JP6035844B2 - Cell migration test apparatus and cell migration test method - Google Patents
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Description
本発明は、細胞遊走試験用装置および細胞遊走試験方法に関する。 The present invention relates to a cell migration test apparatus and a cell migration test method.
細胞の遊走は免疫応答や受精後の胚形態形成、組織修復およ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。特に、薬剤存在下での細胞遊走試験は、薬剤のスクリーニングの際に利用されている。細胞が適用した薬剤に対して正の走化性を有するか、負の走化性を有するか、またその移動速度等を解析することにより、その薬剤が細胞に対して促進剤として作用するか、または阻害剤として作用するか等の知見を得ることができる。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。 Cell migration is involved in various stages such as immune response, post-fertilization embryo morphogenesis, 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. In particular, a cell migration test in the presence of a drug is used for screening a drug. Whether the drug acts as a promoter for the cell by analyzing whether it has positive or negative chemotaxis to the drug applied by the cell, and its migration rate, etc. Or knowledge as to whether it acts as an inhibitor. Therefore, methods for measuring cell migration in vitro have been developed for many years.
例えば、一般に市販されている細胞遊走試験用装置としては、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。しかしながら、これらの装置では、細胞の遊走領域を制御できないという問題があった。 For example, commercially available cell migration test apparatuses include the classic Boyden chamber, cell culture insert, FluoroBlock (registered trademark) (BD Biosciences), and Cell Mobility HitKit (registered trademark) (Cellomics). However, these devices have a problem that the cell migration region cannot be controlled.
特定の領域に細胞を遊走させて観測するための基板は、(非特許文献1)に開示されている。この基板は、ウェル内に細胞を播種しコンフルエントに培養した後、ピンで細胞を引っ掻くことにより創傷パターンを作製し、その創傷パターンへ向かって周りから細胞が遊走する過程を観測するものである(スクラッチアッセイ)。このような基板を用いるスクラッチアッセイは、ピンで創傷パターンを形成することから、傷のサイズ(幅)に物理的制約があり、せいぜいミリオーダー程度までしか小さくすることができない。また、傷のエッヂが汚く、ウェル間での傷形状のばらつきが大きいという問題がある。また、創傷時、ピンと細胞との物理的接触により細胞が浮遊したり、細胞内容物が漏出するといった欠点もある。さらに、傷の面積が広く細胞が早く埋まる部分や遅く埋まる部分などのばらつきが大きく、定量的なアッセイが難しく経時的な観察が必要になるなどの問題もあった。 A substrate for observing cells by migrating to a specific region is disclosed in (Non-Patent Document 1). This substrate seeds cells in a well, cultures confluently, then creates a wound pattern by scratching the cells with a pin, and observes the process of cells migrating from the surroundings toward the wound pattern ( Scratch assay). Since the scratch assay using such a substrate forms a wound pattern with pins, there is a physical limitation on the size (width) of the wound, and it can be reduced to the order of millimeters at most. In addition, there is a problem that the edge of the scratch is dirty and the variation of the scratch shape between the wells is large. In addition, when wounded, there is a drawback that cells float due to physical contact between the pins and the cells, and cell contents leak out. Furthermore, there is a problem that the area of the wound is large and there is a large variation in the part where cells are buried earlier and the part where cells are buried later, which makes quantitative assay difficult and requires observation over time.
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、なら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遊走試験用装置を開発した(特許文献1)。この細胞遊走試験用装置に細胞を播種し、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。よって、特許文献1に記載の装置では、細胞を遊走させる前の細胞の配置、細胞の遊走方向、および遊走開始のタイミングを制御して、定量的に細胞遊走試験を行うことができる。しかしながら、特許文献1には、薬剤に対する正の走化性および負の走化性のいずれにも対応することができるような、装置の形状や細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域のパターン形状については記載されていない。 In contrast, 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. An apparatus for cell migration test in which a cell adhesion region and a cell adhesion inhibition region are adjacent to each other has been developed (Patent Document 1). By seeding cells in this cell migration test device, attaching the cells to the cell adhesion region, and applying a voltage to the conductive region to change the cell adhesion inhibitory region on the conductive region to cell adhesion. The migration of the cells adhering to the cell adhesion region to the cell adhesion inhibition region changed to cell adhesion can be observed. Therefore, in the apparatus described in Patent Document 1, the cell migration test can be performed quantitatively by controlling the arrangement of the cells before the cells migrate, the migration direction of the cells, and the timing of the migration start. However, in Patent Document 1, the shape of the apparatus and the pattern shape of the cell adhesion region and the cell adhesion inhibitory region that can cope with both positive chemotaxis and negative chemotaxis with respect to a drug are disclosed. Is not described.
また、特許文献2には、液体試料を静止した状態で収納できるウェルの複数個が流路を介して互いに連通していること、流路には土手が設けられていること、ウェルはガラス基板と密着するように形成されていること、土手の上部には細胞の径またはその変形能に合わせた幅および/または深さの溝を1乃至複数本構成する障壁が設けられているか、または平面が設けられており、該平面はガラス基板との間で細胞の径またはその変形能に合わせた深さを形成するべく設けられていることを特徴とする細胞遊走試験用装置が記載されている。特許文献2には、本装置によれば、ウェルに入れた細胞が、走化開始前に流路の近傍に集まり、細胞の進行方向に向かって並ぶことが可能であるため、細胞の自力に基づく動きを正確に測定可能であることが記載されている。しかしながら、本装置では、ガラス基板表面は一様の細胞接着性をもつため、ウェルを通じて供給された細胞がピペットによって起こる液流により散らばって配置される可能性がある。また、本装置では細胞のランダムな運動を制御することが困難であり、解析結果の信頼性や再現性に劣る可能性がある。また、本装置は、細胞の遊走方向が一方向に制限されているため、正の走化性と負の走化性の両方に対応することは不可能である。
また、濃度勾配下で細胞遊走試験を行うことができる市販の装置としては、μ−Slide Chemotaxis(ibidi社)およびEZ−TAXIScan(GEヘルスケアジャパン株式会社)がある。しかしながら、前者は、ウェルの数が少ないためにハイスループットで効率的に遊走試験を行うことができず、また後者は、負の走化性については遊走速度の低下のみを観察することができるに過ぎない。また、上記のような既存の細胞遊走試験用装置は、遊走前の細胞の配置や細胞の遊走領域を厳密に制御することができないため、定量的に遊走解析を行うためには、細胞トラッキングソフトが必要となる。 Moreover, as a commercially available apparatus which can perform a cell migration test under a concentration gradient, there are [mu] -Slide Chemotaxis (ibidi) and EZ-TAXIScan (GE Healthcare Japan). However, because the former has a small number of wells, it cannot perform a migration test efficiently with high throughput, and the latter can only observe a decrease in migration speed for negative chemotaxis. Not too much. In addition, since the existing cell migration test apparatus as described above cannot strictly control the cell arrangement and cell migration area before migration, cell tracking software is necessary for quantitative migration analysis. Is required.
本発明は、正負の走化性に対応することができ、かつ再現性、定量性および効率性に優れた細胞遊走試験用装置、およびこれを用いた細胞遊走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 device for cell migration test that can cope with positive and negative chemotaxis and is excellent in reproducibility, quantitative performance, and efficiency, and a cell migration test method using the device. To do.
本発明者らは、細胞遊走試験用装置に、基材表面の特定の方向に濃度勾配を形成させることが可能な薬剤供給部を設け、また、線状導電性領域を備える基材表面に細胞接着性領域および細胞接着阻害性領域を特定のパターン形状に形成して、電圧印加により細胞接着性に変化した細胞接着阻害性領域へ細胞を遊走させることにより、正負の走化性について、再現性、定量性および効率性の高い細胞遊走試験を行うことが可能であることを見出した。 The inventors of the present invention have provided a drug supply unit capable of forming a concentration gradient in a specific direction on the surface of the base material in the cell migration test apparatus, and the cells on the surface of the base material provided with a linear conductive region. Reproducibility of positive and negative chemotaxis by forming adhesive regions and cell adhesion inhibitory regions in specific pattern shapes and allowing cells to migrate to cell adhesion inhibitory regions that have been changed to cell adhesiveness by applying voltage The present inventors have found that a cell migration test with high quantitativeness and efficiency can be performed.
すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)細胞遊走試験用装置であって、
その表面に線状導電性領域を有する基材を備え、
線状導電性領域は、その両端を含む領域が第1の細胞接着阻害性領域であり、第1の細胞接着阻害性領域の間が第1の細胞接着性領域であり、線状導電性領域の周囲が第2の細胞接着阻害性領域であり、
線状導電性領域は薬剤供給部に接触しており、
薬剤供給部は、線状導電性領域の両端において濃度が異なるように基材表面に薬剤の濃度勾配を提供することが可能であり、
第1の細胞接着阻害性領域は、線状導電性領域への電圧印加によって、第2の細胞接着性領域に変化することが可能である、上記装置。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) A device for cell migration test,
A substrate having a linear conductive region on its surface,
In the linear conductive region, a region including both ends thereof is a first cell adhesion-inhibiting region, and a region between the first cell adhesion-inhibiting regions is a first cell adhesive region, and the linear conductive region Is a second cell adhesion-inhibiting region,
The linear conductive area is in contact with the drug supply,
The drug supply unit can provide a concentration gradient of the drug on the substrate surface so that the concentration is different at both ends of the linear conductive region,
The device described above, wherein the first cell adhesion-inhibiting region can be changed to the second cell adhesion region by applying a voltage to the linear conductive region.
