JP6060790B2 - Method for producing substrate for cell culture - Google Patents

Method for producing substrate for cell culture Download PDF

Info

Publication number
JP6060790B2
JP6060790B2 JP2013086676A JP2013086676A JP6060790B2 JP 6060790 B2 JP6060790 B2 JP 6060790B2 JP 2013086676 A JP2013086676 A JP 2013086676A JP 2013086676 A JP2013086676 A JP 2013086676A JP 6060790 B2 JP6060790 B2 JP 6060790B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
functional polymer
polymer layer
cells
acid
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013086676A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2014209853A (en
Inventor
和正 八巻
和正 八巻
めぐみ 角田
めぐみ 角田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2013086676A priority Critical patent/JP6060790B2/en
Publication of JP2014209853A publication Critical patent/JP2014209853A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6060790B2 publication Critical patent/JP6060790B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)

Description

本発明は、細胞をパターン状に培養するための細胞培養用基材の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a cell culture substrate for culturing cells in a pattern.

細胞培養の技術は、細胞の生化学的現象や性質の解明、有用な物質の生産などの目的で利用されている。さらに、培養細胞を用いて、人工的に合成された薬剤の生理活性や毒性を調べる試みや、生体外で細胞を培養する工程を経て患者に培養細胞や培養組織を移植する再生医療の研究が盛んに行われている。   Cell culture techniques are used for the purpose of elucidating biochemical phenomena and properties of cells and producing useful substances. Furthermore, there are attempts to study the physiological activity and toxicity of artificially synthesized drugs using cultured cells, and research on regenerative medicine in which cultured cells and tissues are transplanted into patients through the process of culturing cells in vitro. It is actively done.

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

例えば、特許文献1では、細胞非接着性あるいは細胞接着性の光感受性親水性ポリマーをフォトリソグラフィ法によりパターニングした表面上への培養細胞の配列を試みている。さらに、特許文献2では、細胞の接着率や形態に影響を与えるコラーゲンなどの物質がパターニングされた細胞培養用基材と、この基材をフォトリソグラフィ法によって作製する方法について開示している。このような基材の上で細胞を培養することによって、コラーゲンなどがパターニングされた表面により多くの細胞を接着させ、細胞のパターニングを実現している。   For example, Patent Literature 1 attempts to arrange cultured cells on a surface obtained by patterning a cell-adhesive or cell-adhesive photosensitive hydrophilic polymer by photolithography. Furthermore, Patent Document 2 discloses a cell culture substrate patterned with a substance such as collagen that affects the cell adhesion rate and morphology, and a method for producing the substrate by photolithography. By culturing cells on such a substrate, many cells are adhered to the surface on which collagen or the like is patterned, thereby realizing cell patterning.

しかしながら、上述したような感光性材料を用いたフォトリソグラフィ法等によるパターニングを行う場合は、高精細なパターンを得ることはできるが、細胞接着性材料が感光性を有する必要があり、例えば生体ポリマー等にこのような感光性を付与するための化学的修飾を行うことが困難な場合が多く、細胞接着性材料の選択性の幅を極めて狭くするといった問題があった。また、半導体製品の製造において常用される、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法では、フォトレジストの現像に現像液等を用いる必要性があり、これらが細胞培養に際して悪影響を及ぼす場合があった。さらに、特許文献3に記載されるような、フォトマスクを用いたフォトリソグラフィ法によるパターニングでは、フォトマスクにゴミが付着するとパターニング不良が生じやすく、露光を行う前に洗浄工程が必要であること、洗浄工程により除去しきれないゴミがフォトマスクに付着していてもフォトマスクが高価であるため使い捨てできないこと、露光装置など高価な装置が必要であることなどの問題があった。   However, when performing patterning by a photolithography method using a photosensitive material as described above, a high-definition pattern can be obtained, but the cell adhesive material needs to have photosensitivity, for example, a biopolymer In many cases, it is difficult to perform chemical modification for imparting such photosensitivity, and there is a problem that the range of selectivity of the cell adhesive material is extremely narrow. In addition, in a photolithography method using a photoresist, which is commonly used in the manufacture of semiconductor products, it is necessary to use a developer or the like for developing the photoresist, which may have an adverse effect on cell culture. Furthermore, in patterning by a photolithography method using a photomask as described in Patent Document 3, patterning defects are likely to occur when dust adheres to the photomask, and a cleaning step is necessary before exposure. Even if dust that cannot be removed by the cleaning process adheres to the photomask, the photomask is expensive and cannot be disposable, and an expensive apparatus such as an exposure apparatus is required.

特開平3−7576号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-7576 特開平5−176753号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-176653 特開2007−312736号公報JP 2007-312736 A

本発明は、簡易な手順で、高価な装置を用いることなく、低コストで、細胞をパターン状に培養するための細胞培養用基材を製造することを目的とする。   An object of the present invention is to produce a cell culture substrate for culturing cells in a pattern at a low cost without using an expensive apparatus by a simple procedure.

本発明者らは、酸または塩基によって加水分解可能な結合を有し、細胞の接着性を制御する機能性ポリマーの層を基材上に形成し、被覆材をパターン成形して、機能性ポリマーの層に密着させ、機能性ポリマーの層の露出部分にのみ酸または塩基を接触させて加水分解反応を行うことにより、基材上に機能性ポリマー層のパターンを簡易に形成できることを見出した。   The present inventors have formed a functional polymer layer having a hydrolyzable bond with an acid or a base and controlling cell adhesiveness on a substrate, patterning a covering material, and functional polymer. It was found that the pattern of the functional polymer layer can be easily formed on the base material by carrying out the hydrolysis reaction by bringing the acid polymer or base into contact with only the exposed portion of the functional polymer layer.

すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
(1)細胞培養用基材の製造方法であって、
酸または塩基によって加水分解可能な結合を有し、細胞の接着性を制御する機能性ポリマー層を基材上に形成する工程、
機能性ポリマー層と、パターン成形された被覆材とを密着させて、機能性ポリマー層上に被覆材のパターンを形成する工程、
被覆材のパターンにより露出した機能性ポリマー層に、酸または塩基を接触させることにより、機能性ポリマー層の一部に加水分解反応を行う工程、および
被覆材を機能性ポリマー層から剥離する工程
を含む、前記方法。
(2)機能性ポリマーが、酸または塩基によって加水分解可能な結合として、エステル結合を有する、(1)記載の方法。
(3)被覆材の、機能性ポリマー層と密着させる面が再剥離性を有する微粘着性面である、(1)又は(2)記載の方法。
(4)被覆材の微粘着性面がシリコーンゴムまたはシリコーン樹脂からなる、(3)記載の方法。
(5)機能性ポリマーがアクリル系ポリマーまたはメタクリル系ポリマーである、(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6)機能性ポリマーが、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートおよびポリ−N−イソプロピル(メタ)アクリルアミドから選択される、(5)記載の方法。
That is, the present invention includes the following inventions.
(1) A method for producing a cell culture substrate,
Forming a functional polymer layer on a substrate having a bond that can be hydrolyzed by an acid or a base and controlling cell adhesion;
A process of forming a pattern of a covering material on the functional polymer layer by closely adhering the functional polymer layer and the patterned covering material;
A step of hydrolyzing a part of the functional polymer layer by bringing acid or base into contact with the functional polymer layer exposed by the pattern of the coating material, and a step of peeling the coating material from the functional polymer layer Including said method.
(2) The method according to (1), wherein the functional polymer has an ester bond as a bond that can be hydrolyzed by an acid or a base.
(3) The method according to (1) or (2), wherein the surface of the covering material to be in close contact with the functional polymer layer is a slightly adhesive surface having removability.
(4) The method according to (3), wherein the slightly sticky surface of the covering material is made of silicone rubber or silicone resin.
(5) The method according to any one of (1) to (4), wherein the functional polymer is an acrylic polymer or a methacrylic polymer.
(6) The method according to (5), wherein the functional polymer is selected from polyalkylene glycol (meth) acrylate and poly-N-isopropyl (meth) acrylamide.

