞接着基板を作成することができる。 The temperature for culturing is usually 37 ° C. It is preferable to culture in a CO 2 concentration atmosphere of about 5% using a CO 2 cell culture device or the like. After culturing, the cell culture substrate is washed to wash away non-adherent cells, and the cell adhesion substrate of the present invention in which cells adhere to the cell adhesion region can be prepared.

(細胞接着基板の使用方法)
上記の手順で作成された細胞接着基板を用いた対象材料への細胞の転写および転写後の細胞の培養方法について説明する。図2では、転写の対象材料として、表面に細胞培養層が設けられた基材を用い、細胞として血管内皮細胞を用いた場合について図示するが、これは例示のためであり、本発明はこの態様には限定されない。
(How to use cell adhesion substrate)
A method for transferring cells to the target material using the cell adhesion substrate prepared by the above procedure and culturing the cells after the transfer will be described. In FIG. 2, a case where a substrate having a cell culture layer provided on the surface is used as a material to be transferred and a vascular endothelial cell is used as a cell is shown for illustrative purposes. The embodiment is not limited.

図2(a)に示すように、細胞培養用基板の細胞接着性領域に細胞が接着している細胞接着基板を対象材料の細胞培養層に密着させる。次いで、図2(b)に示すように、細胞を培養することで対象材料の細胞培養層に細胞を接着させる。さらに、細胞の細胞接着性領域への接着力は、細胞培養層への接着力に比べて小さいことから、図2(c)に示すように、細胞培養用基板を対象材料から剥離すると、対象材料に細胞が転写される。この転写された細胞をさらに培養すると、図2(d)に示すように細胞が機能化され、血管内皮細胞であれば環状構造が再現される。   As shown in FIG. 2A, a cell adhesion substrate having cells adhered to the cell adhesion region of the cell culture substrate is brought into close contact with the cell culture layer of the target material. Next, as shown in FIG. 2B, the cells are cultured to adhere the cells to the cell culture layer of the target material. Furthermore, since the adhesive force of the cells to the cell adhesive region is smaller than the adhesive force to the cell culture layer, as shown in FIG. 2 (c), when the cell culture substrate is peeled from the target material, Cells are transferred to the material. When the transferred cells are further cultured, the cells are functionalized as shown in FIG. 2D, and the cyclic structure is reproduced if the cells are vascular endothelial cells.

細胞が転写される対象材料としては、細胞を接着可能かつ培養可能なものであれば特に制限されないが、細胞培養用基板の細胞接着性領域よりも細胞に対する接着性が強い表面を有するものが好ましい。例えば、細胞の組織化を安定的に行う為には対象材料の表面が柔らかく、また細胞被接着性が高すぎないものが望ましいことが次の参考文献に示されている。Mechanochemical switching between growth and differentiation during fibroblast growth factor-stimulated angiogenesis in vitro: Role of extracellular matrix. Donald E. Ingber 他、J. of cell biol. (1989) p.317。特に好ましくは、以下に詳述するとおり、細胞シート、組織、器官、臓器、タンパク質シート、生体由来ゲル、タンパク質コーティング等を対象材料とすることができる。   The material to which the cells are transferred is not particularly limited as long as the cells can be adhered and cultured, but those having a surface that has a stronger adhesion to the cells than the cell adhesion region of the cell culture substrate are preferable. . For example, the following reference shows that it is desirable that the surface of the target material is soft and the cell adherence is not too high in order to stably organize cells. Mechanochemical switching between growth and differentiation during fibroblast growth factor-stimulated angiogenesis in vitro: Role of extracellular matrix. Donald E. Ingber et al., J. of cell biol. (1989) p.317. Particularly preferably, as detailed below, cell sheets, tissues, organs, organs, protein sheets, biological gels, protein coatings, and the like can be used as target materials.

好適な対象材料としては、コラーゲンシート、フィブリンシート、エラスチンシート、羊膜などを用いることができる。また、基材上に、後述の細胞培養層を設ける場合は、基材の材料は、細胞培養層上の細胞の培養を阻害しない材料であればよく、例えば、ガラス、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ(乳酸−グリコール酸)共重合体、ポリカプロラクトン、ポリ(グリセロール−セバケート)などを用いることができる。細胞培養用基板に用いられる基材について例示したものを使用することもできる。   As a suitable target material, a collagen sheet, a fibrin sheet, an elastin sheet, an amniotic membrane and the like can be used. When a cell culture layer described later is provided on the substrate, the material of the substrate may be any material that does not inhibit the cell culture on the cell culture layer. For example, glass, polystyrene, polyethylene terephthalate, polycarbonate Polyimide, polylactic acid, polyglycolic acid, poly (lactic acid-glycolic acid) copolymer, polycaprolactone, poly (glycerol-sebacate) and the like can be used. What was illustrated about the base material used for the substrate for cell culture can also be used.

細胞培養層は、その表面に細胞の接着や増殖が良好に行われる化学物質や細胞接着因子を含むことが好ましい。具体的には、各種タイプのコラーゲン、フィブロネクチン、ラミニン、ビトロネクチン、カドヘリン、ゼラチン、ペプチドおよびインテグリン等の細胞外基質を挙げることができ、これらは1種のみを用いても、2種以上併用してもよい。細胞接着性が高いという点で、各種コラーゲンを用いることがより好ましく、各種コラーゲンの中でも、タイプIコラーゲンやタイプIVコラーゲンを用いることが特に好ましい。骨芽細胞などの細胞外基質産生細胞を培養して細胞外基質を生成させることにより細胞培養層を形成することもできる。   The cell culture layer preferably contains a chemical substance or a cell adhesion factor that can favorably adhere and proliferate cells on its surface. Specific examples include extracellular substrates such as various types of collagen, fibronectin, laminin, vitronectin, cadherin, gelatin, peptide and integrin. These may be used alone or in combination of two or more. Also good. In view of high cell adhesiveness, it is more preferable to use various collagens, and among various collagens, it is particularly preferable to use type I collagen or type IV collagen. A cell culture layer can also be formed by culturing extracellular matrix-producing cells such as osteoblasts to generate an extracellular matrix.

対象材料の形状は、特に限定されるわけではなく、細胞を転写できる表面を備えていればよい。例えば、ペトリ皿やマルチデッシュなどの培養皿を用いることができる。また、ガラスや上述のプラスチックからなる培養プレートを用いることもできる。   The shape of the target material is not particularly limited as long as it has a surface on which cells can be transferred. For example, a culture dish such as a petri dish or a multi-dish can be used. Moreover, the culture plate which consists of glass or the above-mentioned plastics can also be used.

細胞接着基板から対象材料への細胞の転写は、細胞接着基板の細胞接着面と対象材料の表面、例えば細胞培養層とを接触させることにより実施できる。このように細胞接着基板と対象材料とを接触させた状態で、培養することにより細胞を転写することができる。培養は、用いる基板や細胞によって適当な条件を選択することができるが、通常、CO濃度5%、37℃で、15分〜96時間、好ましくは30分〜36時間行う。 Transfer of cells from the cell adhesion substrate to the target material can be performed by bringing the cell adhesion surface of the cell adhesion substrate into contact with the surface of the target material, for example, a cell culture layer. As described above, the cells can be transferred by culturing the cell adhesion substrate and the target material in contact with each other. Culturing can be carried out under suitable conditions depending on the substrate and cells to be used, and is usually performed at a CO 2 concentration of 5% and 37 ° C. for 15 minutes to 96 hours, preferably 30 minutes to 36 hours.

その後、培養液中で細胞培養を行うが、細胞接着基板と対象材料とを接触させた状態で細胞培養を行ってもよいし、細胞接着基板を取り除いて対象材料のみで細胞培養を行ってもよい。細胞接着基板と対象材料とを接触させた状態で一定時間細胞培養を行った後、細胞接着基板を取り除いてさらに細胞培養を行うのが好ましい。培養条件としては、特に制限はなく、培養する細胞種によって選択することができる。培養液としては、上記と同様のものを使用することができる。   Thereafter, cell culture is performed in a culture solution, but cell culture may be performed in a state where the cell adhesion substrate and the target material are in contact with each other, or the cell culture substrate may be removed and the cell culture may be performed only with the target material. Good. It is preferable that cell culture is performed for a certain time in a state where the cell adhesion substrate and the target material are in contact with each other, and then the cell adhesion substrate is removed and further cell culture is performed. The culture conditions are not particularly limited and can be selected depending on the cell type to be cultured. As the culture solution, the same ones as described above can be used.

本発明の細胞接着基板は、パターン状に接着している細胞を対象材料にパターン化された状態で容易に転写することができるとともに、転写した後は洗浄して再び細胞を播種する細胞培養用基板とすることができるため、再度細胞パターンを形成し、これを転写して培養することができる。従って、細胞パターンを安価かつ効率的に作成することができる。また、対象材料には、特別のパターンを形成させる必要がないので、細胞培養のために通常用いられるものを使用でき、材料選択の幅も広がるとともに、現像液などの細胞にとって有害な物質の影響を受けることもない。   The cell adhesion substrate of the present invention can be easily transferred in a state where cells adhered in a pattern are patterned on a target material, and after the transfer, the cells are washed and seeded with cells again. Since it can be used as a substrate, a cell pattern can be formed again, and this can be transferred and cultured. Therefore, a cell pattern can be created inexpensively and efficiently. In addition, since it is not necessary to form a special pattern for the target material, materials that are usually used for cell culture can be used, and the range of material selection is widened. I will not receive it.

対象材料には、生体材料も含まれる。生体材料とは生体由来の材料を意味し、例えば生体由来の組織、器官等が含まれる。具体的には、肺、心臓、肝臓、腎臓、脳、胃、小腸、大腸等の臓器、骨、軟骨、皮膚、筋肉、眼球、舌、腹膜等の組織などが挙げられる。また、細胞シートやスフェロイドなどの細胞集合体もまた対象材料として使用することができる。細胞集合体を構成する細胞としては、細胞外基質を産生する細胞、例えば、間質系細胞、上皮細胞、実質細胞などが挙げられる。具体的には、骨芽細胞、線維芽細胞、肝実質細胞、フィーダー細胞等の集合体を好ましく使用できる。   The target material includes biomaterials. The biological material means a biological material, and includes, for example, biological tissue or organ. Specific examples include organs such as lung, heart, liver, kidney, brain, stomach, small intestine, and large intestine, and tissues such as bone, cartilage, skin, muscle, eyeball, tongue, and peritoneum. In addition, cell aggregates such as cell sheets and spheroids can also be used as target materials. Examples of the cells constituting the cell aggregate include cells that produce extracellular matrix, such as stromal cells, epithelial cells, and parenchymal cells. Specifically, aggregates such as osteoblasts, fibroblasts, hepatocytes, feeder cells and the like can be preferably used.