(2)薬剤供給部が第1の薬剤供給部と第2の薬剤供給部とを備え、
線状導電性領域が、第1の薬剤供給部および第2の薬剤供給部に接触しており、
第1の薬剤供給部と第2の薬剤供給部が、線状導電性領域上の第1の細胞接着性領域を挟んで対向して配置されている、上記(1)に記載の装置。
(3)複数の線状導電性領域が、各線状導電性領域に接続する基部とともに櫛形である、上記(1)または(2)に記載の装置。
(2) The drug supply unit includes a first drug supply unit and a second drug supply unit,
The linear conductive region is in contact with the first drug supply unit and the second drug supply unit;
The apparatus according to (1) above, wherein the first drug supply unit and the second drug supply unit are arranged to face each other across the first cell adhesive region on the linear conductive region.
(3) The device according to (1) or (2), wherein the plurality of linear conductive regions are comb-shaped together with a base connected to each linear conductive region.
(4)細胞遊走試験方法であって、
(a)上記(1)〜(3)のいずれかに記載の細胞遊走試験用装置の基材上に細胞を播種して、第1の細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(b)線状導電性領域に電圧を印加することによって第1の細胞接着阻害性領域を第2の細胞接着性領域に改変する工程、
(c)薬剤供給部に薬剤を供給して、基材表面に薬剤の濃度勾配を形成する工程、および
(d)第1の細胞接着性領域に接着した細胞の第2の細胞接着性領域における遊走を観察する工程
を含む、上記方法。
(5)一定時間経過後、第2の細胞接着性領域における細胞の遊走距離を測定する工程をさらに含む、上記(4)に記載の方法。
(4) A cell migration test method,
(A) a step of seeding cells on the base material of the device for cell migration test according to any one of (1) to (3), and attaching the cells to the first cell adhesion region;
(B) modifying the first cell adhesion-inhibiting region to the second cell adhesion region by applying a voltage to the linear conductive region;
(C) supplying a drug to the drug supply unit to form a concentration gradient of the drug on the surface of the base material; and (d) in the second cell adhesive region of the cells adhered to the first cell adhesive region. The above method comprising the step of observing migration.
(5) The method according to (4), further comprising a step of measuring the migration distance of the cells in the second cell adhesive region after a predetermined time has elapsed.
本発明によれば、正負の走化性について、再現性、定量性および効率性の高い細胞遊走試験を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to perform a cell migration test with high reproducibility, quantitativeness, and efficiency for positive and negative chemotaxis.
以下、本発明の細胞遊走試験用装置(以下、「本発明の装置」という)の一実施形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the apparatus for cell migration test of the present invention (hereinafter referred to as “the apparatus of the present invention”) will be described.
第一の実施形態は、図1に示すように、その表面に線状導電性領域bを有する基材cを備え、
線状導電性領域bは、その両端を含む領域が第1の細胞接着阻害性領域11であり、第1の細胞接着阻害性領域11の間が第1の細胞接着性領域13であり、線状導電性領域bの周囲が第2の細胞接着阻害性領域12であり、
線状導電性領域bは薬剤供給部14に接触しており、
薬剤供給部14は、線状導電性領域bの両端において濃度が異なるように基材表面に薬剤の濃度勾配を提供することが可能であり、
第1の細胞接着阻害性領域11は、線状導電性領域bへの電圧印加によって、第2の細胞接着性領域に変化することが可能である形態である。
1st embodiment is equipped with the base material c which has the linear electroconductive area | region b on the surface, as shown in FIG.
In the linear conductive region b, the region including both ends thereof is the first cell adhesion-inhibiting
The linear conductive region b is in contact with the
The
The 1st cell adhesion inhibition area |
第二の実施形態は、図2に示すように、その表面に線状導電性領域bを有する基材cを備え、
線状導電性領域bは、その両端を含む領域が第1の細胞接着阻害性領域21であり、第1の細胞接着阻害性領域21の間が第1の細胞接着性領域23であり、線状導電性領域bの周囲が第2の細胞接着阻害性領域22であり、
線状導電性領域bは第1の薬剤供給部24および第2の薬剤供給部24’に接触しており、
第1の薬剤供給部24および第2の薬剤供給部24’は、線状導電性領域bの両端において濃度が異なるように基材表面に薬剤の濃度勾配を提供することが可能であり、
第1の薬剤供給部24および第2の薬剤供給部24’は、線状導電性領域b上の第1の細胞接着性領域23を挟んで対向して配置されており、
第1の細胞接着阻害性領域21は、線状導電性領域bへの電圧印加によって、第2の細胞接着性領域に変化することが可能である形態である。
2nd embodiment is equipped with the base material c which has the linear electroconductive area | region b on the surface, as shown in FIG.
In the linear conductive region b, the region including both ends thereof is the first cell adhesion-inhibiting
The linear conductive region b is in contact with the first
The first
The first
The first cell adhesion-inhibiting
(細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域)
本発明において、第1の細胞接着性領域と第2の細胞接着性領域を単に細胞接着性領域と称する場合がある。
(Cell adhesion region and cell adhesion inhibitory region)
In the present invention, the first cell adhesive region and the second cell adhesive region may be simply referred to as a cell adhesive region.
本発明において、細胞接着性とは、細胞が接着すること、また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または細胞が接着しないことを意味する。従って、細胞接着性領域と細胞接着阻害性領域が形成されている基材表面に細胞を播くと、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。 In the present invention, the 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 the surface of a substrate on which a cell adhesion region and a cell adhesion inhibition region are formed, cells adhere to the cell adhesion region, but cells do not adhere to the cell adhesion inhibition region.
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。従って、細胞遊走試験用装置上には、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, cell adhesion means cell adhesion to certain types of cells. Accordingly, on the cell migration test apparatus, 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.
(導電性領域および基材)
本発明の装置は導電性領域をその表面に形成させるための基材を含む。
本発明の装置に用いられる基材としては、導電性領域を形成可能な材料で形成されたものであれば特に制限されない。基材は絶縁性材料を含むものであることが好ましい。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、セラミクス、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。基材は透明性の材料を含むものであることが好ましい。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、なら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。
(Conductive region and substrate)
The apparatus of the present invention includes a substrate for forming a conductive region on the surface thereof.
The substrate used in the apparatus of the present invention is not particularly limited as long as it is formed of a material capable of forming a conductive region. The base material preferably includes an insulating material. Specifically, glass, quartz glass, borosilicate glass, alumina, sapphire, ceramics, forsterite, photosensitive glass, ceramic, silicon, elastomer, plastic (for example, polyester resin, polyethylene resin, polypropylene resin, ABS resin, nylon) , Acrylic materials, fluororesins, polycarbonate resins, polyurethane resins, methylpentene resins, phenol resins, melamine resins, epoxy resins, vinyl chloride resins). The base material preferably contains a transparent material. 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 shape in which irregularities are formed on the surface. 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.
基材上に導電性領域を形成する場合、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、フレキソ印刷法およ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、なら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整形の手法等が挙げられる。具体的には、基材、例えばガラス基材に、導電性材料、例えば金属膜また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、導電性領域を形成することができる。 When forming a conductive region on a substrate, 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 shaping technique such as engraving a fine groove. Specifically, a conductive material such as a metal film or a metal oxide film is formed on a base material such as a glass base material, and this is patterned by using a known technique such as a photolithography technique, thereby providing a conductive material. The sex region can be formed.
基材上への導電性材料の成膜は、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よい。スピンコートや各種の印刷方式も使用できる。 Film formation of the conductive material on the substrate can be performed by a known method. For example, microwave plasma CVD (Chemical vapor deposition) method, ECRCVD (Electrical cyclotron resonance) method, ICP (Inductive coupled plasma) method, direct current sputtering method, ICP (Inductive coupled plasma method) Examples thereof include an arc type vapor deposition method, a laser vapor deposition method, an EB (Electron beam) vapor deposition method, and a resistance heating vapor deposition method. The film formation may be performed by coating. Spin coating and various printing methods can also be used.
導電性領域を構成する導電性材料の膜として、金属膜または金属酸化物膜、金属微粒子や金属ナノファイバーが絶縁体に分散された膜、導電性の有機材料からなる膜等が挙げられる。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、銅等の微粒子、金属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 conductive material film forming the conductive region include a metal film or a metal oxide film, a film in which metal fine particles and metal nanofibers are dispersed in an insulator, and a film made of a conductive organic material. Examples of the metal oxide include ITO (indium tin oxide) and IZO (indium zinc oxide). Examples of the metal fine particles include fine particles such as silver, gold, and copper. Examples of the metal nanofiber include carbon nanotubes and conductive organic. Examples of the material include polyethylene dioxythiophene (PEDOT).
導電性材料の膜としては特に制限されないが、透明な膜であることが好ましく、例えば、ITO膜、IZO膜、導電性高分子のポリエチレンジオキシチオフェン膜等が挙げられる。また、電圧印加後も透明な膜であることが好ましい。本発明においては、ITO膜をスパッタリング法により成膜して、その後パターニングすることにより、導電性領域を形成することが好ましい。透明な膜は、細胞の観察において有利である。 Although it does not restrict | limit especially as a film | membrane of an electroconductive material, It is preferable that it is a transparent film | membrane, for example, an ITO film | membrane, an IZO film | membrane, the polyethylenedioxythiophene film | membrane of a conductive polymer, etc. are mentioned. Further, it is preferable that the film is transparent even after voltage application. In the present invention, it is preferable to form the conductive region by forming an ITO film by sputtering and then patterning. A transparent membrane is advantageous in observing cells.
導電性材料の膜の厚さは、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 conductive material film is usually about a monomolecular film to about 100 μm, preferably 2 nm to 1 μm, more preferably 5 nm to 500 nm.
本発明の装置が備える基材は、その表面に線状導電性領域を有する。そして、線状導電性領域には、第1の細胞接着阻害性領域および第1の細胞接着性領域が形成され、線状導電性領域の周囲には第2の細胞接着阻害性領域が形成されている。本発明の装置は、線状導電性領域への電圧印加によって、第1の細胞接着阻害性領域が第2の細胞接着性領域に変化するため、基材表面の線状導電性領域部分が細胞の遊走路となる。よって、導電性領域が線状であることにより、第1の細胞接着阻害性領域に接着させた細胞が遊走する方向を制御することができ、定量的に細胞遊走試験を行うことができる。 The base material with which the apparatus of this invention is provided has a linear electroconductive area | region on the surface. A first cell adhesion inhibiting region and a first cell adhesion inhibiting region are formed in the linear conductive region, and a second cell adhesion inhibiting region is formed around the linear conductive region. ing. In the apparatus of the present invention, since the first cell adhesion-inhibiting region is changed to the second cell adhesion region by applying a voltage to the linear conductive region, the linear conductive region portion on the substrate surface is a cell. It becomes a runway. Therefore, when the conductive region is linear, the direction in which the cells adhered to the first cell adhesion-inhibiting region migrate can be controlled, and the cell migration test can be performed quantitatively.
線状導電性領域は複数存在することが好ましく、その本数は、特に制限されないが、通常2〜1536本、好ましくは4〜384本、より好ましくは12〜96本である。このような本数とすることにより、ハイスループットスクリーニングで一般的に用いられている96、384、1536マイクロプレートと同等の検体数の評価が可能であり、データの相関が取りやすい。線状導電性領域は、直線状で互いに略平行であることが細胞遊走を定量的に観察する観点から好ましいが、これに限定されず、曲線でもよい。これら複数の線状導電性領域は電気的に接続して、1つの導電性領域を形成していることが好ましい。それにより、複数の線状導電性領域に一度にかつ同時に電圧を印加でき、簡便かつ正確な定量的観察が可能になる。 A plurality of linear conductive regions are preferably present, and the number thereof is not particularly limited, but is usually 2 to 1536, preferably 4 to 384, and more preferably 12 to 96. By using such a number, it is possible to evaluate the number of specimens equivalent to 96, 384, and 1536 microplates generally used in high-throughput screening, and it is easy to correlate data. The linear conductive regions are preferably linear and substantially parallel to each other from the viewpoint of quantitatively observing cell migration, but are not limited thereto and may be curved. The plurality of linear conductive regions are preferably electrically connected to form one conductive region. Thereby, a voltage can be applied to a plurality of linear conductive regions at once and simultaneously, and simple and accurate quantitative observation becomes possible.
上記のような導電性領域のパターニングは、具体的には、成膜した金属膜または金属酸化物膜に、レジスト塗布、フォトマスクを介した露光、現像およびエッチングを行って実施することができる。 Specifically, the patterning of the conductive region as described above can be performed by performing resist coating, exposure through a photomask, development, and etching on the formed metal film or metal oxide film.
(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。また、細胞接着阻害性領域は、細胞非接着性あり、かつ表面に親水性膜が形成されないレジスト部により形成されていてもよい。このようなレジスト部の材料としては、例えばSU−8(MicroChem)を挙げることができる。レジスト部の形成方法は、特に制限されないが、例えば、スピンコートや各種印刷技術による塗布成膜により形成することができる。また、レジスト部の厚さは特に制限されないが、1〜100μmであることが好ましい。
(Cell adhesion inhibitory area)
The cell adhesion-inhibiting region is preferably formed by 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. Further, the cell adhesion-inhibiting region may be formed of a resist portion that is non-cell-adhesive and has no hydrophilic film formed on the surface. As a material for such a resist portion, for example, SU-8 (MicroChem) can be cited. The method for forming the resist portion is not particularly limited, but can be formed by, for example, coating film formation by spin coating or various printing techniques. The thickness of the resist portion is not particularly limited, but is preferably 1 to 100 μm.
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、基材または導電性領域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。 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 substrate or conductive material. A hydrophilic thin film is obtained by physically or chemically bonding to the region.
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、細胞の接着において、基材の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 cell adhesion is unlikely to be affected by a region not covered with the hydrophilic thin film on the surface of the substrate. Moreover, if the average thickness is 500 μm or less, coating is relatively easy.
基材または導電性領域表面への親水性膜の形成方法としては、基材または導電性領域へ親水性有機化合物を直接吸着させる方法、基材または導電性領域へ親水性有機化合物を直接コーティングする方法、基材または導電性領域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、基材または導電性領域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、基材または導電性領域との密着性を高めるために基材または導電性領域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、基材または導電性領域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 surface of the substrate or the conductive region, a method of directly adsorbing the hydrophilic organic compound to the substrate or the conductive region, or a method of directly coating the hydrophilic organic compound on the substrate or the conductive region A method, a method in which a hydrophilic organic compound is coated on a substrate or a conductive region, and then a crosslinking treatment is performed; a method in which a hydrophilic thin film is formed in a multi-stage manner in order to improve adhesion to the substrate or the conductive region; In order to improve adhesion to the material or the conductive region, a base layer is formed on the base material or the conductive region, and then a hydrophilic organic compound is coated. A polymerization initiation point is formed on the surface of the base material or the conductive region. And then a method of polymerizing the 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、ならびに、基材または導電性領域との密着性を高めるために基材または導電性領域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または導電性領域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基材との間に存在する層を意味し、基材または導電性領域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よい。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、基材または導電性領域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材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基材を作ることができる。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 an underlayer on the base material or the conductive region in order to improve adhesion to the base material or the conductive region. And then coating with a hydrophilic organic compound. This is because using these methods makes it easy to improve the adhesion of the hydrophilic organic compound to the substrate or the conductive region. In this specification, the term “bonding layer” is used. The binding layer means a layer existing between the outermost hydrophilic thin film layer and the base material in the case of forming a hydrophilic organic compound thin film in a multistage manner, and is formed on the surface of the base material or the conductive region. When a base layer is provided and a hydrophilic thin film layer is formed on the base layer, the base layer 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 may be a linker. In these methods, before coating with a hydrophilic material, a tie layer is formed from a material having a linker on a substrate or a conductive region. 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 substrate to which the epoxy silane is added is typically 45 ° or more, desirably 47 ° or more. If it exists, the base material which has sufficient cell adhesion inhibitory property can be made by adding an ethylene glycol type material etc. in the presence of an acid catalyst next. 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および/または分解処理による第1の細胞接着性領域の形成)
本発明では、第1の細胞接着性領域は、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領域により形成される。
(Formation of first cell adhesion region by oxidation treatment and / or degradation treatment of hydrophilic membrane)
In the present invention, the first cell adhesion region is 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 oxidation treatment and / or degradation treatment. The
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 treatment” is decomposition accompanied by oxidation (that is, oxidative decomposition), “decomposition treatment” and “oxidation treatment” indicate the same treatment.
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等が挙げられる。本発明では、導電性領域上に第1の細胞接着性領域を形成することから、親水性膜をパターン状に部分的に酸化処理および/または分解処理する。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. In the present invention, since the first cell adhesive region is formed on the conductive region, 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よい。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.
第1の細胞接着性領域は、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よい。この態様では、第1の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。第1の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 first cell adhesive region may be formed of a hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond at a low density. In this embodiment, both the first 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 first 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または導電性領域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。 As a method of controlling the density of the hydrophilic organic compound, a bonding layer is provided between the hydrophilic organic compound thin film and the surface of the substrate or the conductive region, and the bonding force of the bonding layer with the hydrophilic organic compound is adjusted. The method of doing is mentioned. 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.