本発明によれば、簡易な手順で、高価な装置を用いることなく、低コストで、細胞をパターン状に培養するための細胞培養用基材を製造することができる。   According to the present invention, it is possible to produce a cell culture substrate for culturing cells in a pattern at a low cost without using an expensive apparatus with a simple procedure.

本発明の細胞培養用基材の製造方法の一実施形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows one Embodiment of the manufacturing method of the base material for cell cultures of this invention.

本発明の細胞培養用基材の製造方法は、例えば図1に示すように、
a)酸または塩基によって加水分解可能な結合を有し、細胞の接着性を制御する機能性ポリマーの層1を基材2上に形成する工程、
b)機能性ポリマーの層1と、パターン成形された被覆材4を密着させて、機能性ポリマー層上に被覆材のパターンを形成する工程、
c)被覆材4のパターンにより露出した機能性ポリマーの層5に、酸または塩基6を接触させることにより、機能性ポリマー層の一部に加水分解反応を行う工程、および
d)被覆材4を機能性ポリマー層から剥離する工程
を含む。
As shown in FIG. 1, for example, the method for producing a cell culture substrate of the present invention comprises:
a) a step of forming a functional polymer layer 1 on a substrate 2 having a bond hydrolyzable by an acid or a base and controlling cell adhesion;
b) a step of closely contacting the functional polymer layer 1 and the pattern-formed coating material 4 to form a coating material pattern on the functional polymer layer;
c) a step of performing a hydrolysis reaction on a part of the functional polymer layer by bringing the functional polymer layer 5 exposed by the pattern of the coating material 4 into contact with an acid or a base 6, and d) the coating material 4 A step of peeling from the functional polymer layer.

本発明では、酸または塩基によって加水分解可能な結合を有する機能性ポリマーを用いることにより、酸または塩基を用いた加水分解処理で、基材上に機能性ポリマー層のパターンを簡便に形成することができる。酸または塩基によって加水分解可能な結合としては、例えば、エステル結合、アミド結合、チオエステル結合、アセタール結合、ヘミアセタール結合、ケタール結合、およびヘミケタール結合が挙げられるが、これらに限定されない。好ましくは、エステル結合を有する機能性ポリマーを用いる。エステル結合の加水分解反応は低濃度の酸または塩基を用いて加熱処理などを加えることなく比較的温和な条件でも進むため、加水分解工程で基材に与えるダメージを抑えられるため好ましい。また、エステル結合を有する分子は多種類存在するため、実験系にあわせて表面性質を制御できるため好ましい。   In the present invention, by using a functional polymer having a bond that can be hydrolyzed by an acid or a base, a pattern of the functional polymer layer can be easily formed on a substrate by hydrolysis using an acid or a base. Can do. Examples of the bond that can be hydrolyzed by an acid or a base include, but are not limited to, an ester bond, an amide bond, a thioester bond, an acetal bond, a hemiacetal bond, a ketal bond, and a hemiketal bond. Preferably, a functional polymer having an ester bond is used. The ester bond hydrolysis reaction is preferable because it proceeds under relatively mild conditions using a low-concentration acid or base without adding heat treatment, etc., so that damage to the substrate in the hydrolysis step can be suppressed. Moreover, since there are many types of molecules having an ester bond, it is preferable because the surface properties can be controlled in accordance with the experimental system.

細胞の接着性を制御する機能性ポリマーは、細胞に対して接着性および/または非接着性の表面を提供する機能性ポリマーであり、例えば、細胞に対して接着性の表面を提供するポリマーや、細胞に対して非接着性の表面を提供するポリマーや、細胞に対する接着性が変化する表面を提供するポリマーなどが挙げられる。   The functional polymer that controls the adhesion of cells is a functional polymer that provides an adhesive and / or non-adhesive surface to cells, such as a polymer that provides an adhesive surface to cells. And a polymer that provides a surface that is non-adhesive to cells and a polymer that provides a surface whose adhesion to cells changes.

細胞接着性を判断する指標として、実際に細胞培養した際の細胞接着伸展率を用いることができる。細胞接着性の表面は、細胞接着伸展率が60%以上の表面であることが好ましく、細胞接着伸展率が80%以上の表面であることが更に好ましい。細胞接着伸展率が高いと、効率的に細胞を培養することができる。本発明における細胞接着伸展率は、播種密度が4000cells/cm以上30000cells/cm未満の範囲内で培養しようとする細胞を測定対象表面に播種し、37℃、CO濃度5%のインキュベーター内に保管し、14.5時間培養した時点で接着伸展している細胞の割合({(接着している細胞数)/(播種した細胞数)}×100(%))と定義する。 As an index for determining cell adhesion, the cell adhesion spreading rate when cells are actually cultured can be used. The cell adhesion surface is preferably a surface having a cell adhesion extension rate of 60% or more, and more preferably a surface having a cell adhesion extension rate of 80% or more. If the cell adhesion extension rate is high, cells can be cultured efficiently. The cell adhesion extension rate in the present invention is such that cells to be cultured within a seeding density of 4000 cells / cm 2 or more and less than 30000 cells / cm 2 are seeded on the surface to be measured, and in an incubator at 37 ° C. and a CO 2 concentration of 5%. It is defined as the ratio of cells that have adhered and spread when cultured for 14.5 hours ({(number of cells adhered) / (number of cells seeded)} × 100 (%)).

細胞の播種は、10%FBS入りDMEM培地に懸濁させて測定対象物上に播種し、その後、細胞ができるだけ均一に分布するよう、細胞が播種された測定対象物をゆっくりと振とうすることにより行うものである。さらに、細胞接着伸展率の測定は、測定直前に培地交換を行って接着していない細胞を除去した後に行う。細胞接着伸展率の測定では、細胞の存在密度が特異的になりやすい箇所(例えば、存在密度が高くなりやすい所定領域の中央、存在密度が低くなりやすい所定領域の周縁)を除いた箇所を測定箇所とする。   Cell seeding is suspended in DMEM medium containing 10% FBS, seeded on the measurement object, and then slowly shaken the measurement object on which the cells are seeded so that the cells are distributed as uniformly as possible. It is done by. Furthermore, the measurement of the cell adhesion extension rate is performed after exchanging the medium immediately before the measurement to remove the non-adhered cells. When measuring cell adhesion spread rate, measure the location excluding the location where the cell density tends to be specific (for example, the center of the predetermined area where the density is likely to be high, the periphery of the predetermined area where the density is likely to be low) A place.

一方、細胞非接着性とは、細胞が接着しにくい性質をいう。細胞非接着性は、表面の化学的性質や物理的性質等によって細胞の接着や伸展が起こりにくいか否かで決定される。細胞非接着性の表面は、上記で定義した細胞接着伸展率が60%未満の表面であることが好ましく、40%未満の表面であることがより好ましく、5%以下の表面であることが更に好ましく、2%以下の表面であることが最も好ましい。   On the other hand, cell non-adhesiveness refers to the property that cells are difficult to adhere. Cell non-adhesiveness is determined by whether or not cell adhesion or extension is unlikely to occur due to the chemical or physical properties of the surface. The non-cell-adhesive surface is preferably a surface having a cell adhesion extension rate as defined above of less than 60%, more preferably less than 40%, and even more preferably 5% or less. The surface is preferably 2% or less, and most preferably.