細胞培養用基板上の細胞をこれらの生体材料に直接転写することにより、組織または器官上で直接細胞をパターン状に培養することができる。細胞が転写される生体材料と該生体材料に転写されて培養される細胞との組合せとしては、例えば、肝臓と血管内皮細胞、真皮と血管内皮細胞、骨芽細胞層と血管内皮細胞、線維芽細胞層と肝実質細胞、内皮細胞層と肝実質細胞、フィーダー細胞層と角膜上皮細胞が挙げられる。   By directly transferring the cells on the cell culture substrate to these biomaterials, the cells can be directly cultured in a pattern on the tissue or organ. Examples of combinations of biomaterials to which cells are transferred and cells that are transferred to and cultured on the biomaterial include liver and vascular endothelial cells, dermis and vascular endothelial cells, osteoblast layer and vascular endothelial cells, and fibroblasts. Examples include cell layers and hepatocytes, endothelial cell layers and hepatocytes, feeder cell layers and corneal epithelial cells.

このような態様においては、器官等の生体材料に直接細胞を転写して培養できることから、細胞培養用の担体から細胞を酵素処理等により剥がして回収する必要がなく、細胞の損傷を防ぐことができる。   In such an embodiment, since the cells can be directly transferred to a biological material such as an organ and cultured, it is not necessary to remove the cells from the cell culture carrier by enzymatic treatment or the like, thereby preventing cell damage. it can.

臓器移植においては、移植後、当該臓器の表面に毛細血管が形成されるが、この毛細血管を移植する臓器の表面に予め形成させてから移植することにより、移植を効果的に行う技術が知られている。しかし、移植前に毛細血管を形成しこれを臓器表面に付着させる従来技術の方法では、毛細血管の作成に時間がかかり迅速な移植が不可能である。さらに、培養用基材等で予め形成した血管を基材から剥がして臓器表面に移す際に組織が損傷する。本発明の方法では、細胞接着基板にパターン状に配置された細胞を臓器表面に転写した後、毛細血管が完全に形成されるのを待たずに移植を行うことができるので、迅速な移植が可能になる。臓器表面に線状または網目状に転写された血管内皮細胞は組織化されやすいので、体内における毛細血管の形成が促進される。さらに、本発明では、細胞を移す際に、細胞培養用基板から細胞を剥がすための処理が不要であるため、組織の損傷が問題となることもない。さらに、本発明では、転写が迅速に行われるため組織または器官への悪影響が少ない。   In organ transplantation, capillaries are formed on the surface of the organ after transplantation, and there is known a technique for performing transplantation effectively by forming the capillaries in advance on the surface of the organ to be transplanted. It has been. However, in the prior art method in which capillaries are formed before transplantation and adhered to the organ surface, it takes time to create capillaries and rapid transplantation is impossible. Furthermore, the tissue is damaged when a blood vessel previously formed with a culture substrate or the like is peeled off from the substrate and transferred to the organ surface. In the method of the present invention, cells transferred in a pattern on the cell adhesion substrate can be transferred to the organ surface, and then transplantation can be performed without waiting for the complete formation of capillaries. It becomes possible. Since vascular endothelial cells transcribed linearly or on the surface of an organ are easily organized, the formation of capillaries in the body is promoted. Furthermore, in the present invention, when the cells are transferred, a treatment for peeling the cells from the cell culture substrate is not required, so that tissue damage does not become a problem. Furthermore, in the present invention, transcription is performed quickly, so there is little adverse effect on tissues or organs.

転写した細胞の培養においては、必要に応じて、細胞刺激因子を添加することにより、細胞活性を高めたり、細胞が本来有する機能を発現させ組織化を促進することができる。細胞刺激因子としては、細胞の組織化を促進する活性を有する物質であればいずれも使用でき、例えば、血管内皮細胞増殖因子(VEGF)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、神経成長因子(NGF)、上皮細胞増殖因子(EGF)、インスリン様増殖因子(IGF)等が挙げられる。   In the culture of the transferred cells, a cell stimulating factor can be added as necessary to enhance cell activity or to promote the organization by expressing the functions inherent in the cells. As the cell stimulating factor, any substance having an activity of promoting cell organization can be used. For example, vascular endothelial growth factor (VEGF), fibroblast growth factor (FGF), nerve growth factor (NGF) ), Epidermal growth factor (EGF), insulin-like growth factor (IGF) and the like.

細胞接着基板上の細胞を対象材料に転写する工程は複数回行い、多層構造の組織体を作成することが可能である。   The process of transferring the cells on the cell adhesion substrate to the target material can be performed a plurality of times to create a multi-layered structure.

本発明はまた、上述の手順により、細胞接着基板上の細胞を対象材料に転写する工程を含む方法により作成された組織体に関する。転写工程が複数回行われる場合、作成される組織体は多層構造を有する。転写の対象材料が生体組織または器官である場合は、これらの組織または器官上に形成された組織体もまた本発明の範囲に包含される。   The present invention also relates to a tissue body produced by a method including a step of transferring cells on a cell adhesion substrate to a target material by the above-described procedure. When the transfer process is performed a plurality of times, the created tissue has a multilayer structure. When the material to be transferred is a living tissue or organ, a tissue formed on the tissue or organ is also included in the scope of the present invention.

本発明はまた、被検体由来の細胞を本発明の細胞培養用基板にパターン状に接着した後、これを被検体の生体組織、例えば上記のような臓器、皮膚および骨等の表面にパターン化された状態で転写し、該細胞を増殖させることにより被検体の組織を再生する方法に関する。被検体としては、特に限定されないが、例えば哺乳動物が挙げられ、好ましくはヒトが挙げられる。例えば、本発明の方法により真皮繊維芽細胞や上皮細胞を生体における皮膚損傷部分に直接転写して細胞を増殖させることにより、被検体において皮膚組織を再生することができる。また、被検体において皮膚が損傷した部分に、血管内皮細胞をパターン状に転写して増殖させることにより毛細血管を形成させて、皮膚の再生を促すことも可能である。さらに、神経細胞をパターン状に配列して培養することにより、神経回路や神経細胞コンピューターを作成することも可能になる。   The present invention also provides a method in which cells derived from a subject are adhered to the cell culture substrate of the present invention in a pattern and then patterned on the surface of the subject's biological tissue, such as the organ, skin, and bone. The present invention relates to a method for regenerating a tissue of a subject by transferring the cells in a state in which the cells are transferred and proliferating the cells. Although it does not specifically limit as a test subject, For example, a mammal is mentioned, Preferably a human is mentioned. For example, skin tissue can be regenerated in a subject by directly transferring dermal fibroblasts or epithelial cells to a skin damaged part in a living body and proliferating the cells by the method of the present invention. It is also possible to promote the regeneration of the skin by forming capillary blood vessels by transferring and proliferating the vascular endothelial cells in a pattern in the damaged part of the subject. Furthermore, by arranging and culturing nerve cells in a pattern, it becomes possible to create a neural circuit and a nerve cell computer.

(実施例1)
(細胞培養用基板の作製)
(一段階目の反応)
トルエン39.0g、エポキシシランTSL8350(GE東芝シリコーン製)13.5gを混合し、この混合液を攪拌しながら触媒量のトリエチルアミンを加え、さらに室温で数分間攪拌した。あらかじめUV洗浄した10cm角のガラス基板を、上記のエポキシシラン溶液に浸漬し、12時間室温で放置した。その後、下地処理されたガラス基板をエタノールで洗浄し、次いで水洗し、乾燥した。成膜後の基板表面の水の接触角の平均値は50.2°であった。
Example 1
(Preparation of cell culture substrate)
(First stage reaction)
39.0 g of toluene and 13.5 g of epoxysilane TSL8350 (manufactured by GE Toshiba Silicone) were mixed, and a catalytic amount of triethylamine was added while stirring the mixed solution, followed by further stirring at room temperature for several minutes. A 10 cm square glass substrate that had been UV-cleaned in advance was immersed in the above epoxysilane solution and allowed to stand at room temperature for 12 hours. Thereafter, the glass substrate subjected to the ground treatment was washed with ethanol, then washed with water and dried. The average contact angle of water on the substrate surface after film formation was 50.2 °.

(二段階目の反応)
テトラエチレングリコール50gを攪拌しながら、触媒量の濃硫酸をゆっくり添加し、さらに室温で数分間攪拌した。上記のエポキシ処理された基板を上記のテトラエチレングリコールに浸漬し、80℃で20分間反応させた。反応後、基板をよく水洗し、次いで乾燥した。これにより親水性薄膜が形成されたガラス基板を作ることが出来た。
(Second stage reaction)
While stirring 50 g of tetraethylene glycol, a catalytic amount of concentrated sulfuric acid was slowly added and further stirred at room temperature for several minutes. The epoxy-treated substrate was immersed in the tetraethylene glycol and reacted at 80 ° C. for 20 minutes. After the reaction, the substrate was washed thoroughly with water and then dried. Thus, a glass substrate on which a hydrophilic thin film was formed could be made.

(酸化処理)
酸化チタン系光触媒を塗布した石英板を作製した。あらかじめ露光機の照度を350nmの波長で計測し、露光時間の設定の目安とした。照度は20mW/cmであった。親水性薄膜が形成されたガラス基板と上記光触媒付き石英板を、親水性薄膜と石英板の光触媒層が対向するように配置し、石英板の裏面側から光が照射されるよう露光機内に設置した。25秒間露光し、酸化処理を行った。その後、培養に使いやすいように、24mm×15mmの大きさに切断した。
(Oxidation treatment)
A quartz plate coated with a titanium oxide photocatalyst was prepared. The illuminance of the exposure machine was measured in advance at a wavelength of 350 nm and used as a guide for setting the exposure time. The illuminance was 20 mW / cm 2 . The glass substrate with the hydrophilic thin film and the quartz plate with the photocatalyst are placed so that the hydrophilic thin film and the photocatalyst layer of the quartz plate face each other, and placed in the exposure machine so that light is irradiated from the back side of the quartz plate. did. Exposure was performed for 25 seconds to perform oxidation treatment. Then, it cut | disconnected to the magnitude | size of 24 mm x 15 mm so that it might be easy to use for culture | cultivation.

