JP6977347B2 - Evaluation base material manufacturing method and evaluation base material manufacturing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、評価用基材の製造方法、及び評価用基材の製造装置に関する。 The present invention relates to a method for producing a base material for evaluation and an apparatus for producing a base material for evaluation.

近年、in vitroにおける毒性乃至薬効評価ツールの需要が高まってきている。 In recent years, the demand for toxicity or drug efficacy evaluation tools in vitro has been increasing.

その理由の1つとして、動物実験の3Rs(「代替(Replacement)」、「削減(Reduction)」、及び「改善(Refinement)」)の促進により実験動物数の削減、さらに実験動物に替わる代替法が求められていることなどが挙げられる。 One of the reasons is to reduce the number of experimental animals by promoting 3Rs (“Replacement”, “Reduction”, and “Refinement”) of animal experiments, and to replace the experimental animals. Is required.

前記動物実験の3Rsの促進以外の理由には、in vitroにおける毒性乃至薬効評価ツールは、動物実験にかかる経費の削減や試験時間の短縮など多くの利点を有していることなどが挙げられる。 Reasons other than the promotion of 3Rs in animal experiments include that the toxicity or drug efficacy evaluation tool in vitro has many advantages such as reduction of cost for animal experiments and shortening of test time.

一方で、組織工学の進展に伴い、複数の細胞からなる組織を人工的に形成する技術の開発が行われている。中でも、バイオプリンターは、固定材の種類によっては細胞を培養容器底面やゲル上に迅速に固定することができるため、三次元組織モデルの構築において注目されている。しかし、生体における細胞の機能や薬剤への反応の過程をin vitroで完全に再現することは難しく、課題が多く残っていることが既に知られている。 On the other hand, with the progress of tissue engineering, the development of a technique for artificially forming a tissue composed of a plurality of cells is being carried out. Among them, bioprinters are attracting attention in the construction of three-dimensional tissue models because cells can be rapidly fixed on the bottom surface of a culture vessel or on a gel depending on the type of fixing material. However, it is already known that it is difficult to completely reproduce the function of cells in a living body and the process of reaction to a drug in vitro, and many problems remain.

そこで、細胞の固定化領域を有する培養用基体、容器、及び製造方法を提供する目的で、細胞の固定化領域のパターン形成方法や異なる細胞培養制御物質を配置する工程、及び細胞培養制御物質を配置する工程を含んだ基体の製造方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
また、培養容器に形成された複数の培養空間内で、株化肝細胞を12時間以上72時間以内で培養して相当直径が50μm以上200μm未満の複数のスフェロイドを作製する工程等を含む化合物のスクリーニング方法が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Therefore, for the purpose of providing a culture substrate having a cell-immobilized region, a container, and a manufacturing method, a method for forming a pattern of the cell-immobilized region, a step of arranging a different cell culture control substance, and a cell culture control substance are provided. A method for producing a substrate including a step of arranging the substrate has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
Further, the compound comprising a step of culturing the established hepatocytes within 12 hours or more and 72 hours or less in a plurality of culture spaces formed in the culture vessel to prepare a plurality of spheroids having an equivalent diameter of 50 μm or more and less than 200 μm. A screening method has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

本発明は、短時間で細胞を基材に接着することができる評価用基材の製造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 method for producing an evaluation base material capable of adhering cells to a base material in a short time.

前記課題を解決するための手段としての本発明の評価用基材の製造方法は、基材に、固定材Aを含有する溶液を付与する固定材A含有溶液付与工程と、前記固定材Aに対して混合が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液を付与する固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程と、を含み、前記固定材Aと、前記固定材Bとのそれぞれ少なくとも一部が混合されてハイドロゲルを形成し、前記細胞が、前記ハイドロゲルを介して前記基材に固定される。 The method for producing the evaluation base material of the present invention as a means for solving the above-mentioned problems includes a fixing material A-containing solution applying step of applying a solution containing the fixing material A to the base material, and the fixing material A. The fixing material B and the cell-containing suspension-imparting step of imparting a suspension containing the fixing material B and the cells which can be mixed with the fixing material B are included, and at least each of the fixing material A and the fixing material B is provided. A portion is mixed to form a hydrogel, and the cells are fixed to the substrate via the hydrogel.

本発明によると、短時間で細胞を基材に接着することができる評価用基材の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing an evaluation base material capable of adhering cells to a base material in a short time.

図1Aは、本発明の評価用基材の製造方法により製造された評価用基材の一例を示す概略平面図である。FIG. 1A is a schematic plan view showing an example of an evaluation base material produced by the method for producing an evaluation base material of the present invention. 図1Bは、図1Aの評価用基材のA−A’断面図である。FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA'of the evaluation base material of FIG. 1A. 図2Aは、電磁バルブ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。FIG. 2A is a schematic view showing an example of a solenoid valve type discharge head. 図2Bは、ピエゾ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。FIG. 2B is a schematic diagram showing an example of a piezo type discharge head. 図2Cは、図2Bにおけるピエゾ方式の吐出ヘッドの変形例の模式図である。FIG. 2C is a schematic view of a modified example of the piezo type discharge head in FIG. 2B. 図3Aは、圧電素子に印加する電圧の一例を示す模式図である。FIG. 3A is a schematic diagram showing an example of the voltage applied to the piezoelectric element. 図3Bは、圧電素子に印加する電圧の他の一例を示す模式図である。FIG. 3B is a schematic diagram showing another example of the voltage applied to the piezoelectric element. 図4Aは、液滴の状態の一例を示す模式図である。FIG. 4A is a schematic diagram showing an example of the state of the droplet. 図4Bは、液滴の状態の一例を示す模式図である。FIG. 4B is a schematic diagram showing an example of the state of the droplet. 図4Cは、液滴の状態の一例を示す模式図である。FIG. 4C is a schematic diagram showing an example of the state of the droplet. 図5は、液滴形成装置の一例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a droplet forming apparatus. 図6は、図5の制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a hardware block of the control means of FIG. 図7は、図5の液滴形成装置の他の変形例を示す模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram showing another modification of the droplet forming apparatus of FIG. 図8Aは、固定材A含有溶液付与工程の一例を示す概略図である。FIG. 8A is a schematic view showing an example of a fixing material A-containing solution applying step. 図8Bは、固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程の一例を示す概略図である。FIG. 8B is a schematic view showing an example of the fixing material B and the cell-containing suspension applying step. 図8Cは、培地を付与する工程の一例を示す概略図である。FIG. 8C is a schematic view showing an example of a step of applying a medium. 図9Aは、固定材A含有溶液付与工程の一例を示す概略図である。FIG. 9A is a schematic view showing an example of the fixing material A-containing solution applying step. 図9Bは、固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程の一例を示す概略図である。FIG. 9B is a schematic view showing an example of the fixing material B and the cell-containing suspension applying step. 図9Cは、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程の一例を示す概略図である。FIG. 9C is a schematic view showing an example of a step of applying a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B. 図9Dは、培地を付与する工程の一例を示す概略図である。FIG. 9D is a schematic view showing an example of a step of applying a medium. 図10は、実施例1で作製した評価用基材を光学顕微鏡で観察したときの細胞の状態を示す写真である。FIG. 10 is a photograph showing the state of cells when the evaluation substrate prepared in Example 1 was observed with an optical microscope. 図11Aは、比較例3における培養時間が0時間後の細胞の状態を示す写真である。FIG. 11A is a photograph showing the state of cells in Comparative Example 3 after a culture time of 0 hours. 図11Bは、比較例3における培養時間が3時間後の細胞の状態を示す写真である。FIG. 11B is a photograph showing the state of cells after a culture time of 3 hours in Comparative Example 3. 図11Cは、比較例3における培養時間が10時間後の細胞の状態を示す写真である。FIG. 11C is a photograph showing the state of cells after a culture time of 10 hours in Comparative Example 3. 図12は、実施例1及び比較例3における細胞生存率を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the cell viability in Example 1 and Comparative Example 3. 図13は、実施例1及び比較例3における細胞膜損傷率を示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing the cell membrane damage rate in Example 1 and Comparative Example 3. 図14は、実施例1及び比較例3における炎症物質の分泌量を示すグラフである。FIG. 14 is a graph showing the amount of inflammatory substance secreted in Example 1 and Comparative Example 3.

(評価用基材の製造方法、及び評価用基材の製造装置)
本発明の評価用基材の製造方法は、基材に、固定材Aを含有する溶液を付与する固定材A含有溶液付与工程と、前記固定材Aに対して混合(若しくは反応)が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液を付与する固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程と、を含み、前記固定材Aと、前記固定材Bとのそれぞれ少なくとも一部が混合(若しくは反応)されてハイドロゲルを形成し、前記細胞が、前記ハイドロゲルを介して前記基材に固定され、前記固定材A及び前記固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程を含むことが好ましく、更に必要に応じて、培地を付与する工程、その他の工程を含む。
本発明の評価用基材の製造方法は、従来の基体の製造方法、及び化合物のスクリーニング方法では、試験をする前準備として試験に使用する細胞を培養容器に播種して、細胞が培養容器に自ら接着するまで約24時間の培養時間を必要とするという問題があるという知見に基づくものである。
また、本発明の評価用基材の製造方法は、従来の基体の製造方法、及び化合物のスクリーニング方法では、少ない細胞数で培養容器に播種すると培養容器に接着する細胞が想定よりも少ない細胞数となり、正確な試験結果を得られないことがあり、かつ薬効乃至毒性の評価における試験時間や細胞数にかなり制約があるという問題があるという知見に基づくものである。さらに、1つの試験を行うためには、細胞が培養容器に接着するまでの時間を確保しなければならず、細胞数を一定数以上担保することが難しい細胞において、薬効乃至毒性試験をすることができず、試験方法や試験を行う細胞種に制限があるという問題があるという知見に基づくものである。
(Manufacturing method of evaluation base material and equipment for manufacturing evaluation base material)
The evaluation base material manufacturing method of the present invention can be mixed (or reacted) with the fixing material A-containing solution applying step of applying the fixing material A-containing solution to the base material and the fixing material A. The fixing material B and the cell-containing suspension applying step of imparting the fixing material B and the suspension containing the cells are included, and at least a part of the fixing material A and the fixing material B are mixed (or at least a part of each). Reaction) to form a hydrogel, the cells being immobilized on the substrate via the hydrogel, and comprising a step of imparting a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B. It is preferable, and further includes a step of applying a medium and other steps, if necessary.
In the method for producing a substrate for evaluation of the present invention, in the conventional method for producing a substrate and the method for screening a compound, cells used for the test are seeded in a culture vessel as a preparation for the test, and the cells are placed in the culture vessel. It is based on the finding that there is a problem that it takes about 24 hours for culturing to adhere by itself.
Further, in the method for producing the evaluation substrate of the present invention, in the conventional method for producing the substrate and the method for screening the compound, the number of cells adhering to the culture vessel is smaller than expected when seeded in the culture vessel with a small number of cells. Therefore, it is based on the finding that accurate test results may not be obtained, and there is a problem that the test time and the number of cells in the evaluation of drug efficacy or toxicity are considerably limited. Furthermore, in order to carry out one test, it is necessary to secure time for the cells to adhere to the culture vessel, and it is necessary to perform a drug efficacy or toxicity test on cells for which it is difficult to secure a certain number of cells or more. It is based on the finding that there is a problem that the test method and the cell type to be tested are limited.

本発明の評価用基材の製造装置は、基材と、前記基材に、固定材Aを含有する溶液を付与する固定材A含有溶液付与手段と、前記固定材Aに対して混合(若しくは反応)が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液を付与する固定材B及び細胞含有懸濁液付与手段と、を有し、前記細胞が、前記固定材Aと、前記固定材Bとのそれぞれ少なくとも一部が混合(若しくは反応)されて形成されたハイドロゲルを介して前記基材に固定され、前記固定材A及び前記固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する手段を有することが好ましく、更に必要に応じて、培地を付与する手段、その他の手段を有する。 The evaluation base material manufacturing apparatus of the present invention mixes (or mixes) with the base material, the fixing material A-containing solution applying means for imparting a solution containing the fixing material A to the base material, and the fixing material A. It has a fixing material B capable of (reaction), a fixing material B for imparting a suspension containing cells, and a cell-containing suspension applying means, and the cells have the fixing material A and the fixing material B. Means for imparting a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B to the substrate via a hydrogel formed by mixing (or reacting with) at least a part of each of the fixing material A and the fixing material B. It is preferable to have, and if necessary, a means for applying a medium and other means are provided.