細胞に対して非接着性の表面を提供するポリマーとしては、親水性ポリマーが挙げられる。本発明において親水性ポリマーは、細胞の吸着、特に非特異的吸着を抑制する親水性ポリマーをさす。親水性ポリマーは、ポリマーの主鎖もしくは側鎖に親水性の官能基を含むポリマーのことを指す。   Polymers that provide a non-adhesive surface to cells include hydrophilic polymers. In the present invention, the hydrophilic polymer refers to a hydrophilic polymer that suppresses cell adsorption, particularly nonspecific adsorption. The hydrophilic polymer refers to a polymer containing a hydrophilic functional group in the main chain or side chain of the polymer.

酸または塩基によって加水分解可能な結合を有する親水性ポリマーの具体例としては、ポリアルキレングリコール(特に、ポリエチレングリコール)、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸、これらと他のモノマーとの共重合体や、グラフト重合体などの(メタ)アクリレート、好ましくはジ(メタ)アクリレートが挙げられる。中でもポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートは様々な分子量のものが市販されており、かつ生体適合性に優れているので好適に用いることができる。   Specific examples of the hydrophilic polymer having a bond that can be hydrolyzed by an acid or a base include polyalkylene glycol (particularly polyethylene glycol), polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethylene imine, polyallylamine, polyvinyl amine, polyvinyl acetate, poly Examples include acrylic acid, copolymers of these with other monomers, and (meth) acrylates such as graft polymers, preferably di (meth) acrylate. Among them, polyalkylene glycol (meth) acrylates having various molecular weights are commercially available and are excellent in biocompatibility, so that they can be suitably used.

その他の親水性ポリマー、例えば、ポリアルキレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル酸、これらと他のモノマーとの共重合体や、グラフト重合体の1種または複数種をさらに混合して用いてもよい。   Other hydrophilic polymers such as polyalkylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, polyvinyl alcohol, polyethyleneimine, polyallylamine, polyvinylamine, polyvinyl acetate, polyacrylic acid, copolymers of these with other monomers, and graft polymers One or more of these may be further mixed and used.

基材上に形成される親水性ポリマー層における親水性ポリマーの密度および親水性は、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、親水性ポリマー固定化後の表面の水接触角が典型的には48°以下、好ましくは40°以下、より好ましくは30°以下であれば、親水性ポリマーが十分な密度で存在し、親水性を有するとともに細胞の吸着や接着、特に非特異的吸着が抑制されていると考えられる。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さす。   The density and hydrophilicity of the hydrophilic polymer in the hydrophilic polymer layer formed on the substrate can be easily evaluated using the contact angle of water on the surface as an index. For example, if the water contact angle of the surface after immobilization of the hydrophilic polymer is typically 48 ° or less, preferably 40 ° or less, more preferably 30 ° or less, the hydrophilic polymer is present in sufficient density, It is considered that it has hydrophilicity and suppresses cell adsorption and adhesion, particularly nonspecific adsorption. In the present invention, the water contact angle refers to a water contact angle measured at 23 ° C.

機能性ポリマー層として親水性ポリマー層を形成するための塗工液は、親水性ポリマーを、好ましくは適当な溶媒に溶解することにより調製できる。親水性ポリマーは、一種類のみを用いてよいし、複数種を組み合わせて用いてもよい。好ましい溶媒としては、具体的にはメタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、2−ブタノール、n−ブタノール、および水等が挙げられ、それらを1種以上使用してよい。その他の溶媒、例えば1−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−ブトキシエタノール、およびエチレン(もしくはジエチレン)グリコールまたはそのモノエチルエーテル、等も1種以上使用してよい。本発明においては、i−プロパノールが好ましい。i-プロパノールは薄膜に塗布することで室温にて容易に揮発するため、特段の乾燥工程なしに、後述の乾燥によるメリットを得ることができるからである。また、基材として細胞培養に汎用されるポリスチレンを選択した場合においても表面を侵さないため好ましい。   The coating liquid for forming the hydrophilic polymer layer as the functional polymer layer can be prepared by dissolving the hydrophilic polymer, preferably in an appropriate solvent. Only one type of hydrophilic polymer may be used, or a plurality of types may be used in combination. Specific examples of preferred solvents include methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, 2-butanol, n-butanol, and water, and one or more of them may be used. Other solvents such as 1-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-butoxyethanol, and ethylene (or diethylene) glycol or monoethyl ether thereof may be used. In the present invention, i-propanol is preferred. This is because i-propanol volatilizes easily at room temperature when applied to a thin film, so that the merit of drying described later can be obtained without a special drying step. In addition, even when polystyrene that is widely used for cell culture is selected as the base material, it is preferable because the surface is not affected.

溶媒に溶解させる親水性ポリマーの量は、ポリマーの分子量に応じて決定されるが、好ましくは濃度が1重量%以上、より好ましくは5重量%以上である。   The amount of the hydrophilic polymer dissolved in the solvent is determined according to the molecular weight of the polymer, but the concentration is preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more.

機能性ポリマーとしての、細胞に対する接着性が変化する表面を提供するポリマーとして、温度応答性ポリマーが挙げられる。温度応答性ポリマーは細胞培養温度下(通常、37℃程度)において疎水性を示し、培養した細胞シートの回収時の温度下において親水性を示すものである。なお、温度応答性ポリマーが、疎水性から親水性に変化する温度(水に対する臨界溶解温度(T))としては、特に限定されないが、培養後の細胞シートの回収の容易さの観点からは、細胞培養温度よりも低い温度であることが好ましい。このような温度応答性ポリマー成分を含むことで、細胞培養時においては、細胞の足場(細胞接着面)が充分に確保されるため細胞培養を効率よく行うことができる。その一方、培養後の細胞シートの回収時においては、疎水性部分を親水性に変化させ、培養された細胞シートを細胞培養用基材から分離させることで、細胞シートの回収を一層容易にすることができる。特に所定の臨界溶解温度未満の温度で親水性を示し、同温度以上の温度で疎水性を示す温度応答性ポリマーが好ましい。このような温度応答性ポリマーにおける臨界溶解温度を特に下限臨界溶解温度と呼ぶ。具体的には下限臨界溶解温度Tが0〜80℃、好ましくは0〜50℃である温度応答性ポリマーが好ましい。   As a functional polymer, a polymer that provides a surface with varying adhesion to cells includes a temperature-responsive polymer. The temperature-responsive polymer exhibits hydrophobicity at a cell culture temperature (usually about 37 ° C.), and exhibits hydrophilicity at the temperature at the time of recovery of the cultured cell sheet. The temperature at which the temperature-responsive polymer changes from hydrophobic to hydrophilic (critical solution temperature in water (T)) is not particularly limited, but from the viewpoint of ease of recovery of the cell sheet after culture, The temperature is preferably lower than the cell culture temperature. By including such a temperature-responsive polymer component, since cell scaffolds (cell adhesion surfaces) are sufficiently secured during cell culture, cell culture can be performed efficiently. On the other hand, at the time of collecting the cell sheet after culturing, the hydrophobic part is changed to hydrophilic, and the cultured cell sheet is separated from the cell culture substrate, thereby making it easier to collect the cell sheet. be able to. In particular, a temperature-responsive polymer that exhibits hydrophilicity at a temperature lower than a predetermined critical dissolution temperature and exhibits hydrophobicity at a temperature equal to or higher than the same temperature is preferable. The critical solution temperature in such a temperature-responsive polymer is particularly called the lower critical solution temperature. Specifically, a temperature-responsive polymer having a lower critical solution temperature T of 0 to 80 ° C., preferably 0 to 50 ° C. is preferable.