(表面分析)
サーモエレクトロン社製のVG_Theta Probeを用いて、酸化処理前の親水性薄膜、酸化処理後の親水性薄膜を測定した。C1sピークをC−C結合の炭素、C−O結合の炭素、C(=O)−O結合、C=O結合の炭素でフィッティングした酸化処理後の親水性薄膜の炭素量は、酸化処理前の親水性薄膜の炭素量の92.2%であった。酸化処理前の親水性薄膜における酸素と結合している炭素の割合は60.8%、酸化処理後の親水性薄膜における酸素と結合している炭素の割合は59.2%であった。
(Surface analysis)
Using a VG_Theta Probe manufactured by Thermo Electron, the hydrophilic thin film before the oxidation treatment and the hydrophilic thin film after the oxidation treatment were measured. The amount of carbon in the hydrophilic thin film after the oxidation treatment in which the C1s peak is fitted with carbon of C—C bond, carbon of C—O bond, carbon of C (═O) —O bond, and C═O bond is as follows. It was 92.2% of the carbon content of the hydrophilic thin film. The ratio of carbon bonded to oxygen in the hydrophilic thin film before the oxidation treatment was 60.8%, and the ratio of carbon bonded to oxygen in the hydrophilic thin film after the oxidation treatment was 59.2%.

(細胞培養)
上記のように切断した基板をオートクレーブで高圧水蒸気滅菌した。この基板を培養容器に配置し、基板一枚あたり2.6×10個のウシ血管内皮細胞(bEC)を播種した。5%血清を含むMEM培地を用いて、37℃、5%CO濃度のインキュベータ内で46時間培養した。位相差顕微鏡で観察したところ、bECはコンフルエントの状態で接着していた。
(Cell culture)
The substrate cut as described above was sterilized by high-pressure steam in an autoclave. This substrate was placed in a culture vessel, and 2.6 × 10 5 bovine vascular endothelial cells (bEC) were seeded per substrate. Using MEM medium containing 5% serum, the cells were cultured for 46 hours in an incubator at 37 ° C. and 5% CO 2 concentration. When observed with a phase contrast microscope, bEC adhered in a confluent state.

(細胞転写)
氷上に培養容器を配置し、培養容器内に成長因子低減マトリゲル(ベクトン・ディッキンソン)を200μl添加し、4℃に冷やしたセルスクレイパーで細胞接着基板と同程度の大きさにマトリゲルを広げた。その後、培養容器を室温で約5分放置し、マトリゲルをゲル化させた。ゲル化させたマトリゲルの上に細胞接着基板を細胞接着面がマトリゲルと対向するように静かに配置した。bECがマトリゲルに接触している状態で数分保持した。その後、0.3%血清を含むMEM培地を培養容器に加え、37℃、5%CO濃度のインキュベータ内で保持した。2時間後、細胞培養用基板のみを簡単に剥がすことができた。bECがほぼ100%マトリゲルに転写されたことを位相差顕微鏡観察で確認した。
(Cell transcription)
A culture vessel was placed on ice, 200 μl of growth factor-reduced Matrigel (Becton Dickinson) was added to the culture vessel, and the Matrigel was spread to the same size as the cell adhesion substrate with a cell scraper cooled to 4 ° C. Thereafter, the culture vessel was allowed to stand at room temperature for about 5 minutes to gel the matrigel. The cell adhesion substrate was gently placed on the gelled matrigel so that the cell adhesion surface opposed to the matrigel. The bEC was kept in contact with Matrigel for several minutes. Thereafter, MEM medium containing 0.3% serum was added to the culture vessel and kept in an incubator at 37 ° C. and 5% CO 2 concentration. After 2 hours, only the cell culture substrate could be easily removed. It was confirmed by phase contrast microscopy that bEC was transferred to almost 100% Matrigel.

(比較例1)
(細胞培養用基板の作製)
実施例1で用いたガラスをUV洗浄し、24mm×15mmの大きさに切断した。
(細胞培養)
上記のように切断した基板をオートクレーブで高圧水蒸気滅菌した。この基板を培養容器に配置し、実施例1と同条件で46時間培養した。位相差顕微鏡で観察したところ、bECはコンフルエントの状態で接着していた。
(Comparative Example 1)
(Preparation of cell culture substrate)
The glass used in Example 1 was UV cleaned and cut into a size of 24 mm × 15 mm.
(Cell culture)
The substrate cut as described above was sterilized by high-pressure steam in an autoclave. This substrate was placed in a culture vessel and cultured for 46 hours under the same conditions as in Example 1. When observed with a phase contrast microscope, bEC adhered in a confluent state.

(細胞転写)
実施例1と同様に、bECがマトリゲルに接触している状態で数分保持し、次いで0.3%血清を含むMEM培地を培養容器に加え、37℃、5%CO濃度のインキュベータ内で保持した。2時間後、細胞培養用基板を剥がす操作をしたところ、bECは転写されなかった。別の試料をさらに2.5時間、合計4.5時間培養した後に細胞培養用基板を剥がす操作をしたところ、細胞転写率は20%であった。
(Cell transcription)
As in Example 1, keep bEC in contact with Matrigel for a few minutes, then add MEM medium containing 0.3% serum to the culture vessel in an incubator at 37 ° C., 5% CO 2 concentration. Retained. After 2 hours, bEC was not transferred when the cell culture substrate was peeled off. When another sample was further cultured for 2.5 hours for a total of 4.5 hours and then the cell culture substrate was peeled off, the cell transfer rate was 20%.

(表面分析)
サーモエレクトロン社製のVG_Theta Probeを用いて、UV洗浄し高圧水蒸気滅菌した後のガラス基板を測定した。C1sピークをC−C結合の炭素、C−O結合の炭素、C(=O)−O結合、C=O結合の炭素でフィッティングした。酸素と結合している炭素の割合は32.0%であった。
(Surface analysis)
The glass substrate after UV cleaning and high-pressure steam sterilization was measured using VG_Theta Probe manufactured by Thermo Electron. The C1s peak was fitted with C—C bond carbon, C—O bond carbon, C (═O) —O bond, and C═O bond carbon. The proportion of carbon bonded to oxygen was 32.0%.

(実施例2)
(細胞培養用基板の作製)
(一段階目の反応)
トルエン19.5g、エポキシシランTSL8350(GE東芝シリコーン製)6.8gを混合し、この混合液を攪拌しながら触媒量のトリエチルアミンを加え、さらに室温で数分間攪拌した。あらかじめUV洗浄した10cm角のガラス基板を、上記のエポキシシラン溶液に浸漬し、14時間室温で放置した。次いで、このエポキシ化ガラス基板をエタノールで洗浄し、次いで水洗し、乾燥した。成膜後の基板表面の水接触角の平均値は、51.4°であった。
(Example 2)
(Preparation of cell culture substrate)
(First stage reaction)
19.5 g of toluene and 6.8 g of epoxysilane TSL8350 (manufactured by GE Toshiba Silicone) were mixed, and a catalytic amount of triethylamine was added while stirring the mixed solution, followed by further stirring at room temperature for several minutes. A 10 cm square glass substrate that had been UV-cleaned in advance was immersed in the above epoxysilane solution and left at room temperature for 14 hours. The epoxidized glass substrate was then washed with ethanol, then washed with water and dried. The average value of the water contact angle on the substrate surface after film formation was 51.4 °.

(二段階目の反応)
テトラエチレングリコール(TEG)25gを攪拌しながら、触媒量の濃硫酸をゆっくり添加し、さらに室温で数分間攪拌した。上記のエポキシ化基板をTEGに浸漬し、80℃で15分間反応させた。反応後、基板をよく水洗し、次いで乾燥した。これにより親水性薄膜が形成されたガラス基板を作ることが出来た。
(Second stage reaction)
While stirring 25 g of tetraethylene glycol (TEG), a catalytic amount of concentrated sulfuric acid was slowly added and further stirred at room temperature for several minutes. The above epoxidized substrate was immersed in TEG and reacted at 80 ° C. for 15 minutes. After the reaction, the substrate was washed thoroughly with water and then dried. Thus, a glass substrate on which a hydrophilic thin film was formed could be made.

(酸化処理)
表面全域に酸化チタン系光触媒を塗布したフォトマスクを作製した。フォトマスクは、幅60μmの開口部が300μmピッチで形成されたラインパターンに2.5cm間隔で左記ラインパターンに直交する幅60μmのライン状の開口部が形成され、且つ、周囲に幅約1.5cmの開口部を有する5インチサイズのものを用いた。あらかじめ露光機の照度を350nmの波長で計測し、露光時間の設定の目安とした。照度は20mW/cmであった。親水性薄膜が形成されたガラス基板と上記触媒付きフォトマスクを、親水性薄膜とフォトマスクの触媒層が対向するように配置し、フォトマスクの裏面側から光が照射されるよう露光機内に設置した。75秒間露光し、酸化処理を行った。その後、培養に使いやすいように、24mm×15mmの大きさに切断した。
(Oxidation treatment)
A photomask having a titanium oxide photocatalyst applied to the entire surface was prepared. In the photomask, line-shaped openings having a width of 60 μm perpendicular to the left line pattern are formed at intervals of 2.5 cm in a line pattern in which openings having a width of 60 μm are formed at a pitch of 300 μm, and a width of about 1. A 5-inch size having a 5 cm opening was used. The illuminance of the exposure machine was measured in advance at a wavelength of 350 nm and used as a guide for setting the exposure time. The illuminance was 20 mW / cm 2 . Place the glass substrate on which the hydrophilic thin film is formed and the photomask with the above catalyst so that the hydrophilic thin film and the catalyst layer of the photomask face each other, and place it in the exposure machine so that light is irradiated from the back side of the photomask. did. The film was exposed for 75 seconds to be oxidized. Then, it cut | disconnected to the magnitude | size of 24 mm x 15 mm so that it might be easy to use for culture | cultivation.

(表面分析)
サーモエレクトロン社製のVG_Theta Probeを用いて、ベースのガラス基板、酸化処理前の親水性薄膜、酸化処理後の親水性薄膜の領域(上記フォトマスク周囲の幅約1.5cmの開口部の領域)を測定した。C1sピークをC−C結合の炭素、C−O結合の炭素、C(=O)−O結合、C=O結合の炭素でフィッティングした。酸化処理された領域の親水性薄膜の炭素量は、酸化処理されていない領域の親水性薄膜の炭素量の89.9%であった。また、酸素に結合した炭素の割合は親水性薄膜の酸化処理されていない領域では71.9%、親水性薄膜の酸化処理された領域では47.6%であった。なお基材として用いたガラスを測定したところ、酸素に結合した炭素の割合は、30.2%であった。
(Surface analysis)
Using Thermo Electron's VG_Theta Probe, base glass substrate, hydrophilic thin film before oxidation treatment, hydrophilic thin film region after oxidation treatment (opening region with a width of about 1.5 cm around the photomask) Was measured. The C1s peak was fitted with C—C bond carbon, C—O bond carbon, C (═O) —O bond, and C═O bond carbon. The carbon content of the hydrophilic thin film in the oxidized region was 89.9% of the carbon content of the hydrophilic thin film in the non-oxidized region. Further, the ratio of carbon bonded to oxygen was 71.9% in the non-oxidized region of the hydrophilic thin film, and 47.6% in the oxidized region of the hydrophilic thin film. In addition, when the glass used as a base material was measured, the ratio of the carbon couple | bonded with oxygen was 30.2%.

(細胞培養)
上記のように切断した基板をオートクレーブで高圧水蒸気滅菌した。この基板を培養容器に配置し、基板一枚あたり1.5×10個のヒト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC、クラボウ)を播種した。正常ヒト血管内皮細胞増殖用低血清培地であるHuMedia−EG2(クラボウ)を用い、最終細胞濃度が1.2×10個/mlになるようにした。37℃、5%CO濃度のインキュベータ内で46時間培養した。位相差顕微鏡で観察したところ、HUVECは酸化処理された部分にのみコンフルエントな状態で接着していた。
(Cell culture)
The substrate cut as described above was sterilized by high-pressure steam in an autoclave. This substrate was placed in a culture vessel, and 1.5 × 10 5 human umbilical vein endothelial cells (HUVEC, Kurabo Industries) were seeded per substrate. HuMedia-EG2 (Kurabo), which is a low serum medium for normal human vascular endothelial cell growth, was used so that the final cell concentration was 1.2 × 10 5 cells / ml. The cells were cultured for 46 hours in an incubator at 37 ° C. and 5% CO 2 concentration. When observed with a phase contrast microscope, HUVEC adhered in a confluent state only to the oxidized portion.

(細胞転写)
氷上に培養容器を配置し、培養容器内に成長因子低減マトリゲル(ベクトン・ディッキンソン)を200μl添加し、4℃に冷やしたセルスクレイパーで細胞接着基板と同程度の大きさにマトリゲルを広げた。その後、培養容器を室温で約5分放置し、マトリゲルをゲル化させた。ゲル化させたマトリゲルの上に細胞接着基板を細胞接着面がマトリゲルと対向するように静かに配置した。細胞パターンがマトリゲルに接触している状態で数分保持した。その後、HuMedia−EG2を培養容器に加えた。37℃、5%CO濃度のインキュベータ内で保持した。30分後、HUVECが形態変化しチューブ状になっていることを位相差顕微鏡観察で確認した。細胞培養用基板のみを簡単に剥がすことができた。HUVECは、ほぼ100%マトリゲルに転写され、そのチューブ状の形態もほとんど乱れなかったことを位相差顕微鏡観察で確認した。
(Cell transcription)
A culture vessel was placed on ice, 200 μl of growth factor-reduced Matrigel (Becton Dickinson) was added to the culture vessel, and the Matrigel was spread to the same size as the cell adhesion substrate with a cell scraper cooled to 4 ° C. Thereafter, the culture vessel was allowed to stand at room temperature for about 5 minutes to gel the matrigel. The cell adhesion substrate was gently placed on the gelled matrigel so that the cell adhesion surface opposed to the matrigel. The cell pattern was kept for several minutes in contact with Matrigel. Subsequently, HuMedia-EG2 was added to the culture vessel. It was kept in an incubator at 37 ° C. and 5% CO 2 concentration. After 30 minutes, it was confirmed by observation with a phase-contrast microscope that the HUVEC changed in shape and became a tube. Only the cell culture substrate could be easily removed. It was confirmed by observation with a phase contrast microscope that HUVEC was transferred to almost 100% Matrigel, and its tubular shape was hardly disturbed.

(実施例3)
(細胞培養用基板の作製)
(一段階目の反応)
トルエン39.0g、TSL8350(GE東芝シリコーン製)13.5gを混合し、攪拌しながらトリエチルアミンを450μl添加した。そのまま室温で数分間攪拌した後、全量をガラス皿へ移した。ここにUV洗浄済みの10cm角のガラス基板を浸漬し、室温で16時間放置した。その後、ガラス基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。これにより、ガラス基板表面にエポキシ基を含む薄膜が形成された。成膜後の基板表面の水接触角の平均値は48.9°であった。
(Example 3)
(Preparation of cell culture substrate)
(First stage reaction)
39.0 g of toluene and 13.5 g of TSL8350 (manufactured by GE Toshiba Silicone) were mixed, and 450 μl of triethylamine was added while stirring. After stirring at room temperature for several minutes, the whole amount was transferred to a glass dish. A 10 cm square glass substrate that had been cleaned with UV was immersed therein and allowed to stand at room temperature for 16 hours. Thereafter, the glass substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. Thereby, the thin film containing an epoxy group was formed in the glass substrate surface. The average value of the water contact angle on the substrate surface after film formation was 48.9 °.

(二段階目の反応)
50gのTEGを攪拌しながら250μlの濃硫酸を一滴ずつ添加した。そのまま数分間攪拌してから、全量をガラス皿に移した。ここに上記の基板を浸漬し、80℃で15分間反応させた。反応後、基板をよく水洗し、窒素ブローで乾燥させた。これにより、ガラス表面に均一な親水性薄膜が形成された。
(Second stage reaction)
While stirring 50 g of TEG, 250 μl of concentrated sulfuric acid was added dropwise. After stirring for several minutes, the whole amount was transferred to a glass dish. The above substrate was immersed therein and reacted at 80 ° C. for 15 minutes. After the reaction, the substrate was thoroughly washed with water and dried by nitrogen blowing. As a result, a uniform hydrophilic thin film was formed on the glass surface.

(酸化処理)
実施例2で用いた光触媒付きフォトマスクを用いた。フォトマスクの光触媒層と基板表面の親水性薄膜を接触させ、フォトマスク側から光が照射されるよう露光機内に設置した。波長350nmの照度が20mW/cmの水銀ランプで50秒間露光し、基板表面の親水性薄膜を部分的に酸化分解した。この基板を24mm×15mmの大きさに切断し、細胞接着基板として使用した。
(Oxidation treatment)
The photocatalyst-equipped photomask used in Example 2 was used. The photocatalyst layer of the photomask and the hydrophilic thin film on the substrate surface were brought into contact with each other, and the photomask was placed in the exposure machine so that light was irradiated from the photomask side. The film was exposed for 50 seconds with a mercury lamp having a wavelength of 350 nm and an illuminance of 20 mW / cm 2 to partially oxidatively decompose the hydrophilic thin film on the substrate surface. This substrate was cut into a size of 24 mm × 15 mm and used as a cell adhesion substrate.

(表面分析)
KRATOS Analytical社製のESCA-3400 (Amicus)を用いて、光触媒リソグラフィによって酸化分解された領域とされなかった領域の元素分析を行った。酸化処理された領域の親水性薄膜の炭素量は、酸化処理されていない領域の親水性薄膜の炭素量の63.8%であった。また、酸素に結合した炭素の割合は、親水性薄膜の酸化処理されていない領域では71.9%および親水性薄膜の酸化処理された領域では62.6%であった。
(Surface analysis)
Using ESCA-3400 (Amicus) manufactured by KRATOS Analytical, elemental analysis was performed on regions that were oxidized and not decomposed by photocatalytic lithography. The carbon content of the hydrophilic thin film in the oxidized region was 63.8% of the carbon content of the hydrophilic thin film in the non-oxidized region. The proportion of carbon bonded to oxygen was 71.9% in the non-oxidized region of the hydrophilic thin film and 62.6% in the oxidized region of the hydrophilic thin film.

(細胞培養)
オートクレーブ滅菌した基板を培養容器内に配置し、5%ウシ血清入りMEM培地を適量添加した。ここに、基板一枚あたり2.0×10個のウシ血管内皮細胞(bEC)を播種した。これをインキュベーター(37℃、5%CO)中で40時間培養し、位相差顕微鏡で観察したところ、bECは相対的に炭素濃度の低い領域にのみ接着し、細胞パターンを形成していた。
(Cell culture)
The autoclave-sterilized substrate was placed in a culture container, and an appropriate amount of 5% bovine serum-containing MEM medium was added. Here, 2.0 × 10 5 bovine vascular endothelial cells (bEC) were seeded per substrate. This was cultured in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) for 40 hours and observed with a phase contrast microscope. As a result, bEC adhered only to a region having a relatively low carbon concentration and formed a cell pattern.

(細胞転写)
氷冷した成長因子低減マトリゲル(ベクトン・ディッキンソン)200μlを培養容器上に広げ、室温で約1分間放置した後、上記の基板を細胞接着面を下にしてマトリゲルの上に静かに置いた。この状態で約5分間放置し、完全にゲル化させた後、MEM培地を加えて基板を浸漬させた。培養容器をインキュベーター(37℃、5%CO)の中に移し、基板とマトリゲルに挟まれた状態でbECの培養を行った。2時間後に位相差顕微鏡でbECを観察したところ、細胞パターンの幅が数十%程度減少していた。このとき基板を剥がしてみると、bECはすべてゲル側に移っていた。インキュベーターに戻しさらに1時間培養すると、bECはゲル内でチューブ上の構造体へと分化していた。
(Cell transcription)
200 μl of ice-cooled growth factor-reduced Matrigel (Becton Dickinson) was spread on a culture vessel and allowed to stand at room temperature for about 1 minute, and then the substrate was gently placed on the Matrigel with the cell adhesion surface down. In this state, the substrate was left for about 5 minutes to completely gelate, and then the MEM medium was added to immerse the substrate. The culture vessel was transferred into an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ), and bEC was cultured while being sandwiched between the substrate and Matrigel. When bEC was observed with a phase-contrast microscope after 2 hours, the width of the cell pattern was reduced by several tens of percent. At this time, when the substrate was peeled off, all of the bEC was moved to the gel side. When returned to the incubator and further cultured for 1 hour, bEC differentiated into structures on the tube in the gel.

(実施例4)
(細胞培養用基板の作製)
(一段階目の反応)
トルエン39.0g、TSL8350(GE東芝シリコーン製)0.48g、トリエチルアミン0.97gを混合し、室温で10分間攪拌した。このシラン溶液にUV洗浄済みの10cm角のガラス基板を洗浄面が上向きとなるように浸漬した。室温で16時間放置した後、基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。これにより、ガラス基板表面にエポキシ基を含む薄膜が形成された。成膜後の基板表面の水接触角の平均値は47.2°であった。
Example 4
(Preparation of cell culture substrate)
(First stage reaction)
39.0 g of toluene, 0.48 g of TSL8350 (manufactured by GE Toshiba Silicone) and 0.97 g of triethylamine were mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. A UV-cleaned 10 cm square glass substrate was immersed in this silane solution so that the cleaning surface was facing upward. After standing at room temperature for 16 hours, the substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. Thereby, the thin film containing an epoxy group was formed in the glass substrate surface. The average value of the water contact angle on the substrate surface after film formation was 47.2 °.

(酸化処理)
実施例2で用いた光触媒付きフォトマスクを用いた。フォトマスクの光触媒層と基板表面の有機薄膜を接触させ、フォトマスク側から光が照射されるよう露光機内に設置した。波長350nmの照度が20mW/cmの水銀ランプで25秒間露光し、基板表面の有機薄膜を部分的に酸化分解した。酸化処理後における、マスクの周囲の1.5cm幅の開口部に相対していた領域の基板表面の水接触角の値は39.7°であった。
(Oxidation treatment)
The photocatalyst-equipped photomask used in Example 2 was used. The photocatalyst layer of the photomask and the organic thin film on the substrate surface were brought into contact with each other, and the photomask was placed in the exposure machine so that light was irradiated from the photomask side. Exposure was performed with a mercury lamp having a wavelength of 350 nm and an illuminance of 20 mW / cm 2 for 25 seconds, and the organic thin film on the substrate surface was partially oxidized and decomposed. After the oxidation treatment, the value of the water contact angle on the substrate surface in the region facing the 1.5 cm wide opening around the mask was 39.7 °.

(二段階目の反応)
50gのテトラエチレングリコールを攪拌しながら25μlの濃硫酸を一滴ずつ添加した。そのまま数分間攪拌した後、全量をガラス皿に移した。ここに上記の基板を浸漬し、80℃で15分間反応させた。反応後、基板をよく水洗し、窒素ブローで乾燥させた。これにより、炭素濃度が相対的に異なる2種類の領域からなる親水性薄膜がガラス基板表面に形成された。この基板を25mm×15mmの大きさに切断し、細胞接着基板として使用した。
(Second stage reaction)
While stirring 50 g of tetraethylene glycol, 25 μl of concentrated sulfuric acid was added dropwise. After stirring for several minutes, the whole amount was transferred to a glass dish. The above substrate was immersed therein and reacted at 80 ° C. for 15 minutes. After the reaction, the substrate was thoroughly washed with water and dried by nitrogen blowing. Thereby, the hydrophilic thin film which consists of two types of area | regions where carbon concentrations differ relatively was formed in the glass substrate surface. This substrate was cut into a size of 25 mm × 15 mm and used as a cell adhesion substrate.

(表面分析)
KRATOS Analytical社製のESCA-3400 (Amicus)を用いて、酸化分解されなかった領域に形成された親水性薄膜と酸化分解された領域に形成された親水性薄膜の元素分析を行った。酸化処理された領域、すなわち親水性材料密度が低い領域の親水性薄膜の炭素量は、酸化処理されていない領域、すなわち親水性材料密度が高い領域の親水性薄膜の炭素量の91.2%であった。また、酸素に結合した炭素の割合は、酸化処理されていない親水性薄膜の領域、すなわち親水性材料密度が高い領域では75.1%、酸化処理された領域、すなわち親水性材料密度が低い領域では70.1%であった。
(Surface analysis)
Using ESCA-3400 (Amicus) manufactured by KRATOS Analytical, elemental analysis of the hydrophilic thin film formed in the region not oxidized and decomposed and the hydrophilic thin film formed in the region oxidized and decomposed was performed. The amount of carbon in the hydrophilic thin film in the oxidized region, that is, the region having a low hydrophilic material density, is 91.2% of the amount of carbon in the hydrophilic thin film in the region that has not been oxidized, that is, the region having a high hydrophilic material density. Met. The ratio of carbon bonded to oxygen is 75.1% in the region of the hydrophilic thin film that has not been oxidized, that is, the region having a high hydrophilic material density, and the region that has been oxidized, that is, the region having a low hydrophilic material density. It was 70.1%.

(細胞培養)
オートクレーブ滅菌した基板を培養容器内に配置し、5%ウシ血清入りMEM培地を適量添加した。ここに、基板一枚あたり2.0×10個のウシ血管内皮細胞(bEC)を播種した。これをインキュベーター(37℃、5%CO)中で40時間培養した後、位相差顕微鏡で観察したところ、bECは相対的に炭素濃度の低い領域にのみ接着し、細胞パターンを形成していた。
(Cell culture)
The autoclave-sterilized substrate was placed in a culture container, and an appropriate amount of 5% bovine serum-containing MEM medium was added. Here, 2.0 × 10 5 bovine vascular endothelial cells (bEC) were seeded per substrate. This was cultured for 40 hours in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) and then observed with a phase-contrast microscope. As a result, bEC adhered only to a region having a relatively low carbon concentration and formed a cell pattern. .

(細胞転写)
氷冷した成長因子低減マトリゲル(ベクトン・ディッキンソン)200μlを培養容器上に広げ、室温で約1分間放置した後、上記の基板を細胞接着面を下にしてマトリゲルの上に静かに置いた。この状態で約5分間放置し、完全にゲル化させた後、MEM培地を加えて基板を浸漬させた。培養容器をインキュベーター(37℃、5%CO)の中に移し、基板とマトリゲルに挟まれた状態でbECの培養を行った。1時間後に位相差顕微鏡でbECを観察したところ、細胞パターンの幅が数十%程度減少していた。このとき基板を剥がしてみると、bECはすべてゲル側に移っていた。インキュベーターに戻しさらに1時間培養すると、bECはゲル内でチューブ上の構造体へ分化していた。
(Cell transcription)
200 μl of ice-cooled growth factor-reduced Matrigel (Becton Dickinson) was spread on a culture vessel and allowed to stand at room temperature for about 1 minute, and then the substrate was gently placed on the Matrigel with the cell adhesion surface down. In this state, the substrate was left for about 5 minutes to completely gelate, and then the MEM medium was added to immerse the substrate. The culture vessel was transferred into an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ), and bEC was cultured while being sandwiched between the substrate and Matrigel. When bEC was observed with a phase contrast microscope after 1 hour, the width of the cell pattern was reduced by several tens of percent. At this time, when the substrate was peeled off, all of the bEC was moved to the gel side. When returned to the incubator and further cultured for 1 hour, bEC differentiated into structures on the tube in the gel.

(実施例5)
(細胞培養用基板の作製)
(一段階目の反応)
トルエン39.0g、エポキシシランTSL8350(GE東芝シリコーン製)0.48g、トリエチルアミン0.97gを混合し、室温で10分間攪拌した。このシラン溶液にUV洗浄済みの10cm角のガラス基板を洗浄面が上向きとなるように浸漬した。室温で16時間放置した後、基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。これにより、ガラス基板表面にエポキシ基を含む薄膜が形成された。成膜後の基板表面の水接触角の平均値は49.8°であった。
(Example 5)
(Preparation of cell culture substrate)
(First stage reaction)
39.0 g of toluene, 0.48 g of epoxysilane TSL8350 (manufactured by GE Toshiba Silicone) and 0.97 g of triethylamine were mixed and stirred at room temperature for 10 minutes. A UV-cleaned 10 cm square glass substrate was immersed in this silane solution so that the cleaning surface was facing upward. After standing at room temperature for 16 hours, the substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. Thereby, the thin film containing an epoxy group was formed in the glass substrate surface. The average value of the water contact angle on the substrate surface after film formation was 49.8 °.

(二段階目の反応)
50gの平均分子量400のポリエチレングリコール(PEG400)を攪拌しながら25μlの濃硫酸を一滴ずつ添加した。そのまま数分間攪拌してから、全量をガラス皿に移した。ここに上記の基板を浸漬し、80℃で20分間反応させた。反応後、基板をよく水洗し、窒素ブローで乾燥させた。これにより、ガラス表面に均一な親水性薄膜が形成された。
(Second stage reaction)
While stirring 50 g of polyethylene glycol (PEG 400) having an average molecular weight of 400, 25 μl of concentrated sulfuric acid was added dropwise. After stirring for several minutes, the whole amount was transferred to a glass dish. The above substrate was immersed therein and reacted at 80 ° C. for 20 minutes. After the reaction, the substrate was thoroughly washed with water and dried by nitrogen blowing. As a result, a uniform hydrophilic thin film was formed on the glass surface.

(酸化処理)
実施例2で用いた光触媒付きフォトマスクを用いた。フォトマスクの光触媒層と基板表面の親水性薄膜を接触させ、フォトマスク側から光が照射されるよう露光機内に設置した。波長350nmの照度が20mW/cmの水銀ランプで50秒間露光し、基板表面の親水性薄膜を部分的に酸化分解した。この基板を25mm×15mmの大きさに切断し、細胞接着基板として使用した。
(Oxidation treatment)
The photocatalyst-equipped photomask used in Example 2 was used. The photocatalyst layer of the photomask and the hydrophilic thin film on the substrate surface were brought into contact with each other, and the photomask was placed in the exposure machine so that light was irradiated from the photomask side. The film was exposed for 50 seconds with a mercury lamp having a wavelength of 350 nm and an illuminance of 20 mW / cm 2 to partially oxidatively decompose the hydrophilic thin film on the substrate surface. This substrate was cut into a size of 25 mm × 15 mm and used as a cell adhesion substrate.

(表面分析)
サーモエレクトロン社製のVG_Theta Probeを用いて、光触媒リソグラフィによって酸化分解された領域とされなかった領域の元素分析を行った。酸化処理された領域の親水性薄膜の炭素量は、酸化処理されていない領域の親水性薄膜の炭素量の84.8%であった。また、酸素に結合した炭素の割合は、酸化処理されていない親水性薄膜の領域では72.5%、酸化処理された領域では77.1%であった。
(Surface analysis)
Using VG_Theta Probe manufactured by Thermo Electron Co., Ltd., elemental analysis was performed on areas that were not oxidized and decomposed by photocatalytic lithography. The carbon content of the hydrophilic thin film in the oxidized region was 84.8% of the carbon content of the hydrophilic thin film in the non-oxidized region. The ratio of carbon bonded to oxygen was 72.5% in the region of the hydrophilic thin film that was not oxidized and 77.1% in the region that was oxidized.

(細胞培養)
オートクレーブ滅菌した基板を培養容器内に配置し、5%ウシ血清入りMEM培地を適量添加した。ここに、基板一枚あたり2.0×10個のウシ血管内皮細胞(bEC)を播種した。これをインキュベーター(37℃、5%CO)中で24時間培養し、位相差顕微鏡で観察ところ、bECは相対的に炭素濃度の低い領域にのみ接着し、細胞パターンを形成していた。
(Cell culture)
The autoclave-sterilized substrate was placed in a culture container, and an appropriate amount of 5% bovine serum-containing MEM medium was added. Here, 2.0 × 10 5 bovine vascular endothelial cells (bEC) were seeded per substrate. This was cultured in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) for 24 hours and observed with a phase contrast microscope. As a result, bEC adhered only to a region having a relatively low carbon concentration and formed a cell pattern.

(実施例6)
(細胞培養用基板の作製)
(一段階目の反応)
トルエン39.0g、TSL8350(GE東芝シリコーン製)13.5gを混合し、攪拌しながらトリエチルアミンを450μl添加した。そのまま室温で数分間攪拌してから、全量をガラス皿へ移した。ここにUV洗浄済みの10cm角のガラス基板を浸漬し、室温で16時間放置した。その後、ガラス基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。これによりガラス基板表面にエポキシ基を含む薄膜が形成された。成膜後の基板表面の水接触角の平均値は52.0°であった。
(Example 6)
(Preparation of cell culture substrate)
(First stage reaction)
39.0 g of toluene and 13.5 g of TSL8350 (manufactured by GE Toshiba Silicone) were mixed, and 450 μl of triethylamine was added while stirring. After stirring as it was for several minutes at room temperature, the whole amount was transferred to a glass dish. A 10 cm square glass substrate that had been cleaned with UV was immersed therein and allowed to stand at room temperature for 16 hours. Thereafter, the glass substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. As a result, a thin film containing an epoxy group was formed on the surface of the glass substrate. The average value of the water contact angle on the substrate surface after film formation was 52.0 °.

(二段階目の反応)
50gのTEGを攪拌しながら250μlの濃硫酸を一滴ずつ添加した。そのまま数分間攪拌を続けた後、全量をガラス皿に移した。ここに上記のシラン処理された基板を浸漬し、80℃で15分間反応させた。反応後、基板をよく水洗し、乾燥させた。これにより、ガラス表面に均一な親水性薄膜が形成された。
(Second stage reaction)
While stirring 50 g of TEG, 250 μl of concentrated sulfuric acid was added dropwise. Stirring was continued for several minutes, and the whole amount was transferred to a glass dish. The silane-treated substrate was immersed therein and reacted at 80 ° C. for 15 minutes. After the reaction, the substrate was washed thoroughly with water and dried. As a result, a uniform hydrophilic thin film was formed on the glass surface.

(酸化処理)
実施例2で用いた光触媒付きフォトマスクを用いた。フォトマスクの光触媒層と基板表面の親水性薄膜を接触させ、フォトマスク側から光が照射されるよう露光機内に設置した。波長350nmの照度が20mW/cmの水銀ランプで100秒間露光し、基板表面の親水性薄膜を部分的に酸化分解した。この基板を24mm×15mmの大きさに切断した。
(Oxidation treatment)
The photocatalyst-equipped photomask used in Example 2 was used. The photocatalyst layer of the photomask and the hydrophilic thin film on the substrate surface were brought into contact with each other, and the photomask was placed in the exposure machine so that light was irradiated from the photomask side. Exposure was performed with a mercury lamp having a wavelength of 350 nm and an illuminance of 20 mW / cm 2 for 100 seconds, and the hydrophilic thin film on the substrate surface was partially oxidized and decomposed. This substrate was cut into a size of 24 mm × 15 mm.

(表面分析)
サーモエレクトロン社製のVG_Theta Probeを用いて、光触媒リソグラフィによって酸化分解された領域とされなかった領域の元素分析を行った。酸化処理された領域の親水性薄膜の炭素量は、酸化処理されていない領域の親水性薄膜の炭素量の61.8%であった。また、酸素に結合した炭素の割合は、酸化処理されていない親水性薄膜の領域では71.9%、酸化処理された領域では44.5%であった。
(Surface analysis)
Using VG_Theta Probe manufactured by Thermo Electron Co., Ltd., elemental analysis was performed on areas that were not oxidized and decomposed by photocatalytic lithography. The carbon content of the hydrophilic thin film in the oxidized region was 61.8% of the carbon content of the hydrophilic thin film in the non-oxidized region. The proportion of carbon bonded to oxygen was 71.9% in the region of the hydrophilic thin film that was not oxidized and 44.5% in the region that was oxidized.

(BSA−FITCのパターン吸着)
PBSバッファーを用いて20μg/ml BSA−FITCを2ml調製し、35mmディッシュに移した。ここに上記の基板を親水性薄膜が上向きとなるように浸漬し、インキュベーター(37℃、5%CO)中で一晩放置した。基板をPBSで2回洗浄した後、蛍光顕微鏡で基板表面を観察したところ、明瞭な蛍光パターンが観察された。これは、酸化処理された領域にのみBSA−FITCが吸着したためである。
(BSA-FITC pattern adsorption)
2 ml of 20 μg / ml BSA-FITC was prepared using PBS buffer and transferred to a 35 mm dish. The above substrate was immersed in such a manner that the hydrophilic thin film faced up, and left overnight in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ). After the substrate was washed twice with PBS, the surface of the substrate was observed with a fluorescence microscope, and a clear fluorescence pattern was observed. This is because BSA-FITC was adsorbed only in the oxidized region.

(実施例7)
(細胞培養用基板の作製)
(一段階目の反応)
トルエン39.0g、メタクリロイルシランTSL8370(GE東芝シリコーン製)13.5gを混合し、攪拌しながらトリエチルアミンを450μl添加した。そのまま室温で数分間攪拌してから、全量をガラス皿へ移した。ここにUV洗浄済みの5cm角のガラス基板を浸漬し、室温で16時間放置した。その後、ガラス基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。これによりガラス基板表面にメタクリロイル基を含む薄膜が形成された。
(Example 7)
(Preparation of cell culture substrate)
(First stage reaction)
39.0 g of toluene and 13.5 g of methacryloylsilane TSL8370 (GE Toshiba Silicone) were mixed, and 450 μl of triethylamine was added while stirring. After stirring as it was for several minutes at room temperature, the whole amount was transferred to a glass dish. A 5 cm square glass substrate that had been cleaned with UV was immersed therein and allowed to stand at room temperature for 16 hours. Thereafter, the glass substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. As a result, a thin film containing a methacryloyl group was formed on the glass substrate surface.

(二段階目の反応)
ポリエチレングリコールジアクリレート(PEGdA、アルドリッチ製)10gに重合開始剤2,2’−ジメトキシ−2−フェニル−アセトフェノン(DMPA、アルドリッチ製)0.1gを室温で溶かした。これを上記メタクリロイル化基板に1500rpmで5秒間スピンコートした。その後、速やかに窒素雰囲気下で3秒間紫外線を基板全面に照射した。次いで160℃で10分間ポストベークした。このPEGdA化基板を一晩水に浸漬した後に水洗し、次いで乾燥させた。平均乾燥膜厚は、0.33μmであった。
(Second stage reaction)
0.1 g of a polymerization initiator 2,2′-dimethoxy-2-phenyl-acetophenone (DMPA, manufactured by Aldrich) was dissolved in 10 g of polyethylene glycol diacrylate (PEGdA, manufactured by Aldrich) at room temperature. This was spin coated on the methacryloylated substrate at 1500 rpm for 5 seconds. Thereafter, the entire surface of the substrate was immediately irradiated with ultraviolet rays for 3 seconds in a nitrogen atmosphere. Subsequently, it was post-baked at 160 ° C. for 10 minutes. The PEGdA substrate was immersed in water overnight, washed with water, and then dried. The average dry film thickness was 0.33 μm.

(酸化処理)
実施例2で用いたフォトマスクと同じパターンを有する光触媒化されていない一般的なフォトマスクを用いた。マスクをPEGdA化基板のPEGdA面に静かに載せ、マスクの裏面側からキセノンエキシマーランプ(172nm、10mW/cm)を光源とする真空紫外線を1分間照射した。これにより、PEGdA膜表面のフォトマスクの開口部に相当する領域を酸化処理した。基板を2.5cm角に切断し細胞培養に用いた。
(Oxidation treatment)
A general photomask that was not photocatalyzed and had the same pattern as the photomask used in Example 2 was used. The mask was gently placed on the PEGdA surface of the PEGdA substrate, and irradiated with vacuum ultraviolet rays using a xenon excimer lamp (172 nm, 10 mW / cm 2 ) as a light source from the back side of the mask for 1 minute. Thereby, the region corresponding to the opening of the photomask on the surface of the PEGdA film was oxidized. The substrate was cut into 2.5 cm square and used for cell culture.

(細胞培養)
70%エタノールで滅菌処理した基板を培養容器内に配置し、5%ウシ血清入りMEM培地を適量添加した。ここに、8.3×10個/cmのウシ血管内皮細胞(bEC)を播種した。これをインキュベーター(37℃、5%CO)中で43時間培養した後、位相差顕微鏡で観察したところ、bECはPEGdA膜の酸化処理された領域にのみ接着し、細胞パターンを形成していた。
(Cell culture)
A substrate sterilized with 70% ethanol was placed in a culture vessel, and an appropriate amount of MEM medium containing 5% bovine serum was added. Here, 8.3 × 10 4 cells / cm 2 of bovine vascular endothelial cells (bEC) were seeded. This was cultured in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) for 43 hours and then observed with a phase-contrast microscope. As a result, bEC adhered only to the oxidized region of the PEGdA film and formed a cell pattern. .

(細胞転写)
氷冷した成長因子低減マトリゲル(ベクトン・ディッキンソン)400μlをセルスクレイパーを用いて培養容器上に広げ、室温で約3分間放置した後、上記の基板を細胞接着面を下にしてマトリゲルの上に静かに置いた。この状態で約5分間放置した後、MEM培地を加えて基板を浸漬させた。培養容器をインキュベーター(37℃、5%CO)の中に移し、基板とマトリゲルに挟まれた状態でbECの培養を行った。5時間後に位相差顕微鏡でbECを観察したところ、細胞パターンは管腔状に形態変化していた。このとき基板を剥がしてみると、bECはすべてゲル側に移っていた。
(Cell transcription)
Spread 400 μl of ice-cooled growth factor-reduced Matrigel (Becton Dickinson) on a culture vessel using a cell scraper and let stand at room temperature for about 3 minutes, and then gently place the above substrate on the Matrigel with the cell adhesion surface down. Put it on. After leaving in this state for about 5 minutes, MEM medium was added to immerse the substrate. The culture vessel was transferred into an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ), and bEC was cultured while being sandwiched between the substrate and Matrigel. When bEC was observed with a phase-contrast microscope after 5 hours, the cell pattern was morphologically changed into a luminal shape. At this time, when the substrate was peeled off, all of the bEC was moved to the gel side.

(実施例8)
(細胞培養用基板の作製)
(一段階目の反応)
トルエン39.0g、メタクリロイルシランTSL8370(GE東芝シリコーン製)0.96gを混合し、攪拌しながらトリエチルアミンを450μl添加した。そのまま室温で数分間攪拌してから、全量をガラス皿へ移した。ここにUV洗浄済みの5cm角のガラス基板を浸漬し、室温で16時間放置した。その後、ガラス基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。これによりガラス基板表面にメタクリロイル基を含む薄膜が形成された。
(Example 8)
(Preparation of cell culture substrate)
(First stage reaction)
39.0 g of toluene and 0.96 g of methacryloylsilane TSL8370 (manufactured by GE Toshiba Silicone) were mixed, and 450 μl of triethylamine was added while stirring. After stirring as it was for several minutes at room temperature, the whole amount was transferred to a glass dish. A 5 cm square glass substrate that had been cleaned with UV was immersed therein and allowed to stand at room temperature for 16 hours. Thereafter, the glass substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. As a result, a thin film containing a methacryloyl group was formed on the glass substrate surface.

(二段階目の反応)
PEGdA(アルドリッチ製)8gと1−ビニル2−ピロリドン(VP、東京化成製)2gの混合物に重合開始剤DMPA(アルドリッチ製)0.1gを室温で溶かした。これを上記メタクリロイル化基板に1500rpmで5秒間スピンコートした。その後、速やかに窒素雰囲気下で3秒間紫外線を基板全面に照射した。次いで160℃で10分間ポストベークした。このPEGdA−VP化基板を一晩水に浸漬した後に水洗し、次いで乾燥させた。平均乾燥膜厚は、0.28μmであった。
(Second stage reaction)
0.1 g of polymerization initiator DMPA (manufactured by Aldrich) was dissolved in a mixture of 8 g of PEGdA (manufactured by Aldrich) and 2 g of 1-vinyl 2-pyrrolidone (VP, manufactured by Tokyo Chemical Industry) at room temperature. This was spin coated on the methacryloylated substrate at 1500 rpm for 5 seconds. Thereafter, the entire surface of the substrate was immediately irradiated with ultraviolet rays for 3 seconds in a nitrogen atmosphere. Subsequently, it was post-baked at 160 ° C. for 10 minutes. This PEGdA-VP substrate was immersed in water overnight, washed with water, and then dried. The average dry film thickness was 0.28 μm.

(酸化処理)
実施例2で用いたフォトマスクと同じパターンを有する光触媒化されていない一般的なフォトマスクを用いた。マスクをPEGdA−VP化基板のPEGdA−VP面に静かに載せ、マスクの裏面側からキセノンエキシマーランプ(172nm、10mW/cm)を光源とする真空紫外線を1分間照射した。これにより、PEGdA−VP膜表面のフォトマスクの開口部に相当する領域を酸化処理した。基板を2.5cm角に切断し細胞培養に用いた。
(Oxidation treatment)
A general photomask that was not photocatalyzed and had the same pattern as the photomask used in Example 2 was used. The mask was gently placed on the PEGdA-VP surface of the PEGdA-VP substrate, and irradiated with vacuum ultraviolet rays using a xenon excimer lamp (172 nm, 10 mW / cm 2 ) as a light source from the back side of the mask for 1 minute. Thereby, the region corresponding to the opening of the photomask on the surface of the PEGdA-VP film was oxidized. The substrate was cut into 2.5 cm square and used for cell culture.

(細胞培養)
70%エタノールで滅菌処理した基板を培養容器内に配置し、5%ウシ血清入りMEM培地を適量添加した。ここに、8.3×10個/cmのウシ血管内皮細胞(bEC)を播種した。これをインキュベーター(37℃、5%CO)中で43時間培養した後、位相差顕微鏡で観察したところ、bECはPEGdA−VP膜の酸化処理された領域にのみ接着し、細胞パターンを形成していた。
(Cell culture)
A substrate sterilized with 70% ethanol was placed in a culture vessel, and an appropriate amount of MEM medium containing 5% bovine serum was added. Here, 8.3 × 10 4 cells / cm 2 of bovine vascular endothelial cells (bEC) were seeded. When this was cultured in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) for 43 hours and observed with a phase-contrast microscope, bEC adhered only to the oxidized region of the PEGdA-VP film and formed a cell pattern. It was.

(細胞転写)
氷冷した成長因子低減マトリゲル(ベクトン・ディッキンソン)400μlをセルスクレイパーを用いて培養容器上に広げ、室温で約3分間放置した後、上記の基板を細胞接着面を下にしてマトリゲルの上に静かに置いた。この状態で約5分間放置した後、MEM培地を加えて基板を浸漬させた。培養容器をインキュベーター(37℃、5%CO)の中に移し、基板とマトリゲルに挟まれた状態でbECの培養を行った。5時間後に位相差顕微鏡でbECを観察したところ、細胞パターンは管腔状に形態変化していた。このとき基板を剥がしてみると、bECはすべてゲル側に移っていた。
(Cell transcription)
Spread 400 μl of ice-cooled growth factor-reduced Matrigel (Becton Dickinson) on a culture vessel using a cell scraper and let stand at room temperature for about 3 minutes, and then gently place the above substrate on the Matrigel with the cell adhesion surface down. Put it on. After leaving in this state for about 5 minutes, MEM medium was added to immerse the substrate. The culture vessel was transferred into an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ), and bEC was cultured while being sandwiched between the substrate and Matrigel. When bEC was observed with a phase-contrast microscope after 5 hours, the cell pattern was morphologically changed into a luminal shape. At this time, when the substrate was peeled off, all of the bEC was moved to the gel side.

(実施例9)
(細胞培養用ディッシュの作製)
(一段階目の反応)
トルエン39.0g、エポキシシランTSL8350(GE東芝シリコーン製)0.48gを混合し、攪拌しながらトリエチルアミンを225μl添加した。そのまま室温で数分間攪拌してから、全量をガラス皿へ移した。ここにUV洗浄済みの10cm角、厚さ0.1mmのガラス基板を浸漬し、室温で16時間放置した。その後、ガラス基板をエタノールと水で洗浄し、窒素ブローで乾燥させた。これによりガラス基板表面にエポキシ基を含む薄膜が形成された。成膜後の基板表面の水接触角の平均値は、49.8°であった。
Example 9
(Production of dish for cell culture)
(First stage reaction)
39.0 g of toluene and 0.48 g of epoxysilane TSL8350 (manufactured by GE Toshiba Silicone) were mixed, and 225 μl of triethylamine was added while stirring. After stirring as it was for several minutes at room temperature, the whole amount was transferred to a glass dish. A 10 cm square UV-washed glass substrate having a thickness of 0.1 mm was immersed therein and left at room temperature for 16 hours. Thereafter, the glass substrate was washed with ethanol and water and dried by nitrogen blowing. As a result, a thin film containing an epoxy group was formed on the surface of the glass substrate. The average value of the water contact angle on the substrate surface after film formation was 49.8 °.

(二段階目の反応)
テトラエチレングリコール25gを攪拌しながら、触媒量の濃硫酸をゆっくり添加し、さらに室温で数分間攪拌した。上記のエポキシ処理された基板を上記のテトラエチレングリコールに浸漬し、80℃で60分間反応させた。反応後、基板をよく水洗し、次いで乾燥した。これにより親水性薄膜が形成されたガラス基板を作ることが出来た。
(Second stage reaction)
While stirring 25 g of tetraethylene glycol, a catalytic amount of concentrated sulfuric acid was slowly added and further stirred at room temperature for several minutes. The epoxy-treated substrate was immersed in the tetraethylene glycol and reacted at 80 ° C. for 60 minutes. After the reaction, the substrate was washed thoroughly with water and then dried. Thus, a glass substrate on which a hydrophilic thin film was formed could be made.

(酸化処理)
実施例2で用いた光触媒付きフォトマスクを用いた。フォトマスクの光触媒層と基板表面の親水性薄膜を接触させ、フォトマスク側から光が照射されるよう露光機内に設置した。波長350nmの照度が18.6mW/cmの水銀ランプで188秒間露光し、基板表面の親水性薄膜を部分的に酸化分解した。この基板を21mm×21mmの大きさに切断した。
(Oxidation treatment)
The photocatalyst-equipped photomask used in Example 2 was used. The photocatalyst layer of the photomask and the hydrophilic thin film on the substrate surface were brought into contact with each other, and the photomask was placed in the exposure machine so that light was irradiated from the photomask side. Exposure was performed for 188 seconds with a mercury lamp having an illuminance of 350 nm and an illuminance of 18.6 mW / cm 2 to partially oxidatively decompose the hydrophilic thin film on the substrate surface. This substrate was cut into a size of 21 mm × 21 mm.

(パターン培養用ディッシュ)
底の中央部に直径14mmの穴があいた直径35mmのプラスチックディッシュ(コーニング製)を用いた。上記の厚さ0.1mmの細胞培養用基板をディッシュの底の穴を塞ぐように、接着剤KE45T(信越シリコーン製)を用いて貼りつけた。35℃で4時間乾燥させ、さらに室温で二日間乾燥させた。70%エタノールで滅菌し、リン酸緩衝液で洗浄した。
(Dish for pattern culture)
A plastic dish (manufactured by Corning) with a diameter of 35 mm having a hole with a diameter of 14 mm in the center of the bottom was used. The cell culture substrate having a thickness of 0.1 mm was attached using an adhesive KE45T (manufactured by Shin-Etsu Silicone) so as to close the hole at the bottom of the dish. It was dried at 35 ° C. for 4 hours and further dried at room temperature for 2 days. Sterilized with 70% ethanol and washed with phosphate buffer.

(細胞培養)
2×10個のbECを2.5mlの5%ウシ血清入りMEM培地に懸濁し上記パターン培養用ディッシュに播種した。これをインキュベーター(37℃、5%CO)中で68時間培養した。位相差顕微鏡で観察したところ、bECは基板の酸化処理された部分にのみ接着していた。
(Cell culture)
2 × 10 5 bECs were suspended in 2.5 ml of 5% bovine serum-containing MEM medium and seeded on the pattern culture dish. This was cultured for 68 hours in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ). When observed with a phase contrast microscope, bEC adhered only to the oxidized portion of the substrate.

(細胞転写)
氷冷した成長因子低減マトリゲル(ベクトン・ディッキンソン)200μlを直径23mmの組織培養用プラスチックシート(和光純薬製)上に直径15mm程度に広げ、室温で約10分間放置した。ディッシュ内の培地を吸引除去し、マトリゲルが載ったプラスチックシートをマトリゲルがディッシュ底面上のパターン培養された細胞と相対するように静かに置いた。ディッシュの蓋をし、約5分間室温で放置した後、0.3%ウシ血清入りMEM培地を2.5ml加え、インキュベーター(37℃、5%CO)内で3時間培養を行った。位相差顕微鏡で観察したところ、細胞パターンは管腔状に形態変化していた。このときプラスチックシートを剥がしてみると、bECはすべてプラスチックシート上のマトリゲルに移っていた。
(Cell transcription)
200 μl of ice-cooled growth factor-reduced Matrigel (Becton Dickinson) was spread on a tissue culture plastic sheet (manufactured by Wako Pure Chemical Industries) having a diameter of 23 mm to a diameter of about 15 mm and left at room temperature for about 10 minutes. The medium in the dish was removed by suction, and the plastic sheet on which the matrigel was placed was gently placed so that the matrigel faced the patterned cells on the bottom of the dish. The dish was covered and allowed to stand at room temperature for about 5 minutes, and then 2.5 ml of MEM medium containing 0.3% bovine serum was added and cultured in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) for 3 hours. When observed with a phase contrast microscope, the cell pattern was morphologically changed into a luminal shape. At this time, when the plastic sheet was peeled off, all bEC was transferred to Matrigel on the plastic sheet.

(実施例10)
(線維芽細胞の培養)
6cmディッシュを使い、マウス胚の線維芽細胞BALB/3T3クローンA31を10%ウシ胎児血清を含むDMEM培地を用いて培養した。100%コンフルエントになってから、さらに24時間培養を続けた。
(Example 10)
(Fibroblast culture)
Using a 6 cm dish, mouse embryo fibroblast BALB / 3T3 clone A31 was cultured in DMEM medium containing 10% fetal bovine serum. After becoming 100% confluent, the culture was further continued for 24 hours.

(ウシ血管内皮細胞の蛍光染色)
ウシ血管内皮細胞(bEC)を蛍光色素PKH26(アルドリッチ製)を使って染色した。染色方法はメーカーのプロトコルシートに則って行った。
(Fluorescent staining of bovine vascular endothelial cells)
Bovine vascular endothelial cells (bEC) were stained with the fluorescent dye PKH26 (Aldrich). The staining method was performed according to the manufacturer's protocol sheet.

(蛍光染色したbECのパターン培養)
実施例9で作製した厚さ0.1mmの細胞培養用基板を用いて、蛍光染色したbECを5%ウシ胎児血清を含むMEM培地を用いてインキュベータ(37℃、5%CO)内で48時間パターン培養した。位相差顕微鏡観察により細胞パターンが良好であることを確認した。また、蛍光顕微鏡観察により、bECが良く染まっていることを確認した。
(Pattern culture of fluorescently stained bEC)
Using the 0.1 mm-thick cell culture substrate prepared in Example 9, the fluorescently stained bEC was 48 in an incubator (37 ° C., 5% CO 2 ) using MEM medium containing 5% fetal calf serum. Time pattern culture was performed. The cell pattern was confirmed to be good by observation with a phase contrast microscope. Moreover, it was confirmed that bEC was well dyed by observation with a fluorescence microscope.

(細胞転写)
上記線維芽細胞を培養しているディッシュから培地を吸引除去し、上記蛍光染色bECをパターン培養した基板を、線維芽細胞シートとパターン培養されたbECが相対するように配置し、ディッシュの蓋をし、インキュベータ内で10分間保持した。その後、ディッシュ内に、基板を動かさないよう注意して静かに0.3%ウシ血清含有MEM培地を加え、さらにインキュベータ内で6時間培養した。蛍光顕微鏡観察により、bECパターンの幅が50%程度細くなっていることを確認した。また、細胞培養用基板を注意深く剥離したところ、細胞培養用基板にはbECは残っておらず、bECパターンは線維芽細胞シート上に転写されたことを顕微鏡観察により確認した。
(Cell transcription)
The medium is removed by suction from the dish in which the fibroblasts are cultured, the substrate on which the fluorescence-stained bEC is subjected to pattern culture is disposed so that the fibroblast sheet and the pattern-cultured bEC face each other, and the lid of the dish is disposed. And kept for 10 minutes in the incubator. Thereafter, MEM medium containing 0.3% bovine serum was gently added to the dish, taking care not to move the substrate, and further cultured in an incubator for 6 hours. It was confirmed by observation with a fluorescence microscope that the width of the bEC pattern was reduced by about 50%. Further, when the cell culture substrate was carefully peeled off, it was confirmed by microscopic observation that bEC did not remain on the cell culture substrate and that the bEC pattern was transferred onto the fibroblast sheet.

(実施例11)
(親水性薄膜が形成された基板)
実施例2で作製した基板を用いた。
(酸化処理)
表面全域に酸化チタン系光触媒を塗布したフォトマスクを作製した。フォトマスクは、幅60μmの開口部が140μm間隔でライン状に配置されたパターンが形成され、且つ、周囲に幅約1.5cmの開口部を有する5インチフォトマスクを用いた。あらかじめ露光機の照度を350nmの波長で計測し、露光時間の設定の目安とした。照度は20mW/cmであった。親水性薄膜が形成されたガラス基板と上記触媒付きフォトマスクを、親水性薄膜とフォトマスクの触媒層が対向するように配置し、フォトマスクの裏面側から光が照射されるよう露光機内に設置した。75秒間露光し、酸化処理を行った。その後、培養に使いやすいように、24mm×15mmの大きさに切断した。
(Example 11)
(Substrate on which a hydrophilic thin film is formed)
The substrate produced in Example 2 was used.
(Oxidation treatment)
A photomask having a titanium oxide photocatalyst applied to the entire surface was prepared. As the photomask, a 5-inch photomask having a pattern in which openings with a width of 60 μm are arranged in lines at intervals of 140 μm and an opening with a width of about 1.5 cm is used. The illuminance of the exposure machine was measured in advance at a wavelength of 350 nm and used as a guide for setting the exposure time. The illuminance was 20 mW / cm 2 . Place the glass substrate on which the hydrophilic thin film is formed and the photomask with the above catalyst so that the hydrophilic thin film and the catalyst layer of the photomask face each other, and place it in the exposure machine so that light is irradiated from the back side of the photomask. did. The film was exposed for 75 seconds to be oxidized. Then, it cut | disconnected to the magnitude | size of 24 mm x 15 mm so that it might be easy to use for culture | cultivation.

(細胞培養および細胞転写)
HUVECを用い実施例2と同様に実験を行った。細胞パターン密度が高くても、実施例2と同様に30分でHUVECがマトリゲルに転写されることを確認した。
(Cell culture and cell transcription)
Experiments were performed in the same manner as in Example 2 using HUVEC. Even if the cell pattern density was high, it was confirmed that HUVEC was transferred to Matrigel in 30 minutes as in Example 2.

(実施例12)
(親水性薄膜が形成された基板)
実施例1で作製した基板を用いた。
(酸化処理)
表面全域に酸化チタン系光触媒を塗布したフォトマスクを作製した。フォトマスクは、100μm角の開口部が100μm間隔で配置されたパターンが形成され、且つ、周囲に幅約1.5cmの開口部を有する5インチフォトマスクを用いた。あらかじめ露光機の照度を350nmの波長で計測し、露光時間の設定の目安とした。照度は20mW/cmであった。親水性薄膜が形成されたガラス基板と上記触媒付きフォトマスクを、親水性薄膜とフォトマスクの触媒層が対向するように配置し、フォトマスクの裏面側から光が照射されるよう露光機内に設置した。25秒間露光し、酸化処理を行った。その後、培養に使いやすいように、24mm×15mmの大きさに切断した。
(Example 12)
(Substrate on which a hydrophilic thin film is formed)
The substrate manufactured in Example 1 was used.
(Oxidation treatment)
A photomask having a titanium oxide photocatalyst applied to the entire surface was prepared. As the photomask, a 5-inch photomask having a pattern in which 100 μm square openings are arranged at intervals of 100 μm and having an opening having a width of about 1.5 cm is used. The illuminance of the exposure machine was measured in advance at a wavelength of 350 nm and used as a guide for setting the exposure time. The illuminance was 20 mW / cm 2 . Place the glass substrate on which the hydrophilic thin film is formed and the photomask with the above catalyst so that the hydrophilic thin film and the catalyst layer of the photomask face each other, and place it in the exposure machine so that light is irradiated from the back side of the photomask. did. Exposure was performed for 25 seconds to perform oxidation treatment. Then, it cut | disconnected to the magnitude | size of 24 mm x 15 mm so that it might be easy to use for culture | cultivation.

(細胞培養および細胞転写)
bECを用い実施例1と同様に実験を行った。100μm角の桝目状の細胞パターンでも実施例1と同様に2時間でbECがマトリゲルに転写されることを確認した。
(Cell culture and cell transcription)
The experiment was performed in the same manner as in Example 1 using bEC. It was confirmed that bEC was transferred to Matrigel in 2 hours as in Example 1 even in a 100 μm square cell pattern.

Claims (6)

基材と、基材表面に形成された細胞接着性領域とを備える細胞培養用基板の製造方法であって、
基材表面に炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜を形成し、親水性膜の細胞接着阻害性領域に対して紫外線照射による分解処理を施すことにより、当該領域に細胞接着性を付与して細胞接着性領域に改変することを特徴とする製造方法。
A method for producing a substrate for cell culture comprising a substrate and a cell adhesive region formed on the substrate surface,
A cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond is formed on the surface of the substrate, and the cell adhesion-inhibiting area of the hydrophilic film is subjected to a decomposition treatment by ultraviolet irradiation to thereby apply the area to the area. A production method comprising modifying cell adhesion regions by imparting cell adhesion properties.
基材と、基材表面に形成された細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とを備える細胞培養用基板の製造方法であって、
基材表面に炭素酸素結合を有する有機化合物を含む細胞接着阻害性の親水性膜を形成し、親水性膜の細胞接着阻害性領域の一部領域に対して紫外線照射による分解処理を施すことにより、当該一部領域に細胞接着性を付与して細胞接着性領域に改変することを特徴とする製造方法。
A method for producing a substrate for cell culture comprising a substrate, a cell adhesion region formed on the substrate surface and a cell adhesion inhibitory region,
By forming a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond on the surface of the substrate, and subjecting a part of the cell adhesion-inhibiting area of the hydrophilic film to a decomposition treatment by ultraviolet irradiation. A method for producing a cell, wherein the partial region is imparted with cell adhesion and modified into a cell adhesion region.
紫外線が、VUV領域からUV−C領域の紫外線であることを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。   The production method according to claim 1 or 2, wherein the ultraviolet rays are ultraviolet rays in a VUV region to a UV-C region. 細胞接着性領域の炭素量が、細胞接着阻害性領域の炭素量に対して20〜99%であることを特徴とする請求項2または3に記載の製造方法。   The production method according to claim 2 or 3, wherein the amount of carbon in the cell adhesion region is 20 to 99% of the amount of carbon in the cell adhesion inhibitory region. 細胞接着性領域における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値が、細胞接着阻害性領域における炭素のうちで酸素と結合している炭素の割合(%)の値に対して35〜99%であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項記載の製造方法。   The value of the percentage of carbon bonded to oxygen in the cell adhesion region is changed to the value of the percentage of carbon bonded to oxygen in the cell adhesion inhibitory region. It is 35 to 99% with respect to it, The manufacturing method of any one of Claims 2-4 characterized by the above-mentioned. 請求項1〜5のいずれか1項記載の製造方法で製造された細胞培養用基板の細胞接着性領域に接着させて細胞を培養することを特徴とする細胞接着基板の製造方法。 A method for producing a cell adhesion substrate , comprising culturing cells by adhering to a cell adhesion region of the cell culture substrate produced by the production method according to any one of claims 1 to 5.
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