図1Aは、本発明の評価用基材の製造方法により製造された評価用基材の一例を示す概略平面図である。図1Bは、図1Aの評価用基材のA−A’断面図である。
本発明の評価用基材の製造方法によれば、図1Aに示すように、基材2上に、固定材A及び固定材Bのそれぞれ少なくとも一部が混合されて形成されたハイドロゲル3に、細胞4が所望の位置に配置された評価用基材1を得ることができる。また、図1Bに示すように、細胞4は、ハイドロゲル3に固定されることにより、ハイドロゲルを介して、基材2に接着することができる。これにより、細胞が培養されて基材に接着する時間を短縮することができ、短時間で評価用基材1を得ることができる。
また、本発明の評価用基材の製造方法によれば、所望の位置に細胞を配置した評価用基材を得ることができる。
FIG. 1A is a schematic plan view showing an example of an evaluation base material produced by the method for producing an evaluation base material of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA'of the evaluation base material of FIG. 1A.
According to the method for producing an evaluation base material of the present invention, as shown in FIG. 1A, a hydrogel 3 formed by mixing at least a part of each of the fixing material A and the fixing material B on the base material 2 , The evaluation base material 1 in which the cells 4 are arranged at a desired position can be obtained. Further, as shown in FIG. 1B, the cells 4 can be adhered to the base material 2 via the hydrogel by being fixed to the hydrogel 3. As a result, the time for the cells to be cultured and adhered to the substrate can be shortened, and the evaluation substrate 1 can be obtained in a short time.
Further, according to the method for producing an evaluation base material of the present invention, it is possible to obtain an evaluation base material in which cells are arranged at a desired position.

<固定材A含有溶液付与工程、及び固定材A含有溶液付与手段>
固定材A含有溶液付与工程は、基材に、固定材Aを含有する溶液を付与する工程である。
固定材A含有溶液付与手段は、基材に、固定材Aを含有する溶液を付与する手段である。
固定材A含有溶液付与工程は、固定材A含有溶液付与手段により好適に実施することができる。
<Fixing material A-containing solution applying step and fixing material A-containing solution applying means>
The fixing material A-containing solution applying step is a step of applying the fixing material A-containing solution to the base material.
The fixing material A-containing solution applying means is a means for applying the fixing material A-containing solution to the base material.
The fixing material A-containing solution applying step can be suitably carried out by the fixing material A-containing solution applying means.

<<基材>>
基材としては、細胞の活性や増殖を阻害しないものであれば、その大きさ、形状、構造、材質等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
基材の大きさとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
基材の形状としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ディッシュ、マルチプレート、フラスコ、セルインサート等の立体形状;ガラスプレート、スライドガラス、カバーガラス等の平板状;平膜状などが挙げられる。
基材の構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、多孔質構造、メッシュ構造、凹凸構造、ハニカム構造などが挙げられる。
基材の材質としては、例えば、有機材料、無機材料などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
有機材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリスチレン(PS)、ポリカーボネート(PC)、TAC(トリアセチルセルロース)、ポリイミド(PI)、ナイロン(Ny)、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ウレタンアクリレート等のアクリル系材料、セルロースなどが挙げられる。
無機材料としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ガラス、セラミックスなどが挙げられる。
<< Base material >>
The base material is not particularly limited in size, shape, structure, material and the like as long as it does not inhibit the activity and proliferation of cells, and can be appropriately selected according to the purpose.
The size of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose.
The shape of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a three-dimensional shape such as a dish, a multi-plate, a flask, or a cell insert; a flat plate such as a glass plate, a slide glass, or a cover glass. Shape; Examples include flat membrane shape.
The structure of the base material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a porous structure, a mesh structure, an uneven structure, and a honeycomb structure.
Examples of the material of the base material include organic materials and inorganic materials. These may be used alone or in combination of two or more.
The organic material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, polyethylene terephthalate (PET), polystyrene (PS), polycarbonate (PC), TAC (triacetyl cellulose), polyimide (PI). , Nylon (Ny), low density polyethylene (LDPE), medium density polyethylene (MDPE), vinyl chloride, vinylidene chloride, polyphenylene sulfide, polyether sulfone, polyethylene terephthalate, polypropylene, urethane acrylate and other acrylic materials, cellulose, etc. Can be mentioned.
The inorganic material is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include glass and ceramics.

−固定材Aを含有する溶液−
固定材Aを含有する溶液は、固定材Aを含み、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
-Solution containing fixing material A-
The solution containing the fixing material A contains the fixing material A and, if necessary, other components.

−−固定材A−−
固定材Aとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、フィブロイン等の生体由来ポリマー;フィブリノーゲン等の凝固因子;フィブロネクチン、ラミニン、リコンビナントペプチド等の接着因子;アルギン酸、ジェランガム等の多糖化合物金属塩;ポリ乳酸等の合成ポリマーなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、凝固因子が好ましく、フィブリノーゲンがより好ましい。
--Fixing material A--
The fixing material A is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, biological polymers such as collagen, elastin, gelatin and fibroin; coagulation factors such as fibrinogen; fibronectin, laminin, recombinant peptide and the like. Adhesion factors; polysaccharide compound metal salts such as alginic acid and gellan gum; synthetic polymers such as polylactic acid and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, coagulation factors are preferred, and fibrinogen is more preferred.

−その他の成分−
その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、培地、架橋剤、pH調整剤、防腐剤、酸化防止剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a medium, a cross-linking agent, a pH adjuster, a preservative, and an antioxidant.

固定材Aを付与する方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、マイクロピペット等を用いたピペット分注法、マイクロマニピュレーター法、アスピレータ法、液滴吐出法(インクジェット法)、ゲル押し出し法、スクリーン印刷法等の転写法などが挙げられる。 The method for applying the fixing material A is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a pipette dispensing method using a micropipette or the like, a micromanipulator method, an aspirator method, or a droplet ejection method. (Inkjet method), gel extrusion method, transfer method such as screen printing method and the like can be mentioned.

<固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程、並びに固定材B及び細胞含有懸濁液付与手段>
固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程は、固定材Aに対して混合が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液を付与する工程である。
固定材B及び細胞含有懸濁液付与手段は、固定材Aに対して混合が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液を付与する手段である。
固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程は、固定材B及び細胞含有懸濁液付与手段により好適に実施することができる。
固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程、並びに固定材B及び細胞含有懸濁液付与手段としては、インクジェット法を好適に用いることができる。
<Fixing material B and cell-containing suspension applying step, and fixing material B and cell-containing suspension applying means>
The step of imparting the fixing material B and the cell-containing suspension is a step of imparting a suspension containing the fixing material B and cells that can be mixed with the fixing material A.
The fixing material B and the cell-containing suspension applying means are means for applying the fixing material B and the cell-containing suspension that can be mixed with the fixing material A.
The step of applying the fixing material B and the cell-containing suspension can be preferably carried out by the fixing material B and the cell-containing suspension applying means.
The inkjet method can be preferably used as the fixing material B and the cell-containing suspension applying step and the fixing material B and the cell-containing suspension applying means.

−固定材Aに対して混合が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液−
固定材Aに対して混合が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液は、固定材B、及び細胞を含み、更に必要に応じてその他の成分を含有する。
-Suspension containing fixing material B and cells that can be mixed with fixing material A-
The suspension containing the fixing material B and the cells that can be mixed with the fixing material A contains the fixing material B and the cells, and further contains other components as needed.

−−固定材B−−
固定材Bとしては、固定材Aと固定材Bとが混合されてハイドロゲルを形成するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、固定材A及び固定材Bが、混合により増粘することが好ましい。
--Fixing material B--
The fixing material B is not particularly limited as long as it is a mixture of the fixing material A and the fixing material B to form a hydrogel, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. The fixing material A and the fixing material B can be appropriately selected. However, it is preferable to thicken by mixing.

固定材Bとしては、固定材Aと固定材Bとが混合されてハイドロゲルを形成するものであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、多糖類、多価金属塩、フィブリノーゲン、トロンビン、フィブロネクチン、ラミニン、リコンビナントペプチド、キトサン、キチンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、固定材Aがフィブリノーゲンである場合、固定材Bとしてはトロンビンが好ましい。 The fixing material B is not particularly limited as long as it is a mixture of the fixing material A and the fixing material B to form a hydrogel, and can be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, polysaccharides and polyvalents. Examples include metal salts, fibrinogen, thrombin, fibronectin, laminin, recombinant peptides, chitosan, chitin and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, when the fixing material A is fibrinogen, thrombin is preferable as the fixing material B.

−−細胞−−
細胞は、その種類等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、分類学的に、例えば、真核細胞、原核細胞、多細胞生物細胞、単細胞生物細胞を問わず、すべての細胞について使用することができる。
真核細胞としては、例えば、動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、真菌などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、動物細胞が好ましく、前記細胞が細胞集合体を形成する場合は、細胞と細胞とが互いに接着し、物理化学的な処理を行わなければ単離しない程度の細胞接着性を有する接着性細胞がより好ましい。
--Cell ---
The type of cell is not particularly limited and may be appropriately selected according to the purpose. Classificationally, for example, eukaryotic cell, prokaryotic cell, multicellular biological cell, single cell biological cell, etc. It can be used for all cells.
Examples of eukaryotic cells include animal cells, insect cells, plant cells, fungi and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, animal cells are preferable, and when the cells form a cell aggregate, the cells adhere to each other and have cell adhesion to such an extent that they cannot be isolated without physicochemical treatment. Sex cells are more preferred.

接着性細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、分化した細胞、未分化の細胞などが挙げられる。
分化した細胞としては、例えば、肝臓の実質細胞である肝細胞;星細胞;クッパー細胞;血管内皮細胞;類道内皮細胞、角膜内皮細胞等の内皮細胞;繊維芽細胞;骨芽細胞;砕骨細胞;歯根膜由来細胞;表皮角化細胞等の表皮細胞;気管上皮細胞;消化管上皮細胞;子宮頸部上皮細胞;角膜上皮細胞等の上皮細胞;乳腺細胞;ペリサイト;平滑筋細胞、心筋細胞等の筋細胞;腎細胞;膵ランゲルハンス島細胞;末梢神経細胞、視神経細胞等の神経細胞;軟骨細胞;骨細胞などが挙げられる。前記接着性細胞は、組織や器官から直接採取した初代細胞でもよく、又はそれらを何代か継代させたものでもよい。
未分化の細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、未分化細胞である胚性幹細胞、多分化能を有する間葉系幹細胞等の多能性幹細胞;単分化能を有する血管内皮前駆細胞等の単能性幹細胞;iPS細胞などが挙げられる。
The adhesive cell is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include differentiated cells and undifferentiated cells.
The differentiated cells include, for example, hepatocytes, which are parenchymal cells of the liver; stellate cells; Kupper cells; vascular endothelial cells; endothelial cells such as analog path endothelial cells and corneal endothelial cells; fibroblasts; osteoblasts; bone crushed bones. Cells; root membrane-derived cells; epidermal cells such as epidermal keratinized cells; tracheal epithelial cells; gastrointestinal epithelial cells; cervical epithelial cells; epithelial cells such as corneal epithelial cells; breast cells; pericite; smooth muscle cells, myocardium Muscle cells such as cells; renal cells; pancreatic Langerhans islet cells; peripheral nerve cells, nerve cells such as optic nerve cells; cartilage cells; bone cells and the like. The adhesive cells may be primary cells taken directly from a tissue or organ, or may be passaged from them for several generations.
The undifferentiated cells are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, embryonic stem cells which are undifferentiated cells, pluripotent stem cells such as pluripotent mesenchymal stem cells; Unipotent stem cells such as vascular endothelial precursor cells having monodifferentiation ability; iPS cells and the like can be mentioned.

原核細胞としては、例えば、真正細菌、古細菌などが挙げられる。 Examples of prokaryotic cells include eubacteria and archaea.

細胞としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、正常ヒト皮膚線維芽細胞などが挙げられる。
正常ヒト皮膚線維芽細胞としては、市販品を用いることができ、前記市販品としては、例えば、商品名:CC2507(Lonza社製)などが挙げられる。
The cells are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include normal human skin fibroblasts.
As the normal human skin fibroblast, a commercially available product can be used, and examples of the commercially available product include trade name: CC2507 (manufactured by Lonza).

−その他の成分−
前記その他の成分としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、培地、架橋剤、pH調整剤、防腐剤、酸化防止剤などが挙げられる。
-Other ingredients-
The other components are not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. Examples thereof include a medium, a cross-linking agent, a pH adjuster, a preservative, and an antioxidant.

固定材A及び固定材Bにおいて用いられる材料としては、固定材Aで列挙される材料を固定材Bとして固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程に用い、固定材Bで列挙される材料を固定材Aとして固定材A含有溶液付与工程に用いてもよく、目的に応じて適宜、入れ替えることができる。 As the materials used in the fixing material A and the fixing material B, the materials listed in the fixing material A are used as the fixing material B in the fixing material B and the cell-containing suspension applying step, and the materials listed in the fixing material B are used. As the fixing material A, it may be used in the fixing material A-containing solution applying step, and can be appropriately replaced depending on the purpose.