酸または塩基によって加水分解可能な結合を有する温度応答性ポリマーの具体例としては、アクリル系ポリマーまたはメタクリル系ポリマーが挙げられる。具体的に好適なポリマーとしては、例えばポリ−N−イソプロピルアクリルアミド(T=32℃)、ポリ−N−n−プロピルアクリルアミド(T=21℃)、ポリ−N−n−プロピルメタクリルアミド(T=32℃)、ポリ−N−エトキシエチルアクリルアミド(T=約35℃)、ポリ−N−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド(T=約28℃)、ポリ−N−テトラヒドロフルフリルメタクリルアミド(T=約35℃)、およびポリ−N,N−ジエチルアクリルアミド(T=32℃)等が挙げられる。その他のポリマーとしては、例えばポリ−N−エチルアクリルアミド、ポリ−N−シクロプロピルアクリルアミド、ポリ−N−シクロプロピルメタクリルアミドが挙げられる。   Specific examples of the temperature-responsive polymer having a bond that can be hydrolyzed by an acid or a base include acrylic polymers and methacrylic polymers. Specific suitable polymers include, for example, poly-N-isopropylacrylamide (T = 32 ° C.), poly-Nn-propyl acrylamide (T = 21 ° C.), poly-Nn-propyl methacrylamide (T = 32 ° C.), poly-N-ethoxyethyl acrylamide (T = about 35 ° C.), poly-N-tetrahydrofurfuryl acrylamide (T = about 28 ° C.), poly-N-tetrahydrofurfuryl methacrylamide (T = about 35 ° C.) ), And poly-N, N-diethylacrylamide (T = 32 ° C.). Examples of other polymers include poly-N-ethylacrylamide, poly-N-cyclopropylacrylamide, and poly-N-cyclopropylmethacrylamide.

機能性ポリマー層として温度応答性ポリマー層を形成するための塗工液として、(メタ)アクリルアミド化合物、N−(もしくはN,N−ジ)アルキル置換(メタ)アクリルアミド誘導体、環状基を有する(メタ)アクリルアミド誘導体などのモノマーを、好ましくは適当な溶媒に溶解したものを使用できる。塗工液に含まれるモノマーの量は、好ましくは5重量%以上、より好ましくは20重量%以上であり、好ましくは70重量%以下、より好ましくは50重量%以下である。温度応答性ポリマー層を形成するための塗工液として、温度応答性ポリマーを、適当な架橋剤とともに、適当な溶媒に溶解したものを使用してもよい。   As a coating liquid for forming a temperature-responsive polymer layer as a functional polymer layer, a (meth) acrylamide compound, an N- (or N, N-di) alkyl-substituted (meth) acrylamide derivative, a cyclic group (meta ) Monomers such as acrylamide derivatives, preferably dissolved in an appropriate solvent, can be used. The amount of the monomer contained in the coating liquid is preferably 5% by weight or more, more preferably 20% by weight or more, preferably 70% by weight or less, more preferably 50% by weight or less. As a coating solution for forming the temperature-responsive polymer layer, a solution in which a temperature-responsive polymer is dissolved in an appropriate solvent together with an appropriate crosslinking agent may be used.

架橋剤としては、好ましくは放射線反応性官能基を2以上有する架橋剤を用いる。温度応答性ポリマーとともに放射線反応性官能基を有する架橋剤を含む塗工液を基材上に供給した後、放射線(例えば電子線)を照射することにより、温度応答性ポリマーを、架橋剤を介して基材上に共有結合で結合させることができ、温度応答性ポリマーの強固な固定化が達成できる。放射線反応性官能基、例えば電子線反応性官能基は、放射線(例えば電子線)を照射することにより、基材に共有結合で結合することができるものであれば特に制限されない。放射線反応性官能基は、高エネルギー照射下でラジカルを形成することができる部分であり、放射線源にさらされるとフリーラジカルを発生し、架橋およびグラフトを達成する。   As the crosslinking agent, a crosslinking agent having two or more radiation-reactive functional groups is preferably used. After supplying a coating liquid containing a crosslinking agent having a radiation-reactive functional group together with a temperature-responsive polymer onto a substrate, irradiation with radiation (for example, an electron beam) causes the temperature-responsive polymer to pass through the crosslinking agent. Thus, it can be covalently bonded onto the substrate, and the temperature-responsive polymer can be firmly fixed. A radiation-reactive functional group, for example, an electron beam-reactive functional group, is not particularly limited as long as it can be covalently bonded to a substrate by irradiation with radiation (for example, an electron beam). Radiation-reactive functional groups are moieties that can form radicals under high energy irradiation, generate free radicals when exposed to a radiation source, and achieve crosslinking and grafting.

放射線反応性官能基は、用いる温度応答性ポリマーにより適宜選択されるが、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、アジド基、一級、二級または三級の脂肪族基、脂環式基、ベンジル基などの芳香族基などが挙げられる。架橋剤は、これらの放射線反応性官能基を1種類のみ有するものでもよいし、複数種有するものでもよい。放射線反応性官能基として、アクリロイル基またはメタクリロイル基を有する架橋剤を用いることが好ましい。アクリロイル基またはメタクリロイル基を有する架橋剤は入手しやすく、アジド基などと比較すると取り扱いが比較的容易である。   The radiation-reactive functional group is appropriately selected depending on the temperature-responsive polymer to be used. For example, acryloyl group, methacryloyl group, azide group, primary, secondary or tertiary aliphatic group, alicyclic group, benzyl group, etc. And aromatic groups. The crosslinking agent may have only one kind of these radiation-reactive functional groups, or may have a plurality of kinds. It is preferable to use a crosslinking agent having an acryloyl group or a methacryloyl group as the radiation-reactive functional group. A crosslinking agent having an acryloyl group or a methacryloyl group is easily available, and is relatively easy to handle as compared with an azide group or the like.

架橋剤の具体例としては、ポリエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリプロピレングリコールジアクリレート、ポリプロピレングリコールジメタクリレート、ならびにエトキシ化グリセリン(メタ)アクリレート、例えば、エトキシ化グリセリンジアクリレート、エトキシ化グリセリントリアクリレート、エトキシ化グリセリンジメタクリレート、およびエトキシ化グリセリントリメタクリレートなどが挙げられる。   Specific examples of the crosslinking agent include polyethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polypropylene glycol diacrylate, polypropylene glycol dimethacrylate, and ethoxylated glycerin (meth) acrylate such as ethoxylated glycerin diacrylate, ethoxylated glycerin triacrylate. Ethoxylated glycerin dimethacrylate, and ethoxylated glycerin trimethacrylate.

温度応答性ポリマー層を形成するための塗工液の調製に使用する溶媒としては、特に限定されないが、常圧下に於いて沸点120℃以下、特に60〜110℃のものが好ましい。好ましい溶媒としては、具体的にはメタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、2−ブタノール、n−ブタノール、および水等が挙げられ、それらの1種以上使用してよい。中でも上記と同様の理由により、i−プロパノールが好ましい。その他の溶媒、例えば1−ペンタノール、2−エチル−1−ブタノール、2−ブトキシエタノール、およびエチレン(もしくはジエチレン)グリコールまたはそのモノエチルエーテル、等も1種以上使用してよい。   The solvent used for preparing the coating liquid for forming the temperature-responsive polymer layer is not particularly limited, but those having a boiling point of 120 ° C. or less, particularly 60 to 110 ° C. under normal pressure are preferable. Specific examples of preferred solvents include methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol, 2-butanol, n-butanol, and water, and one or more of them may be used. Of these, i-propanol is preferred for the same reason as described above. Other solvents such as 1-pentanol, 2-ethyl-1-butanol, 2-butoxyethanol, and ethylene (or diethylene) glycol or monoethyl ether thereof may be used.

上記機能性ポリマー層を形成する基材は、公知または市販のものを適用できる。機能性ポリマー層として、細胞に対して接着性の表面を提供するポリマーの層を形成する場合は、細胞非接着性の表面を有する基材を用いることにより、細胞接着性の表面と細胞非接着性の表面がパターン形成された細胞培養用基材を得ることができる。一方、細胞に対して非接着性の表面を提供するポリマーの層を形成する場合は、細胞接着性の表面を有する基材を用いることにより、細胞接着性の表面と細胞非接着性の表面がパターン形成された細胞培養用基材を得ることができる。   As the base material for forming the functional polymer layer, known or commercially available materials can be applied. When forming a polymer layer that provides a surface that is adhesive to cells as a functional polymer layer, by using a substrate having a non-cell-adhesive surface, the cell-adhesive surface and the cell non-adhesive A cell culture substrate having a patterned surface can be obtained. On the other hand, when forming a polymer layer that provides a non-adhesive surface to cells, a cell-adhesive surface and a non-cell-adhesive surface can be obtained by using a substrate having a cell-adhesive surface. A patterned cell culture substrate can be obtained.

基材の具体例としては、金属、ガラス、セラミック、シリコン等の無機材料、エラストマー、プラスチックで代表される有機材料を挙げることができる。プラスチックとしては、例えば、ポリエステル、ポリスチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ウレタンアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ポリアミド(ナイロン)、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデン、ポリオレフィンおよびポリ乳酸などが挙げられる。基材はこれらの材料を2種以上含むブレンドポリマーまたはポリマーアロイからなるものであってもよい。また、基材は、オゾン処理、プラズマ処理、スパッタリング等の処理技術を用いて親水化を施すことができる。   Specific examples of the substrate include inorganic materials such as metal, glass, ceramic and silicon, elastomers, and organic materials represented by plastics. Examples of plastic include polyester, polystyrene, low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, polypropylene, polyurethane, urethane acrylate, polymethyl methacrylate and other acrylic resins, polyamide (nylon), polycarbonate, polyacrylonitrile, polychlorinated. Examples include vinylidene, polyvinylidene fluoride, polyolefin, and polylactic acid. The substrate may be composed of a blend polymer or polymer alloy containing two or more of these materials. In addition, the base material can be hydrophilized using a treatment technique such as ozone treatment, plasma treatment, or sputtering.

基材の形状も限定されず、例えば、平板、平膜、フィルム、多孔質膜等の平坦な形状や、シリンダ、スタンプ、マルチウェルプレート、マイクロ流路等の立体的な形状が挙げられる。フィルムを使用する場合、その厚さは特に制限されないが、通常0.1〜1000μm、好ましくは1〜500μm、より好ましくは10〜200μmである。   The shape of the substrate is not limited, and examples thereof include a flat shape such as a flat plate, a flat membrane, a film, and a porous membrane, and a three-dimensional shape such as a cylinder, a stamp, a multiwell plate, and a microchannel. When using a film, the thickness in particular is not restrict | limited, However, Usually, it is 0.1-1000 micrometers, Preferably it is 1-500 micrometers, More preferably, it is 10-200 micrometers.

温度応答性ポリマー層の形成のために基材上に塗布する塗工液の塗布量は温度応答性ポリマーが機能(例えば温度応答性)を発揮するのに必要な塗布量であり、50mg/m以上あればよい。塗布量の上限は特にないが、40g/m未満が好ましく、10g/m以下がより好ましい。親水性ポリマー層の形成のために基材上に塗布する塗工液の塗布量は、親水性ポリマーが機能(例えば細胞非接着性または非特異的吸着の抑制)を発揮するのに必要な塗布量であり、50mg/m以上あればよい。塗布量の上限は特にないが、40g/m未満が好ましく、10g/m以下がより好ましい。 The coating amount of the coating liquid applied on the substrate for forming the temperature-responsive polymer layer is a coating amount necessary for the temperature-responsive polymer to exhibit a function (for example, temperature responsiveness), and is 50 mg / m. There should be two or more. The upper limit of the coating amount is not particularly limited, but is preferably less than 40 g / m 2 and more preferably 10 g / m 2 or less. The coating amount of the coating solution applied on the substrate for forming the hydrophilic polymer layer is the amount necessary for the hydrophilic polymer to exhibit its function (for example, suppression of cell non-adhesiveness or nonspecific adsorption). The amount may be 50 mg / m 2 or more. The upper limit of the coating amount is not particularly limited, but is preferably less than 40 g / m 2 and more preferably 10 g / m 2 or less.

塗布量が多すぎると、厚みが増して塗膜厚が安定しないこと、厚みが増して放射線の貫通・照射量が安定しないこと、ならびに照射エネルギーに由来する膜内の対流により被覆量にムラが生じる場合がある。また、遊離のポリマーや分子を洗浄するための洗浄時間を短くするためには塗膜量は10g/m以下が望ましい。 If the coating amount is too large, the coating thickness will increase due to the increased thickness, the thickness will increase, the penetration of radiation and the irradiation dose will not be stable, and there will be unevenness in the coating amount due to convection in the film derived from the irradiation energy. May occur. In order to shorten the washing time for washing free polymers and molecules, the coating amount is desirably 10 g / m 2 or less.

機能性ポリマーを形成するための塗工液の基材への塗布方法としては公知のいずれの方法を使用してもよく、例えばスピンコーター、バーコーター等による塗布法、噴霧塗布法、ブレードコーティング法、グラビアコーティング法、ロッドコーティング法、ナイフコーディング法、リバースロールコーティング法、オフセットグラビアコーティング法等が使用できる。これらは例示に過ぎず、当業者であれば適用可能なものを使用することができる。   As a method for applying the coating liquid for forming the functional polymer to the base material, any known method may be used. For example, a coating method using a spin coater, a bar coater or the like, a spray coating method, a blade coating method. Gravure coating method, rod coating method, knife coding method, reverse roll coating method, offset gravure coating method and the like can be used. These are merely examples, and those skilled in the art can use those that are applicable.

塗工液を基材上に供給して塗布した後、放射線照射することにより基材表面と機能性ポリマーとの結合反応を進行させることが好ましい。ここでいう結合反応は、放射線照射によって、基材と機能性ポリマーの間の共有結合が形成される反応をさす。使用する放射線としては、α線、β線、γ線、電子線、紫外線等がある。本発明においては、γ線と電子線がエネルギー効率がよく、特に生産性の面から電子線が好ましい。紫外線に関しては適当な重合開始剤や基材とのアンカー剤を組合せることで使用できる。放射線の線量の範囲は、電子線であれば50kGy〜400kGyが好ましく、γ線であれば5kGy〜50kGyが好ましい。通常、線量範囲は、放射線による温度上昇および樹脂のTgに基づき、適宜決定することができる。   After supplying and applying a coating liquid on a base material, it is preferable to advance the binding reaction between the base material surface and the functional polymer by irradiation with radiation. The binding reaction here refers to a reaction in which a covalent bond between the base material and the functional polymer is formed by irradiation. Examples of the radiation used include α rays, β rays, γ rays, electron beams, ultraviolet rays, and the like. In the present invention, γ rays and electron beams are energy efficient, and electron beams are particularly preferable from the viewpoint of productivity. With respect to ultraviolet rays, it can be used by combining an appropriate polymerization initiator and an anchor agent with a substrate. The range of radiation dose is preferably 50 kGy to 400 kGy for electron beams, and 5 kGy to 50 kGy for γ rays. Usually, the dose range can be appropriately determined based on the temperature rise due to radiation and the Tg of the resin.

上述の工程を経て形成された機能性ポリマー層は、遊離のポリマー分子や、未反応物等が存在している。そこでこれらの遊離ポリマーや未反応物を除去するために洗浄を行う洗浄工程を更に含むことが好ましい。洗浄方法としては特に限定されないが、典型的には浸漬洗浄、遥動洗浄、シャワー洗浄、スプレー洗浄、超音波洗浄等が挙げられる。また洗浄液としては典型的には各種水系、アルコール系、炭化水素系、塩素系、酸・アルカリ洗浄液が挙げられる。洗浄方法と洗浄液の組み合わせは適宜選択すればよい。   In the functional polymer layer formed through the above-described steps, free polymer molecules, unreacted substances, and the like are present. Therefore, it is preferable to further include a washing step for washing in order to remove these free polymers and unreacted substances. Although it does not specifically limit as a washing | cleaning method, Typically, immersion washing | cleaning, swing washing | cleaning, shower washing | cleaning, spray washing | cleaning, ultrasonic washing | cleaning, etc. are mentioned. The cleaning liquid typically includes various water-based, alcohol-based, hydrocarbon-based, chlorine-based, acid / alkali cleaning liquids. The combination of the cleaning method and the cleaning liquid may be selected as appropriate.

続いて、得られた機能性ポリマー層に、パターン成形された被覆材を密着させて、機能性ポリマー層上に被覆材のパターンを形成する。好ましくは、少なくとも片面が再剥離性を有する微粘着性面でありパターン成形された被覆材の微粘着性面(図1の3)を密着させて、機能性ポリマー層上に被覆材のパターンを形成する。このような被覆材は、機能性ポリマー層に一時的に接着して安定に被覆することができ、したがって酸または塩基による加水分解から機能性ポリマー層を保護できるとともに、加水分解反応後は容易に剥離することができる。   Subsequently, a patterned coating material is brought into close contact with the obtained functional polymer layer to form a pattern of the coating material on the functional polymer layer. Preferably, at least one surface is a slightly adhesive surface having removability, and the slightly adhesive surface (3 in FIG. 1) of the patterned coating material is closely attached to form a pattern of the coating material on the functional polymer layer. Form. Such a coating material can be temporarily adhered to the functional polymer layer and stably coated, so that the functional polymer layer can be protected from acid or base hydrolysis and easily after the hydrolysis reaction. Can be peeled off.

ここで再剥離性とは、一度粘着または密着させた後で、基材を破壊せず、かつ基材表面に粘着材を残さないで容易に剥離できる性質をさす。本発明における被覆材の微粘着性面は、軽度の粘着性を有することから、機能性ポリマー層と接触させるとこれに密着して、酸または塩基による加水分解処理の間、一時的に固定することができるが、加水分解処理が完了した後は、機能性ポリマー層と被覆材を容易に剥離することができる。微粘着性は、被覆材を機能性ポリマー層上に一時的に固定できるが、容易に剥離することが可能な程度の粘着性をさす。   Here, re-peelability refers to a property that can be easily peeled without causing damage to the substrate and leaving no adhesive on the surface of the substrate after being once adhered or adhered. Since the slightly tacky surface of the coating material in the present invention has slight tackiness, it comes into close contact with the functional polymer layer and is temporarily fixed during acid or base hydrolysis treatment. However, after the hydrolysis treatment is completed, the functional polymer layer and the coating material can be easily peeled off. Slight tackiness refers to tackiness that allows the covering material to be temporarily fixed on the functional polymer layer but can be easily peeled off.

上記のような特性を有する材料としては、エラストマー材料が挙げられる。エラストマー材料には、ゴム材料、熱硬化性樹脂系エラストマー材料、および熱可塑性樹脂系エラストマー材料が包含されるが、耐熱性の観点から熱硬化性樹脂系エラストマー材料が好ましい。ゴム材料には、天然ゴムおよび合成ゴム(ポリブタジエン系ゴム、ニトリル系ゴム、クロロプレン系ゴム)が包含される。エラストマー材料の具体例としては、ウレタンゴム、ニトリルゴム、シリコーンゴム、シリコーン樹脂(例えば、ポリジメチルシロキサン)、フッ素ゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、およびポリイソブチレンゴムなどが挙げられる。シリコーンゴムおよびシリコーン樹脂は、耐熱性に優れ、酸または塩基による変性がなく、固体として安定しているため、特に好ましい。また、シリコーンゴムおよびシリコーン樹脂は、弾性を硬化剤の量で調整できるとともに、粘着剤によることなく適度な自己粘着性を有する点でも細胞培養基材に用いるのに好適である。   Examples of the material having the above characteristics include an elastomer material. The elastomer material includes a rubber material, a thermosetting resin-based elastomer material, and a thermoplastic resin-based elastomer material, and a thermosetting resin-based elastomer material is preferable from the viewpoint of heat resistance. The rubber material includes natural rubber and synthetic rubber (polybutadiene rubber, nitrile rubber, chloroprene rubber). Specific examples of the elastomer material include urethane rubber, nitrile rubber, silicone rubber, silicone resin (for example, polydimethylsiloxane), fluorine rubber, acrylic rubber, isoprene rubber, ethylene propylene rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, epichlorohydrin rubber, chloroprene. Examples thereof include rubber, styrene / butadiene rubber, butadiene rubber, and polyisobutylene rubber. Silicone rubber and silicone resin are particularly preferable because they are excellent in heat resistance, are not modified by acid or base, and are stable as a solid. Silicone rubber and silicone resin are also suitable for use as a cell culture substrate in that elasticity can be adjusted by the amount of the curing agent and they have moderate self-adhesiveness without using an adhesive.

被覆材の形状は、機能性ポリマー層を部分的に被覆できるパターン成形されたものであれば特に制限されない。好ましくは、シート状またはフィルム状である。全体が上記のような再剥離性と微粘着性を有する材料からなる被覆材であってもよいし、機能性ポリマー層と接触させる面のみが再剥離性と微粘着性を有する材料からなる被覆材であってもよい。   The shape of the covering material is not particularly limited as long as it is formed into a pattern that can partially cover the functional polymer layer. Preferably, it is a sheet form or a film form. The whole may be a coating material made of a material having re-peelability and slight adhesiveness as described above, or only a surface to be brought into contact with the functional polymer layer is made of a material having re-peelability and slight adhesiveness. It may be a material.

全体がエラストマー材料からなる被覆材を用いる場合、その厚みは、好ましくは10μm以上、より好ましくは50μm以上であり、好ましくは500μm以下、より好ましくは300μm以下である。上記範囲の厚みを有する被覆材はハンドリングがしやすく、また所望のパターンに容易に切断可能なため好ましい。   When a coating material made entirely of an elastomer material is used, the thickness is preferably 10 μm or more, more preferably 50 μm or more, preferably 500 μm or less, more preferably 300 μm or less. A covering material having a thickness in the above range is preferable because it is easy to handle and can be easily cut into a desired pattern.

被覆材のパターンは、二次元のパターンであれば特に制限されず、細胞の種類、形成させる組織等によって選択することができる。例えば、ライン状、ツリー状(樹状)、網目状、格子状、円形、四角形のパターン、円形および四角形等の図形の形状の被覆材、あるいは上記図形が切り抜かれた形状(開口を有する形状)の被覆材などが挙げられる。   The pattern of the covering material is not particularly limited as long as it is a two-dimensional pattern, and can be selected depending on the type of cells, 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 covering material in the shape of a graphic shape such as a circular shape and a quadrangular shape, or a shape in which the shape is cut out (a shape having an opening) And the like.