本発明のこの態様では、第1の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。第1の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)を基材または導電性領域表面に形成した後、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等が挙げられる。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。諸条件等についても、親水性膜の酸化処理および/または分解処理により第1の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、第1の細胞接着性領域が形成できる。 In this aspect of the invention, the density of the material having a linker in the tie layer of the first cell adhesion region is low. The water contact angle of the surface of the bonding layer before forming the hydrophilic organic compound thin film in the first cell adhesion region is determined by using a silane coupling agent having an epoxy group at the end as a material having a linker. By way of example, it is typically 10 ° to 43 °, desirably 15 ° to 40 °. As a method for forming such a bonding layer, after forming a coating (bonding layer) of a material having a linker on the surface of the substrate or the conductive region, the surface of the bonding layer is oxidized and / or decomposed. Is 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 the various conditions, the same conditions as in the method of forming the first cell adhesive region by oxidizing and / or decomposing the hydrophilic membrane can be applied. A first cell adhesive region can be formed by forming a hydrophilic organic compound thin film on the thus formed binding layer.
本発明のこの態様では、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基材または導電性領域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 aspect of the 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 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 is obtained by forming a coating of a material having a linker on the surface of the substrate or the conductive region. 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 proportion 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 elemental 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に記載されるとおりに実施できる。 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.
(本発明の装置の製造方法)
本発明の装置は、例えば、基材表面に線状導電性領域を形成する工程、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する工程、および線状導電性領域上に第1の細胞接着性領域が形成されるように、親水性膜を酸化処理および/また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。
(Manufacturing method of the device of the present invention)
The apparatus of the present invention includes, for example, a step of forming a linear conductive region on the substrate surface, a step of forming a cell adhesion-inhibiting hydrophilic film containing an organic compound having a carbon-oxygen bond on the substrate surface, and a line. It can be produced by a method including a step of modifying the hydrophilic membrane to cell adhesion by oxidizing and / or decomposing so that the first cell adhesion region is formed on the conductive region.
(導電性領域への電圧印加による第2の細胞接着性領域の形成)
本発明では、第2の細胞接着性領域は、導電性領域に電圧を印加して細胞接着阻害性領域に形成された親水性膜を分解し、剥離して細胞接着性とすることにより形成される。ここで、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。本発明では、導電性領域に電圧を印加することにより、例えば結合層に存在する結合部分(リンカー)が切断され、親水性膜を構成する有機化合物の少なくとも一部が分解または除去されるものと考えられる。
(Formation of second cell adhesive region by applying voltage to conductive region)
In the present invention, the second cell adhesive region is formed by applying a voltage to the conductive region to decompose the hydrophilic film formed in the cell adhesion inhibitory region and peeling it to make it cell adhesive. The Here, decomposition refers to a change in which two or more organic compounds are generated from one organic compound by breaking the bond of the organic compound. In the present invention, by applying a voltage to the conductive region, for example, a bonding portion (linker) existing in the bonding layer is cut, and at least a part of the organic compound constituting the hydrophilic film is decomposed or removed. Conceivable.
本発明の装置によれば、導電性領域への電圧印加により第1の細胞接着性領域に接着した細胞の遊走を開始するタイミングを制御することができるため、定量的に細胞遊走試験を行うことができる。また従来のスクラッチアッセイと比較して、より再現性の高い細胞遊走試験を行うことができる。 According to the apparatus of the present invention, since the timing of starting the migration of the cells adhered to the first cell adhesive region can be controlled by applying a voltage to the conductive region, the cell migration test can be performed quantitatively. Can do. In addition, a cell migration test with higher reproducibility can be performed as compared with a conventional scratch assay.
導電性領域に印加する電圧は、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を効果的に細胞接着性領域に改変できるとともに、特に導電性領域がITO膜からなる場合に黒変するのを防止することができ、細胞遊走の観察を良好に実施できる。 The voltage applied to the conductive region is preferably a positive voltage. By applying a positive voltage, the cell adhesion-inhibiting region can be effectively changed to the cell adhesion region, and in particular, when the conductive region is made of an ITO film, it can be prevented from blackening, and cell migration Can be observed satisfactorily.
印加する電圧は、当業者であれば適宜決定することができるが、通常1〜10V、好ましくは2〜5Vであり、印加する時間は、通常0.5〜60分間、好ましくは1〜10分間である。 The voltage to be applied can be appropriately determined by those skilled in the art, but is usually 1 to 10 V, preferably 2 to 5 V, and the application time is usually 0.5 to 60 minutes, preferably 1 to 10 minutes. It is.
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領域に改変可能な電圧以上で、細胞に悪影響を与えない程度に低い電圧を加えるのがよい。 The voltage to be applied varies depending on the type of solvent in contact with the electrode, the electrode material, and the electrode shape, but it is usually higher than the voltage at which the cell adhesion-inhibiting region can be changed to the cell adhesive region. It is better to apply a voltage that is low enough not to adversely affect the cells.
電圧は、基材平面内の導電性領域間(例えば、ITOとITO間)に印加してもよいし、基材平面内に、Pt等の対抗電極を設けて導電性領域と対向電極の間(例えば、ITOとPt間)に印加してもよい。また、電圧を精密に制御するため、基材平面内にAg/AgCl等の参照電極を設けてもよい。上記の対抗電極や参照電極は、基材平面内でなくてもよい(培養液に電極を浸漬する形態でもよい)。 The voltage may be applied between the conductive regions in the substrate plane (for example, between ITO and ITO), or a counter electrode such as Pt is provided in the substrate plane between the conductive region and the counter electrode. (For example, between ITO and Pt) may be applied. In order to precisely control the voltage, a reference electrode such as Ag / AgCl may be provided in the substrate plane. The counter electrode and the reference electrode may not be in the plane of the base material (the electrode may be immersed in the culture solution).
第2の細胞接着性領域は、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得られる第1の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。 The second cell adhesion region is a detail of the first cell adhesion region obtained by subjecting a cell adhesion-inhibiting hydrophilic membrane containing an organic compound having a carbon-oxygen bond to an oxidation treatment and / or a degradation treatment. Surface properties may vary.
(パターンの形状と薬剤供給部)
本発明の装置が備える基材は、その表面に線状導電性領域とを有し、線状導電性領域には、その両端を含む領域に第1の細胞接着阻害性領域が形成されており、第1の細胞接着阻害性領域の間に第1の細胞接着性領域が形成され、線状導電性領域の周囲には第2の細胞接着阻害性領域が形成されている。そして、線状導電性領域は薬剤供給部に接触しており、該薬剤供給部は、線状導電性領域の両端において濃度が異なるように基材表面に薬剤の濃度勾配を提供することが可能であるように配置されている。ここで、線状導電性領域が薬剤供給部に接触するとは、電圧印加後に線状導電性領域上に形成される細胞遊走路に薬剤供給部の薬剤が拡散可能であることを意味する。上記のようなパターン形状および薬剤供給部を設けることにより、薬剤の一部が第1の細胞接着性領域に接着した細胞に到達するように薬剤の濃度勾配が基材表面に形成され、第1の細胞接着阻害性領域に接着された細胞は、薬剤の濃度勾配を感知して細胞遊走路(第2の細胞接着性領域)上を正負のいずれの方向にも遊走することが可能となる。具体的には、図3に示すような第1の細胞接着性領域32に接着した細胞Aの薬剤供給部31に供給された薬剤に対する正の走化性、すなわち薬剤の濃度が高くなる方向への遊走と、図4に示すような第1の細胞接着性領域42に接着した細胞Aの薬剤供給部41に供給された薬剤に対する負の走化性、すなわち薬剤の濃度が低くなる方向への遊走との両方について試験することが可能となる。また、図5に示すように、第1の薬剤供給部51と第2の薬剤供給部51’が存在する場合には、第1の薬剤供給部51と第2の薬剤供給部51’の一方に高濃度の薬剤を導入し、他方に低濃度の薬剤または水を供給して基材表面に濃度勾配を形成させて、正負の走化性について試験を行うことができる。細胞遊走路全体で濃度勾配を形成させることにより、予期することができない、細胞の逆方向への遊走を防ぐことができるようになるため、再現性および定量性の向上が期待できる。また、第1の薬剤供給部51と第2の薬剤供給部51’に異なる薬剤を導入することにより、薬剤の促進剤または阻害剤としての強弱を判断することができる。
(Pattern shape and drug supply unit)
The substrate provided in the apparatus of the present invention has a linear conductive region on the surface thereof, and the first cell adhesion inhibitory region is formed in a region including both ends of the linear conductive region. A first cell adhesion region is formed between the first cell adhesion inhibition regions, and a second cell adhesion inhibition region is formed around the linear conductive region. The linear conductive region is in contact with the drug supply unit, and the drug supply unit can provide a concentration gradient of the drug on the substrate surface so that the concentration is different at both ends of the linear conductive region. Are arranged to be. Here, that the linear conductive region contacts the drug supply unit means that the drug in the drug supply unit can diffuse into the cell migration path formed on the linear conductive region after voltage application. By providing the pattern shape and the drug supply unit as described above, a concentration gradient of the drug is formed on the substrate surface so that a part of the drug reaches the cells adhered to the first cell adhesive region, and the first The cells adhered to the cell adhesion-inhibiting region can sense the concentration gradient of the drug and migrate in the positive or negative direction on the cell migration path (second cell adhesion region). Specifically, positive chemotaxis of the drug supplied to the
本発明の装置を用いて細胞遊走試験を行う際、薬剤供給部から細胞を含む試料を導入してもよい。 When a cell migration test is performed using the apparatus of the present invention, a sample containing cells may be introduced from the drug supply unit.
(細胞)
本発明の装置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。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、肝がん細胞、グリオーマ細胞、結腸癌細胞、腎がん細胞、膵がん細胞、前立腺がん細胞、大腸がん細胞、乳癌細胞、肺がん細胞、卵巣がん細胞などのがん細胞、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よい。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 in the apparatus of the present invention may be floating cells such as blood cells and lymphoid cells, or may be adherent 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, and ovarian cancer. Cancer cells such as cells, 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, epidermis angle Epidermal cells such as 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, kidney cells, Examples include 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 cells may be sufficient. Moreover, the cell may culture | cultivate single seed | species and may cocultivate two or more types of cells.
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.
本発明の装置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 in the apparatus of the present invention, it is preferable to preliminarily culture a culture sample containing the target cells by various culture methods to increase the target cells. 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、培養液中の本発明の装置上に播種する。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。細胞遊走試験用装置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104〜106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。 The cells pre-cultured as described above are seeded on the apparatus of the present invention in the culture medium. 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 so that the cells adhere in a single layer in an amount sufficient to prevent the cells from growing on the cell migration test apparatus. Usually, it is preferable to seed so that cells are contained on the order of 10 4 to 10 6 per ml of culture medium.
本発明の装置に播種した細胞を培養液中で培養することにより、細胞を第1の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。 It is preferable to adhere the cells to the first cell adhesion region by culturing the cells seeded in the apparatus of the present invention 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" edited by the Japanese Society for Tissue Culture, page 581 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.
細胞を培養する時間は、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。培養する温度は、通常37℃である。CO2細胞培養装置などを利用して、5%程度のCO2濃度雰囲気下で培養するのが好ましい。培養した後、本発明の装置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、第1の細胞接着性領域にのみ細胞を接着させることができる。 Although the time which culture | cultivates a cell is influenced by the presence or absence of the cell operation at the time of culture | cultivation, it is 6 to 96 hours normally, Preferably it is 12 to 72 hours. 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 apparatus or the like. After culturing, by washing the apparatus of the present invention, non-adherent cells are washed away, and the cells can be adhered only to the first cell adhesive region.
(薬剤)
本発明の細胞遊走試験用装置を用いて、様々な薬剤に対する細胞の遊走を解析することができる。本発明において試験の対象となる薬剤は特に制限されず、例えば、天然または人為的に合成された各種ペプチド、タンパク質(酵素又は抗体を含む)、核酸(ポリヌクレオチド(DNA若しくはRNA)、オリゴヌクレオチド(siRNA、shRNAまたはデコイオリゴなど)、またはペプチド核酸(PNA)など)、有機化合物、無機化合物、低分子化合物、およびその他の高分子化合物などが挙げられる。具体的には、ウシ胎児血清(FBS)、上皮細胞増殖因子(EGF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、Latrunculin B、サイトカラシンなどが挙げられる。
(Drug)
Using the apparatus for cell migration test of the present invention, cell migration to various drugs can be analyzed. The drug to be tested in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include various peptides, proteins (including enzymes or antibodies), nucleic acids (polynucleotide (DNA or RNA), oligonucleotides (naturally or artificially synthesized). siRNA, shRNA, decoy oligo, etc.) or peptide nucleic acid (PNA)), organic compounds, inorganic compounds, low molecular compounds, and other high molecular compounds. Specific examples include fetal bovine serum (FBS), epidermal growth factor (EGF), platelet-derived growth factor (PDGF), fibroblast growth factor (FGF), Latrunculin B, cytochalasin and the like.
また、薬剤と細胞の組み合わせとしては、例えば、マウス線維芽細胞(SWISS−3T3)と線維芽細胞増殖因子(FGF)、ウシ血管内皮細胞とFBS、ウシ血管内皮細胞とLatrunculinB、イヌ腎臓由来上皮細胞(MDCK)と上皮細胞増殖因子、HeLa細胞とFBSなどが挙げられる。 Examples of combinations of drugs and cells include mouse fibroblasts (SWISS-3T3) and fibroblast growth factor (FGF), bovine vascular endothelial cells and FBS, bovine vascular endothelial cells and Latrunculin B, canine kidney-derived epithelial cells (MDCK) and epidermal growth factor, HeLa cells and FBS, and the like.
(細胞遊走試験)
本発明の細胞遊走試験方法は、
(a)本発明の装置の基材上に細胞を播種して、第1の細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(b)線状導電性領域に電圧を印加することによって第1の細胞接着阻害性領域を第2の細胞接着性領域に改変する工程、
(c)薬剤供給部に薬剤を供給して、基材表面に薬剤の濃度勾配を形成する工程、および
(d)第1の細胞接着性領域に接着した細胞の第2の細胞接着性領域における遊走を観察する工程
を含む。
(Cell migration test)
The cell migration test method of the present invention comprises:
(A) a step of seeding cells on a substrate of the apparatus of the present invention, and attaching the cells to the first cell adhesive region;
(B) modifying the first cell adhesion-inhibiting region to the second cell adhesion region by applying a voltage to the linear conductive region;
(C) supplying a drug to the drug supply unit to form a concentration gradient of the drug on the surface of the base material; and (d) in the second cell adhesive region of the cells adhered to the first cell adhesive region. Including the step of observing migration.
工程(a)において、上記したように、細胞を基材上に細胞を播種した後培養を行ってもよい。特にその場合には、工程(a)の後、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を行うことができる。例えば、電圧印加後に基材表面を洗浄することにより、目的の細胞以外の細胞等や接着していない細胞を洗い流し、目的の細胞や接着した細胞のみを基材上に残すことが好ましい。このような分離処理により、細胞の遊走に影響を与えうる物質を除去することができ、よって、より定量的に細胞遊走解析試験を行うことができる。 In the step (a), as described above, the cells may be cultured after seeding the cells on the substrate. In that case, in particular, after the step (a), a separation treatment for removing impurities other than the target cell such as cells and cell debris can be performed. For example, it is preferable to wash the surface of the base material after applying a voltage to wash away cells other than the target cells and non-adhered cells, and leave only the target cells and the adhered cells on the base material. By such a separation treatment, a substance that can affect cell migration can be removed, and thus a cell migration analysis test can be performed more quantitatively.
上記工程(b)および(c)は、いずれを先に行ってもよい。すなわち、薬剤を供給してから電圧を印加し、線状導電性領域上の細胞接着阻害性領域を細胞接着性領域に改変して、形成された細胞遊走路への細胞遊走を開始させてもよいし、電圧印加により細胞遊走路を形成してから薬剤を供給してもよい。好ましくは電圧印加後に薬剤供給を実施する。電圧印加後に薬剤供給を実施することにより、薬剤が電荷を持っている分子である場合に薬剤分子が基材表面に吸着して濃度勾配の再現性が下がるのを回避できる。また、浮遊した細胞接着阻害性物質が薬剤と反応して薬剤の性能が落ちるのを回避できる。そのため、電圧印加後に細胞接着阻害性物質が浮遊した培地を取り除き、培地交換を行った後、薬剤を添加することが望ましい。一方、薬剤供給後に電圧印加を実施した場合、遊走開始のタイミングを正確に制御できるという点で有利である。 Any of the steps (b) and (c) may be performed first. That is, even if a voltage is applied after supplying the drug, the cell adhesion inhibitory region on the linear conductive region is changed to the cell adhesive region, and cell migration to the formed cell migration path is started. Alternatively, the drug may be supplied after a cell migration path is formed by applying a voltage. Preferably, drug supply is performed after voltage application. By supplying the drug after applying the voltage, it is possible to prevent the reproducibility of the concentration gradient due to the drug molecule adsorbing to the substrate surface when the drug is a charged molecule. In addition, it is possible to prevent the suspended cell adhesion inhibitor from reacting with the drug and degrading the performance of the drug. Therefore, it is desirable to add the drug after removing the medium in which the cell adhesion inhibitory substance is suspended after voltage application and exchanging the medium. On the other hand, when voltage application is performed after drug supply, it is advantageous in that the timing of the start of migration can be accurately controlled.
工程(d)について、細胞の移動の観察には、細胞が移動する速度の計測、ならびに遊走方向、遊走時の細胞形態、および細胞同士のコネクション等の観察が含まれる。
以下、本発明の実施形態について、図を参照することにより説明する。
Regarding the step (d), observation of cell movement includes measurement of the speed of cell movement, and observation of the migration direction, the cell shape during migration, the connection between cells, and the like.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第一の実施形態
図1に本発明の装置の第一の実施形態が示されている。
First Embodiment FIG. 1 shows a first embodiment of the apparatus of the present invention.
第一の実施形態に係る装置10は、その表面に線状導電性領域bを有する基材cを備え、
線状導電性領域bは、その両端を含む領域が第1の細胞接着阻害性領域11であり、第1の細胞接着阻害性領域11の間が第1の細胞接着性領域13であり、線状導電性領域bの周囲が第2の細胞接着阻害性領域12であり、
線状導電性領域bは薬剤供給部14に接触しており、
薬剤供給部14は、線状導電性領域bの両端において濃度が異なるように基材表面に薬剤の濃度勾配を提供することが可能であり、
第1の細胞接着阻害性領域11は、線状導電性領域bへの電圧印加によって、第2の細胞接着性領域に変化することが可能である。
The
In the linear conductive region b, the region including both ends thereof is the first cell adhesion-inhibiting
The linear conductive region b is in contact with the
The
The first cell adhesion-inhibiting
ここで、第1の細胞接着阻害性領域11は線状導電性領域b上の親水性膜aが形成されている領域に対応し、第1の細胞接着性領域13は導電性領域bが表面に表出している領域に対応し、第2の細胞接着阻害性領域12は基材c上の親水性膜aが形成されている領域に対応する。また、第2の細胞接着性領域は電圧印加前の第1の細胞接着阻害性領域11に対応する。
Here, the first cell adhesion-inhibiting
本実施形態において、導電性領域は、複数の線状導電性領域b(櫛歯部)と各線状導電性領域bを支持する基部b’とからなる櫛形にパターニングされていることが好ましい(図1a参照)。その場合、導電性領域が形成する櫛歯部の幅(基部から櫛歯部が延びる方向(櫛歯部の長さ方向)と直交する側の幅w)は、好ましくは0.1〜500μmであり、細胞遊走を観察するためには、好ましくは5〜500μm、より好ましくは10〜200μmである。櫛歯部の幅が狭すぎると、櫛歯部の長さ方向の電気抵抗が高くなり、一定の電圧をかけた際に櫛歯部の長さ方向に電圧降下が生じやすく、電位の制御が困難になる。電圧降下の程度は、用いる導電性材料の導電率により変わるため、櫛歯部の幅の下限も導電性材料の導電率に応じて適宜決められるが、一般的には5μm以上が好ましい。基材上の導電性領域の幅を5μm以下のように狭くする場合には、基材上に幅の広い電極を設け、該電極の表面の一部を絶縁膜で被覆し、5μm以下の所望の幅の領域だけを露出させて、該領域を導電性領域とすることにより、抵抗値が高く電圧降下を起こす問題を解決することができる。また、櫛歯部の幅が測定対象の細胞の大きさよりも狭いと、櫛歯部上に細胞が接着しにくくなる。従って、細胞遊走を観察する際の櫛歯部の幅は、測定対象の細胞の大きさによって適宜決められるが、一般的には10μm以上が好ましい。櫛歯部の幅が広いと、顕微鏡で観察する際に視野に入る櫛歯部の本数が少なくなり、統計的な処理をする際に不利になる。一般的には、顕微鏡の視野は数mm以下であるため、視野内に少なくとも1本の櫛歯部が入るためには、櫛歯部の幅は500μm以下が好ましい。また、櫛歯部の幅が適度に狭いと、測定対象の細胞の遊走方向が制限されるため、一定時間経過後の遊走距離が長くなり測定に有利になる効果もある。櫛歯部間の間隔は、好ましくは10〜1000μm、より好ましくは50〜500μmである。櫛歯部間の間隔が狭すぎると、櫛歯部間の絶縁性領域上の細胞接着阻害性領域を乗り越えて、隣り合った櫛歯部間で細胞が遊走しやすくなるため、細胞の遊走方向を制限しにくくなる。従って、一般的には10μm以上、より好ましくは50μm以上の櫛歯部間の間隔だと好ましい。櫛歯部間の間隔が広すぎると、顕微鏡で観察する際に視野に入る櫛歯部の本数が少なくなり、統計的な処理をする際に不利になる。一般的には、顕微鏡の視野は数mm以下であるため、櫛歯部の幅は1000μm以下が好ましい。櫛歯部と櫛歯部が互いにかみあった2つの櫛形のパターンが特に好ましい(図6a)。そのようなパターンは、細胞遊走試験において電圧を印加した場合に、電流が効果的に流れるため好ましい。 In the present embodiment, the conductive region is preferably patterned in a comb shape including a plurality of linear conductive regions b (comb teeth) and a base portion b ′ that supports each linear conductive region b (see FIG. 1a). In that case, the width of the comb teeth formed by the conductive region (the width w on the side orthogonal to the direction in which the comb teeth extend from the base (the length direction of the comb teeth)) is preferably 0.1 to 500 μm. In order to observe cell migration, it is preferably 5 to 500 μm, more preferably 10 to 200 μm. If the width of the comb teeth portion is too narrow, the electric resistance in the length direction of the comb teeth portion will increase, and when a constant voltage is applied, a voltage drop tends to occur in the length direction of the comb teeth portion, and the potential control is possible. It becomes difficult. Since the degree of the voltage drop varies depending on the conductivity of the conductive material to be used, the lower limit of the width of the comb tooth portion is appropriately determined according to the conductivity of the conductive material, but is generally preferably 5 μm or more. When the width of the conductive region on the substrate is narrowed to 5 μm or less, a wide electrode is provided on the substrate, a part of the surface of the electrode is covered with an insulating film, and the desired width is 5 μm or less. By exposing only the region having a width of 2 and making the region a conductive region, the problem of a high resistance value and a voltage drop can be solved. In addition, when the width of the comb tooth portion is narrower than the size of the cell to be measured, it becomes difficult for the cells to adhere to the comb tooth portion. Accordingly, the width of the comb tooth portion when observing cell migration is appropriately determined depending on the size of the cell to be measured, but is generally preferably 10 μm or more. If the width of the comb-tooth portion is wide, the number of comb-tooth portions entering the field of view when observing with a microscope is reduced, which is disadvantageous for statistical processing. Generally, since the field of view of a microscope is several mm or less, in order for at least one comb tooth part to enter the field of view, the width of the comb tooth part is preferably 500 μm or less. In addition, when the width of the comb-tooth portion is moderately narrow, the migration direction of the cell to be measured is limited, so that the migration distance after a lapse of a certain time is increased, which has an advantageous effect on measurement. The interval between the comb teeth is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 50 to 500 μm. If the spacing between the comb teeth is too narrow, the cells will overcome the cell adhesion inhibitory region on the insulating region between the comb teeth and the cells will easily migrate between adjacent comb teeth, so the cell migration direction It becomes difficult to limit. Therefore, it is generally preferable that the distance between the comb teeth is 10 μm or more, more preferably 50 μm or more. If the interval between the comb teeth is too wide, the number of comb teeth entering the field of view when observing with a microscope is reduced, which is disadvantageous for statistical processing. In general, since the field of view of a microscope is several mm or less, the width of the comb teeth is preferably 1000 μm or less. Two comb-shaped patterns in which the comb teeth and the comb teeth are engaged with each other are particularly preferred (FIG. 6a). Such a pattern is preferable because a current flows effectively when a voltage is applied in the cell migration test.
本実施形態の装置10は、薬剤供給部14から細胞を含む試料を導入してもよいが、細胞を含む試料を導入するための細胞導入部15を備えることが好ましい。薬剤供給部14または細胞導入部15から導入された細胞は、細胞接着阻害性領域11および12には接着することなく、一定期間経過後に第1の細胞接着性領域13に誘導され、接着する。このことは、細胞導入時に細胞が細胞接着阻害性領域11および12に散らばったとしても、最終的に所定のパターンに細胞を配置することが可能である点で有利である。よって、基材表面上の細胞接着性領域および細胞接着阻害性領域のパターン形状に対する細胞導入部15の配置は特に制限されないが、効率よく短時間で細胞を第1の細胞接着性領域13に接着させるために、第1の細胞接着性領域13の上部に細胞導入部15を設けることが好ましい(図1b参照)。
Although the
本実施形態において、第1の細胞接着性領域13は、線状導電性領域bの中央に形成されており、かつ薬剤供給部14は線状導電性領域の端部に近い位置に配置されていることが好ましい。これにより、薬剤スクリーニングにおいて、薬剤が促進剤であるか、または阻害剤であるかが未知である場合等、細胞の正負の走化性について同等に細胞遊走試験を行うことができる。
In the present embodiment, the first
本実施形態の装置10は、蓋部材dを備えていてもよく、薬剤供給部14および細胞導入部15が該蓋部材dに形成されていてもよい。その場合、蓋部材dと基材表面との間に形成される細胞が遊走する空間(以下、細胞遊走空間16という)と薬剤供給部14および細胞導入部15とは一体となって流路を形成している。
The
蓋部材dの材料は、細胞遊走空間16に濃度勾配を形成することが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が、観察しやすい点で、透明性のものが好ましい。このような材料としては、例えば、ガラスやポリスチレン(PS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)、PMMA等の樹脂が好ましく、これらに細胞非接着の処理を施したものが特に好ましい。
The material of the lid member d is not particularly limited as long as it is made of a material that can form a concentration gradient in the
薬剤供給部14から薬剤を供給することにより細胞遊走空間16において濃度勾配を形成した後、一定の濃度勾配を長時間維持するために、薬剤供給部14の供給口および細胞導入部15の導入口は流路を密閉することが可能な構造を有することが好ましい。
After a concentration gradient is formed in the
細胞遊走空間16は、細胞遊走路である線状導電性領域b上に形成されており、複数の線状導電性領域b上に一体に形成されていてもよいし(図1c)、各線状導電性領域bを含むように複数形成されていてもよい(図1d)。細胞遊走空間16が複数形成されている場合、各細胞遊走空間16が、1個の供給口を備える薬剤供給部14と一体となって流路を形成していてもよく、あるいは、薬剤供給部14が複数の供給口を備えている場合には(図示せず)、薬剤供給部の各供給口とそれぞれ一体となって複数の流路を形成していてもよい。前者の場合、複数の細胞遊走空間16に1回の薬剤供給で同一の濃度勾配を形成させることができるため、簡便、かつより定量的に遊走試験を解析することができる。後者の場合、1個の装置で異なる薬剤について試験を行うことができ、特に図1に示すように線状導電性領域bが電気的に導通されている場合には、電圧印加により同時に細胞遊走を開始させることができるため、異なる薬剤について、リアルタイムで細胞遊走の速度を比較することができる。
細胞遊走空間16の形状は、直方体、正方形等が挙げられる。
The
Examples of the shape of the
本実施形態において、基材cや蓋部材dの寸法は特に制限されないが、例えば、基材cの寸法は、図1eのX方向が20〜30mm、Y方向が25〜75mmとすることができる。蓋部材dの寸法は、X方向が18〜28mm、Y方向が23〜73mm、Z方向が10〜30mmとすることができる。また細胞遊走空間16の寸法は、図1cのように複数の線状導電性領域b上に一体に形成されている場合、X方向が16〜26mm、Y方向が21〜71mm、Z方向が0.05〜2mmとすることができ、図1dのように各線状導電性領域bを含むように複数形成されている場合、X方向が16〜26mm、Y方向が1.2μm〜0.2mm(線状導電性領域よりやや広い幅)、Z方向が0.05〜2mmとすることができる。
In the present embodiment, the dimensions of the base material c and the lid member d are not particularly limited. For example, the dimensions of the base material c can be 20 to 30 mm in the X direction in FIG. 1e and 25 to 75 mm in the Y direction. . The dimensions of the lid member d can be 18 to 28 mm in the X direction, 23 to 73 mm in the Y direction, and 10 to 30 mm in the Z direction. When the
本実施形態において、基材表面に形成させる濃度勾配は、より定量的に解析を行う観点から、線状導電性領域bに沿って直線的な勾配であることが好ましい。 In the present embodiment, the concentration gradient formed on the substrate surface is preferably a linear gradient along the linear conductive region b from the viewpoint of more quantitative analysis.
基材表面おける濃度勾配の方向は、線状導電性領域bの両端において濃度が異なるように基材表面に提供される限り特に制限されないが、より簡便かつ定量的に解析を行う観点から、細胞遊走路である線状導電性領域bに平行(図1dのX方向)に形成され、かつ線状導電性領域bに垂直な方向(図1dのY方向)には濃度勾配がないことが好ましい。 The direction of the concentration gradient on the substrate surface is not particularly limited as long as it is provided on the substrate surface so that the concentration is different at both ends of the linear conductive region b, but from the viewpoint of simpler and quantitative analysis, It is preferable that there is no concentration gradient in a direction (Y direction in FIG. 1d) that is formed in parallel to the linear conductive region b (X direction in FIG. 1d) as a runway and that is perpendicular to the linear conductive region b (Y direction in FIG. 1d). .
図2に本発明の装置の第二の実施形態が示されている。この実施形態における、装置の形状等の諸条件は、この節において特に規定していない限り、上記実施形態について述べた諸条件と同様である。 FIG. 2 shows a second embodiment of the device according to the invention. Various conditions such as the shape of the apparatus in this embodiment are the same as those described in the above embodiment unless otherwise specified in this section.
第二の実施形態に係る装置20は、その表面に線状導電性領域bを有する基材cを備え、
線状導電性領域bは、その両端を含む領域が第1の細胞接着阻害性領域21であり、第1の細胞接着阻害性領域21の間が第1の細胞接着性領域23であり、線状導電性領域bの周囲が第2の細胞接着阻害性領域22であり、
線状導電性領域bは第1の薬剤供給部24および第2の薬剤供給部24’に接触しており、
第1の薬剤供給部24および第2の薬剤供給部24’は、線状導電性領域bの両端において濃度が異なるように基材表面に薬剤の濃度勾配を提供することが可能であり、
第1の薬剤供給部24および第2の薬剤供給部24’は、線状導電性領域b上の第1の第1の細胞接着性領域23を挟んで対向して配置されており、
第1の細胞接着阻害性領域21は、線状導電性領域bへの電圧印加によって、第2の細胞接着性領域に変化することが可能である。
The
In the linear conductive region b, the region including both ends thereof is the first cell adhesion-inhibiting
The linear conductive region b is in contact with the first
The first
The first
The first cell adhesion-inhibiting
本実施形態によれば、第1の薬剤供給部24および第2の薬剤供給部24’の一方に高濃度の薬剤を導入し、他方に低濃度の薬剤または水を供給して基材表面に濃度勾配を形成させて、正負の走化性について試験を行うことができる。さらに、本実施形態によれば、第1の薬剤供給部24および第2の薬剤供給部24’に異なる薬剤を供給し、基材表面にそれぞれの濃度勾配を形成させて、正負の走化性について試験を行うことができる。例えば、両薬剤が促進剤である場合、第1の薬剤供給部24から供給した薬剤のほうが促進剤としての作用が強い場合には、細胞は細胞遊走路上を第1の薬剤供給部24が配置される方向に遊走し、第2の薬剤供給部24’に供給した薬剤のほうが促進剤としての作用が強い場合には、細胞は細胞遊走路上を第2の薬剤供給部24’が配置される方向に遊走する。このように、2種の薬剤が同時に存在する条件下での当該薬剤の促進剤または阻害剤としての作用の強弱を比較解析することができる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は実施例の範囲に限定されない。
According to this embodiment, a high concentration drug is introduced into one of the first
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to the range of an Example.
[ITOの成膜]
ガラス基板(コーニング社製)を用意し、スパッタリングによりガラス基材上に1500Åの厚さにITO(酸化インジウム錫)を成膜した。フォトリソグラフィにより、幅10μm、長さ5mmの遊走路がピッチ30μmで90本並ぶようにパターニングした。
[ITO film formation]
A glass substrate (manufactured by Corning) was prepared, and ITO (indium tin oxide) was formed on the glass substrate to a thickness of 1500 mm by sputtering. By photolithography, patterning was performed so that 90 runways having a width of 10 μm and a length of 5 mm were arranged at a pitch of 30 μm.
[PEGコーティング]
パターニングされたITO成膜ガラス基材上にあらかじめ加水分解されたエポキシシラン(GE東芝シリコーン製)をスピンコーティングで塗布した後、80℃で15分加熱し、純水で洗浄することによりシラン化合物を成膜した。このとき、ITO成膜ガラス基材の接触角は、40〜55°であった。同基材上に触媒量の硫酸を添加したポリエチレングリコール(PEG)としてPEG400(シグマ・アルドリッチ)を浸漬法にて塗布し、100℃で1時間加熱し、純水で洗浄することによりPEGをコーティングした。この基材の接触角は27〜35°程度であった。
[PEG coating]
A pre-hydrolyzed epoxy silane (manufactured by GE Toshiba Silicone) is coated on a patterned ITO film-forming glass substrate by spin coating, heated at 80 ° C. for 15 minutes, and washed with pure water to obtain a silane compound. A film was formed. At this time, the contact angle of the ITO film-forming glass substrate was 40 to 55 °. PEG400 (Sigma-Aldrich) as a polyethylene glycol (PEG) with a catalytic amount of sulfuric acid added on the substrate is coated by dip coating, heated at 100 ° C for 1 hour, and washed with pure water. did. The contact angle of this substrate was about 27 to 35 °.
[フォトリソグラフィ条件]
PEGがコーティングされた基材上に、幅1000μmのライン状の開口部を有するパターンが形成されているフォトマスクを、ライン状の開口部が遊走路と直行するように配置し、プロキシミティ露光によりVUV(波長172nm)を照射してライン状の開口部にあたるPEGを分解した。
[Photolithography conditions]
A photomask in which a pattern having a line-shaped opening having a width of 1000 μm is formed on a substrate coated with PEG is arranged so that the line-shaped opening is perpendicular to the runway, and is subjected to proximity exposure. VUV (wavelength: 172 nm) was irradiated to decompose PEG corresponding to the line-shaped opening.
[ディッシュ化条件]
上記のように作製した基材と、底面に18mmφの穴が空いている35mmφのポリスチレン製ディッシュとを接着剤にて接合させ、1日以上放置することで出ガスを抜き、ディッシュ化した。以上のようにしてディッシュを5つ作製した。
[Dishing condition]
The base material produced as described above and a 35 mmφ polystyrene dish having a 18 mmφ hole in the bottom were joined with an adhesive, and left for more than one day to release outgas and form a dish. Five dishes were produced as described above.
[培養条件]
作製されたディッシュそれぞれに2.0×105細胞/cm2となるようにマウス線維芽細胞を播種し、DMEM 10%FBS溶液中で24時間培養した。
[Culture conditions]
Mouse fibroblasts were seeded at 2.0 × 10 5 cells / cm 2 in each of the prepared dishes and cultured in a DMEM 10% FBS solution for 24 hours.
[電圧印加条件]
細胞がライン状のパターンに接着していることを確認した後、導電性領域を正極、それに対向する側の導電性領域を負極につなぎ、2.0Vで1分間電圧を印加し、PEGを脱離した。
[Voltage application conditions]
After confirming that the cells adhered to the line pattern, connect the conductive region to the positive electrode, connect the conductive region on the opposite side to the negative electrode, apply a voltage at 2.0 V for 1 minute, and remove the PEG. Released.
[薬剤添加条件]
電圧印加後、各ディッシュの培地を取り除き、薬剤としてFBSの濃度が培地中0%、0.1%、1%、10%、20%のものを調整し、ディッシュごとに各濃度の培地に交換した。
[Drug addition conditions]
After applying voltage, remove the medium of each dish, adjust the concentration of FBS as 0%, 0.1%, 1%, 10%, 20% in the medium as a drug, and replace each dish with a medium of each concentration. did.
[遊走観察]
CCDカメラにて5分間に一度細胞を撮影し、遊走路上における細胞の遊走方向の観察及び進行距離の定量化をした。電圧印加24時間後に撮影した。
[Running observation]
The cells were photographed once every 5 minutes with a CCD camera, and the migration direction of the cells on the migration path was observed and the travel distance was quantified. Images were taken 24 hours after voltage application.
a:親水性膜
b:線状導電性領域
b’導電性基部
c:基材
d:蓋部材
e:対向電極
10、20:細胞遊走試験用装置
11、21:第1の細胞接着阻害性領域
12、22:第2の細胞接着阻害性領域
13、23:第1の細胞接着性領域
14:薬剤供給部
15、25:細胞導入部
16、26:細胞遊走空間
24:第1の薬剤供給部
24’:第2の薬剤供給部
31、41:薬剤供給部
32、42、52:細胞接着性領域
51:第1の薬剤供給部
51’:第2の薬剤供給部
A:細胞
a: hydrophilic membrane b: linear conductive region b ′ conductive base c: base material d: lid member e:
Claims (4)
その表面に線状導電性領域を有する基材を備え、
線状導電性領域は、その両端をそれぞれ含む2つの領域が第1の細胞接着阻害性領域であり、線状導電性領域上の当該第1の細胞接着阻害性領域に隣接して挟まれた領域が第1の細胞接着性領域であり、線状導電性領域の周囲が第2の細胞接着阻害性領域であり、
線状導電性領域は薬剤供給部に接触しており、
薬剤供給部は、線状導電性領域の両端において濃度が異なるように基材表面に薬剤の濃度勾配を提供することが可能であり、
基材表面における濃度勾配が、線状導電性領域に平行に形成され、かつ線状導電性領域に垂直な方向にはなく、
第1の細胞接着阻害性領域は、線状導電性領域への電圧印加によって、第2の細胞接着性領域に変化することが可能であり、
薬剤供給部が第1の薬剤供給部と第2の薬剤供給部とを備え、
線状導電性領域が、第1の薬剤供給部および第2の薬剤供給部に接触しており、
第1の薬剤供給部と第2の薬剤供給部が、線状導電性領域上の第1の細胞接着性領域を挟んで対向して配置されている、上記装置。 An apparatus for cell migration test,
A substrate having a linear conductive region on its surface,
In the linear conductive region, two regions each including both ends thereof are first cell adhesion-inhibiting regions, and are sandwiched adjacent to the first cell adhesion-inhibiting region on the linear conductive region. The region is a first cell adhesion region, and the periphery of the linear conductive region is a second cell adhesion inhibitory region,
The linear conductive area is in contact with the drug supply,
The drug supply unit can provide a concentration gradient of the drug on the substrate surface so that the concentration is different at both ends of the linear conductive region,
The concentration gradient on the substrate surface is formed in parallel to the linear conductive region and is not in the direction perpendicular to the linear conductive region,
The first cell adhesion-inhibiting region can be changed to the second cell adhesion region by applying a voltage to the linear conductive region,
The drug supply unit includes a first drug supply unit and a second drug supply unit,
The linear conductive region is in contact with the first drug supply unit and the second drug supply unit;
The apparatus, wherein the first drug supply unit and the second drug supply unit are arranged to face each other across the first cell adhesive region on the linear conductive region.
その表面に線状導電性領域を有する基材を備え、
線状導電性領域は、その両端をそれぞれ含む2つの領域が第1の細胞接着阻害性領域であり、線状導電性領域上の当該第1の細胞接着阻害性領域に隣接して挟まれた領域が第1の細胞接着性領域であり、線状導電性領域の周囲が第2の細胞接着阻害性領域であり、
線状導電性領域は薬剤供給部に接触しており、
薬剤供給部は、線状導電性領域の両端において濃度が異なるように基材表面に薬剤の濃度勾配を提供することが可能であり、
第1の細胞接着阻害性領域は、線状導電性領域への電圧印加によって、第2の細胞接着性領域に変化することが可能であり、
薬剤供給部が第1の薬剤供給部と第2の薬剤供給部とを備え、
線状導電性領域が、第1の薬剤供給部および第2の薬剤供給部に接触しており、
第1の薬剤供給部と第2の薬剤供給部が、線状導電性領域上の第1の細胞接着性領域を挟んで対向して配置されており、
複数の線状導電性領域が、各線状導電性領域に接続する基部とともに櫛形である、上記装置。 An apparatus for cell migration test,
A substrate having a linear conductive region on its surface,
In the linear conductive region, two regions each including both ends thereof are first cell adhesion-inhibiting regions, and are sandwiched adjacent to the first cell adhesion-inhibiting region on the linear conductive region. The region is a first cell adhesion region, and the periphery of the linear conductive region is a second cell adhesion inhibitory region,
The linear conductive area is in contact with the drug supply,
The drug supply unit can provide a concentration gradient of the drug on the substrate surface so that the concentration is different at both ends of the linear conductive region,
The first cell adhesion-inhibiting region can be changed to the second cell adhesion region by applying a voltage to the linear conductive region,
The drug supply unit includes a first drug supply unit and a second drug supply unit,
The linear conductive region is in contact with the first drug supply unit and the second drug supply unit;
The first drug supply unit and the second drug supply unit are arranged to face each other across the first cell adhesive region on the linear conductive region,
A plurality of linear conductive region is a comb with a base to connect to each linear conductive region, the device.
(a)請求項1または2に記載の細胞遊走試験用装置の基材上に細胞を播種して、第1の細胞接着性領域に細胞を接着させる工程、
(b)線状導電性領域に電圧を印加することによって第1の細胞接着阻害性領域を第2の細胞接着性領域に改変する工程、
(c)薬剤供給部に薬剤を供給して、基材表面に薬剤の濃度勾配を形成する工程、および(d)第1の細胞接着性領域に接着した細胞の第2の細胞接着性領域における遊走を観察する工程
を含む、上記方法。 A cell migration test method comprising:
(A) a step of seeding cells on a substrate of the apparatus for cell migration test according to claim 1 or 2 and allowing the cells to adhere to the first cell adhesion region;
(B) modifying the first cell adhesion-inhibiting region to the second cell adhesion region by applying a voltage to the linear conductive region;
(C) supplying a drug to the drug supply unit to form a concentration gradient of the drug on the surface of the base material; and (d) in the second cell adhesive region of the cells adhered to the first cell adhesive region. The above method comprising the step of observing migration.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022009663A1 (en) | 2020-07-06 | 2022-01-13 | 株式会社ニコン | Migration ability calculation device, migration ability evaluation method, and computer program for causing computer to execute migration ability evaluation method |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003180336A (en) * | 2000-12-07 | 2003-07-02 | Effector Cell Institute Inc | Detection of cell chemotaxis and well unit for chemotactic cell separator |
AU2003223722A1 (en) * | 2002-04-24 | 2003-11-10 | Surface Logix, Inc. | Device and method for monitoring leukocyte migration |
JP2005261285A (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Yamatake Corp | Chip for observing cell and apparatus for observing cell |
JP5338609B2 (en) * | 2009-10-16 | 2013-11-13 | 大日本印刷株式会社 | Cell culture method |
JP5278400B2 (en) * | 2009-10-16 | 2013-09-04 | 大日本印刷株式会社 | Cell migration measurement substrate and cell migration test method |
JP5928100B2 (en) * | 2012-03-30 | 2016-06-01 | 大日本印刷株式会社 | Cell migration test apparatus and cell migration test method |
-
2012
- 2012-04-25 JP JP2012100254A patent/JP6035844B2/en active Active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2022009663A1 (en) | 2020-07-06 | 2022-01-13 | 株式会社ニコン | Migration ability calculation device, migration ability evaluation method, and computer program for causing computer to execute migration ability evaluation method |
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