固定材B及び細胞含有懸濁液付与手段としては、液滴吐出法(インクジェット法)により、固定材B及び細胞を含有する懸濁液として吐出する手段(以下、「吐出ヘッド」とも称することがある)を好適に用いることができる。ただし、固定材Bを付与する方法としては特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、液滴(懸濁液)を所望の位置に付与できる方法であればよく、本実施例にて記載するインクジェット法以外にも、例えば、マイクロマニピュレーター法、ゲル押し出し法、スクリーン印刷法等の転写法などが挙げられる。なお、インクジェット法とはノズルより液滴を連続的に滴下させる方法である。 As the means for imparting the fixing material B and the cell-containing suspension, the means for discharging the fixing material B and the cell-containing suspension as a suspension by a droplet ejection method (inkjet method) (hereinafter, also referred to as “discharging head”) may be used. Are) can be preferably used. However, the method of applying the fixing material B is not particularly limited, and any method may be used as long as it can be appropriately selected according to the purpose and the droplet (suspension) can be applied to a desired position. In addition to the inkjet method described in the above, examples thereof include a transfer method such as a micromanipulator method, a gel extrusion method, and a screen printing method. The inkjet method is a method in which droplets are continuously dropped from a nozzle.

インクジェット法としては、例えば、オンデマンド方式、コンティニュアス方式などが挙げられる。これらの中でも、コンティニュアス方式の場合、安定的な吐出状態に至るまでの空吐出、液滴量の調整、ウェルプレートの各ウェル間を移動する際にも連続的に液滴形成を行い続ける等の理由から、用いる懸濁液のデッドボリュームが多くなる傾向にある。本発明では細胞数を調整する観点からデッドボリュームによる影響を低減させることが好ましく、そのため上記2つの方式では、オンデマンド方式の方がより好適である。 Examples of the inkjet method include an on-demand method and a continuous method. Among these, in the case of the continuous method, empty discharge until a stable discharge state is achieved, the amount of droplets is adjusted, and droplets are continuously formed even when moving between each well of the well plate. For these reasons, the dead volume of the suspension used tends to increase. In the present invention, it is preferable to reduce the influence of dead volume from the viewpoint of adjusting the number of cells, and therefore, in the above two methods, the on-demand method is more preferable.

オンデマンド方式としては、例えば、液体に圧力を加えることによって液体を吐出する圧力印加方式、加熱による膜沸騰によって液体を吐出するサーマル方式、静電引力によって液滴を引っ張ることによって液滴を形成する静電方式等の既知の複数の方式などが挙げられる。これらの中でも、以下の理由から、圧力印加方式が好ましい。 Examples of the on-demand method include a pressure application method in which a liquid is discharged by applying pressure to the liquid, a thermal method in which the liquid is discharged by boiling a film due to heating, and a droplet is formed by pulling a droplet by electrostatic attraction. A plurality of known methods such as an electrostatic method can be mentioned. Among these, the pressure application method is preferable for the following reasons.

静電方式は、懸濁液を保持して液滴を形成する吐出部に対向して電極を設置する必要がある。本発明の評価用基材の製造方法では、液滴を受けるための基材が対向して配置されており、基材構成の自由度を上げるため電極の配置は無いほうが好ましい。
サーマル方式は、局所的な加熱が発生するため生体材料である細胞への影響や、ヒーター部への焦げ付き(コゲーション)が懸念される。熱による影響は、含有物や基材の用途に依存するため、一概に除外する必要はないが、圧力印加方式は、サーマル方式よりヒーター部への焦げ付きの懸念がないという点から好ましい。
In the electrostatic method, it is necessary to install an electrode facing the ejection portion that holds the suspension and forms a droplet. In the method for producing an evaluation base material of the present invention, the base materials for receiving the droplets are arranged so as to face each other, and it is preferable that the electrodes are not arranged in order to increase the degree of freedom in the composition of the base material.
Since the thermal method generates local heating, there is a concern about the influence on cells, which are biomaterials, and the scorching (cogation) on the heater part. Since the influence of heat depends on the content and the use of the base material, it is not necessary to exclude it unconditionally, but the pressure application method is preferable because there is no concern about burning to the heater portion as compared with the thermal method.

圧力印加方式としては、ピエゾ素子を用いて液体に圧力を加える方式、電磁バルブ等のバルブによって圧力を加える方式などが挙げられる。懸濁液の液滴吐出に使用可能な液滴生成デバイスの構成例を図2A〜図2Cに示す。
図2Aは、電磁バルブ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。電磁バルブ方式の吐出ヘッドは、電動機13a、電磁弁112、液体収容部としての液室を構成する液室壁11a、懸濁液300a、及びノズル111aを有する。
電磁バルブ方式の吐出ヘッドとしては、例えば、TechElan社のディスペンサなどを好適に用いることができる。
また、図2Bは、ピエゾ方式の吐出ヘッドの一例を示す模式図である。ピエゾ方式の吐出ヘッドは、圧電素子13b、液体収容部としての液室を構成する液室壁11b、懸濁液300b、及びノズル111bを有する。
ピエゾ方式の吐出ヘッドとしては、Cytena社のシングルセルプリンターなどを好適に用いることができる。
これらの吐出ヘッドのいずれも用いることが可能であるが、電磁バルブによる圧力印加方式では高速に繰り返し液滴を形成することができないため、評価用基材の製造のスループットを上げるためにはピエゾ方式を用いることが好ましい。また、一般的な圧電素子13bを用いたピエゾ方式の吐出ヘッドでは、沈降によって細胞濃度のムラが発生することや、ノズル詰まりが生じることが問題として生じることがある。
このため、より好ましい構成として図2Cに示した構成などが挙げられる。図2Cは、図2Bにおける圧電素子を用いたピエゾ方式の吐出ヘッドの変形例の模式図である。図2Cの吐出ヘッドは、圧電素子13c、液体収容部としての液室を構成する液室壁11c、懸濁液300c、及びノズル111cを有する。
図2Cの吐出ヘッドでは、図示していない制御装置からの圧電素子13cに対して電圧印加することにより、紙面横方向に圧縮応力が加わりメンブレンを紙面上下方向に変形させることができる。
Examples of the pressure application method include a method of applying pressure to a liquid using a piezo element, a method of applying pressure by a valve such as a solenoid valve, and the like. 2A to 2C show configuration examples of a droplet generation device that can be used to eject a droplet of a suspension.
FIG. 2A is a schematic view showing an example of a solenoid valve type discharge head. The solenoid valve type discharge head includes an electric motor 13a, a solenoid valve 112, a liquid chamber wall 11a constituting a liquid chamber as a liquid accommodating portion, a suspension 300a, and a nozzle 111a.
As the solenoid valve type discharge head, for example, a dispenser manufactured by TechElan can be preferably used.
Further, FIG. 2B is a schematic diagram showing an example of a piezo type discharge head. The piezo type discharge head has a piezoelectric element 13b, a liquid chamber wall 11b constituting a liquid chamber as a liquid accommodating portion, a suspension 300b, and a nozzle 111b.
As the piezo type discharge head, a single cell printer manufactured by Cytena or the like can be preferably used.
Although any of these discharge heads can be used, the piezo method is used to increase the throughput of manufacturing the evaluation substrate because the pressure application method using a solenoid valve cannot form repeated droplets at high speed. It is preferable to use. Further, in the piezo type ejection head using the general piezoelectric element 13b, unevenness of cell concentration may occur due to sedimentation, or nozzle clogging may occur.
Therefore, as a more preferable configuration, the configuration shown in FIG. 2C and the like can be mentioned. FIG. 2C is a schematic view of a modified example of the piezo type discharge head using the piezoelectric element in FIG. 2B. The discharge head of FIG. 2C has a piezoelectric element 13c, a liquid chamber wall 11c constituting a liquid chamber as a liquid accommodating portion, a suspension 300c, and a nozzle 111c.
In the discharge head of FIG. 2C, by applying a voltage to the piezoelectric element 13c from a control device (not shown), compressive stress is applied in the lateral direction of the paper surface, and the membrane can be deformed in the vertical direction of the paper surface.

オンデマンド方式以外の方式としては、例えば、連続的に液滴を形成させるコンティニュアス方式などが挙げられる。コンティニュアス方式では、液滴を加圧してノズルから押し出す際に圧電素子やヒーターによって定期的なゆらぎを与え、それによって微小な液滴を連続的に作り出すことができる。さらに、飛翔中の液滴の吐出方向を電圧を印加することによって制御することにより、ウェルに着弾させるか、回収部に回収するかを選ぶことも可能である。このような方式は、セルソーター、又はフローサイトメーターで用いられており、例えば、ソニー株式会社製の装置名:セルソーターSH800を用いることができる。 Examples of the method other than the on-demand method include a continuous method in which droplets are continuously formed. In the continuous method, when the droplet is pressurized and extruded from the nozzle, a piezoelectric element or a heater gives a periodic fluctuation, whereby minute droplets can be continuously produced. Further, by controlling the ejection direction of the flying droplet by applying a voltage, it is possible to select whether to land on the well or collect the droplet on the collecting unit. Such a method is used in a cell sorter or a flow cytometer, and for example, an apparatus name: Cell Sorter SH800 manufactured by Sony Corporation can be used.

図3Aは、圧電素子に印加する電圧の一例を示す模式図である。また、図3Bは、圧電素子に印加する電圧の他の一例を示す模式図である。図3Aは、液滴を形成するための駆動電圧を示す。電圧(V、V、V)の強弱により、液滴を形成することができる。図3Bは、液滴の吐出を行わずに懸濁液を撹拌するための電圧を示している。 FIG. 3A is a schematic diagram showing an example of the voltage applied to the piezoelectric element. Further, FIG. 3B is a schematic diagram showing another example of the voltage applied to the piezoelectric element. FIG. 3A shows the drive voltage for forming a droplet. Voltage (V A, V B, V C) by intensity, it is possible to form a droplet. FIG. 3B shows the voltage for stirring the suspension without ejecting the droplets.

液滴を吐出しない期間中に、液滴を吐出するほどには強くない複数のパルスを入力することによって、液質内の懸濁液を撹拌することが可能であり、細胞沈降による濃度分布の発生を抑制することができる。 It is possible to agitate the suspension in the liquid by inputting multiple pulses that are not strong enough to eject the droplets during the non-ejection period, and the concentration distribution due to cell sedimentation. The occurrence can be suppressed.

本発明において使用することができる吐出ヘッドの液滴形成動作に関して、以下に説明する。
吐出ヘッドは、圧電素子に形成された上下電極に、パルス状の電圧を印加することにより液滴を吐出することができる。図4A〜図4Cは、それぞれのタイミングにおける液滴の状態を示す模式図である。図4Aは、まず、圧電素子13cに電圧を印加することにより、メンブレン12cが急激に変形することによって、液室壁11cとノズル部が形成されるメンブレン12cとによって形成される液室内に保持された懸濁液とメンブレン12cとの間に高い圧力が発生し、この圧力によってノズル部から液滴が外に押し出される。次に、図4Bに示すように、圧力が上方に緩和するまでの時間、ノズル部からの液押し出しが続き液滴が成長する。最後に、図4Cに示すように、メンブレン12cが元の状態に戻る際に懸濁液とメンブレン12cとの界面近傍の液圧力が低下し、液滴310’が形成される。
The droplet forming operation of the ejection head that can be used in the present invention will be described below.
The ejection head can eject droplets by applying a pulsed voltage to the upper and lower electrodes formed on the piezoelectric element. 4A to 4C are schematic views showing the state of the droplet at each timing. In FIG. 4A, first, when a voltage is applied to the piezoelectric element 13c, the membrane 12c is rapidly deformed, so that the liquid chamber wall 11c is held in the liquid chamber formed by the liquid chamber wall 11c and the membrane 12c on which the nozzle portion is formed. A high pressure is generated between the suspension and the membrane 12c, and this pressure pushes the droplets out of the nozzle. Next, as shown in FIG. 4B, the liquid is continuously extruded from the nozzle portion for a time until the pressure is relaxed upward, and the droplet grows. Finally, as shown in FIG. 4C, when the membrane 12c returns to its original state, the liquid pressure near the interface between the suspension and the membrane 12c decreases, and a droplet 310'is formed.

本発明に用いられる液滴形成装置について、図5から図7を用いて説明する。
図5は、液滴形成装置の一例を示す模式図である。図5に示すように、液滴形成装置1Aは、吐出ヘッド(液滴吐出手段)10と、駆動手段20と、制御手段70とを有する。
The droplet forming apparatus used in the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 7.
FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a droplet forming apparatus. As shown in FIG. 5, the droplet forming device 1A includes a ejection head (droplet ejection means) 10, a driving means 20, and a control means 70.

吐出ヘッド10は、液室壁11と、メンブレン12と、駆動素子13とを有しており、固定材B及び細胞350を含有する懸濁液300を液滴として吐出することができる。 The discharge head 10 has a liquid chamber wall 11, a membrane 12, and a driving element 13, and can discharge the suspension 300 containing the fixing material B and the cells 350 as droplets.