被覆材の微粘着性面と機能性ポリマーの層とを密着させて、機能性ポリマー層上に被覆材のパターンを形成し、被覆材に被覆されておらず露出した機能性ポリマーの層に、酸または塩基を接触させて加水分解反応を行うことにより、機能性ポリマー中の酸または塩基によって加水分解可能な結合が分解され、機能性ポリマーを基材上から取り除くことができる。機能性ポリマー層のうち、被覆材に被覆されている領域は保護されているため、加水分解反応を受けない。したがって、加水分解処理後に被覆材を剥離すると、被覆材に被覆されていた領域は機能性ポリマー層が残り、露出していた領域は機能性ポリマー層が取り除かれて基材表面が露出した状態となる。結果として、基材上に、被覆材と同じパターンで機能性ポリマー層のパターンが形成された細胞培養用基材が得られる。   Adhering the slightly sticky surface of the coating material to the functional polymer layer to form a coating material pattern on the functional polymer layer, and to the exposed functional polymer layer that is not covered with the coating material, By carrying out the hydrolysis reaction by bringing the acid or base into contact, the hydrolyzable bond is decomposed by the acid or base in the functional polymer, and the functional polymer can be removed from the substrate. Of the functional polymer layer, the region covered with the coating material is protected and thus does not undergo hydrolysis reaction. Therefore, when the coating material is peeled off after the hydrolysis treatment, the functional polymer layer remains in the region covered with the coating material, and the exposed region is a state in which the functional polymer layer is removed and the substrate surface is exposed. Become. As a result, a cell culture substrate in which the pattern of the functional polymer layer is formed in the same pattern as the coating material on the substrate is obtained.

加水分解反応に用いる酸としては、特に制限されないが、例えば、塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸、およびギ酸、酢酸、プロピオン酸などの有機酸が挙げられる。加水分解反応に用いる塩基としては、特に制限されないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム、および水酸化カルシウムなどが挙げられる。好ましくは0.001〜0.1mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いる。このような水酸化ナトリウム水溶液は、加水分解後の洗浄工程が容易なため好ましい。   The acid used for the hydrolysis reaction is not particularly limited, and examples thereof include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid, and organic acids such as formic acid, acetic acid, and propionic acid. Although it does not restrict | limit especially as a base used for a hydrolysis reaction, For example, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide, barium hydroxide, magnesium hydroxide, calcium hydroxide, etc. are mentioned. A 0.001 to 0.1 mol / L sodium hydroxide aqueous solution is preferably used. Such an aqueous sodium hydroxide solution is preferred because the washing step after hydrolysis is easy.

加水分解反応の条件は特に制限されず、処理する機能性ポリマーの種類や機能性ポリマー層の厚み、用いる酸または塩基の種類等に応じて適宜決定される。例えば、塩基として0.01mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を用いる場合は、20〜50℃の温度で、5〜30分間処理する条件が挙げられる。   The conditions for the hydrolysis reaction are not particularly limited, and are appropriately determined according to the type of functional polymer to be treated, the thickness of the functional polymer layer, the type of acid or base used, and the like. For example, when using 0.01 mol / L sodium hydroxide aqueous solution as a base, the conditions which process for 5 to 30 minutes at the temperature of 20-50 degreeC are mentioned.

加水分解処理後の基材は、被覆材を剥離した後、残留している酸や塩基、および分解されたポリマー等を除去するために洗浄を行うことが好ましい。洗浄方法としては、上記と同様の方法を使用できる。   The substrate after the hydrolysis treatment is preferably washed to remove the remaining acid and base, decomposed polymer and the like after the covering material is peeled off. As a cleaning method, the same method as described above can be used.

本発明の方法で製造される細胞培養用基材は、細胞培養に適した形状(例えばディッシュ形状)に加工することができる。また、ディッシュ形状の容器の細胞培養面に接着剤などにより貼り付けてもよい。   The cell culture substrate produced by the method of the present invention can be processed into a shape suitable for cell culture (for example, a dish shape). Moreover, you may affix on the cell culture surface of a dish-shaped container with an adhesive agent.

本発明の方法で製造される細胞培養用基材を用いて、種々の細胞、例えば生体内の各組織、臓器を構成する上皮細胞や内皮細胞、収縮性を示す骨格筋細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、神経系を構成するニューロン、グリア細胞、繊維芽細胞、生体の代謝に関係する肝実質細胞、非肝実質細胞や脂肪細胞、分化能を有する細胞として、種々組織に存在する幹細胞、さらには骨髄細胞、ES細胞等を培養することができる。   Using the cell culture substrate produced by the method of the present invention, various cells, for example, epithelial cells and endothelial cells constituting each tissue and organ in the living body, skeletal muscle cells exhibiting contractility, smooth muscle cells, Cardiomyocytes, neurons constituting the nervous system, glial cells, fibroblasts, hepatocytes related to metabolism in the living body, non-hepatocytes and adipocytes, stem cells present in various tissues as cells having differentiation ability, and Can culture bone marrow cells, ES cells and the like.

以下に実施例を示して、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は実施例の範囲に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the scope of the present invention is not limited to the scope of the examples.

(実施例1)
ポリエチレングリコールジアクリレート(PEGDA)(アルドリッチ社製)が5重量%、ポリエチレングリコール400(PEG400)(関東化学社製)が40重量%になるようにイソプロピルアルコールに溶解させて塗工液を作製した。市販のポリスチレンフィルム(サンディック社より入手)にコロナ処理を施して親水化した面に、ワイヤーバーを用いて上記塗工液をフィルム上に塗布した(1.4g/m)。このフィルムに電子線照射(照射線量200kGy)を行って親水性ポリマーを固定化したフィルム試料を作製した。
Example 1
A coating solution was prepared by dissolving in isopropyl alcohol such that polyethylene glycol diacrylate (PEGDA) (manufactured by Aldrich) was 5% by weight and polyethylene glycol 400 (PEG400) (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) was 40% by weight. The said coating liquid was apply | coated on the film (1.4 g / m < 2 >) using the wire bar on the surface which gave the corona treatment to the commercially available polystyrene film (available from Sandick), and was made hydrophilic. This film was irradiated with an electron beam (irradiation dose of 200 kGy) to prepare a film sample in which a hydrophilic polymer was immobilized.

作製したフィルム試料を培養シャーレ底面に固定化し、表面を0.01mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で5分間処理した。このとき、表面の一部分をポリジメチルシロキサン(PDMS)のシートで被覆して水酸化ナトリウム水溶液との接触を防いだ。   The prepared film sample was immobilized on the bottom of the culture dish, and the surface was treated with 0.01 mol / L sodium hydroxide aqueous solution for 5 minutes. At this time, a part of the surface was covered with a sheet of polydimethylsiloxane (PDMS) to prevent contact with the aqueous sodium hydroxide solution.

上記培養シャーレを10%FBS含有DMEM培地で満たしたところにマウス繊維芽細胞(CCL163)を播種し、COインキュベーターで37℃、5%COの条件で2晩培養した。インキュベーターから取り出して光学顕微鏡により細胞の状態を観察したところ、ポリジメチルシロキサン(PDMS)のシートで被覆した領域は細胞非接着性を保っていたが、水酸化ナトリウム水溶液で処理された領域には細胞が接着していた。 Mouse fibroblasts (CCL163) were seeded when the culture dish was filled with 10% FBS-containing DMEM medium, and cultured overnight at 37 ° C. and 5% CO 2 in a CO 2 incubator. When the cells were taken out of the incubator and observed with an optical microscope, the area covered with the polydimethylsiloxane (PDMS) sheet maintained cell non-adhesiveness. Had adhered.

(実施例2)
ポリ-N-イソプロピルアクリルアミド(分子量35万)が3重量%、PEGDAが0.10重量%になるようにイソプロピルアルコールに溶解させて塗工液を作製した。市販のポリスチレンフィルム(サンディック社より入手)にコロナ処理を施して親水化した面に、ワイヤーバーを用いて上記塗工液をフィルム上に塗布した(1.4g/m)。このフィルムに電子線照射(照射線量120kGy)を行って温度応答性ポリマーを固定化したフィルム試料を作製した。
(Example 2)
A coating solution was prepared by dissolving in isopropyl alcohol such that poly-N-isopropylacrylamide (molecular weight 350,000) was 3% by weight and PEGDA was 0.10% by weight. The said coating liquid was apply | coated on the film (1.4 g / m < 2 >) using the wire bar on the surface which gave the corona treatment to the commercially available polystyrene film (available from Sandick), and was made hydrophilic. This film was irradiated with an electron beam (irradiation dose of 120 kGy) to prepare a film sample in which a temperature-responsive polymer was immobilized.

作製したフィルム試料を培養シャーレ底面に固定化し、表面を0.01mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液で5分間処理した。このとき、表面の一部分を微粘着性フィルムであるゲルポリ(パナック社)で被覆して水酸化ナトリウム水溶液との接触を防いだ。   The prepared film sample was immobilized on the bottom of the culture dish, and the surface was treated with 0.01 mol / L sodium hydroxide aqueous solution for 5 minutes. At this time, a part of the surface was covered with gel poly (Panac), which is a slightly adhesive film, to prevent contact with an aqueous sodium hydroxide solution.

上記培養シャーレを10%FBS含有DMEM培地で満たしたところにウシ血管内皮細胞を播種し、COインキュベーターで37℃、5%COの条件で1日培養した。その後、20℃、5%CO条件下のインキュベーターに入庫した。30分後に光学顕微鏡により細胞の状態を観察したところ、ゲルポリで被覆した領域は温度応答性能を保持しているため細胞が剥離したが、水酸化ナトリウム水溶液で処理された領域は細胞が剥離しなかった。 Bovine vascular endothelial cells were seeded when the culture dish was filled with 10% FBS-containing DMEM medium, and cultured in a CO 2 incubator at 37 ° C. and 5% CO 2 for 1 day. Then, it was stored in an incubator under 20 ° C. and 5% CO 2 conditions. When the state of the cells was observed with an optical microscope after 30 minutes, the cells covered with the gel poly retained the temperature response performance, but the cells were detached, but the cells treated with the aqueous sodium hydroxide solution did not peel. It was.

1:機能性ポリマーの層
2:基材
3:微粘着性面
4:被覆材
5:露出した機能性ポリマーの層
6:酸または塩基
1: Functional polymer layer 2: Substrate 3: Slightly adhesive surface 4: Coating material 5: Exposed functional polymer layer 6: Acid or base

Claims (6)

細胞培養用基材の製造方法であって、
酸または塩基によって加水分解可能な結合を有し、細胞の接着性を制御する機能性ポリマー層を基材上に形成する工程、
機能性ポリマー層と、パターン成形された被覆材とを密着させて、機能性ポリマー層上に被覆材のパターンを形成する工程、
被覆材のパターンにより露出した機能性ポリマー層に、酸または塩基を接触させることにより、機能性ポリマー層の一部に加水分解反応を行う工程、および
被覆材を機能性ポリマー層から剥離する工程
を含む、前記方法。
A method for producing a cell culture substrate,
Forming a functional polymer layer on a substrate having a bond that can be hydrolyzed by an acid or a base and controlling cell adhesion;
A process of forming a pattern of a covering material on the functional polymer layer by closely adhering the functional polymer layer and the patterned covering material;
A step of hydrolyzing a part of the functional polymer layer by bringing acid or base into contact with the functional polymer layer exposed by the pattern of the coating material, and a step of peeling the coating material from the functional polymer layer Including said method.
機能性ポリマーが、酸または塩基によって加水分解可能な結合として、エステル結合を有する、請求項1記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the functional polymer has an ester bond as a bond hydrolyzable by an acid or a base. 被覆材の、機能性ポリマー層と密着させる面が再剥離性を有する微粘着性面である、請求項1又は2記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the surface of the covering material to be in close contact with the functional polymer layer is a slightly adhesive surface having removability. 被覆材の微粘着性面がシリコーンゴムまたはシリコーン樹脂からなる、請求項3記載の方法。   4. The method according to claim 3, wherein the slightly sticky surface of the covering material is made of silicone rubber or silicone resin. 機能性ポリマーがアクリル系ポリマーまたはメタクリル系ポリマーである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional polymer is an acrylic polymer or a methacrylic polymer. 機能性ポリマーが、ポリアルキレングリコール(メタ)アクリレートおよびポリ−N−イソプロピル(メタ)アクリルアミドから選択される、請求項5記載の方法。   6. The method according to claim 5, wherein the functional polymer is selected from polyalkylene glycol (meth) acrylate and poly-N-isopropyl (meth) acrylamide.
JP2013086676A 2013-04-17 2013-04-17 Method for producing substrate for cell culture Expired - Fee Related JP6060790B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013086676A JP6060790B2 (en) 2013-04-17 2013-04-17 Method for producing substrate for cell culture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013086676A JP6060790B2 (en) 2013-04-17 2013-04-17 Method for producing substrate for cell culture

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2014209853A JP2014209853A (en) 2014-11-13
JP6060790B2 true JP6060790B2 (en) 2017-01-18

Family

ID=51930164

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013086676A Expired - Fee Related JP6060790B2 (en) 2013-04-17 2013-04-17 Method for producing substrate for cell culture

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6060790B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6755010B2 (en) * 2015-06-26 2020-09-16 国立研究開発法人国立循環器病研究センター Manufacturing method of cell incubator
JP6953863B2 (en) * 2017-07-26 2021-10-27 大日本印刷株式会社 A method for adjusting the peelability of a cell sheet, a method for producing a cell sheet, and a method for producing a cell culture container.
JP2019024350A (en) * 2017-07-26 2019-02-21 大日本印刷株式会社 Cell culture vessel, cell sheet production method, and cell culture vessel production method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU4063700A (en) * 1999-04-01 2000-10-23 Cellomics, Inc. Miniaturized cell array methods and apparatus for cell-based screening
JP4589012B2 (en) * 2004-02-19 2010-12-01 大日本印刷株式会社 Patterning substrate for cell culture
JP5329185B2 (en) * 2008-11-17 2013-10-30 学校法人東京女子医科大学 Oriented controlled cell pattern recovery tool
JP5911678B2 (en) * 2011-06-22 2016-04-27 株式会社セルシード Stretchable temperature-responsive substrate, production method and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014209853A (en) 2014-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5853512B2 (en) Cell culture container and manufacturing method thereof
JP5080848B2 (en) Cell culture support and production method thereof
JP6011287B2 (en) Method for producing porous film substrate having functional polymer layer
WO2010047171A1 (en) Cell pattern recovery tool
JP5942387B2 (en) Cell culture container and culture cell recovery method
JP2008220320A (en) Cell culture support and method for producing the same
JP2008061609A (en) Method for producing cell-culturing container and cell culturing container
JP5396803B2 (en) Cell culture substrate and cell culture method
JP6060790B2 (en) Method for producing substrate for cell culture
JP5879942B2 (en) Cell culture substrate manufacturing method, cell culture substrate, and cell sheet manufacturing method using the same
JP2010063439A (en) Production method of cell culture support
JP5895465B2 (en) Method for producing cell culture vessel
Cheng et al. Plasma-assisted surface chemical patterning for single-cell culture
JP5329185B2 (en) Oriented controlled cell pattern recovery tool
JP5752164B2 (en) Cell culture support and production method thereof
JP6064542B2 (en) Method for producing cell culture substrate having temperature responsiveness
JP2011072297A (en) Cell culture substrate
JP5657744B2 (en) Method for producing cell culture support
JP6111013B2 (en) Tendon cell sheet and manufacturing method thereof
JP6123247B2 (en) Method for producing cell culture substrate having temperature responsiveness
JP2016049083A (en) Manufacturing method of temperature-responsive cell culture substrate having pattern
JP2008174714A (en) Film for controlling cell adhesion
JP6229502B2 (en) Method for producing cell culture substrate having temperature responsiveness
JP6953863B2 (en) A method for adjusting the peelability of a cell sheet, a method for producing a cell sheet, and a method for producing a cell culture container.
JP6229503B2 (en) Temperature-responsive cell culture substrate and method for producing the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160401

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20161109

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20161115

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161128

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6060790

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees