JP7050296B2 - ゼラチン誘導体、架橋ゼラチンハイドロゲル及びその多孔体、ならびに、それらの製造方法 - Google Patents
ゼラチン誘導体、架橋ゼラチンハイドロゲル及びその多孔体、ならびに、それらの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7050296B2 JP7050296B2 JP2018078836A JP2018078836A JP7050296B2 JP 7050296 B2 JP7050296 B2 JP 7050296B2 JP 2018078836 A JP2018078836 A JP 2018078836A JP 2018078836 A JP2018078836 A JP 2018078836A JP 7050296 B2 JP7050296 B2 JP 7050296B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gelatin
- cells
- crosslinked
- hydrogel
- aqueous solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Description
前記メタクリロイル基の含有率は、前記ゼラチン誘導体1gに対して0.01mmol以上10mmol以下の範囲を満たし、前記メタクリロイルグリセリルエステル基の含有率は、前記ゼラチン誘導体1gに対して0.01mmol以上10mmol以下の範囲を満たしてもよい。
前記メタクリロイル基の含有率は、前記ゼラチン誘導体1gに対して0.1mmol以上1mmol以下の範囲を満たし、前記メタクリロイルグリセリルエステル基の含有率は、前記ゼラチン誘導体1gに対して0.1mmol以上1mmol以下の範囲を満たしてもよい。
前記ゼラチンは、動物の骨、動物の皮膚、魚骨、魚皮及び魚鱗の群から少なくとも1つ選択されてもよい。
本発明による上述のゼラチン誘導体を製造する方法は、ゼラチンをメタクリル酸無水物と反応させ、前記ゼラチンが有するアミノ基にメタクリロイル基を結合させたゼラチン一次修飾体を合成する工程と、前記ゼラチン一次修飾体をメタクリル酸グリシジルと反応させ、前記ゼラチン一次修飾体が有するヒドロキシ基とカルボキシ基とにメタクリロイルグリセリルエステル基を結合させたゼラチン二次修飾体である前記ゼラチン誘導体を合成する工程とを包含し、これにより上記課題を解決する。
前記ゼラチン一次修飾体を合成する工程は、1(w/v)%以上50(w/v)%以下のゼラチン濃度を有するゼラチン水溶液に、前記ゼラチン水溶液に対する前記メタクリル酸無水物の体積比が10000:1~1:1を満たすように、前記メタクリル酸無水物を添加してもよい。
前記ゼラチン二次修飾体を合成する工程は、0.1(w/v)%以上40(w/v)%以下のゼラチン一次修飾体濃度を有するゼラチン一次修飾体水溶液に、前記ゼラチン一次修飾体水溶液に対する前記メタクリル酸グリシジルの体積比が10000:1~1:1を満たすように、前記メタクリル酸無水物を添加してもよい。
前記ゼラチン一次修飾体水溶液は、2以上5以下、または、6.5以上8以下の範囲のpHを有してもよい。
本発明による架橋ゼラチンハイドロゲル及びその多孔体は、上述のゼラチン誘導体が架橋された架橋体を含有し、これにより上記課題を解決する。
前記ゼラチン誘導体の架橋密度は、0.02mol/m3以上10000mol/m3以下の範囲をしてもよい。
細胞を内包してもよい。
前記細胞は、軟骨細胞、骨芽細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、靭帯細胞、脂肪細胞、神経細胞、血管内皮細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、上皮細胞、肝細胞、膵β細胞、腎臓細胞、骨髄由来間葉系幹細胞、脂肪由来間葉系幹細胞、神経幹細胞、胚性幹細胞、及び、人工多能性幹細胞からなる群から少なくとも1つ選択されてもよい。
本発明による架橋ゼラチンハイドロゲルを製造する方法は、上述のゼラチン誘導体を用い架橋し、これにより上記課題を解決する。
前記ゼラチン誘導体及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程と、前記水溶液に紫外線を照射する工程とを包含してもよい。
前記水溶液を調製する工程によって得られた前記水溶液に細胞を懸濁させて細胞懸濁液を調製する工程をさらに包含し、前記水溶液に紫外線を照射する工程は、前記細胞懸濁液に紫外線を照射してもよい。
本発明による架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体を製造する方法は、上述のゼラチン誘導体及びゲル粒子を用い架橋し、これにより上記課題を解決する。
前記ゼラチン誘導体及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程と、前記水溶液を調製する工程によって得られた前記水溶液にゼラチンハイドロゲルからなるゲル粒子を添加した混合物を調製する工程と、前記混合物に紫外線を照射する工程とを包含してもよい。
前記水溶液を調製する工程によって得られた前記水溶液に細胞を懸濁させて細胞懸濁液を調製する工程をさらに包含してもよい。
前記ゲル粒子は、細胞を内包してもよい。
前記細胞は、動物由来の動物細胞であってもよい。