液室壁11とノズル部が形成されるメンブレン12とによって形成される液室は、固定材B及び細胞350を含有する懸濁液300を保持する液体保持部であり、下面側には貫通孔であるノズル111が形成されている。液室は、例えば、金属やシリコン、セラミックス等から形成することができる。 The liquid chamber formed by the liquid chamber wall 11 and the membrane 12 on which the nozzle portion is formed is a liquid holding portion that holds the suspension 300 containing the fixing material B and the cells 350, and has a through hole on the lower surface side. Nozzle 111 is formed. The liquid chamber can be formed of, for example, metal, silicon, ceramics, or the like.

メンブレン12は、液室壁11の上端部に固定された膜状部材である。メンブレン12の平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。 The membrane 12 is a film-like member fixed to the upper end of the liquid chamber wall 11. The planar shape of the membrane 12 may be, for example, circular, but may be elliptical, quadrangular, or the like.

駆動素子13は、メンブレン12の上面側に設けられている。駆動素子13の形状は、メンブレン12の形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン12の平面形状が円形である場合には、円形の駆動素子13を設けることが好ましい。 The drive element 13 is provided on the upper surface side of the membrane 12. The shape of the drive element 13 can be designed according to the shape of the membrane 12. For example, when the planar shape of the membrane 12 is circular, it is preferable to provide a circular driving element 13.

駆動素子13に駆動手段20から駆動信号を供給することにより、メンブレン12を振動させることができる。メンブレン12の振動により、細胞350を含有する液滴を、ノズル111から吐出させることができる。 The membrane 12 can be vibrated by supplying a drive signal from the drive means 20 to the drive element 13. The vibration of the membrane 12 allows the droplets containing the cells 350 to be ejected from the nozzle 111.

駆動素子13として圧電素子を用いる場合には、例えば、圧電材料の上面及び下面に電圧を印加するための電極を設けた構造とすることができる。この場合、駆動手段20から圧電素子の上下電極間に電圧を印加することによって紙面横方向に圧縮応力が加わり、メンブレン12を紙面上下方向に振動させることができる。圧電材料としては、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛(PZT)を用いることができる。この他にも、ビスマス鉄酸化物、ニオブ酸金属物、チタン酸バリウム、或いはこれらの材料に金属や異なる酸化物を加えたもの等、様々な圧電材料を用いることができる。 When a piezoelectric element is used as the driving element 13, for example, a structure may be provided in which electrodes for applying a voltage are provided on the upper surface and the lower surface of the piezoelectric material. In this case, by applying a voltage between the upper and lower electrodes of the piezoelectric element from the driving means 20, compressive stress is applied in the lateral direction of the paper surface, and the membrane 12 can be vibrated in the vertical direction of the paper surface. As the piezoelectric material, for example, lead zirconate titanate (PZT) can be used. In addition to this, various piezoelectric materials such as bismuth iron oxide, metal niobate, barium titanate, or these materials to which a metal or a different oxide is added can be used.

制御手段70は、駆動手段20を制御する機能を有している。以下、図6を参照し、制御手段70の動作を含有する液滴形成装置1Aの動作について説明する。 The control means 70 has a function of controlling the drive means 20. Hereinafter, the operation of the droplet forming apparatus 1A including the operation of the control means 70 will be described with reference to FIG.

図6は、図5の制御手段のハードウェアブロックを例示する図である。 FIG. 6 is a diagram illustrating a hardware block of the control means of FIG.

図6に示すように、制御手段70は、CPU71と、ROM72と、RAM73と、I/F74と、バスライン75とを有している。CPU71、ROM72、RAM73、及びI/F74は、バスライン75を介して相互に接続されている。 As shown in FIG. 6, the control means 70 includes a CPU 71, a ROM 72, a RAM 73, an I / F 74, and a bus line 75. The CPU 71, ROM 72, RAM 73, and I / F 74 are connected to each other via a bus line 75.

CPU71は、制御手段70の各機能を制御する。記憶手段であるROM72は、CPU71が制御手段70の各機能を制御するために実行するプログラムや、各種情報を記憶している。記憶手段であるRAM73は、CPU71のワークエリア等として使用される。また、RAM73は、所定の情報を一時的に記憶することができる。I/F74は、液滴形成装置1Aを他の機器等と接続するためのインターフェイスである。液滴形成装置1Aは、I/F74を介して、外部ネットワーク等と接続されてもよい。 The CPU 71 controls each function of the control means 70. The ROM 72, which is a storage means, stores a program executed by the CPU 71 to control each function of the control means 70 and various information. The RAM 73, which is a storage means, is used as a work area or the like of the CPU 71. Further, the RAM 73 can temporarily store predetermined information. The I / F 74 is an interface for connecting the droplet forming device 1A to another device or the like. The droplet forming apparatus 1A may be connected to an external network or the like via the I / F 74.

図7は、図5の吐出ヘッドの他の変形例を示す模式図である。図7に示すように、液滴形成装置1Bは、液滴吐出手段10が液滴吐出手段10Bに置換された点が、液滴形成装置1A(図5参照)と相違する。なお、既に説明した実施の形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
液滴吐出手段10Bは、液室壁11Bと、メンブレン12Bと、駆動素子13Bとを有している。液室壁11Bにより構成される液室は、液室内を大気に開放する大気開放部115を上部に有しており、懸濁液300中に混入した気泡を大気開放部115から排出可能に構成されている。
FIG. 7 is a schematic view showing another modification of the discharge head of FIG. As shown in FIG. 7, the droplet forming apparatus 1B differs from the droplet forming apparatus 1A (see FIG. 5) in that the droplet ejection means 10 is replaced with the droplet ejection means 10B. It should be noted that the description of the same component as that of the embodiment already described may be omitted.
The droplet ejection means 10B has a liquid chamber wall 11B, a membrane 12B, and a driving element 13B. The liquid chamber composed of the liquid chamber wall 11B has an atmospheric opening portion 115 that opens the liquid chamber to the atmosphere at the upper part, and is configured so that air bubbles mixed in the suspension 300 can be discharged from the atmospheric opening portion 115. Has been done.

メンブレン12Bは、液室壁11Bにより構成される液室の下端部に固定された膜状部材である。メンブレン12Bの略中心には貫通孔であるノズル121が形成されており、液室に保持された懸濁液300はメンブレン12Bの振動によりノズル121から液滴として吐出される。メンブレン12Bの振動の慣性により液滴を形成するため、高表面張力(高粘度)の懸濁液300でも吐出が可能である。メンブレン12Bの平面形状は、例えば、円形とすることができるが、楕円状や四角形等としてもよい。 The membrane 12B is a film-like member fixed to the lower end of the liquid chamber composed of the liquid chamber wall 11B. A nozzle 121, which is a through hole, is formed at substantially the center of the membrane 12B, and the suspension 300 held in the liquid chamber is discharged as droplets from the nozzle 121 by the vibration of the membrane 12B. Since droplets are formed by the inertia of the vibration of the membrane 12B, even a suspension 300 having a high surface tension (high viscosity) can be discharged. The planar shape of the membrane 12B may be, for example, circular, but may be elliptical, quadrangular, or the like.

メンブレン12Bの材質としては特に限定はないが、柔らか過ぎるとメンブレン12Bが簡単に振動し、吐出しないときに直ちに振動を抑えることが困難であるため、ある程度の硬さがある材質を用いることが好ましい。メンブレン12Bの材質としては、例えば、金属材料やセラミックス材料、ある程度硬さのある高分子材料等を用いることができる。 The material of the membrane 12B is not particularly limited, but if it is too soft, the membrane 12B easily vibrates and it is difficult to immediately suppress the vibration when it is not discharged. Therefore, it is preferable to use a material having a certain degree of hardness. .. As the material of the membrane 12B, for example, a metal material, a ceramic material, a polymer material having a certain degree of hardness, or the like can be used.

特に、細胞を用いる際には、細胞やタンパク質に対する付着性の低い材料であることが好ましい。細胞の付着性は一般的に材質の水との接触角に依存性があると言われており、材質の親水性が高い又は疎水性が高いときには細胞の付着性が低い。親水性の高い材料としては各種金属材料やセラミックス(金属酸化物)を用いることが可能であり、疎水性が高い材料としてはフッ素樹脂等を用いることが可能である。 In particular, when using cells, it is preferable that the material has low adhesion to cells and proteins. It is generally said that the cell adhesion depends on the contact angle of the material with water, and when the material has high hydrophilicity or hydrophobicity, the cell adhesion is low. Various metal materials and ceramics (metal oxides) can be used as the material having high hydrophilicity, and fluororesin or the like can be used as the material having high hydrophobicity.

このような材料の他の例としては、例えば、ステンレス鋼やニッケル、アルミニウム等や、二酸化ケイ素、アルミナ、ジルコニアなどを挙げることができる。これら以外にも、材料表面をコーティングすることで細胞接着性を低下させることも考えられる。例えば、材料表面を前述の金属又は金属酸化物材料でコーティングすることや、細胞膜を模した合成リン脂質ポリマー(例えば、日油株式会社製、Lipidure)によってコーティングすることが可能である。 Other examples of such materials include, for example, stainless steel, nickel, aluminum and the like, silicon dioxide, alumina, zirconia and the like. In addition to these, it is also conceivable to reduce cell adhesion by coating the surface of the material. For example, the surface of the material can be coated with the above-mentioned metal or metal oxide material, or with a synthetic phospholipid polymer imitating a cell membrane (for example, Lipidure manufactured by NOF CORPORATION).

ノズル121は、メンブレン12Bの略中心に実質的に真円状の貫通孔として形成されていることが好ましい。この場合、ノズル121の径としては、特に限定はないが、細胞350がノズル121に詰まることを避けるため、細胞350の大きさの2倍以上とすることが好ましい。細胞350が、例えば、動物細胞、特にヒトの細胞である場合、ヒトの細胞の大きさは一般的に5μm〜50μm程度であるため、ノズル121の径を、使用する細胞に合わせて10μm以上が好ましく、100μm以上がより好ましい。 It is preferable that the nozzle 121 is formed as a substantially circular through hole in the substantially center of the membrane 12B. In this case, the diameter of the nozzle 121 is not particularly limited, but it is preferably twice or more the size of the cell 350 in order to prevent the cells 350 from being clogged with the nozzle 121. When the cell 350 is, for example, an animal cell, particularly a human cell, the size of the human cell is generally about 5 μm to 50 μm, so that the diameter of the nozzle 121 should be 10 μm or more according to the cell to be used. It is preferably 100 μm or more, more preferably 100 μm or more.

一方で、ノズル121の径は、200μm以下であることが好ましい。つまり、液滴吐出手段10Bにおいては、ノズル121の径は、典型的には10μm〜200μmの範囲となる。 On the other hand, the diameter of the nozzle 121 is preferably 200 μm or less. That is, in the droplet ejection means 10B, the diameter of the nozzle 121 is typically in the range of 10 μm to 200 μm.

駆動素子13Bは、メンブレン12Bの下面側に形成されている。駆動素子13Bの形状は、メンブレン12Bの形状に合わせて設計することができる。例えば、メンブレン12Bの平面形状が円形である場合には、ノズル121の周囲に平面形状が円環状(リング状)の駆動素子13Bを形成することが好ましい。駆動素子13Bの駆動方式は、駆動素子13と同様とすることができる。 The drive element 13B is formed on the lower surface side of the membrane 12B. The shape of the drive element 13B can be designed according to the shape of the membrane 12B. For example, when the planar shape of the membrane 12B is circular, it is preferable to form a driving element 13B having an annular (ring-shaped) planar shape around the nozzle 121. The drive system of the drive element 13B can be the same as that of the drive element 13.

駆動手段20は、メンブレン12Bを振動させて液滴を形成する吐出波形と、液滴を形成しない範囲でメンブレン12Bを振動させる撹拌波形とを駆動素子13Bに選択的に(例えば、交互に)付与することができる。 The driving means 20 selectively (for example, alternately) imparts an ejection waveform that vibrates the membrane 12B to form a droplet and a stirring waveform that vibrates the membrane 12B within a range that does not form a droplet. can do.

例えば、吐出波形及び撹拌波形を何れも矩形波とし、吐出波形の駆動電圧よりも撹拌波形の駆動電圧を低くすることで、撹拌波形の印加により液滴が形成されないようにすることができる。つまり、駆動電圧の高低により、メンブレン12Bの振動状態(振動の程度)を制御することができる。 For example, by making the discharge waveform and the stirring waveform both rectangular waves and lowering the driving voltage of the stirring waveform to be lower than the driving voltage of the discharging waveform, it is possible to prevent the formation of droplets by applying the stirring waveform. That is, the vibration state (degree of vibration) of the membrane 12B can be controlled by adjusting the driving voltage.

液滴吐出手段10Bでは、駆動素子13Bがメンブレン12Bの下面側に形成されているため、駆動素子13Bによりメンブレン12が振動すると、液室の下部方向から上部方向への流れを生じさせることが可能である。 In the droplet ejection means 10B, since the drive element 13B is formed on the lower surface side of the membrane 12B, when the membrane 12 vibrates due to the drive element 13B, it is possible to generate a flow from the lower side to the upper side of the liquid chamber. Is.

この時、細胞350の動きは下から上への運動となり、液室内で対流が発生して固定材B及び細胞350を含有する懸濁液300の撹拌が起きる。液室の下部方向から上部方向への流れにより、沈降、凝集した細胞350が液室の内部に均一に分散する。 At this time, the movement of the cells 350 becomes a movement from the bottom to the top, convection occurs in the liquid chamber, and the suspension 300 containing the fixing material B and the cells 350 is agitated. Due to the flow from the lower part to the upper part of the liquid chamber, the settled and aggregated cells 350 are uniformly dispersed inside the liquid chamber.

つまり、駆動手段20は、吐出波形を駆動素子13Bに加え、メンブレン12Bの振動状態を制御することにより、液室に保持された固定材B及び細胞350を含有する懸濁液300をノズル121から液滴として吐出させることができる。又、駆動手段20は、撹拌波形を駆動素子13Bに加え、メンブレン12Bの振動状態を制御することにより、液室に保持された固定材B及び細胞350を含有する懸濁液300を撹拌することができる。なお、撹拌時には、ノズル121から液滴は吐出されない。 That is, the driving means 20 applies the discharge waveform to the driving element 13B and controls the vibration state of the membrane 12B to transfer the suspension 300 containing the fixing material B and the cells 350 held in the liquid chamber from the nozzle 121. It can be ejected as a droplet. Further, the driving means 20 agitates the suspension 300 containing the fixing material B and the cells 350 held in the liquid chamber by adding the stirring waveform to the driving element 13B and controlling the vibration state of the membrane 12B. Can be done. During stirring, no droplets are ejected from the nozzle 121.

このように、液滴を形成していない間に固定材B及び細胞350を含有する懸濁液300を撹拌することにより、細胞350がメンブレン12B上に沈降、凝集することを防ぐと共に、細胞350を固定材Bを含有する懸濁液300中にムラなく分散させることができる。これにより、ノズル121の詰まりを抑えることが可能となる。その結果、固定材B及び細胞350を含有する懸濁液300を、長時間連続して安定的に液滴として吐出することができる。 In this way, by stirring the suspension 300 containing the fixing material B and the cells 350 while the droplets are not formed, the cells 350 are prevented from settling and aggregating on the membrane 12B, and the cells 350 are prevented from being settled and aggregated. Can be evenly dispersed in the suspension 300 containing the fixing material B. This makes it possible to suppress the clogging of the nozzle 121. As a result, the suspension 300 containing the fixing material B and the cells 350 can be continuously and stably discharged as droplets for a long period of time.

また、固定材B及び細胞350を含有する懸濁液300中に気泡が混入する場合がある。この場合でも、吐出ヘッド10Bにおいては、液室の上部に大気開放部115が設けられているため、固定材B及び細胞350を含有する懸濁液300中に混入した気泡を、大気開放部115を通じて外気に排出できる。これによって、気泡排出のために大量の液を捨てることなく、連続して安定的に液滴を形成することが可能となる。 In addition, air bubbles may be mixed in the suspension 300 containing the fixing material B and the cells 350. Even in this case, since the discharge head 10B is provided with the air opening portion 115 at the upper part of the liquid chamber, the air bubbles mixed in the suspension 300 containing the fixing material B and the cells 350 can be removed from the air opening portion 115. It can be discharged to the outside air through. This makes it possible to continuously and stably form droplets without discarding a large amount of liquid for discharging bubbles.

すなわち、ノズル121の近傍に気泡が混入した場合や、メンブレン12B上に多数の気泡が混入した場合には吐出状態に影響を及ぼすため、長い時間安定的に液滴の形成を行うためには、混入した気泡を排出する必要がある。通常、メンブレン12B上に混入した気泡は、自然に若しくはメンブレン12Bの振動によって上方に移動するが、液室には大気開放部115が設けられているため、混入した気泡を大気開放部115から排出可能となる。そのため、液室に気泡が混入しても不吐出が発生することを防止可能となり、連続して安定的に液滴を形成することができる。 That is, when bubbles are mixed in the vicinity of the nozzle 121 or when a large number of bubbles are mixed on the membrane 12B, the ejection state is affected. Therefore, in order to stably form the droplets for a long time, it is necessary to form the droplets stably. It is necessary to discharge the mixed air bubbles. Normally, the air bubbles mixed on the membrane 12B move upward naturally or by the vibration of the membrane 12B, but since the liquid chamber is provided with the air opening portion 115, the mixed air bubbles are discharged from the air opening portion 115. It will be possible. Therefore, it is possible to prevent non-ejection even if air bubbles are mixed in the liquid chamber, and it is possible to continuously and stably form droplets.

なお、液滴を形成しないタイミングで、液滴を形成しない範囲でメンブレン12Bを振動させ、積極的に気泡を液室の上方に移動させてもよい。 The membrane 12B may be vibrated at a timing when the droplets are not formed within a range where the droplets are not formed, and the bubbles may be positively moved above the liquid chamber.

−ハイドロゲル−
ハイドロゲルとしては、固定材Aと、固定材Bとのそれぞれ少なくとも一部が混合(反応)されて形成される。
細胞の周囲は、固定材Aと、固定材Bとのそれぞれ少なくとも一部が混合されてハイドロゲルを形成していればよく、ハイドロゲル以外にも、固定材A及び固定材Bが共存している状態でもよい。
ハイドロゲルは、基材上において、細胞を基材に固定する。
ハイドロゲルは、細胞の少なくとも一部を被覆することが好ましく、細胞の全体を被覆することがより好ましい。ハイドロゲルが、細胞の少なくとも一部を被覆することにより、細胞の乾燥を防止することができる。
-Hydrogel-
The hydrogel is formed by mixing (reacting) at least a part of each of the fixing material A and the fixing material B.
Around the cell, at least a part of the fixing material A and the fixing material B may be mixed to form a hydrogel, and the fixing material A and the fixing material B coexist in addition to the hydrogel. It may be in the state of being.
The hydrogel immobilizes the cells on the substrate on the substrate.
The hydrogel preferably covers at least a portion of the cell, more preferably the entire cell. The hydrogel can prevent the cells from drying out by covering at least a part of the cells.

<固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程、及び固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する手段>
固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程は、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液に少なくとも一部が被覆された細胞が乾燥する時間に達した場合に、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程である。
固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する手段は、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液に少なくとも一部が被覆された細胞が乾燥する時間に達した場合に、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する手段である。
固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程は、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する手段により好適に実施することができる。
固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程は、基材上に付与された細胞の表面の少なくとも一部が露出している(被覆されていない)場合に、実施することが好ましい。固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与することにより、細胞の乾燥を防止することができる。
固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液としては、少なくとも一部が露出している細胞の表面に付与することが好ましい。
固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液に少なくとも一部が被覆された細胞が乾燥する時間としては、例えば、予め細胞の乾燥時間を実験により求めておくことなどが挙げられる。
<Step of applying a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B, and means for applying the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B>
The step of applying the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B is the time when the cells partially coated with the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B are dried. When it reaches, it is a step of applying a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B.
The means for applying the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B is at the time when the cells partially coated with the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B are dried. When it reaches, it is a means for applying a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B.
The step of applying the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B can be preferably carried out by means for applying the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B.
The step of applying the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B is carried out when at least a part of the surface of the cells applied on the substrate is exposed (uncoated). It is preferable to do so. By applying a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B, drying of the cells can be prevented.
As a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B, it is preferable to apply the solution to the surface of cells at least partially exposed.
Examples of the time for the cells partially coated with the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B to dry include, for example, obtaining the drying time of the cells in advance by an experiment.

被覆されていない細胞に付与する材料としては、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかが好ましく、固定材A及び固定材Bの両方を付与して、少なくとも一部がハイドロゲルを形成することがより好ましく、完全にハイドロゲルを形成することが特に好ましい。
また、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液以外にも、細胞の乾燥防止の点から、露出した細胞を被覆することができれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、培地などを用いることもできる。
As the material to be applied to the uncoated cells, at least one of the fixing material A and the fixing material B is preferable, and both the fixing material A and the fixing material B are applied to form at least a part of the hydrogel. Is more preferable, and it is particularly preferable to completely form a hydrogel.
In addition to the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B, there is no particular limitation as long as the exposed cells can be coated from the viewpoint of preventing the cells from drying out, and an appropriate selection can be made according to the purpose. For example, a medium or the like can be used.

<培地を付与する工程、及び培地を付与する手段>
培地を付与する工程は、細胞が、ハイドロゲルを介して前記基材に固定された後に、ハイドロゲル上に培地を付与する工程である。
培地を付与する工程は、培地を付与する手段により好適に実施することができる。
<Step of applying the medium and means for applying the medium>
The step of applying the medium is a step of applying the medium on the hydrogel after the cells are fixed to the substrate via the hydrogel.
The step of applying the medium can be preferably carried out by means for applying the medium.

培地を付与する手段としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、マイクロピペット等を用いたピペット分注法、マイクロマニピュレーター法、アスピレータ法、インクジェット法、スクリーン印刷法等の転写法などが挙げられる。 The means for applying the medium is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a pipette dispensing method using a micropipette, a micromanipulator method, an aspirator method, an inkjet method, a screen printing method, etc. Etc., such as a transfer method.

−培地−
培地としては、組織体の形成と維持に必要な成分を含み、乾燥を防ぎ、浸透圧などの外部環境を整える溶液であり、当該分野で公知のものを適宜選択することができる。常時培地液内に浸しておく必要のない場合においては適宜除去してもよい。
-Medium-
The medium is a solution containing components necessary for the formation and maintenance of tissues, preventing drying, and adjusting the external environment such as osmotic pressure, and those known in the art can be appropriately selected. If it is not necessary to keep it in the medium solution at all times, it may be removed as appropriate.

培地としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、天然培地、半合成培地、合成培地等の組成により分類される培地;半固形培地、液体培地、粉末培地(以下、「粉培地」とも称することがある)等の形状により分類される培地などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。細胞が動物由来である場合、動物細胞の培養に用いられる培地であればいずれも用いることができる。 The medium is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, a medium classified according to the composition of a natural medium, a semi-synthetic medium, a synthetic medium, etc .; a semi-solid medium, a liquid medium, a powder medium ( Hereinafter, a medium classified according to the shape such as (sometimes referred to as “powder medium”) and the like can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. When the cells are of animal origin, any medium used for culturing animal cells can be used.

動物細胞の培養に用いられる培地としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ダルベッコ改変イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagles’s Medium;D−MEM)、ハムF12培地(Ham’s Nutrient Mixture F12)、D−MEM/F12培地、マッコイ5A培地(McCoy’s 5A medium)、イーグルMEM培地(Eagles’s Minimum Essential Medium;EMEM)、αMEM培地(alpha Modified Eagles’s Minimum Essential Medium;αMEM)、MEM培地(Minimum Essential Medium)、RPMI1640培地、イスコフ改変ダルベッコ培地(Iscove’s Modified Dulbecco’s Medium;IMDM)、MCDB131培地、ウィリアム培地E、IPL41培地、Fischer’s培地、StemPro34(インビトロジェン社製)、X−VIVO 10(ケンブレックス社製)、X−VIVO 15(ケンブレックス社製)、HPGM(ケンブレックス社製)、StemSpan H3000(ステムセルテクノロジー社製)、StemSpanSFEM(ステムセルテクノロジー社製)、StemlineII(シグマアルドリッチ社製)、QBSF−60(クオリティバイオロジカル社製)、StemProhESCSFM(インビトロジェン社製)、Essential8(登録商標)培地(ギブコ社製)、mTeSR1或いは2培地(ステムセルテクノロジー社製)、リプロFF或いはリプロFF2(リプロセル社製)、PSGro hESC/iPSC培地(システムバイオサイエンス社製)、NutriStem(登録商標)培地(バイオロジカルインダストリーズ社製)、CSTI−7培地(細胞科学研究所社製)、MesenPRO RS培地(ギブコ社製)、MF−Medium(登録商標)間葉系幹細胞増殖培地(東洋紡株式会社製)、Sf−900II(インビトロジェン社製)、Opti−Pro(インビトロジェン社製)などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。 The medium used for culturing animal cells is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, Dulvecco's Modified Eagles's Medium (D-MEM), Ham F12 Medium (Ham's Nutrition Mixture F12), D-MEM / F12 medium, McCoy's 5A medium, Eagle's Medium Essential Medium (EMEM), αMEM medium (EMEM), αMEM medium. Minimum Essential Medium (αMEM), MEM medium (Minimum Essential Medium), RPMI1640 medium, Iskov's Modified Dulvecco's Medium (IMDM) medium E StemPro34 (Invigen), X-VIVO 10 (Kembrex), X-VIVO 15 (Kembrex), HPGM (Kembrex), StemSpan H3000 (Stemcell Technology), StemSpanSMEM (Stemcell Technology) , StemlineII (manufactured by Sigma Aldrich), QBSF-60 (manufactured by Quality Biological), StemProhESCSFM (manufactured by Invitrogen), Essential8 (registered trademark) medium (manufactured by Gibco), mTeSR1 or 2 medium (manufactured by Stemcell Technology). , Repro FF or Repro FF2 (manufactured by Reprocell), PSGro hESC / iPSC medium (manufactured by System Bioscience), NutriStem (registered trademark) medium (manufactured by Bionic Industries), CSTI-7 medium (manufactured by Cell Science Laboratory). , MesenPRO RS medium (Gibco), MF-Media (registered trademark) Membranous stem cell growth medium (Toyo Spinning Co., Ltd.), Sf-900II (Invigen), Opti-Pro (Invigen) And so on. These may be used alone or in combination of two or more.

培地中の二酸化炭素濃度としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、2%以上5%以下が好ましく、3%以上4%以下がより好ましい。前記二酸化炭素濃度が、2%以上5%以下であると、細胞を好適に培養させることができる。 The carbon dioxide concentration in the medium is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose, but is preferably 2% or more and 5% or less, and more preferably 3% or more and 4% or less. When the carbon dioxide concentration is 2% or more and 5% or less, cells can be suitably cultured.

ここで、図8Aから図8Cを用いて、本発明の評価用基材の製造方法について説明する。図8Aは、固定材A含有溶液付与工程の一例を示す概略図である。図8Bは、固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程の一例を示す概略図である。図8Cは、培地を付与する工程の一例を示す概略図である。 Here, the method for producing the evaluation base material of the present invention will be described with reference to FIGS. 8A to 8C. FIG. 8A is a schematic view showing an example of a fixing material A-containing solution applying step. FIG. 8B is a schematic view showing an example of the fixing material B and the cell-containing suspension applying step. FIG. 8C is a schematic view showing an example of a step of applying a medium.

図8Aに示すように、固定材Aを含有する溶液21を、マイクロピペット22により基材20に付与する。次に、図8Bに示すように、インクジェットヘッド23を用いて、インクジェット法により、固定材B及び細胞26を含有する懸濁液を液滴24にして吐出して、固定材Aを含有する溶液21を含有する基材20に付与する。固定材B及び細胞26を含有する懸濁液を固定材Aを含有する溶液21に接触させることにより、固定材Aと固定材Bとが反応して、ハイドロゲル25が形成される。形成されたハイドロゲル25を介して、細胞26が基材20に接着した評価用基材を作製することができる。次に、図8Cに示すように、細胞26を含有するハイドロゲル25上に、培地27をマイクロピペット22により滴下して、ハイドロゲル25の乾燥防止や評価の前準備をすることができる。 As shown in FIG. 8A, the solution 21 containing the fixing material A is applied to the base material 20 by the micropipette 22. Next, as shown in FIG. 8B, the suspension containing the fixing material B and the cells 26 is discharged as droplets 24 by the inkjet method using the inkjet head 23, and the solution containing the fixing material A is discharged. It is applied to the base material 20 containing 21. By contacting the suspension containing the fixing material B and the cells 26 with the solution 21 containing the fixing material A, the fixing material A and the fixing material B react with each other to form the hydrogel 25. An evaluation base material in which cells 26 are adhered to the base material 20 can be produced via the formed hydrogel 25. Next, as shown in FIG. 8C, the medium 27 can be dropped onto the hydrogel 25 containing the cells 26 by a micropipette 22 to prevent the hydrogel 25 from drying out and to prepare for evaluation.

次に、図9Aから図9Dを用いて、本発明の評価用基材の製造方法における固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程を含有する場合について説明する。図9Aは、固定材A含有溶液付与工程の一例を示す概略図である。図9Bは、固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程の一例を示す概略図である。図9Cは、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程の一例を示す概略図である。図9Dは、培地を付与する工程の一例を示す概略図である。 Next, a case will be described using FIGS. 9A to 9D to include a step of applying a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B in the method for producing the evaluation base material of the present invention. FIG. 9A is a schematic view showing an example of the fixing material A-containing solution applying step. FIG. 9B is a schematic view showing an example of the fixing material B and the cell-containing suspension applying step. FIG. 9C is a schematic view showing an example of a step of applying a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B. FIG. 9D is a schematic view showing an example of a step of applying a medium.

まず、図9Aに示すように、固定材Aを含有する溶液21を、マイクロピペット22により基材20に付与する。次に、図9Bに示すように、インクジェットヘッド23を用いて、インクジェット法により、固定材B及び細胞26を含有する懸濁液を液滴24にして吐出して、固定材Aを含有する溶液21を含有する基材20に付与する。この場合、固定材B及び細胞26を含有する懸濁液を固定材Aを含有する溶液21に接触させることにより、固定材Aと固定材Bとの少なくとも一部が混合されて、ハイドロゲル28が形成されるが、細胞26の表面の一部が、ハイドロゲル28から露出している。
そこで、図9Cに示すように、(ハイドロゲルに被覆されていない)細胞上に、固定材A及び固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を液滴24’にてインクジェットヘッド23’からインクジェット法により吐出して、細胞26の(ハイドロゲルに被覆されていない)表面に付与して、固定材A、固定材B、ハイドロゲル、又はこれらの混ざった被覆膜24”を形成する。これにより、細胞26のハイドロゲルに被覆されていない表面が乾燥することを防止することができる。なお、細胞26の乾燥防止については、例えば、予め細胞26の乾燥時間を実験により求めておき、その実験データから得られた乾燥時間に基づいて、適切な時間間隔(タイミング)で、該当する細胞に対し、固定材B(又は固定材A)を吐出させることにより、細胞の乾燥を防止する方法が一例として考えられる。
次に、図9Dに示すように、細胞26を含有するハイドロゲル28上に、培地27をマイクロピペット22により滴下して、ハイドロゲル28の乾燥防止や評価の前準備をすることができる。
First, as shown in FIG. 9A, the solution 21 containing the fixing material A is applied to the base material 20 by the micropipette 22. Next, as shown in FIG. 9B, the suspension containing the fixing material B and the cells 26 is discharged as droplets 24 by the inkjet method using the inkjet head 23, and the solution containing the fixing material A is discharged. It is applied to the base material 20 containing 21. In this case, by contacting the suspension containing the fixing material B and the cells 26 with the solution 21 containing the fixing material A, at least a part of the fixing material A and the fixing material B is mixed, and the hydrogel 28 is mixed. Is formed, but a portion of the surface of the cell 26 is exposed from the hydrogel 28.
Therefore, as shown in FIG. 9C, a solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B is jetted from the inkjet head 23'with the droplet 24'on the cells (not coated with the hydrogel). It is discharged by the method and applied to the surface (not coated with hydrogel) of the cell 26 to form a fixing material A, a fixing material B, a hydrogel, or a coating film 24 ”in which these are mixed. Therefore, it is possible to prevent the surface of the cell 26 that is not covered with the hydrogel from drying. Regarding the prevention of the drying of the cell 26, for example, the drying time of the cell 26 is obtained in advance by an experiment, and the drying time thereof is obtained. Based on the drying time obtained from the experimental data, there is a method of preventing the cells from drying by discharging the fixing material B (or the fixing material A) to the corresponding cells at an appropriate time interval (timing). It can be considered as an example.
Next, as shown in FIG. 9D, the medium 27 can be dropped onto the hydrogel 28 containing the cells 26 by a micropipette 22 to prevent the hydrogel 28 from drying out and to prepare for evaluation.

本発明の評価用基材としては、薬効乃至毒性の評価に好適に用いることができる。 As the evaluation base material of the present invention, it can be suitably used for evaluation of drug efficacy or toxicity.

本発明の評価用基材としては、薬効乃至毒性の評価に用いる場合は、図8C及び図9Dに示す培地に、薬効乃至毒性の評価を行う試薬を事前に添加したものを用いることにより評価を行うことができる。 When the base material for evaluation of the present invention is used for evaluation of drug efficacy or toxicity, the evaluation is performed by using a medium shown in FIGS. 8C and 9D to which a reagent for evaluating drug efficacy or toxicity is added in advance. It can be carried out.

薬効の評価を行う試薬としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、オキサゾロン、ベンゾキノン、2,4−ジニトロコロベンジン、4−フェニレンジアミン、グルタルアルデヒド、ベンゾイルペルオキシド、4−メチルアミノフェノール硫酸塩、ホルムアルデヒド、シンナムアルデヒド、エチレンジアミン、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、イソオイゲノール、硫酸ニッケル(II)、ベンジリデンアセトン、2−ノニン酸メチル、サルチル酸ベンジル、ジエチレントリアミン、チオグリセロール、2−メルカプトベンゾチアゾール、フェニルアセトアルデヒド、ヘキシルシンナムアルデヒド、ジヒドロオイゲノール、ベンゾイソチアゾリオーネ、シトラール、レゾルシノール、安息香酸フェニル、オイゲノール、アビエチン酸、アミノ安息香酸エチル、ベンジルシンナメート、シンナミルアルコール、ヒドロキシシトロネラール、イミダゾリジニル尿素、ブチルグリシジルエーテル、エチレングリコールジメタクリラート、グリオキサール、4−ニトロベンジルブロミドなどが挙げられる。
毒性の評価を行う試薬としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、塩化亜鉛、1−ブタノール、安息香酸、エチルバニリン、4−ヒドロキシ安息香酸、スルファニル酸、酒石酸、サリチル酸メチル、サリチル酸、ラウリル硫酸ナトリウム、乳酸、ベンジルアルコール、デキストラン、ジエチルフタレート、グリセロール、プロピルパラベン、Tween80、ジメチルイソフタレート、フェノール、クロロベンゼン、スルファニルアミド、オクタン酸などが挙げられる。
The reagent for evaluating the medicinal efficacy is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, oxazolone, benzoquinone, 2,4-dinitrocorobenzine, 4-phenylenediamine, glutaraldehyde, benzoyl peroxide, etc. 4-Methylaminophenol sulfate, formaldehyde, cinnamaldehyde, ethylenediamine, 2-hydroxyethyl acrylate, isooigenol, nickel sulfate (II), benzylideneacetone, methyl 2-nonate, benzyl sartylate, diethylenetriamine, thioglycerol, 2 -Mercaptobenzothiazole, phenylacetaldehyde, hexylcinnamaldehyde, dihydroeugenol, benzoisothiazolione, citral, resorcinol, phenyl benzoate, eugenol, avietic acid, ethyl aminobenzoate, benzyl cinnamate, cinnamyl alcohol, hydroxycitronellal , Imidazolidinyl urea, butyl glycidyl ether, ethylene glycol dimethacrylate, glyoxal, 4-nitrobenzyl bromide and the like.
The reagent for evaluating toxicity is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, zinc chloride, 1-butanol, benzoic acid, ethyl vanillin, 4-hydroxybenzoic acid, sulfanilic acid, tartrate acid. , Methyl salicylate, salicylic acid, sodium lauryl sulfate, lactic acid, benzyl alcohol, dextran, diethylphthalate, glycerol, propylparaben, Tween80, dimethylisophthalate, phenol, chlorobenzene, sulfanilic acid, octanoic acid and the like.

本発明の評価用基材としては、例えば、ガラスプレート、スライドガラス、カバーガラス等の平板状の基材を用いた場合、評価用基材を、培地等を添加した別容器に浸漬し、ハイドロゲルを介して固定された細胞を培養することも可能である。 When a flat plate-shaped base material such as a glass plate, a slide glass, or a cover glass is used as the evaluation base material of the present invention, the evaluation base material is immersed in another container to which a medium or the like is added, and hydrolyzed. It is also possible to culture cells immobilized via a gel.

以下に、本発明の実施例及び比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
<固定材Aを含有する溶液の調製>
Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline(商品名:DPBS(1×)、Life technologies製)1mLに、固定材Aとしてフィブリノーゲン(商品名:Fibrinogen from bovine plasma、Sigma−Aldrich社製)25mgを添加して、25mg/mLフィブリノーゲン水溶液(固定材Aを含有する溶液)を調製した。
(Example 1)
<Preparation of solution containing fixing material A>
Fibrinogen (trade name: Fibrinogen from bovine plasma, manufactured by Sigma-Aldrich, Sigma-Aldrich, Sigma-Aldrich) is added to 1 mL of Dulpco's Solution Buffered Salone (trade name: DPBS (1 ×), manufactured by Life technologies). A / mL fibrinogen aqueous solution (solution containing fixing material A) was prepared.

<固定材B及び細胞を含有する懸濁液の調製例>
市販の正常ヒト皮膚線維芽細胞(商品名:CC2507、Lonza社製、以下、「NHDF」とも称することがある)2×10個/mLを、Dulbecco’s Modified Eagle Medium(商品名:DMEM(1×)、Life technologies製)10mL入れた100mmディッシュに添加して、インキュベーター(装置名:KM−CC17RU2、パナソニック株式会社製、37℃、5%CO環境)内で、72時間培養した。培養した正常ヒト皮膚線維芽細胞を含有する培養液を除去し、ダルベッコリン酸緩衝生理食塩水(以下「DPBS」とも称することがある)を2mL添加して洗浄した。DPBSを除去し、トリプシン(商品名:0.05% Trypsin−EDTA(1×)、Life technologies社製)2mLを加えて、インキュベーター内(37℃、5%CO環境)で5分間、トリプシン処理して細胞を単離した。
単離した細胞を、トロンビン(商品名:Thrombin from bovine Plasma、Sigma−Aldrich社製)20U/mLに、細胞数が4×10個/mLの濃度になるように添加して、固定材B及び細胞を含有する懸濁液を得た。
<Preparation example of suspension containing fixing material B and cells>
Commercially available normal human skin fibroblasts (trade name: CC2507, manufactured by Lonza, hereinafter also referred to as "NHDF") 2 × 10 4 cells / mL, Dulbecco's Modified Eagle Medium (trade name: DMEM (trade name: DMEM) 1 ×), manufactured by Life technologies), added to a 100 mm dish containing 10 mL, and cultured in an incubator (device name: KM-CC17RU2, manufactured by Panasonic Corporation, 37 ° C., 5% CO 2 environment) for 72 hours. The culture medium containing the cultured normal human skin fibroblasts was removed, and 2 mL of Dulbeccoline acid buffered saline (hereinafter, also referred to as “DPBS”) was added and washed. Remove DPBS, add 2 mL of trypsin (trade name: 0.05% Trypsin-EDTA (1 ×), manufactured by Life technologies), and trypsin treatment in an incubator (37 ° C, 5% CO 2 environment) for 5 minutes. The cells were isolated.
The isolated cells were added to 20 U / mL of thrombin (trade name: Thrombin from bovine Plasma, manufactured by Sigma-Aldrich) so that the number of cells was 4 × 10 6 cells / mL, and the fixing material B was added. And a suspension containing cells was obtained.

96ウェルプレート(商品名:96well細胞培養用プレート 平底 低蒸発タイプ、フタ付 ポリスチレン、Corning社製)の各ウェルに、マイクロピペットを用いて、25mg/mLフィブリノーゲン水溶液(固定材Aを含有する溶液)10μLを添加した(図9A参照)。 A 25 mg / mL fibrinogen aqueous solution (solution containing fixing material A) using a micropipette in each well of a 96-well plate (trade name: 96-well cell culture plate, flat-bottomed low-evaporation type, polystyrene with lid, manufactured by Corning). 10 μL was added (see FIG. 9A).

次に、固定材B及び細胞を含有する懸濁液をインクジェット法のバイオプリンター(装置名:細胞対応インクジェット装置、自社開発品)を用いて、細胞が重ならないように配置されるように、96プレートのウェル上に吐出した(図9B参照)。固定材Aと固定材Bとが混合されてハイドロゲルを形成し、細胞が固定されるまで37℃のCOインキュベーター内に静置した。 Next, the suspension containing the fixing material B and the cells was arranged using an inkjet bioprinter (device name: cell-compatible inkjet device, self-developed product) so that the cells did not overlap 96. Discharge onto the wells of the plate (see FIG. 9B). The fixing material A and the fixing material B were mixed to form a hydrogel, and the cells were allowed to stand in a CO 2 incubator at 37 ° C. until the cells were fixed.

細胞が固定された96ウェルプレートにおいて、細胞がハイドロゲルに被覆されていない細胞には、インクジェット方式のバイオプリンターを用いて、トロンビン20U/mLを細胞表面に付与して被覆して(図9C参照)、評価用基材を得た。得られた評価用基材を、光学顕微鏡(装置名:CKX53、オリンパス株式会社製)を用いて観察した。その結果、細胞が1層に配置されているのが確認できた。光学顕微鏡で観察した細胞の状態を図10に示す。 In a 96-well plate on which cells are immobilized, cells whose cells are not coated with hydrogel are coated with thrombin 20 U / mL by applying 20 U / mL to the cell surface using an inkjet bioprinter (see FIG. 9C). ), A substrate for evaluation was obtained. The obtained evaluation substrate was observed using an optical microscope (device name: CKX53, manufactured by Olympus Corporation). As a result, it was confirmed that the cells were arranged in one layer. The state of cells observed with an optical microscope is shown in FIG.

(比較例1)
実施例1において、固定材Aを含有する溶液を、フィブリノーゲン(固定材A)を添加しなかった以外は、実施例1と同様にして、固定材Aを含まない溶液を得た。
次に、実施例1において、固定材Aを含有する溶液を固定材Aを含有しない溶液に変更した以外は、実施例1と同様にして、評価用基材を得た。
(Comparative Example 1)
In Example 1, a solution containing the fixing material A was obtained in the same manner as in Example 1 except that fibrinogen (fixing material A) was not added.
Next, in Example 1, an evaluation base material was obtained in the same manner as in Example 1 except that the solution containing the fixing material A was changed to the solution not containing the fixing material A.

(比較例2)
実施例1において、固定材B及び細胞を含有する懸濁液を、トロンビン(固定材B)を添加しなかった以外は、実施例1と同様にして、細胞を含有する懸濁液を得た。
次に、実施例1において、固定材B及び細胞を含有する懸濁液を細胞を含有する懸濁液(固定材Bを含まない)に変更した以外は、実施例1と同様にして、評価用基材を得た。
(Comparative Example 2)
In Example 1, a suspension containing cells was obtained in the same manner as in Example 1 except that thrombin (fixing material B) was not added to the suspension containing the fixing material B and the cells. ..
Next, in Example 1, the evaluation was carried out in the same manner as in Example 1 except that the suspension containing the fixing material B and the cells was changed to the suspension containing the cells (not containing the fixing material B). A substrate for use was obtained.

得られた評価用基材を用いて、以下のようにして、ハイドロゲル形成時間を測定した。
評価用基材の作製において、溶液に、懸濁液を添加した後、37℃のCOインキュベーター内に静置した。その後、96ウェルプレートを手で振盪し、目視で細胞が固定されていて動かないかを確認することによりハイドロゲルが形成されるまでの時間を測定した。結果を下記表1に示す。
Using the obtained evaluation substrate, the hydrogel formation time was measured as follows.
In the preparation of the base material for evaluation, the suspension was added to the solution and then allowed to stand in a CO 2 incubator at 37 ° C. Then, the 96-well plate was shaken by hand, and the time until the hydrogel was formed was measured by visually confirming that the cells were fixed and did not move. The results are shown in Table 1 below.

Figure 0006977347
Figure 0006977347

表1から分かるように、実施例1では9分間でハイドロゲルが形成(増粘)され、細胞がハイドロゲルを介して96ウェルプレート(基材)に接着したことが確認でき、短時間で、評価用基材を作製できることが分かった。
一方、比較例1及び2では、ハイドロゲルは形成されず、細胞は固定されなかった。
As can be seen from Table 1, in Example 1, it was confirmed that the hydrogel was formed (thickened) in 9 minutes and the cells adhered to the 96-well plate (base material) via the hydrogel, and in a short time, It was found that a base material for evaluation can be produced.
On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, hydrogels were not formed and cells were not fixed.

(比較例3)
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium(商品名:DMEM(1X)、Life technologies社製)10mL入れた容器(商品名:Tissue Culture Dish、旭硝子株式会社製)に、NHDF(商品名:CC2507、Lonza社製)を5×10個/mLとなるように添加し、インキュベーター(装置名:KM−CC17RU2、パナソニック株式会社製、37℃、5%CO環境)内で、10時間培養した。培養時間が0時間後、3時間後、及び10時間後に、光学顕微鏡(装置名:CKX53、オリンパス株式会社製)を用いて、細胞を観察した。結果を図11A(0時間後)、図11B(3時間後)、及び図11C(10時間後)に示す。図11A〜図11Cの結果から、培養時間が0時間後及び3時間後では、細胞は基材に接着していないが、10時間後には、細胞は基材にほぼ全て接着していることが分かる。
(Comparative Example 3)
Dulvecco's Modified Eagle's Medium (trade name: DMEM (1X), manufactured by Life technologies) 10 mL container (trade name: Tissue Culture Dsch, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), NHDF (trade name: CC2507, L) (Manufactured) was added so as to be 5 × 10 4 cells / mL, and the cells were cultured in an incubator (device name: KM-CC17RU2, manufactured by Panasonic Corporation, 37 ° C., 5% CO 2 environment) for 10 hours. After 0 hours, 3 hours, and 10 hours of culturing, cells were observed using an optical microscope (device name: CKX53, manufactured by Olympus Corporation). The results are shown in FIGS. 11A (after 0 hours), FIG. 11B (after 3 hours), and FIG. 11C (after 10 hours). From the results of FIGS. 11A to 11C, it can be seen that the cells did not adhere to the substrate after 0 hours and 3 hours of culture, but almost all the cells adhered to the substrate after 10 hours. I understand.

実施例1の評価用基材、及び比較例3の評価用基材を用いて、以下のようにして、「細胞生存率」、「細胞膜損傷率」、及び「炎症物質の分泌量」を評価した。 Using the evaluation base material of Example 1 and the evaluation base material of Comparative Example 3, the "cell survival rate", "cell membrane damage rate", and "secretion amount of inflammatory substance" were evaluated as follows. did.

(細胞生存率)
実施例1及び比較例3の評価用基材に、被験物質として、0μM、100μM、160μM、及び220μMの4つの濃度条件の塩化亜鉛をそれぞれ添加したダルベッコ変法イーグル培地(和光純薬工業株式会社製、以下、「D−MEM」とも称することがある)をマイクロピペットで100μL加え、一晩(20時間)、37℃のCOインキュベーター内に静置した。
次に、塩化亜鉛による細胞生存率への影響を評価するため、WST−1試薬(商品名:Premix WST−1 Cell Proliferation Assay System、タカラバイオ株式会社製)を1ウェルあたり10μL添加し、1時間、37℃のCOインキュベーターに静置して反応させた。その後、プレートリーダー(装置名:Cytation5、BioTek社製)を用いて、450nm、リファレンスの値として570nmの吸光度を測定して、「細胞生存率」を評価した。結果を図12に示す。
(Cell survival rate)
Dulbecco's modified Eagle's medium (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) in which zinc chloride under four concentration conditions of 0 μM, 100 μM, 160 μM, and 220 μM was added to the evaluation base materials of Examples 1 and 3 as test substances, respectively. , Hereinafter referred to as “D-MEM”) was added by a micropipette in an amount of 100 μL, and the mixture was allowed to stand in a CO 2 incubator at 37 ° C. overnight (20 hours).
Next, in order to evaluate the effect of zinc chloride on cell viability, 10 μL of WST-1 reagent (trade name: Premix WST-1 Cell Proliferation Assay System, manufactured by Takara Bio Inc.) was added per well for 1 hour. The reaction was allowed to stand in a CO 2 incubator at 37 ° C. Then, using a plate reader (device name: Cytation5, manufactured by BioTek), the absorbance at 450 nm and 570 nm as a reference value was measured to evaluate the “cell viability”. The results are shown in FIG.

(細胞膜損傷率)
細胞生存率の評価と同様にして、塩化亜鉛を添加したD−MEMを添加して、一晩(20時間)、37℃のCOインキュベーター内に静置した。
塩化亜鉛による細胞膜損傷への影響を評価するため、マイクロピペットを用いて、培地のみ回収し、96ウェルプレートに入れ、さらに、LDH測定試薬(商品名:Cytotoxicity Detection Kit、Roche社製)をそれぞれ添加し、室温(23℃)にて5分間反応させた。その後、プレートリーダーを用いて492nm、リファレンスの値として620nmの吸光度を測定して、「細胞膜損傷率」を評価した。結果を図13に示す。
(Cell membrane damage rate)
D-MEM supplemented with zinc chloride was added in the same manner as in the evaluation of cell viability, and the cells were allowed to stand in a CO 2 incubator at 37 ° C. overnight (20 hours).
In order to evaluate the effect of zinc chloride on cell membrane damage, only the medium was collected using a micropipette, placed in a 96-well plate, and an LDH measurement reagent (trade name: Cytotoxicity Detection Kit, manufactured by Roche) was added. Then, the reaction was carried out at room temperature (23 ° C.) for 5 minutes. Then, the absorbance at 492 nm and 620 nm as a reference value was measured using a plate reader to evaluate the “cell membrane damage rate”. The results are shown in FIG.

(炎症物質の分泌量)
細胞生存率の評価と同様にして、塩化亜鉛を添加したD−MEMを添加して、一晩(20時間)、37℃のCOインキュベーター内に静置した。
塩化亜鉛による炎症物質の分泌量への影響を評価するため、マイクロピペットを用いて、培地のみ回収した。タンパク質測定キット(商品名:Human IL−8 ELISA Ready−SET−Go!(登録商標)、affymetrix社製)を用いて、ELISA法にてIL−8の分泌量を、プレートリーダーを用いて450nm、リファレンスの値として570nmの吸光度を測定した。結果を図14に示す。
(Amount of inflammatory substance secreted)
D-MEM supplemented with zinc chloride was added in the same manner as in the evaluation of cell viability, and the cells were allowed to stand in a CO 2 incubator at 37 ° C. overnight (20 hours).
In order to evaluate the effect of zinc chloride on the amount of inflammatory substances secreted, only the medium was collected using a micropipette. Using a protein measurement kit (trade name: Human IL-8 ELISA Ready-SET-Go! (Registered trademark), manufactured by Affymetrix), the amount of IL-8 secreted by the ELISA method was 450 nm using a plate reader. Absorbance at 570 nm was measured as a reference value. The results are shown in FIG.

図12から図14の結果からも分かるように、実施例1の評価用基材と、比較例3の評価用基材とでは、塩化亜鉛に対する細胞生存率、細胞膜損傷率、及び炎症物質の分泌量がほぼ同様の毒性反応の傾向を示した。これらの結果より、本発明の評価用基材は、毒性反応を評価するために有効であることが分かる。 As can be seen from the results of FIGS. 12 to 14, in the evaluation base material of Example 1 and the evaluation base material of Comparative Example 3, the cell viability, the cell membrane damage rate, and the secretion of inflammatory substances with respect to zinc chloride. The amounts showed similar trends in toxic reactions. From these results, it can be seen that the evaluation base material of the present invention is effective for evaluating the toxic reaction.

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
<1> 基材に、固定材Aを含有する溶液を付与する固定材A含有溶液付与工程と、
前記固定材Aに対して混合が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液を付与する固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程と、を含み、
前記固定材Aと前記固定材Bとのそれぞれ少なくとも一部が混合されてハイドロゲルを形成し、
前記細胞が、前記ハイドロゲルを介して前記基材に固定されることを特徴とする評価用基材の製造方法である。
<2> 前記細胞の少なくとも一部が前記ハイドロゲルに被覆される前記<1>に記載の評価用基材の製造方法である。
<3> 前記固定材A及び前記固定材Bが、混合により増粘する前記<1>から<2>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法である。
<4> 前記固定材A及び前記固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液に少なくとも一部が被覆された細胞が乾燥する時間に達した場合に、前記固定材A及び前記固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程をさらに含む前記<1>から<3>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法である。
<5> 前記評価用基材を別容器に浸漬し、前記ハイドロゲルを介して固定された細胞を培養する前記<1>から<4>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法である。
<6> 前記固定材Aが、生体由来ポリマー、凝固因子、接着因子、多糖化合物金属塩、及び合成ポリマーから選択される少なくとも1種である前記<1>から<5>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法である。
<7> 前記生体由来ポリマーが、コラーゲン、エラスチン、ゼラチン、及びフィブロインから選択される少なくとも1種である前記<6>に記載の評価用基材の製造方法である。
<8> 前記凝固因子が、フィブリノーゲンである前記<6>から<7>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法である。
<9> 前記接着因子が、フィブロネクチン、ラミニン、及びリコンビナントペプチドから選択される少なくとも1種である前記<6>から<8>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法である。
<10> 前記多糖化合物金属塩が、アルギン酸、及びジェランガムの少なくともいずれかである前記<6>から<9>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法である。
<11> 前記固定材Bが、多糖類、多価金属塩、フィブリノーゲン、トロンビン、フィブロネクチン、ラミニン、リコンビナントペプチド、キトサン、及びキチンから選択される少なくとも1種である前記<1>から<10>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法である。
<12> 前記固定材Bが、トロンビンである前記<11>に記載の評価用基材の製造方法である。
<13> 培地を付与する工程をさらに含む前記<1>から<12>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法である。
<14> 基材と、
前記基材に、固定材Aを含有する溶液を付与する固定材A含有溶液付与手段と、
前記固定材Aに対して混合が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液を付与する固定材B及び細胞含有懸濁液付与手段と、を有し、
前記細胞が、前記固定材Aと、前記固定材Bとのそれぞれ少なくとも一部が混合されて形成されたハイドロゲルを介して前記基材に固定されることを特徴とする評価用基材の製造装置である。
<15> 前記固定材Aが、生体由来ポリマー、凝固因子、接着因子、及び多糖化合物金属塩、合成ポリマーから選択される少なくとも1種である前記<14>に記載の評価用基材の製造装置である。
<16> 前記固定材Aが、凝固因子である前記<15>に記載の評価用基材の製造装置である。
<17> 前記凝固因子が、フィブリノーゲンである前記<16>に記載の評価用基材の製造装置である。
<18> 前記固定材Bが、トロンビンである前記<14>から<17>のいずれかに記載の評価用基材の製造装置である。
<19> 培地を付与する手段をさらに有する前記<14>から<18>のいずれかに記載の評価用基材の製造装置である。
<20> 前記細胞が、正常ヒト皮膚線維芽細胞である前記<14>から<19>のいずれかに記載の評価用基材の製造装置である。
Examples of aspects of the present invention are as follows.
<1> A fixing material A-containing solution applying step of applying a fixing material A-containing solution to the base material,
A fixing material B and a cell-containing suspension applying step of imparting a suspension containing a fixing material B and cells that can be mixed with the fixing material A are included.
At least a part of each of the fixing material A and the fixing material B is mixed to form a hydrogel.
A method for producing an evaluation base material, wherein the cells are fixed to the base material via the hydrogel.
<2> The method for producing an evaluation base material according to <1>, wherein at least a part of the cells is coated with the hydrogel.
<3> The method for producing an evaluation base material according to any one of <1> to <2>, wherein the fixing material A and the fixing material B are thickened by mixing.
<4> When the time is reached for the cells partially coated with the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B to dry, at least the fixing material A and the fixing material B are at least. The method for producing an evaluation base material according to any one of <1> to <3>, further comprising a step of applying a solution containing any of the above.
<5> The method for producing an evaluation base material according to any one of <1> to <4>, wherein the evaluation base material is immersed in a separate container and cells fixed via the hydrogel are cultured. be.
<6> The above-mentioned <1> to <5>, wherein the fixing material A is at least one selected from a biological polymer, a coagulation factor, an adhesion factor, a polysaccharide compound metal salt, and a synthetic polymer. This is a method for manufacturing a base material for evaluation.
<7> The method for producing an evaluation base material according to <6>, wherein the biological polymer is at least one selected from collagen, elastin, gelatin, and fibroin.
<8> The method for producing an evaluation base material according to any one of <6> to <7>, wherein the coagulation factor is fibrinogen.
<9> The method for producing an evaluation base material according to any one of <6> to <8>, wherein the adhesion factor is at least one selected from fibronectin, laminin, and a recombinant peptide.
<10> The method for producing an evaluation base material according to any one of <6> to <9>, wherein the polysaccharide compound metal salt is at least one of alginic acid and gellan gum.
<11> Of the above <1> to <10>, wherein the fixing material B is at least one selected from polysaccharides, polyvalent metal salts, fibronectin, thrombin, fibronectin, laminin, recombinant peptides, chitosan, and chitin. It is the method for manufacturing the evaluation base material according to any one.
<12> The method for producing an evaluation base material according to <11>, wherein the fixing material B is thrombin.
<13> The method for producing an evaluation base material according to any one of <1> to <12>, which further comprises a step of applying a medium.
<14> Base material and
A fixing material A-containing solution applying means for applying a solution containing the fixing material A to the base material,
It has a fixing material B that can be mixed with the fixing material A and a fixing material B that imparts a suspension containing cells, and a cell-containing suspension applying means.
Production of an evaluation base material, wherein the cells are fixed to the base material via a hydrogel formed by mixing at least a part of each of the fixing material A and the fixing material B. It is a device.
<15> The apparatus for producing an evaluation base material according to <14>, wherein the fixing material A is at least one selected from a biological polymer, a coagulation factor, an adhesion factor, a polysaccharide compound metal salt, and a synthetic polymer. Is.
<16> The fixing material A is the evaluation base material manufacturing apparatus according to <15>, which is a coagulation factor.
<17> The device for producing an evaluation base material according to <16>, wherein the coagulation factor is fibrinogen.
<18> The evaluation base material manufacturing apparatus according to any one of <14> to <17>, wherein the fixing material B is thrombin.
<19> The device for producing an evaluation base material according to any one of <14> to <18>, further comprising a means for applying a medium.
<20> The device for producing an evaluation base material according to any one of <14> to <19>, wherein the cell is a normal human skin fibroblast.

前記<1>から<13>のいずれかに記載の評価用基材の製造方法、及び前記<14>から<20>のいずれかに記載の評価用基材の製造装置は、従来における前記諸問題を解決し、前記本発明の目的を達成することができる。 The evaluation base material manufacturing method according to any one of <1> to <13> and the evaluation base material manufacturing apparatus according to any one of <14> to <20> are conventionally described above. The problem can be solved and the object of the present invention can be achieved.

特開2002−355026号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-355026 特開2005−269902号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-269902

2、20 基材
3、25、28 ハイドロゲル
4、26 細胞
22 固定材A含有溶液付与手段
23 固定材B及び細胞含有懸濁液付与手段

2,20 Base material 3,25,28 Hydrogel 4,26 cells 22 Fixing material A-containing solution applying means 23 Fixing material B and cell-containing suspension applying means

Claims (6)

基材に、固定材Aを含有する溶液を付与する固定材A含有溶液付与工程と、
前記固定材Aに対して混合が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液を付与する固定材B及び細胞含有懸濁液付与工程と、を含み、
前記固定材Aと、前記固定材Bとのそれぞれ少なくとも一部が混合されてハイドロゲルを形成し、
前記細胞が、前記ハイドロゲルを介して前記基材に固定され、
前記懸濁液が、細胞が重ならないように配置されるように液滴として付与されることを特徴とする評価用基材の製造方法。
A fixing material A-containing solution applying step of applying a solution containing the fixing material A to the base material, and a step of applying the fixing material A-containing solution.
A fixing material B and a cell-containing suspension applying step of imparting a suspension containing a fixing material B and cells that can be mixed with the fixing material A are included.
At least a part of each of the fixing material A and the fixing material B is mixed to form a hydrogel.
The cells are fixed to the substrate via the hydrogel and
The suspension method of producing a base material for evaluating, wherein Rukoto granted as droplets to be placed so that the cells do not overlap.
前記細胞の少なくとも一部が前記ハイドロゲルに被覆される請求項1に記載の評価用基材の製造方法。 The method for producing an evaluation base material according to claim 1, wherein at least a part of the cells is coated with the hydrogel. 前記固定材A及び前記固定材Bが、混合により増粘する請求項1から2のいずれかに記載の評価用基材の製造方法。 The method for producing an evaluation base material according to any one of claims 1 to 2, wherein the fixing material A and the fixing material B are thickened by mixing. 前記固定材A及び前記固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液に少なくとも一部が被覆された細胞が乾燥する時間に達した場合に、前記固定材A及び前記固定材Bの少なくともいずれかを含有する溶液を付与する工程をさらに含む請求項1から3のいずれかに記載の評価用基材の製造方法。 When the time is reached for the cells partially coated with the solution containing at least one of the fixing material A and the fixing material B to dry, at least one of the fixing material A and the fixing material B is applied. The method for producing an evaluation base material according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of applying the contained solution. 前記評価用基材を別容器に浸漬し、前記ハイドロゲルを介して固定された細胞を培養する請求項1から4のいずれかに記載の評価用基材の製造方法。 The method for producing an evaluation base material according to any one of claims 1 to 4, wherein the evaluation base material is immersed in a separate container and cells fixed via the hydrogel are cultured. 基材と、
前記基材に、固定材Aを含有する溶液を付与する固定材A含有溶液付与手段と、
前記固定材Aに対して混合が可能な固定材B及び細胞を含有する懸濁液を付与する固定材B及び細胞含有懸濁液付与手段と、を有し、
前記細胞が、前記固定材Aと、前記固定材Bとのそれぞれ少なくとも一部が混合されて形成されたハイドロゲルを介して前記基材に固定され、前記懸濁液を、細胞が重ならないように配置されるように液滴として付与することを特徴とする評価用基材の製造装置。
With the base material
A fixing material A-containing solution applying means for applying a solution containing the fixing material A to the base material,
It has a fixing material B that can be mixed with the fixing material A and a fixing material B that imparts a suspension containing cells, and a cell-containing suspension applying means.
The cells are fixed to the substrate via a hydrogel formed by mixing at least a part of the fixing material A and the fixing material B so that the cells do not overlap with the suspension. apparatus for manufacturing a base material for evaluating characterized that you grant as droplets to be placed.
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