JP6454830B1 - 細胞トレイおよび不織布組立部材 - Google Patents
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Abstract
細胞塊を保持するに十分な剛性を確保した上で、光を透過する性質を持つ不織布組立部材を有する細胞トレイが望まれる。貫通孔を有する枠部材と、細胞塊が載置される不織布であって、前記貫通孔の一端を閉鎖するように前記枠部材の一方の面の側に取り付けられた不織布と、前記貫通孔の径より小さい孔を有し、前記貫通孔の他端からみたときに前記孔が前記貫通孔の内側に位置して前記枠部材と前記不織布との間に配置されるように、前記不織布に貼り付けられている合成樹脂フィルムと、を備える細胞トレイにより解決する。
Description
本発明は、細胞の立体構造体を製造する際に用いる細胞トレイおよびこれに利用する不織布組立部材に関する。
規則正しく固定配列された複数の針状体の各々に対して、細胞を凝集させて作製した複数の細胞凝集塊たるスフェロイド（以下、「細胞塊」）を隣接して密着するように固定された針状体に突き刺して立体的な細胞構造体を作製する手法がある。そして、密着した細胞塊同士を互いに融合させて、針状体から抜き取って立体的な細胞構造体を形成する。この変形例として、特許文献１では、逆に、細胞塊を移動させずに保持し、そこに針状体を鉛直方向に降下させて、その細胞塊の一つ一つを針状体で穿刺して針状体の串刺しを作製し、作製した針状体を組み合わせる手法が開示されている。ここでは、穿刺前の細胞塊を移動しないように載置するために、細胞塊を個別に積置可能な凹部を有する細胞トレイが開示されている。
特許文献１で開示されている細胞トレイの凹部は、細胞塊が鉛直方向に移動しないように細胞塊が嵌り込むような曲面を有するとともに、針状体が細胞塊を穿刺する際に、細胞塊が移動せずに針状体が細胞塊を貫通できるような貫通孔を有している。特許文献１では、細胞トレイは全体が収納可能なテーブル内に配置されている。
特許文献１のように、その細胞塊一つ一つを針状体で穿刺して針状体の串刺しを作製する場合は、細胞塊の中心の位置と針状体における細胞塊の位置との正確な特定が必要となる。特許文献１では、細胞塊の中心の正確な特定に、細胞塊にレーザ光を照射して細胞トレイが反射したレーザ光を受光して、その輝度による細胞塊の位置を判別する手法を採用している。しかし、レーザ光の反射光によって位置を判別すると、針状体により穿刺すべき箇所である細胞塊の中心を特定するには精度が低い問題がある。これを解決する方法として、細胞トレイの下側に配置された光源から細胞トレイに対して光を照射し、細胞トレイの上側から細胞塊を透過した透過光を受光して、細胞塊の位置を特定する方法が考えられる。
この方法では、細胞トレイの光の照射面と反対側の面で均一で強い透過光が受光される必要がある。また、細胞塊を穿刺する際に針状体が細胞塊をつぶさないように、穿刺の際に針状体から受ける抵抗が小さくなるような保持部である必要もある。そこで、細胞塊を保持するものとして、不織布を利用することが考えられる。不織布を利用する場合、細胞塊を保持するに十分な剛性を確保した上で、光を透過する性質を持つことが求められる。
貫通孔を有する枠部材と、細胞塊が載置され、合成樹脂繊維からなる不織布であって、前記貫通孔の一端を閉鎖するように前記枠部材の一方の面の側に取り付けられた不織布と、前記貫通孔の径より小さい孔を有し、前記貫通孔の他端からみたときに前記孔が前記貫通孔の内側に位置して前記枠部材と前記不織布との間に配置されるように、前記不織布に貼り付けられている合成樹脂フィルムと、を備える細胞トレイにより解決する。
貫通孔を有する枠部材を備える細胞トレイに取り付けられて細胞塊を載置するための不織布組立部材であって、前記不織布組立部材は、合成樹脂繊維からなり、前記貫通孔の一端を閉鎖するように前記枠部材の一方の面の側に取り付けられた不織布と、前記貫通孔の径より小さい孔を有し、前記貫通孔の他端からみたときに前記孔が前記貫通孔の内側に位置して前記枠部材と前記不織布との間に配置されるように、前記不織布に貼り付けられている合成樹脂フィルムと、を備える不織布組立部材により解決する。
本発明によれば、細胞トレイは光を透過すると共に十分な剛性を有するため穿刺やすいように細胞塊を保持できる。
図１から図４を参照して、本発明の実施の形態である細胞トレイ１を説明する。図１は細胞トレイ１の全体を示している。細胞トレイ１は、枠部材３と不織布組立部材４とを有している。
図２は図１の断面２−２を示している。図３は、細胞トレイ１が使用される細胞構造体製造装置５０を示している。図４は、細胞トレイ１の貫通孔から見た枠部材３と不織布組立部材４を示している。不織布組立部材４は、不織布４２と、不織布４２に貼り付けられた合成樹脂フィルム４１と、を備える。
図２は図１の断面２−２を示している。図３は、細胞トレイ１が使用される細胞構造体製造装置５０を示している。図４は、細胞トレイ１の貫通孔から見た枠部材３と不織布組立部材４を示している。不織布組立部材４は、不織布４２と、不織布４２に貼り付けられた合成樹脂フィルム４１と、を備える。
細胞トレイ１は、細胞塊から立体構造体を製造する細胞構造体製造装置５０で使用される。まず、細胞構造体製造装置５０について説明する。細胞構造体製造装置５０は、ロボットアクチュエータ５１、カメラ５２、針状体５３、制御部５４、ベース部５５を備える。細胞構造体製造装置５０は、細胞トレイ１に載せた細胞塊を細い針状体５３で穿刺して複数の細胞塊５を串刺しにする装置である。そして、針状体５３を変えながら、複数の細胞塊５が刺さった複数の針状体５３を作って、それらの針状体５３を細胞塊５が隣接して密着するように組み合わせて培養し、細胞塊５同士を互いに融合させて細胞構造体を形成するものである。ロボットアクチュエータ５１は３軸アクチュエータであって、制御部５４により針状体５３を鉛直方向1軸および水平方向２軸の計３軸方向に移動させる制御が可能であるって、その制御により細胞トレイ１上の細胞塊５の位置を正確に把握して針状体５３で細胞塊５を穿刺する。細胞構造体製造装置５０は、カメラ５２と、照明装置５７を有している。
細胞トレイ１は、不織布組立部材４が下側となるように、トレイホルダ５６上に載せられてベース部５５の上に配置される。照明装置５７は、細胞トレイ１の下側に配置されていて、細胞トレイ１の下側から光を照射して、細胞トレイ１の上側に配置されたカメラ５２で細胞トレイ１内の細胞塊５を撮影する。カメラが撮影した画像を用いて、細胞塊５の位置を算出し、算出された位置に応じて、針状体５３を駆動し細胞塊５を穿刺する。
枠部材３は、板状の部材であって、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔３１を備える。枠部材３の材料は、例えば、ＡＢＳ等のプラスチック樹脂や、アルミニウムやステンレス等の金属とすることができる。枠部材３の大きさは、細胞塊５の穿刺する装置の大きさにあわせて自由に設定できる。貫通孔３１の各々は、代表的には断面形状が円形の孔であるが、その断面形状は楕円または多角形としてもよい。貫通孔３１の各々の大きさは、代表的には、円形の場合には直径６ミリメートルから８ミリメートルである。
合成樹脂フィルム４１は不織布４２よりも面外方向の剛性が高い。合成樹脂フィルム４１は、不織布４２を補強するような梁として作用するように、不織布４２に貼り付けられている。合成樹脂フィルム４１は、枠部材３の貫通孔３１と同じ中心間距離を有するような孔４１ａを有し、孔４１ａの大きさは、枠部材３の貫通孔３１の大きさより小さい。このような合成樹脂フィルム４１は不織布４２を補強する梁として作用し、不織布４２の剛性を高めているため、穿刺やすいように細胞塊を保持できる。
合成樹脂フィルム４１の素材は、例えば、ポリエチレンテレフタラート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどが選択できる。この合成樹脂フィルム４１は有色であることが好ましく、特に黒色であればカメラで合成樹脂フィルム４１の輪郭を認識しやすいため好ましい。さらに合成樹脂フィルム４１の厚みは、不織布４２の面外方向の剛性を高めることができる限り特に限定されるものではない。合成樹脂フィルム４１の不織布４２への貼り付けは、たとえば両面テープで行っても良いし、接着剤を使用しても良い。
不織布４２は合成樹脂繊維から構成される。例えば、ナイロン、ポリアクリロニトリル、ポリスチレンとすることができる。不織布４２を構成する繊維の平均繊維径は、不織布４２上で細胞塊５を保持でき、針状体で細胞塊５を穿刺した際に、不織布４２を構成する繊維によって針状体が座屈することがないため針状体の所望位置に細胞塊５を穿刺することができ、また、光を透過しやすいように、３マイクロメートル以下であることが好ましい。平均繊維径が小さい程、前記効果が優れているため、２マイクロメートル以下であることが好ましく、１マイクロメートル以下であるのがより好ましく、０．８マイクロメートル以下であるのが更に好ましく、０．５マイクロメートル以下であることが更に好ましい。なお、平均繊維径の下限は特に限定するものではないが、不織布４２の剛性が優れているように、０．０１マイクロメートル以上であることが好ましい。本発明における「平均繊維径」は繊維５０点における繊維径の算術平均値をいい、「繊維径」は１０本以上の繊維が写る視野で不織布４２を撮影した電子顕微鏡写真をもとに測定した繊維の太さをいう。
不織布４２の構成繊維は、連続繊維であっても、短繊維であってもよい。なお、「連続繊維」とは、不織布４２の電子顕微鏡写真を撮影した場合に、一辺が平均繊維径の１００倍の正方形の視野内に構成繊維の端部を確認できないことを意味し、「短繊維」とは、不織布４２の電子顕微鏡写真を撮影した場合に、一辺が平均繊維径の１００倍の正方形の視野内に構成繊維の端部を確認できることを意味する。
本発明の不織布４２の目付は、不織布４２の上で、細胞塊５を保持でき、光を透過できる限り、特に限定するものではないが、低目付であるほど、透光性が高く、顕微鏡によって細胞観察を行いやすいため、３０グラム毎平方メートル以下であるのが好ましく、２０グラム毎平方メートル以下であるのがより好ましく、１０グラム毎平方メートル以下であるのが更に好ましく、５グラム毎平方メートル以下であるのが最も好ましい。なお、目付の下限は特に限定するものではないが、剛性の優れる不織布４２であるように、０．１グラム毎平方メートル以上であるのが好ましい。前記目付範囲内であれば穿刺性にも優れていて好ましい。本発明における「目付」は、最も面積の広い面の面積及び質量を測定し、この面積と質量から、面積１平方メートル当たりの質量に換算した値をいう。
また、不織布４２の厚さは、光を透過できる限り、特に限定するものではないが、１００マイクロメートル以下であるのが好ましく、５０マイクロメートル以下であるのがより好ましく、２５マイクロメートル以下であるのが更に好ましく、２０マイクロメートル以下であるのが最も好ましい。なお、厚さの下限は特に限定するものではないが、剛性の優れる不織布４２であるように、０．１マイクロメートル以上であるのが好ましい。前記厚さ範囲内であれば穿刺性にも優れていて好ましい。本発明における「厚さ」は最も面積の広い面と、前記広い面に対向する面との長さを、マイクロメーター法（荷重：１ニュートン毎平方センチメートル）で測定した、２０箇所における算術平均値をいう。
本発明の不織布組立部材においては、細胞塊５を含む緩衝液滴６が滴下されて、不織布４２上に載せられるが、不織布４２は、細胞塊５が死滅しないように、緩衝液滴６を保持しやすいのが好ましい。そのため、不織布構成繊維は親水化処理が施されているなど、各種表面処理が施されていても良い。本発明の不織布４２は一層構造であっても良いし、二層以上の多層構造であっても良い。不織布４２が一層構造である場合、樹脂組成の異なる構成繊維二種類以上が混在してもよい。また、多層構造である場合、平均孔径の異なる層を二層以上有していても良いし、平均繊維径の異なる層を二層以上有していても良いし、樹脂組成の異なる構成繊維からなる層を二層以上有していても良い。
不織布４２には合成樹脂フィルム４１が貼り付けられているので、不織布４２の剛性を高めることができる。すなわち、不織布４２が合成樹脂フィルム４１によって支えられることにより、不織布４２の鉛直下方への垂れ下がりを防止することが可能となり、細胞塊５に向かって針状体５３を降下させる量の誤差、またはカメラでの撮像される細胞塊５の大きさから特定される位置の誤差を小さくすることができる。
不織布組立部材４は合成樹脂フィルム４１が、不織布４２と枠部材３との間に挟まれるように配置され、枠部材３の貫通孔３１の一端の側の閉鎖するように取り付けられており、不織布組立部材４は、枠部材３の貫通孔３１の開口している他端側からみたときに、合成樹脂フィルム４１の孔４１ａが枠部材３の貫通孔３１の内側に位置するように取り付けられている。枠部材３の貫通孔３１の開口している他端側は、貫通孔３１よりも大きい径となるような座刳り３１ａを有している。細胞塊５の含まれた緩衝液滴６は、枠部材３の貫通孔３１の開口している他端側から不織布４２に向けて滴下される。合成樹脂フィルム４１の孔４１ａが枠部材３の貫通孔３１の内側に位置するように、合成樹脂フィルム４１が４２に貼り付いており、合成樹脂フィルム４１の厚さ分だけ孔４１ａが不織布４２より高くなっているので、緩衝液滴６の縁が合成樹脂フィルム４１の孔４１ａの縁に接しやすくなる。これにより、緩衝液滴６を貫通孔３１に滴下した際に、緩衝液滴６の表面張力により、最初に合成樹脂フィルム４１の孔４１ａの周りに液溜りができるようになっている。これにより、細胞塊５は、孔４１ａ内の不織布４２の中に自然に誘導されることになる。
不織布組立部材４は、リン酸緩衝生理食塩水等から成る緩衝液の流出や乾燥により、細胞塊５の乾燥による死滅を防ぐために、リン酸緩衝生理食塩水等から成る緩衝液の保持機能を有していてもよい。例えば、不織布４２において、合成樹脂フィルム４１が貼り付けられている側と反対側に、保水材４３を有することができる。保水材４３は、透光性と細胞塊の穿刺を損なわない限り限定されるものではないが、例えば、非通水性の薄膜フィルムであることができ、また、撥水性繊維の不織布であってもよい。保水材が非通水性の薄膜フィルムである場合、厚みは２０マイクロメートル以下が好ましく、１５マイクロメートル以下がより好ましく、１０マイクロメートル以下が更に好ましい。
保水材４３と不織布４２との貼り付けは、保水材が非通水性の薄膜フィルムである場合、たとえば両面テープで行っても良いし、接着剤を使用しても良い。保水材が撥水性を示す不織布４２である場合の貼り付けは、不織布４２と保水材の積層物にバインダー付与を行っても良いし、熱を用いて接着しても良い。
続いて、本発明の効果について説明する。不織布４２に合成樹脂フィルム４１を取り付けていない細胞トレイと不織布４２に合成樹脂フィルム４１として黒色ポリエステルフィルムを取り付けた不織布組立部材４を使用した本発明の細胞トレイを作製した。なお、不織布４２は、静電紡糸法によって作製された平均繊維径２８０ナノメートル，目付３．３グラム毎平方メートルのポリアクリルニトリル繊維からなる不織布とした。この不織布４２は褐色であるが、リン酸緩衝生理食塩水等から成る緩衝液を含むと半透明になって、透光性を有するものであった。また、この不織布は構成繊維の平均繊維径が小さく、針状体５３を突き刺しても、不織布から大きな抵抗を生じるものではなかった。すなわち、この不織布は針状体５３を不織布に向けて降下させたときに、針状体５３が座屈せずに、容易に貫通可能であった。
不織布４２に合成樹脂フィルム４１を取り付けていないと、不織布４２の剛性が低く、細胞塊５を含む緩衝液を入れると不織布４２が垂れ下がった。そのため、不織布４２の一方の側から照明を当てて、反対の側においてカメラ５２で透過光を受光した際に、貫通孔３１の不織布４２および貫通孔３１の周囲のコントラストが低下して貫通孔３１がぼやけて撮影されることがわかった。そのため、針状体５３の所望位置に細胞塊５を突き刺すことが困難であった。
一方、不織布４２に合成樹脂フィルム４１を取り付けた不織布組立部材４を用いた本発明の実施の形態では、不織布組立部材４として不織布４２の剛性が高いため、細胞塊５を含む緩衝液を入れても貫通孔３１において不織布４２が垂れ下がることなく不織布４２の水平度が維持された。そのため、不織布４２の一方の側から照明を当てて、反対の側においてカメラ５２で透過光を受光した際に、貫通孔３１の不織布４２のカメラ５２からの焦点距離にずれが生じることもなく、貫通孔３１の周囲とのコントラストが高く維持され、貫通孔３１が明瞭に撮影されることがわかった。したがって、不織布４２の上に載置された細胞塊５の大きさも位置も正確に明瞭に撮像され、その中心位置を正確に把握することができ、針状体５３の所望位置に細胞塊５を突き刺すことができた。
１ 細胞トレイ
３ 枠部材
４ 不織布組立部材
５ 細胞塊
４１ 合成樹脂フィルム
４２ 不織布
４３ 保水材
５０ 細胞構造体製造装置
５１ ロボットアクチュエータ
５２ カメラ
５３ 針状体
５４ 制御装置
５５ ベース部
５６ トレイホルダ
５７ 照明装置
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４ 不織布組立部材
５ 細胞塊
４１ 合成樹脂フィルム
４２ 不織布
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５３ 針状体
５４ 制御装置
５５ ベース部
５６ トレイホルダ
５７ 照明装置
Claims (4)
- 貫通孔を有する枠部材と、
細胞塊が載置され、合成樹脂繊維からなる不織布であって、前記貫通孔の一端を閉鎖するように前記枠部材の一方の面の側に取り付けられた不織布と、
前記貫通孔の径より小さい孔を有し、前記貫通孔の他端からみたときに前記孔が前記貫通孔の内側に位置し前記枠部材と前記不織布との間に配置されるように、前記不織布に貼り付けられている合成樹脂フィルムと、を備える細胞トレイ。 - 前記合成樹脂繊維の平均繊維径が３マイクロメートル以下である請求項１に記載の細胞トレイ。
- 貫通孔を有する枠部材を備える細胞トレイに取り付けられて細胞塊を載置するための不織布組立部材であって、
前記不織布組立部材は、合成樹脂繊維からなり、前記貫通孔の一端を閉鎖するように前記枠部材の一方の面の側に取り付けられた不織布と、
前記貫通孔の径より小さい孔を有し、前記貫通孔の他端からみたときに前記孔が前記貫通孔の内側に位置し前記枠部材と前記不織布との間に配置されるように、前記不織布に貼り付けられている合成樹脂フィルムと、を備える不織布組立部材。 - 前記合成樹脂繊維の平均繊維径が３マイクロメートル以下である請求項３に記載の不織布組立部材。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2017/036682 WO2019073522A1 (ja) | 2017-10-10 | 2017-10-10 | 細胞トレイおよび不織布組立部材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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