JP5760410B2 - Cell test container and cell test method using the same - Google Patents

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Description

本発明は、細胞試験用容器、及びその容器を用いて行う細胞試験方法に関する。   The present invention relates to a cell test container and a cell test method performed using the container.

現在、様々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、有用な物質の生産等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。   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 the 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.

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等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、細胞の遊走は免疫応答や受精後の胚形態形成、組織修復及び再生等の様々な段階に関与している。また、癌やアテローム動脈硬化症、関節炎等の疾患の進行においても極めて重要な役割を持つ。具体的には、血管内皮を通しての細胞の遊走は、炎症、アテローム性動脈硬化症、癌の転移といった状態の病態生理における重要な現象である。そのため、インビトロでの細胞遊走を測定する方法は、長年に渡って開発されてきた。   On the other hand, cell migration is involved in various stages such as immune response, embryo morphogenesis after fertilization, tissue repair and regeneration. It also plays an extremely important role in the progression of diseases such as cancer, atherosclerosis and arthritis. Specifically, cell migration through the vascular endothelium is an important phenomenon in the pathophysiology of conditions such as inflammation, atherosclerosis, and cancer metastasis. Therefore, methods for measuring cell migration in vitro have been developed for many years.

細胞遊走アッセイに関して既に市販されている装置としては、古典的なボイデンチャンバ、細胞培養インサート、FluoroBlock(登録商標)(BD Biosciences)、Cell Motility HitKit(登録商標)(Cellomics)がある。しかし、こうした装置では、接着した細胞の遊走方向を制御して、定量的に細胞遊走をアッセイすることは困難である。   Devices already on the market for cell migration assays include classic Boyden chambers, cell culture inserts, FluoroBlock® (BD Biosciences), Cell Mobility HitKit® (Cellomics). However, with such a device, it is difficult to quantitatively assay cell migration by controlling the migration direction of attached cells.

(非特許文献1)には、パターニングされていない全面が導電性の基板上で、電圧の印加により、細胞の接着及び非接着を制御する技術が記載されている。しかし、この基板では、電圧の印加により基板上の全面の性質が変化してしまうため、基板上に細胞を接着させた後、特定の領域のみを細胞接着性に改変させて、その領域にのみ細胞を制御して遊走させることはできない。   (Non-Patent Document 1) describes a technique for controlling cell adhesion and non-adhesion by applying a voltage on a conductive substrate whose entire surface is not patterned. However, with this substrate, the properties of the entire surface of the substrate change due to the application of voltage, so after attaching cells on the substrate, only a specific region is changed to cell adhesion, and only in that region. Cells cannot be controlled to migrate.

(非特許文献2)には、導電性領域と絶縁性領域とを有する基材に細胞接着阻害性の膜を形成し、特定の導電性領域に電圧を印加することによって細胞接着阻害性の膜を細胞接着性に改変させ、その領域にのみ細胞を接着させて培養する方法が記載されている。しかし、(非特許文献2)の基板の導電性領域上においては、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っていない。したがって、細胞接着性に改変した領域に細胞を接着させた後、別の導電性領域に電圧を印加して細胞接着性に改変させたとしても、既に接着した細胞を隣り合っていない別の細胞接着性の領域に遊走させてアッセイすることはできない。   (Non-Patent Document 2) discloses that a cell adhesion-inhibiting film is formed by forming a cell adhesion-inhibiting film on a substrate having a conductive region and an insulating region, and applying a voltage to the specific conductive region. Describes a method of culturing cells by modifying them to cell adhesiveness and attaching cells only to the region. However, the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are not adjacent to each other on the conductive region of the substrate of (Non-Patent Document 2). Therefore, even if a cell is adhered to an area modified to cell adhesion and then applied to another conductive area by applying voltage to another cell, the already adhered cells are not adjacent to each other. It cannot be assayed by migrating to the adherent area.

これに対し、本発明者らは、導電性領域と絶縁性領域とを有する基材、並びにその導電性領域上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、導電性領域上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っている細胞試験用容器を開発し、既に特許出願を行っている(特願2010−232954)。この細胞試験用容器に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させ、導電性領域に電圧を印加して導電性領域上の細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させることにより、細胞接着性領域に接着している細胞の、細胞接着性に変化した細胞接着阻害性領域への遊走を観察することができる。   On the other hand, the present inventors include a base material having a conductive region and an insulating region, and a cell adhesive region and a cell adhesion inhibitory region formed on the conductive region, and the conductive region In the above, a cell test container in which a cell adhesion region and a cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other has been developed, and a patent application has already been filed (Japanese Patent Application No. 2010-232954). By seeding the cells in this cell test container, attaching the cells to the cell adhesive region, applying a voltage to the conductive region to change the cell adhesion inhibitory region on the conductive region to cell adhesiveness, The migration of the cells adhering to the cell adhesion region to the cell adhesion inhibition region changed to cell adhesion can be observed.

しかし、上記技術においては、電極及び対向電極として機能する導電性領域を基材の同一面上に形成するか、あるいは細胞試験用容器上に適用した培養液中に対向電極が浸漬した状態(対向電極を差し込んだ状態)になるよう手で保持しつつ電圧を印加していた。したがって、前者の場合には、対向電極を面内に配置するため、電圧を印加可能な実効面積が限られたり各電極並びに細胞接着性領域及び細胞接着阻害性領域のパターニングに制約を生じる可能性がある。また、後者の場合には、実験中の対向電極の保持を人手で行うために実験条件を一定に維持することが困難であり、また電圧印加にムラを生じる原因ともなり得る。それゆえ、対向電極の構成についてはなお改良の余地があった。   However, in the above technique, the conductive region functioning as the electrode and the counter electrode is formed on the same surface of the substrate, or the counter electrode is immersed in the culture solution applied on the cell test container (the counter electrode). The voltage was applied while being held by hand so that the electrode was inserted. Therefore, in the former case, since the counter electrode is arranged in the plane, there is a possibility that the effective area where voltage can be applied is limited, and the patterning of each electrode, cell adhesion region and cell adhesion inhibition region may be restricted. There is. In the latter case, it is difficult to keep the experimental conditions constant because the counter electrode is manually held during the experiment, and it may cause unevenness in voltage application. Therefore, there is still room for improvement in the configuration of the counter electrode.

Jiang X, Ferrigno R, Mrksich M, Whitesides GM. 2003. "Electrochemical desorption of self-assembled monolayers noninvasively releases patterned cells from geometrical confinements." J. Am. Chem. Soc. 125: 2366-7.Jiang X, Ferrigno R, Mrksich M, Whitesides GM. 2003. "Electrochemical desorption of self-assembled monolayers noninvasively releases patterned cells from geometrical confinements." J. Am. Chem. Soc. 125: 2366-7. Sunny S. Shah, Ji Youn Lee, Stanislav Verkhoturov, Nazgul Tuleuova, Emile A.Schweikert, Erlan Ramanculov, and Alexander Revzin. 2008. "Exercising Spatiotemporal Control of Cell Attachment with Optically Transparent Microelectrodes." Langmuir 24: 6837-6844.Sunny S. Shah, Ji Youn Lee, Stanislav Verkhoturov, Nazgul Tuleuova, Emile A. Schweikert, Erlan Ramanculov, and Alexander Revzin. 2008. "Exercising Spatiotemporal Control of Cell Attachment with Optically Transparent Microelectrodes." Langmuir 24: 6837-6844.

本発明は、一定の実験条件で、細胞接着阻害性領域内においてムラを生じることなく電圧を印加することができる細胞試験用容器、及びそれを用いた細胞試験方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a cell test container capable of applying a voltage without causing unevenness in a cell adhesion-inhibiting region under a certain experimental condition, and a cell test method using the same. .

本発明者らは、細胞接着性領域と、その細胞接着性領域に隣接する細胞接着阻害性領域とを備え、電圧印加により細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させるための細胞試験用容器において、蓋部材を用い、その蓋部材に対向電極を固定することによって上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成した。   The present inventors have a cell test container comprising a cell adhesion region and a cell adhesion inhibition region adjacent to the cell adhesion region, and changing the cell adhesion inhibition region to cell adhesion by applying a voltage. The inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using a lid member and fixing the counter electrode to the lid member, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)少なくとも1つの凹部を有する基材と、前記凹部に対向して配置される蓋部材とを備えた細胞試験用容器であって、
前記凹部の底面に電極を有し、
前記電極上に、細胞接着性領域と、前記細胞接着性領域に隣接する細胞接着阻害性領域とが配置され、
前記蓋部材には対向電極が固定され、
前記細胞接着阻害性領域は、前記電極と前記対向電極との間に電圧を印加することによって細胞接着性に変化する、前記細胞試験用容器。
(2)基材が複数の凹部を有し、蓋部材は前記複数の凹部に対向して配置され、各凹部に対応して複数の対向電極が固定されている上記(1)に記載の細胞試験用容器。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) A cell test container comprising a base material having at least one recess, and a lid member arranged to face the recess,
Having an electrode on the bottom of the recess,
A cell adhesion region and a cell adhesion inhibitory region adjacent to the cell adhesion region are disposed on the electrode,
A counter electrode is fixed to the lid member,
The cell test container, wherein the cell adhesion-inhibiting region changes to cell adhesion by applying a voltage between the electrode and the counter electrode.
(2) The cell according to (1), wherein the substrate has a plurality of recesses, the lid member is disposed to face the plurality of recesses, and a plurality of counter electrodes are fixed corresponding to each recess. Test container.

(3)対向電極が、網状の電極である上記(1)又は(2)に記載の細胞試験用容器。
(4)対向電極が、平板状の電極である上記(1)又は(2)に記載の細胞試験用容器。
(5)対向電極が、蓋部材から基材の凹部へ向かって突設されている上記(1)又は(2)に記載の細胞試験用容器。
(3) The cell test container according to (1) or (2), wherein the counter electrode is a mesh electrode.
(4) The cell test container according to (1) or (2), wherein the counter electrode is a flat electrode.
(5) The cell test container according to (1) or (2), wherein the counter electrode protrudes from the lid member toward the concave portion of the base material.

(6)細胞遊走観察、細胞分化制御、細胞増殖制御又は細胞培養のために細胞を試験する方法であって、
(i)上記(1)〜(5)のいずれかに記載の細胞試験用容器に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程と、
(ii)凹部に対向して蓋部材を配置する工程と、
(iii)凹部の底面の電極と対向電極との間に電圧を印加することにより、前記細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させる工程と、
を含む前記方法。
(6) A method for testing cells for cell migration observation, cell differentiation control, cell proliferation control or cell culture,
(I) a step of seeding cells in the cell test container according to any one of (1) to (5) above and allowing the cells to adhere to the cell adhesion region;
(Ii) a step of disposing a lid member facing the recess;
(Iii) changing the cell adhesion-inhibiting region to cell adhesion by applying a voltage between the electrode on the bottom surface of the recess and the counter electrode;
Including said method.

本発明の細胞試験用容器によれば、蓋部材を凹部に対向させたときに対向電極が所定の位置に固定されるため、条件を一定にして実験を行うことができる。また、細胞接着阻害性領域内において印加される電圧にムラを生じないため、細胞の試験を高精度でかつ再現性良く行うことができる。   According to the cell test container of the present invention, since the counter electrode is fixed at a predetermined position when the lid member is opposed to the recess, the experiment can be performed under constant conditions. In addition, since the voltage applied in the cell adhesion-inhibiting region is not uneven, the cell test can be performed with high accuracy and good reproducibility.

本発明の細胞試験用容器の一実施形態を示す横断面図である。It is a cross-sectional view which shows one Embodiment of the container for a cell test of this invention. 本発明の細胞試験用容器の一実施形態を示す上面図である。It is a top view which shows one Embodiment of the container for a cell test of this invention. 電圧を印加する前の細胞試験用容器の断面を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the cross section of the container for cell tests before applying a voltage. 電圧を印加して細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させた状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which applied the voltage and changed the cell-adhesion inhibition area | region into cell-adhesiveness. 細胞接着性に変化した領域へ細胞が遊走した状態を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the state which the cell migrated to the area | region changed to cell adhesiveness. 本発明の細胞試験用容器の別の実施形態を示す側面図である。It is a side view which shows another embodiment of the container for a cell test of this invention. 本発明の細胞試験用容器の別の実施形態を示す上面図である。It is a top view which shows another embodiment of the container for a cell test of this invention. 本発明の細胞試験用容器のさらに別の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another embodiment of the container for a cell test of this invention.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の細胞試験用容器の一実施形態を、図1a〜図1b及び図2a〜図2cに基づき説明する。図1aの横断面図に示すように、この細胞試験用容器1は、少なくとも1つの凹部20を有する基材2と、凹部20に対向して配置される蓋部材3とを備え、凹部20の底面に電極21を有し、その電極21上に、細胞接着性領域と、細胞接着性領域に隣接する細胞接着阻害性領域とが配置され、蓋部材3には対向電極30が固定され、細胞接着阻害性領域は、電極21と対向電極30との間に電圧を印加することによって細胞接着性に変化することを特徴とするものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
One embodiment of the cell test container of the present invention will be described based on FIGS. 1a to 1b and FIGS. 2a to 2c. As shown in the cross-sectional view of FIG. 1 a, the cell test container 1 includes a base material 2 having at least one recess 20 and a lid member 3 disposed to face the recess 20. An electrode 21 is provided on the bottom surface, and a cell adhesive region and a cell adhesion inhibitory region adjacent to the cell adhesive region are disposed on the electrode 21, the counter electrode 30 is fixed to the lid member 3, and the cell The adhesion-inhibiting region is characterized by changing to cell adhesion by applying a voltage between the electrode 21 and the counter electrode 30.

本発明において細胞接着性とは、細胞が接着すること、又は細胞が接着しやすいことを意味する。細胞接着阻害性とは、細胞が接着しにくいこと又は細胞が接着しないことを意味する。したがって、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て配置された電極上に細胞を播種すると、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、電極上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 that cells adhere or cells adhere easily. Cell adhesion inhibitory means that cells are difficult to adhere or cells do not adhere. Therefore, when cells are seeded on an electrode in which a cell adhesion region and a cell adhesion inhibition region are arranged in a pattern, cells adhere to the cell adhesion region, but cells adhere to the cell adhesion inhibition region. Since it does not adhere, cells are arranged in a pattern on the electrode.

細胞接着性の程度は、接着させる細胞によって異なる場合もあるため、細胞接着性とは、ある種の細胞に対して細胞接着性であることを意味する。したがって、細胞試験用容器には、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 the degree of cell adhesion may vary depending on the cells to be adhered, the cell adhesion means that the cell adhesion is to a certain kind of cells. Therefore, the cell test container may have a plurality of cell adhesion regions for a plurality of types of cells, that is, there may be two or more cell adhesion regions having different cell adhesion properties.

本発明の細胞試験用容器における、細胞接着性領域及び細胞接着阻害性領域の構造としては、例えば、以下の2つの形態が挙げられる。   Examples of the structure of the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region in the cell test container of the present invention include the following 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及び/又は分解処理を施して細胞接着性とした領域である形態である。この形態では、電極上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及び/又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。   The first form is a form in which the cell adhesion region is a cell adhesion region obtained by subjecting a cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to oxidation treatment and / or degradation treatment. is there. In this embodiment, a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond is formed on the electrode, and then an oxidation treatment and / or a decomposition treatment are performed on a region where cell adhesion is desired. Thus, cell adhesion is imparted to the region to modify the region. The part not subjected to the treatment is a cell adhesion-inhibiting region.

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。電極上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、該電極上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 electrode and a second region where the compound is difficult to bind are provided on the electrode and a film of the compound is formed on the electrode, the first region becomes a cell adhesion inhibitory region, It becomes a cell adhesion region.

さらに、本発明の細胞試験用容器においては、電極上の細胞接着阻害性領域が、電圧印加、好ましくは凹部底面の電極への正電圧の印加によって細胞接着性に変化する。電圧の印加によって細胞接着性に変化した領域は、上記のよう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に酸化処理及び/又は分解処理を施して得られる細胞接着性領域とは、詳細な表面性状が異なる場合がある。   Furthermore, in the cell test container of the present invention, the cell adhesion-inhibiting region on the electrode changes to cell adhesion by applying a voltage, preferably by applying a positive voltage to the electrode on the bottom of the recess. The region changed to cell adhesion by application of voltage is obtained by subjecting the cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to oxidation treatment and / or degradation treatment as described above. The detailed surface texture may differ from the region.

(基材)
基材2は、少なくとも1つの凹部20を有している(図1aの例では1つの凹部)。この実施形態では、表面に電極21を形成した基材2に対し、貫通孔22が形成された凹部20の部材を接着等の手段により一体化させることによって、凹部20の底面における貫通孔22の位置に電極21が露出した状態となっている。なお、本発明は、図1aの例には限定されず、例えば、基材2と凹部20の部材とを別体ではなく一体に成形し、凹部が形成されている状態の基材を成形により作製し、その凹部の底面に電極を設けても良い。
(Base material)
The substrate 2 has at least one recess 20 (one recess in the example of FIG. 1a). In this embodiment, the member of the concave portion 20 in which the through hole 22 is formed is integrated with the base material 2 having the electrode 21 formed on the surface by means such as adhesion, whereby the through hole 22 on the bottom surface of the concave portion 20 is formed. The electrode 21 is exposed at the position. In addition, this invention is not limited to the example of FIG. 1a, For example, the base material 2 and the member of the recessed part 20 are shape | molded integrally instead of separate, and the base material in the state in which the recessed part is formed is shape | molded by shaping | molding. An electrode may be provided on the bottom surface of the recess.

凹部20の形状、大きさ、深さ等の寸法は、凹部底面の電極21上に細胞を播種できるものであれば良く、特に限定はされない。凹部20の形状としては、図1aのような平底のもの以外に、丸底、円錐型等を適宜選択することができる。また、凹部20の深さは、蓋部材3を凹部20に対向して配置し、細胞を播種するために細胞を含む培養液を凹部20内に導入したときに、対向電極30が培養液中に十分に浸漬する程度の深さとすることが好ましい。   The dimensions, such as the shape, size, and depth, of the recess 20 are not particularly limited as long as cells can be seeded on the electrode 21 on the bottom of the recess. As the shape of the recess 20, a round bottom, a conical shape, or the like can be appropriately selected in addition to a flat bottom as shown in FIG. The depth of the recess 20 is such that the counter electrode 30 is placed in the culture solution when the lid member 3 is disposed facing the recess 20 and a culture solution containing cells is introduced into the recess 20 in order to seed cells. It is preferable that the depth be sufficiently immersed in the substrate.

細胞試験用容器に用いられる基材2としては、電極21を形成可能な材料から構成されるものであれば特に制限されない。絶縁性材料からなる基材上に電極21を形成することが好ましい。具体的には、ガラス、石英ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミナ、サファイア、フォルステライト、感光性ガラス、セラミック、シリコン、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、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、並びに表面に凹凸が形成された形状が挙げられる。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 substrate 2 used for the cell test container is not particularly limited as long as it is made of a material capable of forming the electrode 21. It is preferable to form the electrode 21 on a base material made of an insulating material. Specifically, glass, quartz glass, borosilicate glass, alumina, sapphire, forsterite, photosensitive glass, ceramic, silicon, elastomer, plastic (for example, polyester resin, polyethylene resin, polypropylene resin, ABS resin, nylon, acrylic) Resin, fluororesin, polycarbonate resin, polyurethane resin, methylpentene resin, phenol resin, melamine resin, epoxy resin, vinyl chloride resin). The shape is not limited, for example, a flat shape such as a flat plate, a flat membrane, a film, a porous membrane, a three-dimensional shape such as a cylinder, a stamp, a multiwell plate, a microchannel, and irregularities are formed on the surface. Shape. 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.

特に、細胞の大きさよりも小さい1nm〜10μm程度の微細な凹凸が表面に付加された基材を用い、電極上の細胞接着性領域も同様の形状となる場合には、接着した細胞の形状や挙動を制御して、試験を効果的に行うことが可能である。微細な凹凸とは例えば、ラインパターンの場合、深さ1nm〜10μm、ライン凸部の幅1nm〜10μm、ライン凹部の幅1nm〜10μmである凹凸を指す。   In particular, when a substrate having fine irregularities of about 1 nm to 10 μm smaller than the cell size is added to the surface and the cell adhesive region on the electrode has the same shape, It is possible to control the behavior and perform the test effectively. For example, in the case of a line pattern, the fine irregularities indicate irregularities having a depth of 1 nm to 10 μm, a line convex portion width of 1 nm to 10 μm, and a line concave portion width of 1 nm to 10 μm.

絶縁性材料からなる基材上に電極を形成する場合、公知のパターニング技術を利用できる。公知のパターニング技術としては、例えば、グラビア印刷法、スクリーン印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法及びコンタクトプリンティング法等の各種印刷法による方法、各種リソグラフィー法を用いる方法、並びにインクジェット法による方法、他に微細な溝を彫刻等する立体成型の手法等が挙げられる。具体的には、絶縁性材料からなる基材、例えばガラス基材に、電極材料、例えば金属膜又は金属酸化物膜を成膜し、これをフォトリソグラフィー技術等の公知の技術を用いてパターニングすることにより、所望のパターンの電極を形成することができる。   When an electrode is formed on a base material made of an insulating material, a known patterning technique can be used. Known patterning techniques include, for example, gravure printing methods, screen printing methods, offset printing methods, flexographic printing methods, contact printing methods and other printing methods, various lithography methods, ink jet methods, and the like. For example, a three-dimensional molding method for engraving a fine groove can be used. Specifically, an electrode material such as a metal film or a metal oxide film is formed on a base material made of an insulating material, such as a glass base material, and is patterned using a known technique such as a photolithography technique. Thus, an electrode having a desired pattern can be formed.

基材上への電極材料の成膜は、公知の方法で行うことができる。例えば、マイクロ波プラズマCVD(Chemical vapor deposit)法、ECRCVD(Electric cyclotron resonance chemical vapor deposit)法、ICP(Inductive coupled plasma)法、直流スパッタリング法、ECR(Electric cyclotron resonance)、スパッタリング法、イオン化蒸着法、アーク式蒸着法、レーザー蒸着法、EB(Electron beam)蒸着法、抵抗加熱蒸着法等が挙げられる。成膜は、塗布により実施しても良い。スピンコートや各種の印刷方式も使用できる。   The electrode material can be deposited on the substrate by a known method. For example, microwave plasma CVD (Chemical vapor deposit) method, ECRCVD (Electric cyclotron resonance chemical vapor deposit) method, ICP (Inductive coupled plasma) method, DC sputtering method, ECR (Electric cyclotron resonance) method, sputtering method, ionization deposition method, Examples thereof include arc type vapor deposition, laser vapor deposition, EB (Electron beam) vapor deposition, and resistance heating vapor deposition. The film formation may be performed by coating. Spin coating and various printing methods can also be used.

電極を構成する材料として、金属又は金属酸化物、金属微粒子や導電性ナノファイバーが絶縁体に分散された膜、導電性の有機材料等が挙げられる。金属としては、銀、金、銅、白金等が挙げられ、金属酸化物としては、ITO(酸化インジウム錫)、IZO(酸化インジウム亜鉛)等が挙げられ、金属微粒子としては、銀、金、銅、白金等の微粒子、導電性ナノファイバーとしてはカーボンナノチューブ、導電性の有機材料としては、ポリエチレンジオキシチオフェン(PEDOT)等が挙げられる。   Examples of the material constituting the electrode include a metal or metal oxide, a film in which metal fine particles and conductive nanofibers are dispersed in an insulator, and a conductive organic material. Examples of the metal include silver, gold, copper, and platinum. Examples of the metal oxide include ITO (indium tin oxide) and IZO (indium zinc oxide). Examples of the metal fine particles include silver, gold, and copper. Fine particles such as platinum, conductive nanofibers include carbon nanotubes, and conductive organic materials include polyethylene dioxythiophene (PEDOT).

電極は、特に制限されないが、透明電極であることが好ましく、例えば、ITO、IZO、導電性高分子であるポリエチレンジオキシチオフェン等からなる電極が挙げられる。また、電圧印加後も透明であることが好ましい。本発明においては、ITOをスパッタリング法により基材上に成膜して、その後パターニングすることにより、電極を形成することが好ましい。透明な電極は、細胞の観察において有利である。   The electrode is not particularly limited, but is preferably a transparent electrode, and examples thereof include an electrode made of ITO, IZO, polyethylenedioxythiophene which is a conductive polymer, or the like. Moreover, it is preferable that it is transparent even after voltage application. In the present invention, it is preferable to form an electrode by forming ITO on a substrate by sputtering and then patterning. Transparent electrodes are advantageous in observing cells.

電極の厚さは、通常、単分子膜〜100μm程度であり、好ましくは2nm〜1μm、より好ましくは5nm〜500nmである。   The thickness of the electrode is usually about a monomolecular film to about 100 μm, preferably 2 nm to 1 μm, more preferably 5 nm to 500 nm.

上記のような電極のパターニングを行う場合は、具体的には、成膜した金属又は金属酸化物に対し、レジスト塗布、フォトマスクを介した露光、現像及びエッチングを行って実施することができる。   In the case of patterning the electrodes as described above, specifically, the formed metal or metal oxide can be applied by resist application, exposure through a photomask, development and etching.

(蓋部材)
そして、本発明の細胞試験用容器は、図1aに示すように、凹部20に対向して配置される蓋部材3を備えている。蓋部材3は、通常、取り外し可能に構成されているが、取り付けた状態のまま細胞の播種、観察等が可能である場合等には、凹部を有する基材に対して固定されていても良い。また、蓋部材3は、取り付けた状態では、図1aに示すように凹部20に嵌め合わせる等して凹部20に対し一定の相対位置に保持されることが好ましい。必要に応じて、蓋部材3と凹部20もしくは基材2とを固定するためのクリップ等の固定手段を設けても良い。
(Cover member)
And the container for cell tests of this invention is provided with the cover member 3 arrange | positioned facing the recessed part 20, as shown to FIG. The lid member 3 is normally configured to be detachable, but may be fixed to a substrate having a recess when the cells can be seeded, observed or the like while attached. . Further, in the attached state, the lid member 3 is preferably held at a certain relative position with respect to the concave portion 20 by fitting into the concave portion 20 as shown in FIG. You may provide fixing means, such as a clip for fixing the cover member 3 and the recessed part 20, or the base material 2 as needed.

蓋部材3の上面は、場合により、開放されているか、もしくは透明であるように構成することができる。上面が透明であると、蓋部材を配置した状態、すなわち対向電極を配置した状態で細胞を観察することができ有利である。   Depending on the case, the upper surface of the lid member 3 may be open or transparent. When the upper surface is transparent, cells can be observed with the lid member disposed, that is, with the counter electrode disposed, which is advantageous.

また、蓋部材3には、電極21に対する対向電極30が固定され、例えば、リード33を通じて給電できるように構成されている。この実施形態においては、蓋部材3の内側に、ワイヤ状の対向電極30を上面から見て菱形となるように網状に張設している(図1b)。対向電極30は、図1aのように電極21の面に対して平行になるよう張設することが好ましいが、場合によっては、例えば周囲から電極21の中心部へ向かって下降する形状等、傾斜して設けることもできる。また、網状の対向電極30を設ける場合は、図1bに示すような菱形のみならず、格子状等、網の密度を任意に設定することができる。対向電極30が網状の電極であると、対向電極を配置した状態で、対向電極を通して細胞を観測することができ有利である。なお、対向電極30の材質等は、上述の電極21の場合と同様であるが、特に金、白金等が好ましく用いられる。   Further, a counter electrode 30 with respect to the electrode 21 is fixed to the lid member 3, and for example, power can be supplied through a lead 33. In this embodiment, a wire-like counter electrode 30 is stretched inside the lid member 3 so as to form a rhombus when viewed from above (FIG. 1b). The counter electrode 30 is preferably stretched so as to be parallel to the surface of the electrode 21 as shown in FIG. 1a. However, in some cases, the counter electrode 30 is inclined such as a shape that descends from the periphery toward the center of the electrode 21. It can also be provided. Further, when the net-like counter electrode 30 is provided, the density of the net can be arbitrarily set such as not only a rhombus as shown in FIG. If the counter electrode 30 is a mesh electrode, it is advantageous that cells can be observed through the counter electrode in a state where the counter electrode is arranged. The material of the counter electrode 30 is the same as that of the electrode 21 described above, but gold, platinum, etc. are particularly preferably used.

(細胞接着阻害性領域)
細胞接着阻害性領域は、好ましくは、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からなる。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、酸化及び/又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 preferably composed of a hydrophilic film formed of 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良い。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又は化学的に架橋し、電極と物理的又は化学的に結合することにより親水性薄膜となる。   The 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, It becomes a hydrophilic thin film by chemically bonding.

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及びその誘導体、ポリアクリル酸及びその誘導体、ポリメタクリル酸及びその誘導体、ポリアクリルアミド及びその誘導体、ポリビニルアルコール及びその誘導体、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、及びヘパリン等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. And polysaccharides. 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), a copolymer of methacryloyloxyethylphosphorylcholine and an acrylic monomer, dextran, heparin, and the like, 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及びその誘導体、アクリル酸オリゴマー及びその誘導体、メタクリル酸オリゴマー及びその誘導体、アクリルアミドオリゴマー及びその誘導体、酢酸ビニルオリゴマーの鹸化物及びその誘導体、双性イオンモノマーからなるオリゴマー及びその誘導体、アクリル酸及びその誘導体、メタクリル酸及びその誘導体、アクリルアミド及びその誘導体、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、及びトリエチレングリコール−ターミネーティッド−チオール等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 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, 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 Examples include, but are not limited to, glycol, 2- [methoxy (polyethyleneoxy) propyl] trimethoxysilane, and triethylene glycol-terminated-thiol.

親水性膜は、処理前は高い細胞接着阻害性を有し、酸化処理及び/又は分解処理後は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 treatment and exhibits cell adhesion after oxidation treatment and / or 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、基材もしくは電極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. An average thickness of 0.8 nm or more is preferable because it is difficult to be affected by the region not covered with the hydrophilic thin film on the substrate or electrode surface in protein adsorption or cell adhesion. Moreover, if the average thickness is 500 μm or less, coating is relatively easy.

電極上への親水性膜の形成方法としては、電極へ親水性有機化合物を直接吸着させる方法、電極へ親水性有機化合物を直接コーティングする方法、電極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、電極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、電極との密着性を高めるために電極の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、電極の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。   As a method for forming a hydrophilic film on the electrode, a method of directly adsorbing a hydrophilic organic compound to the electrode, a method of directly coating a hydrophilic organic compound on the electrode, or a crosslinking treatment after coating the hydrophilic organic compound on the electrode Applying method, forming multi-step hydrophilic thin film to improve adhesion to electrode, forming base layer on electrode to improve adhesion to electrode, then coating with hydrophilic organic compound And a method of forming a polymerization initiation point on the surface of the electrode 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、電極との密着性を高めるために電極の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電極への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電極との間に存在する層を意味し、電極の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、電極の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電極の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領域を形成することができる。なお、本発明において水接触角とは、23℃において測定される水接触角を指す。   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 electrode in order to improve adhesion to the electrode, and then a hydrophilic organic compound The method of coating can be mentioned. This is because it is easy to improve the adhesion of the hydrophilic organic compound to the electrode by using these methods. 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 electrode when a thin film of hydrophilic organic compound is formed in a multistage manner, and a base layer is provided on the surface of the electrode. 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 from a material having a linker on the electrode. 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 (epoxy silane) as an example, the water contact angle of the surface of the electrode to which epoxy silane is added is typically 45 ° or more, preferably 47 ° or more. For example, a region having a sufficient cell adhesion inhibitory property can be formed by adding an ethylene glycol material or the like in the presence of an acid catalyst. In the present invention, the water contact angle refers to a water contact angle measured at 23 ° C.

(親水性膜の酸化処理及び/又は分解処理による細胞接着性領域の形成)
本発明では、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及び/又は分解処理を施して細胞接着性とした領域により形成されることが好ましい。
(Formation of cell adhesion region by oxidation and / or degradation of hydrophilic membrane)
In the present invention, the cell adhesion region may be formed by a region that is made cell adhesive by subjecting a cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to an oxidation treatment and / or a decomposition treatment. preferable.

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等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, decomposition by ultraviolet irradiation, and the like. 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、水等)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 ultraviolet ray is irradiated into a system in which an organic compound is present together with a molecular species containing oxygen (oxygen, water, etc.), the molecular species are activated in addition to the absorption of the ultraviolet ray by the compound and the 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「酸化処理及び/又は分解処理」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.

酸化処理及び/又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等が挙げられる。本発明では、電極上に細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とをそれぞれ形成することから、親水性膜をパターン状に部分的に酸化処理及び/又は分解処理する。部分的に酸化処理及び/又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良い。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及び/又は分解処理を施しても良い。   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. In the present invention, since the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory region are respectively formed on the electrode, the hydrophilic film is partially oxidized and / or decomposed in a pattern. 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等の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等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 with a wavelength of 185 nm or 254 nm or an excimer lamp that emits ultraviolet rays with 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 intensity of the light source used, the activity of the photocatalyst, the oxidizing power and concentration of the oxidant.

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ていても良い。この態様では、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。   The cell adhesion region may be formed by a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond at a low density. In this embodiment, both the cell adhesive region and the cell adhesion inhibitory 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電極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 electrode surface, and the bonding strength of the bonding layer with the hydrophilic organic compound is adjusted. . 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.

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)を電極表面に形成した後、当該結合層の表面を酸化処理及び/又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及び/又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等が挙げられる。結合層表面の全面を酸化処理及び/又は分解処理しても良いし、部分的に処理しても良い。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及び/又は分解処理を施しても良い。諸条件等についても、親水性膜の酸化処理及び/又は分解処理により細胞接着性領域を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, the density of the material with the linker in the tie layer of the cell adhesion region is low. In the cell adhesion region, the water contact angle of the surface of the bonding layer before forming the hydrophilic organic compound thin film is taken as an example in the case of using a silane coupling agent having an epoxy group as a terminal as a material having a linker. And typically 10 ° to 43 °, desirably 15 ° to 40 °. Examples of a method for forming such a bonding layer include a method of forming a coating (bonding layer) of a material having a linker on the electrode surface and then oxidizing and / or decomposing the surface of the bonding layer. 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 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.

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電極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及び/又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, 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 inhibitory region is an example of using a silane coupling agent having an epoxy group at the end as a material having a linker. When it is taken, it is typically 45 ° or more, desirably 47 ° or more. Such a bonding layer can be obtained by forming a coating of a material having a linker on the electrode 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)
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 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、各種質量分析法等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 and various mass spectrometry methods 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.

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。具体的な測定は、特開2007−312736号公報に記載される通りに実施できる。   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. Specific measurement can be performed as described in JP-A-2007-312736.

(パターンの形状)
本発明の細胞試験用容器では、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、円形及び四角形等の図形の内部が全て細胞接着性領域又は細胞接着阻害性領域となっているパターン等を形成することができる。
(Pattern shape)
In the cell test container 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 figure such as a circular shape and a quadrangular shape is a cell adhesive region or a cell adhesion inhibitory region Can be formed.

細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域のパターンは、基材の電極上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣接するように形成される。電極上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合っていることにより、まず細胞接着性領域に細胞を接着させた後、電極への電圧(好ましくは正電圧)の印加により細胞接着阻害性領域が細胞接着性に変化すると、その細胞接着性に変化した領域に細胞が遊走できるようになる。したがって、細胞接着性に変化する領域をパターニングにより予め決定して、細胞遊走観察等の試験において細胞を遊走させる領域及び方向を制御することができる。あるいは、細胞を共培養する試験等の場合には、共培養する他の細胞の領域の大きさ、形状を制御することができる。   The pattern of the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region is formed so that the cell adhesion region and the cell adhesion inhibition region are adjacent to each other on the electrode of the substrate. Since the cell adhesion region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other on the electrode, the cells are first adhered to the cell adhesion region, and then the cell adhesion is applied by applying a voltage (preferably positive voltage) to the electrode. When the inhibitory region changes to cell adhesion, cells can migrate to the region that has changed to cell adhesion. Therefore, a region that changes to cell adhesion can be determined in advance by patterning, and the region and direction in which cells migrate in a test such as cell migration observation can be controlled. Or in the case of the test etc. which cocultivate a cell, the magnitude | size and shape of the area | region of the other cell to cocultivate can be controlled.

図1aに示すような細胞試験用容器1は、例えば次のようにして製造することができる。すなわち、電極21を有する基材2に、貫通孔22を備える凹部20を一体化する工程、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電極21上に形成する工程、及び電極21上において細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域とが隣り合うように、親水膜をパターン状に酸化処理及び/又は分解処理して細胞接着性に改変させる工程を含む方法により製造できる。   The cell test container 1 as shown in FIG. 1a can be manufactured, for example, as follows. That is, a step of integrating the recess 20 having the through-hole 22 into the base material 2 having the electrode 21, a step of forming a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond on the electrode 21, In addition, it can be produced by a method including a step of modifying the hydrophilic film into a pattern by oxidizing and / or decomposing it so that the cell adhesion region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other on the electrode 21. .

(細胞)
細胞試験用容器に播種する細胞としては、血球系細胞やリンパ系細胞等の浮遊細胞でも良いし接着性細胞でも良いが、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。また遊走する性質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、肝癌細胞、グリオーマ細胞、結腸癌細胞、腎癌細胞、膵癌細胞、前立腺癌細胞、大腸癌細胞、乳癌細胞、肺癌細胞、卵巣癌細胞等の癌細胞、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等の内皮細胞、繊維芽細胞、骨芽細胞、砕骨細胞、歯根膜由来細胞、表皮角化細胞等の表皮細胞、気管上皮細胞、消化管上皮細胞、子宮頸部上皮細胞、角膜上皮細胞等の上皮細胞、乳腺細胞、ペリサイト、平滑筋細胞や心筋細胞等の筋細胞、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等の神経細胞、軟骨細胞、骨細胞等が挙げられる。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良く、あるいは、それらを何代か継代させたものでも良い。さらにこれらの細胞は、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等の多能性幹細胞、単分化能を有する血管内皮前駆細胞等の単能性幹細胞、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良いし二種以上の細胞を共培養しても良い。
(cell)
The cells to be seeded in the cell test container may be floating cells such as blood cells and lymphoid cells, and may be adhesive cells, but the present invention is preferably used for cells having adhesiveness. It is also preferably used for cells having the property of migrating. Examples of such cells include liver cancer cells, glioma cells, colon cancer cells, kidney cancer cells, pancreatic cancer cells, prostate cancer cells, colon cancer cells, breast cancer cells, lung cancer cells, ovarian cancer cells and other cancer cells, liver Hepatocytes, 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 epithelium 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, kidney cells, pancreatic Langerhans islet cells, peripheral neurons and Examples thereof include nerve cells such as optic nerve cells, chondrocytes, and bone cells. These cells may be primary cells collected directly from tissues or organs, or may be obtained by substituting them for several generations. 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 is completed. Any of the cells obtained may be used. The cells may be cultivated as a single species, or two or more cells may be co-cultured.

目的の細胞を含む試料は、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等を行っておくことが好ましい。   Samples containing the target cells are preliminarily subjected to a dispersion process in which the biological tissue is finely dispersed in the liquid and a separation process to remove impurities other than the target cells in the biological tissue such as cells and cell debris. It is preferable to keep it.

細胞試験用容器への細胞の播種に先だって、目的とする細胞を含む試料を、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、ゲル上培養等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、培養容器に目的の細胞を含む試料と培養液と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、培養容器等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等は、通常の単層培養法等に準じて行う。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、コラーゲン及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及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 cells in a cell test container, it is preferable to pre-culture a sample containing the target cells in advance by various culture methods to increase the target cells. For the preculture, a normal culture method such as monolayer culture, coat dish culture, or 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 sample containing a target cell and a culture solution in a culture container and maintaining the environment at a certain environmental condition, only specific living cells are supported on the surface of the support such as the culture container. It grows in a state where it adheres. The apparatus to be used, the treatment conditions, etc. are performed according to the normal 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 petri dishes, plastic petri dishes, glass slides, 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、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−トリプシン処理等の手段が適用できる。   After pre-culture, removing the culture medium in the culture vessel removes unnecessary components such as clumps and fibrous impurities that do not adhere to the support surface in the sample, and removes only living cells that adhere to the support surface. 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、細胞試験用容器上に播種する。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。細胞を細胞試験用容器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当たり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、電極1cm当たり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。具体的には、400mm当たり2×10個程度で播種する。 Cells pre-cultured as described above are seeded on a cell test container. 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 in a sufficient amount so that the cells do not need to be grown on the cell test container so that the cells adhere in a single layer. Usually, it is preferable to seed so that cells are contained in the order of 10 4 to 10 6 per ml of culture medium, and seeding so that cells are contained in the order of 10 4 to 10 6 per 1 cm 2 of electrode. Is preferred. Specifically, seeding is performed at about 2 × 10 5 per 400 mm 2 .

播種した細胞は、細胞接着性領域に接着させる。細胞の培養液としては、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培地及び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、アミノ酸等を加えても良い。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。   The seeded cells are allowed to adhere to the cell adhesion region. Any cell 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 cells 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" edited by the Japanese Society for Tissue Culture, page 581 can be used. Furthermore, serum (fetal bovine serum etc.), various growth factors, antibiotics, amino acids, etc. may be added to the basal medium. A commercially available serum-free medium such as Gibco serum-free medium (Invitrogen) can also be used.

(細胞の試験)
上記のように、本発明の細胞試験用容器上に細胞を播種し、好ましくは培養を行い、細胞接着性領域に細胞を接着させた後、電極と対向電極との間に電圧を印加し、電極上の細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させることを利用して、細胞遊走の観察等の様々な試験を行うことができる。すなわち、本発明の細胞試験方法は、
(i)細胞試験用容器に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程と、
(ii)凹部に対向して蓋部材を配置する工程と、
(iii)凹部の底面の電極と対向電極との間に電圧を印加することにより、細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させる工程と、
を含むことを特徴とするものである。
(Cell test)
As described above, the cells are seeded on the cell test container of the present invention, preferably cultured, and after the cells are adhered to the cell adhesive region, a voltage is applied between the electrode and the counter electrode, Various tests such as observation of cell migration can be performed by changing the cell adhesion-inhibiting region on the electrode to cell adhesion. That is, the cell test method of the present invention comprises:
(I) seeding cells in a cell test container and attaching the cells to the cell adhesion region;
(Ii) a step of disposing a lid member facing the recess;
(Iii) a step of changing the cell adhesion-inhibiting region to cell adhesion by applying a voltage between the electrode on the bottom surface of the recess and the counter electrode;
It is characterized by including.

以下、本発明の細胞試験方法の一つとして、細胞の遊走を観察する場合を図2a〜図2cに基づき説明する。   Hereinafter, as one of the cell test methods of the present invention, the case of observing cell migration will be described with reference to FIGS. 2a to 2c.

まず、図2aに示すように、細胞Aを播種した後、好ましくは細胞培養を行い、細胞接着性領域23に細胞Aを接着させる。さらに、細胞試験用容器1を洗浄することにより、接着していない細胞Aを洗い流し、細胞接着性領域23にのみ細胞Aを接着させることが好ましい。   First, as shown in FIG. 2 a, after cell A is seeded, cell culture is preferably performed, and the cell A is adhered to the cell adhesive region 23. Furthermore, it is preferable to wash away the cell A which has not adhered by washing the cell test container 1 so that the cell A adheres only to the cell adhesive region 23.

続いて、図2bに示すように、凹部に対向して蓋部材を配置することにより、対向電極30を所定の位置に固定する。そして、電極21と対向電極30との間に電圧を印加することにより、細胞接着阻害性領域24を細胞接着性の領域25に変化させる。ここで、電極21に印加する電圧は、正電圧であることが好ましい。正電圧を印加することにより、細胞接着阻害性領域24を効果的に細胞接着性の領域25に改変できるとともに、特に電極21がITO膜からなる場合に黒変するのを防止することができ、細胞遊走の観察等を良好に実施できる。なお、図2bでは電圧を印加したことによる変化を明確に表現するために細胞接着阻害性領域24(例えば、親水性膜)が消失したように表現してあるが、実際には親水性膜の分解物等が残存していると推定される。また、図2aにおける細胞接着性領域23においても、親水性膜の酸化処理及び/又は分解処理等により生じる分解物等が残存していると推定される。   Subsequently, as shown in FIG. 2b, the counter electrode 30 is fixed at a predetermined position by disposing a lid member so as to face the recess. Then, by applying a voltage between the electrode 21 and the counter electrode 30, the cell adhesion-inhibiting region 24 is changed to the cell adhesion region 25. Here, the voltage applied to the electrode 21 is preferably a positive voltage. By applying a positive voltage, the cell adhesion-inhibiting region 24 can be effectively changed to the cell adhesion region 25, and particularly when the electrode 21 is made of an ITO film, it can be prevented from being blackened, Observation of cell migration can be carried out satisfactorily. In FIG. 2b, the cell adhesion-inhibiting region 24 (for example, a hydrophilic film) is shown to have disappeared in order to clearly express a change caused by applying a voltage. It is presumed that decomposition products remain. In addition, it is presumed that degradation products and the like generated by oxidation treatment and / or degradation treatment of the hydrophilic film remain in the cell adhesive region 23 in FIG. 2a.

印加する電圧は、電極が接している溶媒の種類や、電極の材質、電極の形状によって、適切な値が変わるが、通常、細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させることができる電圧以上で、細胞に悪影響を与えない程度の低い電圧を加えるのが良い。具体的には、通常1〜10V、好ましくは2〜5Vであり、印加する時間は、通常1秒〜60分間、好ましくは10秒〜10分間であるが、これに限定されるものではない。   The applied voltage varies depending on the type of solvent in contact with the electrode, the material of the electrode, and the shape of the electrode, but it is usually higher than the voltage that can change the cell adhesion-inhibiting region to cell adhesion. Therefore, it is preferable to apply a low voltage that does not adversely affect the cells. Specifically, it is usually 1 to 10 V, preferably 2 to 5 V, and the application time is usually 1 second to 60 minutes, preferably 10 seconds to 10 minutes, but is not limited thereto.

そして、図2cに示すように、細胞接着性領域23に接着していた細胞Aが、細胞接着性の領域25へ向かって遊走するため、この状態を顕微鏡等により観察することができる。細胞の挙動の観察には、例えば、細胞が遊走する速度の計測、並びに遊走方向、遊走時の細胞形態、細胞の分裂頻度及び周囲の細胞同士のコネクション等の観察が含まれる。細胞が遊走する速度は、細胞接着性に変化させた細胞接着阻害性領域を細胞が埋めていく面積や距離の計測、あるいは個々の細胞をトラッキングすることにより、計測することができる。   Then, as shown in FIG. 2c, since the cells A adhered to the cell adhesive region 23 migrate toward the cell adhesive region 25, this state can be observed with a microscope or the like. Observation of cell behavior includes, for example, measurement of the rate at which cells migrate, and observation of migration direction, cell morphology during migration, cell division frequency, and connections between surrounding cells. The speed at which the cells migrate can be measured by measuring the area and distance in which the cells fill the cell adhesion-inhibiting region that has been changed to cell adhesion, or by tracking individual cells.

本発明の細胞試験用容器は、上記の細胞遊走の観察以外にも、細胞分化制御、細胞増殖制御、細胞培養、異なる細胞の共培養等の様々な細胞の試験に利用することができる。例えば、細胞分化制御及び細胞増殖制御に関しては、分化能を有する細胞は、足場から受けるメカニカルストレスの影響によって分化の状態が変わることが知られているため、まず、所望の分化を誘導する形状及び/又は大きさの細胞接着性領域に細胞を播種して、細胞を分化させる。細胞が分化した後、細胞接着性領域に隣接する細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させることで、細胞を遊走させ増殖させる。すなわち、分化した細胞の遊走及び増殖が可能となるため、このような培養を繰り返すことにより、分化した細胞を大量に得ることができる。また、異なる細胞の共培養を行う場合には、例えば、まず、凹部内における、細胞接着性領域及び細胞接着阻害性領域が隣接する部位に第1の細胞を播種、培養を行い、第1の細胞を細胞接着性領域に十分に接着させた後、電圧を印加して細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させる。そして、この電圧印加の直後(あるいは直前)に、第2の細胞を播種する。これにより、第1の細胞が細胞接着性に変化した領域に遊走・増殖してこの領域を覆う前に、第2の細胞が細胞接着性に変化した領域に先に接着することになり、パターン化された領域における異なる細胞の共培養が可能となる。   The cell test container of the present invention can be used for various cell tests such as cell differentiation control, cell growth control, cell culture, and co-culture of different cells in addition to the observation of cell migration. For example, regarding cell differentiation control and cell proliferation control, cells having differentiation ability are known to change their differentiation state due to the influence of mechanical stress received from the scaffold. Cells are seeded in a cell-adhesive region of size and / or differentiated. After the cells have differentiated, the cells are allowed to migrate and proliferate by changing the cell adhesion-inhibiting region adjacent to the cell adhesion region to cell adhesion. That is, since differentiated cells can migrate and proliferate, a large number of differentiated cells can be obtained by repeating such culture. In the case where different cells are co-cultured, for example, first, the first cells are seeded and cultured in the recesses where the cell adhesion region and the cell adhesion inhibitory region are adjacent to each other. After the cells are sufficiently adhered to the cell adhesion region, a voltage is applied to change the cell adhesion inhibitory region to cell adhesion. Then, immediately after (or immediately before) the voltage application, the second cells are seeded. As a result, before the first cell migrates / proliferates to the area changed to cell adhesion and covers this area, the second cell adheres first to the area changed to cell adhesion. Co-culture of different cells in the converted area is possible.

次に、本発明の細胞試験用容器の別の実施形態を図3a及び図3bに示す。この実施形態では、対向電極31が、平板状の電極からなる。平板状にすることにより、電極21との間に均一な電圧を印加することができるため好ましい。また、図1aの網状の対向電極と同様に、この平板状の電極も電極21と平行であることが好ましいが、これに限定されるものではない。   Next, another embodiment of the cell test container of the present invention is shown in FIGS. 3a and 3b. In this embodiment, the counter electrode 31 is a flat electrode. A flat plate is preferable because a uniform voltage can be applied to the electrode 21. Further, like the net-like counter electrode of FIG. 1a, this flat electrode is preferably parallel to the electrode 21, but is not limited thereto.

さらに、本発明の細胞試験用容器の別の実施形態を図4に示す。図4の実施形態では、基材2が複数の凹部20を有している(マルチウェル)。なお、図4では、便宜上、凹部(ウェル)の数を少なく描いているが、実際には96、384、1152等、多数の凹部を設けることができる。   Furthermore, FIG. 4 shows another embodiment of the cell test container of the present invention. In the embodiment of FIG. 4, the base material 2 has a plurality of recesses 20 (multiwell). In FIG. 4, for the sake of convenience, the number of recesses (wells) is small, but in practice, a large number of recesses such as 96, 384, and 1152 can be provided.

そして、この実施形態では、多数の対向電極32が固定された蓋部材3を備えている。蓋部材3の各々の対向電極32は、対向するそれぞれの凹部20に対応している。この蓋部材3を基材2上に配置することにより、それぞれの凹部20内の所定の位置に対向電極が配置され、電圧印加により各凹部の細胞接着阻害性領域を一度に細胞接着性に変化させることができるので、効率的な細胞の試験を行うことができる。あるいは、複数の凹部20における細胞接着阻害性領域を一度に細胞接着性に変化させるのではなく、任意の凹部について任意のタイミングで電圧印加することもできる。   And in this embodiment, the cover member 3 to which many counter electrodes 32 were fixed is provided. Each counter electrode 32 of the lid member 3 corresponds to each of the opposing recesses 20. By disposing the lid member 3 on the base material 2, the counter electrode is disposed at a predetermined position in each recess 20, and the cell adhesion-inhibiting region of each recess is changed to cell adhesiveness at a time by applying a voltage. Therefore, efficient cell testing can be performed. Alternatively, instead of changing the cell adhesion-inhibiting regions in the plurality of recesses 20 to cell adhesiveness at a time, a voltage can be applied to any recesses at any timing.

なお、図4の例では、対向電極32は、ピン又は針状に形成されているがこれに限定されるものではない。例えば、くさび状、円錐状、ドーム状等、蓋部材から基材の凹部へ向かって突設された形状とすることができる。無論、上述の実施形態のように、基材の電極と平行になるような対向電極を設けても良い。   In the example of FIG. 4, the counter electrode 32 is formed in a pin or needle shape, but is not limited thereto. For example, it may be a shape that protrudes from the lid member toward the concave portion of the substrate, such as a wedge shape, a cone shape, or a dome shape. Of course, you may provide the counter electrode which becomes parallel to the electrode of a base material like the above-mentioned embodiment.

1 細胞試験用容器
2 基材
3 蓋部材
20 凹部
21 電極
22 貫通孔
23 細胞接着性領域
24 細胞接着阻害性領域
25 細胞接着性の領域
30 対向電極
31 対向電極
32 対向電極
33 リード
A 細胞
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cell test container 2 Base material 3 Lid member 20 Recess 21 Electrode 22 Through-hole 23 Cell adhesion region 24 Cell adhesion inhibition region 25 Cell adhesion region 30 Counter electrode 31 Counter electrode 32 Counter electrode 33 Lead A cell

Claims (4)

少なくとも1つの凹部を有する基材と、前記凹部に対向して配置される蓋部材とを備えた細胞試験用容器であって、
前記凹部の底面に電極を有し、
前記電極上に、細胞接着性領域と、前記細胞接着性領域に隣接する細胞接着阻害性領域とが配置され、
前記蓋部材には、前記電極に対して平行になるよう網状に張設されたワイヤ状の対向電極が固定され、
前記細胞接着阻害性領域は、前記電極と前記対向電極との間に電圧を印加することによって細胞接着性に変化する、前記細胞試験用容器。
A cell test container comprising a base material having at least one recess, and a lid member arranged to face the recess,
Having an electrode on the bottom of the recess,
A cell adhesion region and a cell adhesion inhibitory region adjacent to the cell adhesion region are disposed on the electrode,
A wire-like counter electrode stretched in a net shape so as to be parallel to the electrode is fixed to the lid member,
The cell test container, wherein the cell adhesion-inhibiting region changes to cell adhesion by applying a voltage between the electrode and the counter electrode.
網状に張設されたワイヤ状の対向電極が、格子状の電極である請求項1に記載の細胞試験用容器。The cell test container according to claim 1, wherein the wire-like counter electrode stretched in a net shape is a grid-like electrode. 細胞遊走観察、胞増殖制御又は細胞培養のために細胞を試験する方法であって、
(i)請求項1又は2に記載の細胞試験用容器に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程と、
(ii)凹部に対向して蓋部材を配置する工程と、
(iii)凹部の底面の電極と対向電極との間に電圧を印加することにより、前記細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させる工程と、
を含む前記方法。
Cell migration observation, a method of testing the cells for the cells growth control or cell culture,
(I) seeding the cells in the cell test container according to claim 1 or 2, and attaching the cells to the cell adhesion region;
(Ii) a step of disposing a lid member facing the recess;
(Iii) changing the cell adhesion-inhibiting region to cell adhesion by applying a voltage between the electrode on the bottom surface of the recess and the counter electrode;
Including said method.
細胞分化制御のために細胞を試験する方法であって、A method for testing cells for cell differentiation control comprising:
(i)請求項1又は2に記載の細胞試験用容器に細胞を播種し、細胞接着性領域に細胞を接着させる工程と、(I) seeding the cells in the cell test container according to claim 1 or 2, and attaching the cells to the cell adhesion region;
(ii)凹部に対向して蓋部材を配置する工程と、(Ii) a step of disposing a lid member facing the recess;
(iii)凹部の底面の電極と対向電極との間に電圧を印加することにより、前記細胞接着阻害性領域を細胞接着性に変化させる工程と、(Iii) changing the cell adhesion-inhibiting region to cell adhesion by applying a voltage between the electrode on the bottom surface of the recess and the counter electrode;
を含む前記方法。Including said method.
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