(実施の形態1)
実施の形態1では、架橋密度が高く、力学強度が高い架橋ゼラチンハイドロゲルあるいはその多孔体を製造するに好ましい、ゼラチン誘導体について説明する。
実施の形態2では、ハイドロゲルに多孔質構造を形成させるために用いられる造孔剤の製造方法について説明する。
造孔剤として機能するゲル粒子の製造方法は、低温でゼラチンハイドロゲルを作製する工程、及び、得られたゼラチンハイドロゲルをゼラチンハイドロゲルの粒子(例えば、立方体粒子)に切断加工する工程を含むことを特徴としている。
造孔剤として機能する細胞を内包したゲル粒子の製造方法は、低温で細胞を内包したゼラチンハイドロゲルを作製する工程、及び、得られた細胞を内包したゼラチンハイドロゲルを粒子(例えば立方体粒子)に切断加工する工程を含むことを特徴としている。細胞を内包したゼラチンハイドロゲルの立方体粒子を造孔剤として利用する場合、バルクのハイドロゲル内部に空孔を形成するとともに、形成した空孔内に細胞が残る。
実施の形態3では、実施の形態1で説明したゼラチン誘導体(ゼラチン二次修飾体)、必要に応じて実施の形態2で説明したゲル粒子(細胞を内包する/内包しない)を用いて、架橋ゼラチンハイドロゲル及びその多孔体、ならびに、それらの製造方法について説明する。
(1)細胞を内包しない架橋ゼラチンハイドロゲル310の製造方法(図3のプロシージャA)
架橋ゼラチンハイドロゲル310の製造方法は、本発明のゼラチン二次修飾体(ゼラチン誘導体)100及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程、及び、この水溶液に紫外線を照射する工程を含むことを特徴としている。
架橋ゼラチンハイドロゲル320の製造方法は、本発明のゼラチン二次修飾体(ゼラチン誘導体)100及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程、これに細胞を懸濁させた細胞懸濁液を調製する工程、及び、この細胞懸濁液に紫外線を照射する工程を含むことを特徴としている。
架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体330の製造方法は、本発明のゼラチン二次修飾体(ゼラチン誘導体)100及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程、これにゲル粒子(実施の形態2で説明した細胞を内包しないゼラチンハイドロゲルからなる立方体粒子)を添加した混合物を調製する工程、及び、この混合物に紫外線を照射する工程を含むことを特徴としている。
架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体340は、図3に示されるように、3つの異なるプロシージャD~Fによって製造される。
架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体340の製造方法は、本発明のゼラチン二次修飾体(ゼラチン誘導体)100及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程、これに細胞を懸濁させた細胞懸濁液を調製する工程、これにゲル粒子(実施の形態2で説明した細胞を内包しないゼラチンハイドロゲルからなる立方体粒子)を添加した混合物を調製する工程、及び、この混合物に紫外線を照射する工程を含むことを特徴としている。
架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体340の製造方法は、本発明のゼラチン二次修飾体(ゼラチン誘導体)100及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程、これにゲル粒子(実施の形態2で説明した細胞を内包するゼラチンハイドロゲルからなる立方体粒子)を添加した混合物を調製する工程、及び、この混合物に紫外線を照射する工程を含むことを特徴としている。
架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体340の製造方法は、本発明のゼラチン二次修飾体(ゼラチン誘導体)100及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程、これに細胞を懸濁させた細胞懸濁液を調製する工程、これにゲル粒子(実施の形態2で説明した細胞を内包するゼラチンハイドロゲルからなる立方体粒子)を添加した混合物を調製する工程、及び、この混合物に紫外線を照射する工程を含むことを特徴としている。
実施例1では、ブタ皮膚由来ゼラチンを用いて、アミノ基がメタクリロイル基(図1の120)と結合し、ゼラチンが有するヒドロキシ基及びカルボキシル基がメタクリロイルグリセリルエステル基(図1の130)と結合した本発明のゼラチン誘導体(以降では単にゼラチン二次修飾体)を合成した。
実施例2では、実施例1で合成したゼラチン二次修飾体を用いて、図3のプロシージャAに基づいて架橋ゼラチンハイドロゲル(図3の310)を製造した。
実施例3では、実施例1で合成したゼラチン二次修飾体を用いて、図3のプロシージャBに基づいて、軟骨細胞を内包する架橋ゼラチンハイドロゲル(図3の320)を製造した。
実施例4では、実施例1で合成したゼラチン二次修飾体を用いて、図3のプロシージャDに基づいて、軟骨細胞を内包する架橋ゼラチンハイドロゲル(図3の340)を製造した。実施例4では、細胞を内包しない、純粋な未修飾ゼラチンからなるハイドロゲル直方体粒子を架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体の造孔剤として用いた。
実施例5では、実施例1で合成したゼラチン二次修飾体を用いて、図3のプロシージャEに基づいて、軟骨細胞を内包する架橋ゼラチンハイドロゲル(図3の340)を製造した。実施例5では、細胞を内包する、純粋な未修飾ゼラチンからなるハイドロゲル直方体粒子を架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体の造孔剤として用いた。
実施例6では、実施例1で合成したゼラチン二次修飾体を用いて、図3のプロシージャFに基づいて、軟骨細胞を内包する架橋ゼラチンハイドロゲル(図3の340)を製造した。実施例6では、実施例5と同様に、細胞を内包する、純粋な未修飾ゼラチンからなるハイドロゲル直方体粒子を架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体の造孔剤として用いた。
110 ゼラチン
120 メタクリロイル基
130 メタクリロイルグリセリルエステル基
Claims (21)
- ゼラチンに反応性基が導入されたゼラチン誘導体であって、
前記ゼラチンが有するアミノ基がメタクリロイル基と結合しており、
前記ゼラチンが有するヒドロキシ基及びカルボキシル基がメタクリロイルグリセリルエステル基と結合している、ゼラチン誘導体。 - 前記メタクリロイル基の含有率は、前記ゼラチン誘導体1gに対して0.01mmol以上10mmol以下の範囲を満たし、
前記メタクリロイルグリセリルエステル基の含有率は、前記ゼラチン誘導体1gに対して0.01mmol以上10mmol以下の範囲を満たす、請求項1に記載のゼラチン誘導体。 - 前記メタクリロイル基の含有率は、前記ゼラチン誘導体1gに対して0.1mmol以上1mmol以下の範囲を満たし、
前記メタクリロイルグリセリルエステル基の含有率は、前記ゼラチン誘導体1gに対して0.1mmol以上1mmol以下の範囲を満たす、請求項2に記載のゼラチン誘導体。 - 前記ゼラチンは、動物の骨、動物の皮膚、魚骨、魚皮及び魚鱗の群から少なくとも1つ選択される、請求項1に記載のゼラチン誘導体。
- 請求項1~4のいずれかに記載のゼラチン誘導体を製造する方法であって、
ゼラチンをメタクリル酸無水物と反応させ、前記ゼラチンが有するアミノ基にメタクリロイル基を結合させたゼラチン一次修飾体を合成する工程と、
前記ゼラチン一次修飾体をメタクリル酸グリシジルと反応させ、前記ゼラチン一次修飾体が有するヒドロキシ基とカルボキシ基とにメタクリロイルグリセリルエステル基を結合させたゼラチン二次修飾体である前記ゼラチン誘導体を合成する工程と
を包含する、方法。 - 架橋ゼラチンハイドロゲルであって、
請求項1~4のいずれかに記載のゼラチン誘導体が架橋された架橋体を含有する、架橋ゼラチンハイドロゲル。 - 前記ゼラチン誘導体の架橋密度は、0.02mol/m3以上10000mol/m3以下の範囲を有する、請求項6に記載の架橋ゼラチンハイドロゲル。
- 細胞を内包する、請求項6に記載の架橋ゼラチンハイドロゲル。
- 前記細胞は、軟骨細胞、骨芽細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、靭帯細胞、脂肪細胞、神経細胞、血管内皮細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、上皮細胞、肝細胞、膵β細胞、腎臓細胞、骨髄由来間葉系幹細胞、脂肪由来間葉系幹細胞、神経幹細胞、胚性幹細胞、及び、人工多能性幹細胞からなる群から少なくとも1つ選択される、請求項8に記載の架橋ゼラチンハイドロゲル。
- 架橋ゼラチンハイドロゲルを製造する方法であって、
請求項1~4のいずれかに記載のゼラチン誘導体を用い架橋する、方法。 - 前記ゼラチン誘導体及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程と、
前記水溶液に紫外線を照射する工程と
を包含する、請求項10に記載の方法。 - 前記水溶液を調製する工程によって得られた前記水溶液に細胞を懸濁させて細胞懸濁液を調製する工程をさらに包含し、
前記水溶液に紫外線を照射する工程は、前記細胞懸濁液に紫外線を照射する、請求項11に記載の方法。 - 架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体であって、
請求項1~4のいずれかに記載のゼラチン誘導体が架橋された架橋体を含有する、架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体。 - 前記ゼラチン誘導体の架橋密度は、0.02mol/m3以上10000mol/m3以下の範囲を有する、請求項13に記載の架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体。
- 細胞を内包する、請求項13に記載の架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体。
- 前記細胞は、軟骨細胞、骨芽細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、靭帯細胞、脂肪細胞、神経細胞、血管内皮細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、上皮細胞、肝細胞、膵β細胞、腎臓細胞、骨髄由来間葉系幹細胞、脂肪由来間葉系幹細胞、神経幹細胞、胚性幹細胞、及び、人工多能性幹細胞からなる群から少なくとも1つ選択される、請求項15に記載の架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体。
- 架橋ゼラチンハイドロゲル多孔体を製造する方法であって、
請求項1~4のいずれかに記載のゼラチン誘導体及びゲル粒子を用い架橋する、方法。 - 前記ゼラチン誘導体及び光重合開始剤を含有する水溶液を調製する工程と、
前記水溶液を調製する工程によって得られた前記水溶液にゼラチンハイドロゲルからなるゲル粒子を添加した混合物を調製する工程と、
前記混合物に紫外線を照射する工程と
を包含する、請求項17に記載の方法。 - 前記水溶液を調製する工程によって得られた前記水溶液に細胞を懸濁させて細胞懸濁液を調製する工程をさらに包含する、請求項18に記載の方法。
- 前記ゲル粒子は、細胞を内包する、請求項17または18に記載の方法。
- 前記細胞は、動物由来の動物細胞である、請求項19または20に記載の方法。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017112053 | 2017-06-06 | ||
JP2017112053 | 2017-06-06 | ||
JP2017121724 | 2017-06-21 | ||
JP2017121724 | 2017-06-21 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019001774A JP2019001774A (ja) | 2019-01-10 |
JP2019001774A5 JP2019001774A5 (ja) | 2021-05-06 |
JP7050296B2 true JP7050296B2 (ja) | 2022-04-08 |
Family
ID=65007311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018078836A Active JP7050296B2 (ja) | 2017-06-06 | 2018-04-17 | ゼラチン誘導体、架橋ゼラチンハイドロゲル及びその多孔体、ならびに、それらの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7050296B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102620802B1 (ko) * | 2020-04-17 | 2024-01-04 | 서강대학교 산학협력단 | 연골 모사체 제조용 바이오 잉크 조성물 및 이를 이용한 연골 모사체의 제조방법 |
CN112194798A (zh) * | 2020-10-21 | 2021-01-08 | 深圳大洲医学科技有限公司 | 一种明胶的改性方法 |
CN114246285B (zh) * | 2021-12-22 | 2022-10-04 | 无锡江大百泰科技有限公司 | 微胶囊防腐剂及其制备方法和应用 |
-
2018
- 2018-04-17 JP JP2018078836A patent/JP7050296B2/ja active Active
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
Biomaterials,2008年,29(14),2153-2163 |
Journal of Materials Chemistry B,2013年,1,5675-5685 |
Materials,2012年,5,2573-2585 |
Polymers,2016年,8,269,1-15 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019001774A (ja) | 2019-01-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6757329B2 (ja) | 自己組み込み型ヒドロゲル及びその製造方法 | |
Stevens et al. | A rapid-curing alginate gel system: utility in periosteum-derived cartilage tissue engineering | |
US6773713B2 (en) | Injection molding of living tissues | |
US20060024826A1 (en) | Tympanic membrane patch | |
JP7050296B2 (ja) | ゼラチン誘導体、架橋ゼラチンハイドロゲル及びその多孔体、ならびに、それらの製造方法 | |
CA2366669A1 (en) | Cell-culture and polymer constructs | |
Li et al. | Influence of microporous gelatin hydrogels on chondrocyte functions | |
JP7340194B2 (ja) | 細胞外マトリックス含有組成物、三次元組織体形成用仮足場材及び三次元組織体形成剤並びに三次元組織体から細胞を回収する方法 | |
US8785389B2 (en) | Polymeric collagen biomaterials | |
Li et al. | Biomimetic methacrylated gelatin hydrogel loaded with bone marrow mesenchymal stem cells for bone tissue regeneration | |
CN116966345A (zh) | 3d可打印生物凝胶及其使用方法 | |
Chen et al. | Hyaluronic acid-based biphasic scaffold with layer-specific induction capacity for osteochondral defect regeneration | |
Bashiri et al. | 3D-printed placental-derived bioinks for skin tissue regeneration with improved angiogenesis and wound healing properties | |
Sun et al. | Halloysites modified polyethylene glycol diacrylate/thiolated chitosan double network hydrogel combined with BMP-2 for rat skull regeneration | |
Tang et al. | Influence of hydrodynamic pressure on the proliferation and osteogenic differentiation of bone mesenchymal stromal cells seeded on polyurethane scaffolds | |
KR102289206B1 (ko) | 골치료를 위한 fk506을 포함하는 키토산/템포 산화 셀룰로오스 나노 섬유 하이드로겔 및 이의 제조방법 | |
US20230112573A1 (en) | Biomaterials and related methods and kits | |
US20090317448A1 (en) | Tympanic membrane patch | |
Zhu et al. | Bioprinted PDLSCs with high-concentration GelMA hydrogels exhibit enhanced osteogenic differentiation in vitro and promote bone regeneration in vivo | |
EP3222711B1 (en) | Production of artificial tissues comprising magnetic particles | |
JP2003265169A (ja) | 生体組織様構造体、骨髄幹細胞の培養方法および培養用キット | |
Sarker | Advanced Hydrogels Concepts Based on Combinations of Alginate, Gelatin and Bioactive Glasses for Tissue Engineering | |
CA2682453C (en) | Method for obtaining three-dimensional structures for tissue engineering | |
Glattauer et al. | Direct use of resorbable collagen-based beads for cell delivery in tissue engineering and cell therapy applications | |
JP2023529561A (ja) | 成熟させた三次元印刷組成物およびその用途 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210329 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20210329 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220131 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220208 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220216 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20220308 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20220322 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7050296 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |