JP7344525B2 - 管状ビトリゲル及びその使用 - Google Patents
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Description
[1]それぞれ貫通孔を有する複数の板状ビトリゲルが、前記貫通孔を連続させるように厚さ方向に積層した積層体からなる、管状ビトリゲル。
[2]前記管の内表面の凹凸と比較して、前記管の外表面の凹凸が大きい、[1]に記載の管状ビトリゲル。
[3]前記管の内径が5μm以上である、[1]又は[2]に記載の管状ビトリゲル。
[4][1]~[3]のいずれかに記載の管状ビトリゲルの外周にシート状ビトリゲルが更に巻き付けられた、管状ビトリゲル。
[5]ネイティブコラーゲン又はアテロコラーゲンを含む、[1]~[4]のいずれかに記載の管状ビトリゲル。
[6]少なくとも一部に機能性材料を含む、[1]~[5]のいずれかに記載の管状ビトリゲル。
[7]前記機能性材料が、支持体、磁性体、蛍光物質、造影剤、免疫抑制剤、抗炎症剤、分化誘導因子を含む、[6]に記載の管状ビトリゲル。
[8]基台と、前記基台に固定可能な柱状構造体とを有する、[1]~[7]のいずれかに記載の管状ビトリゲルの製造装置。
[9]前記柱状構造体の外径が5μm以上である、[8]に記載の製造装置。
[10]前記柱状構造体の基部に、前記柱状構造体よりも外径が大きい台座を更に有する、[8]又は[9]に記載の製造装置。
[11]管状ビトリゲルの製造方法であって、[8]~[10]のいずれかに記載の製造装置の前記柱状構造体に、(i)それぞれ貫通孔を有する複数の板状ビトリゲルの表面にゾルを塗布した後、前記貫通孔を貫通させて積層するか、又は、(ii)それぞれ貫通孔を有する複数の板状ビトリゲルを、前記貫通孔を貫通させて積層した後に表面にゾルを塗布し、表面にゾルが塗布された、板状ビトリゲルの積層体を得る工程(a)と、前記ゾルをゲル化し、前記積層体を構成する各板状ビトリゲルが連結した管状ハイドロゲルを得る工程(b)と、前記管状ハイドロゲルを乾燥させ、管状ハイドロゲルの乾燥体を得る工程(c)と、前記管状ハイドロゲルの乾燥体を再水和して前記柱状構造体から外し、管状ビトリゲルを得る工程(d)と、を含む、製造方法。
[12]前記工程(c)の後、前記工程(d)の前に、前記管状ハイドロゲルの乾燥体に紫外線を照射する工程を更に備える、[11]に記載の製造方法。
[13]前記工程(a)の後、前記工程(b)の前に、前記積層体に、表面にゾルを塗布したシート状ハイドロゲルを巻き付ける工程を更に含むか、前記工程(b)の後、前記工程(c)の前に、前記管状ハイドロゲルに、表面にゾルを塗布したシート状ハイドロゲルを巻き付け、当該ゾルをゲル化して、管状ハイドロゲルを得る工程を更に含むか、又は、前記工程(c)の後、前記工程(d)の前に、前記管状ハイドロゲルの乾燥体に、表面にゾルを塗布したシート状ハイドロゲルを巻き付け、当該ゾルをゲル化して、管状ハイドロゲルを得て、当該管状ハイドロゲルを乾燥させて、管状ハイドロゲルの乾燥体を得る工程を更に含む、[11]又は[12]に記載の製造方法。
[14][1]~[7]のいずれかに記載の管状ビトリゲルからなる人工管状組織。
[15][1]~[7]のいずれかに記載の管状ビトリゲルからなる細胞封入用デバイス。
[16][15]に記載の細胞封入用デバイスの長軸方向の中央部分に細胞を含む液体を保持し、長軸方向の両端部分には空気が存在している、細胞封入体。
1実施形態において、本発明は、それぞれ貫通孔を有する複数の板状ビトリゲルが、前記貫通孔を連続させるように厚さ方向に積層した積層体からなる、管状ビトリゲルを提供する。
(第1実施形態)
1実施形態において、本発明は、上述した管状ビトリゲルの外周にシート状ビトリゲルが更に巻き付けられた、管状ビトリゲルを提供する。
1実施形態において、本発明は、上述した管状ビトリゲルの少なくとも一部に機能性材料を含む、管状ビトリゲルを提供する。管状ビトリゲルは、外周にシート状ビトリゲルが更に巻き付けられたものであってもよい。
1実施形態において、本発明は、基台と、前記基台に固定可能な柱状構造体とを有する、上述した管状ビトリゲルの製造装置を提供する。本実施形態の製造装置において、柱状構造体は基台に固定されていてもよい。
台座330の端部331と反対側の端部の形状は特に限定されない。例えば、台座330のみで製造装置300bを自立させてもよい。この場合、台座330は基台310を兼ねているということができる。
1実施形態において、本発明は、管状ビトリゲルの製造方法であって、上述した製造装置の柱状又は単繊維状構造体に、(i)それぞれ貫通孔を有する複数の板状ビトリゲルの表面にゾルを塗布した後、前記貫通孔を貫通させて積層するか、又は、(ii)それぞれ貫通孔を有する複数の板状ビトリゲルを、前記貫通孔を貫通させて積層した後に表面にゾルを塗布し、表面にゾルが塗布された、板状ビトリゲルの積層体を得る工程(a)と、前記ゾルをゲル化し、前記積層体を構成する各板状ビトリゲルが連結した管状ハイドロゲルを得る工程(b)と、前記管状ハイドロゲルを乾燥させ、管状ハイドロゲルの乾燥体を得る工程(c)と、前記管状ハイドロゲルの乾燥体を再水和して前記柱状又は単繊維状構造体から外し、管状ビトリゲルを得る工程(d)と、を含む、製造方法を提供する。以下、各工程について説明する。
工程(a)では、(i)それぞれ貫通孔を有する複数の板状ビトリゲルの表面にゾルを塗布した後、製造装置の柱状又は単繊維状構造体に、板状ビトリゲルの貫通孔を貫通させて積層し、板状ビトリゲルの積層体を得るか、又は、(ii)それぞれ貫通孔を有する複数の板状ビトリゲルを、製造装置の柱状又は単繊維状構造体に、板状ビトリゲルの貫通孔を貫通させて積層した後に表面にゾルを塗布し、表面にゾルが塗布された、板状ビトリゲルの積層体を得る。
工程(b)では、ゾル110b’をゲル化し、前記積層体を構成する各板状ビトリゲルが連結した管状ハイドロゲルを得る。ゾル110b’を保温する温度は、用いるゾルの種類に応じて適宜調整することができる。例えば、ゾルがコラーゲンゾルである場合、ゲル化する際の保温は、用いるコラーゲンの動物種に依存したコラーゲンの変性温度より低い温度とすることができ、一般的には20℃以上37℃以下の温度で保温することで数分から数時間でゲル化を行うことができる。
工程(c)では、工程(b)で得られた管状ハイドロゲルを乾燥させ、管状ハイドロゲルの乾燥体を得る。乾燥方法としては、上述したものと同様であり、例えば、風乾、密閉容器内で乾燥、シリカゲルを置いた環境下で乾燥する等、種々の方法を用いることができる。
工程(d)では、工程(c)で得られた管状ハイドロゲルの乾燥体を再水和して、製造装置の柱状又は単繊維状構造体から外し、管状ビトリゲルを得る。得られた管状ビトリゲルは、乾燥工程と水和工程を1回又は複数回更に繰り返してもよい。
(第1実施形態)
上述したように、管状ビトリゲルの外周にシート状ビトリゲルを更に巻き付けてもよい。この場合、上記工程(a)の後、上記工程(b)の前に、板状ビトリゲルの積層体に、表面にゾルを塗布したシート状ハイドロゲルを巻き付ける工程を更に含んでもよい。
1実施形態において、本発明は、巻いたシート状ビトリゲルからなる管状ビトリゲルを提供する。
1実施形態において、本発明は、上述した管状ビトリゲルからなる人工管状組織を提供する。人工管状組織としては、人工血管、人工尿管、人工気管、人工消化管等が挙げられる。また、上述した管状ビトリゲルを、切断された指、腕、足の融合のための外筒としても利用することができる。本明細書では、このような外筒も人工管状組織に含めるものとする。
1実施形態において、本発明は、上述した管状ビトリゲルからなる細胞封入用デバイスを提供する。
図5に示す製造装置を用いて、貫通孔を有する板状ビトリゲルを製造した。図5は、本製造例で使用した製造装置の構造を示す模式図である。図5に示すように、製造装置500は、底面部510と側面部520とを有する容器部530と、底面部510に接して配置可能な複数の柱状治具540とを有していた。柱状治具540として、直径1mmの円柱状のステンレス製シャフトを使用した。
本実験例では、まず、管状ビトリゲルの製造装置を作製し、続いて、管状ビトリゲルを作製した。図6(a)~(h)は本実験例の過程を示す写真である。
図6(a)に示すように、5mm厚のシリコンシート、直径1mm×長さ5cmのステンレス棒、1000μLのマイクロピペット用チップの先端を用意した。続いて、シリコンシートを3×3cmに切断して基台とし、中央に直径1mmの穴を開けた。
まず、製造例1で製造した「直径1mmの貫通孔を有する板状ビトリゲル乾燥体」をPBS中で再水和させた。図6(c)は、直径1mmの貫通孔を有する板状ビトリゲルの写真である。続いて、図6(d)に示すように、直径2.5mmのトレパンを用いて板状ハイドロゲルの貫通孔の周囲を切り出し、貫通孔を有する板状ビトリゲルを多数作製した。
本実験例では、外径4.57mmのステンレス管に板状ビトリゲルを巻き付けて管状ビトリゲルを作製した。図7(a)~(n)は本実験例の過程を示す写真である。
外径2.41mmのステンレス管を用いた点以外は、実験例2と同様にして、実験例3の管状ビトリゲルを作製した。また、外径1.26mmのステンレス管を用いた点以外は、実験例2と同様にして、実験例4の管状ビトリゲルを作製した。実験例4の管状ビトリゲルは、ステンレス管に板状ビトリゲルを巻き付けるのが困難であった。
(管状ビトリゲルへの通液)
実験例1の管状ビトリゲルに滅菌水を通液できることを確認した。図9(a)~(e)は本実験例の過程を示す写真である。
(管状ビトリゲルへのPBSの注入)
実験例1の管状ビトリゲルの内部に液体を保持できることを確認した。図10(a)~(c)は本実験例の過程を示す写真である。
(管状ビトリゲルへの無血清培養液の注入)
実験例1の管状ビトリゲルの内部に液体を保持できることを確認した。図11(a)~(c)は本実験例の過程を示す写真である。
(管状ビトリゲルへの細胞の注入)
実験例1の管状ビトリゲルの内部に細胞を封入した。図12(a)~(c)は本実験例の過程を示す写真である。
(細胞封入体を用いた細胞の培養)
実験例8で作製した細胞封入体中の細胞を培養した。まず、細胞封入体を培養液中に浮かべた。図13(a)は、細胞封入体を培養液中に浮かべた状態を示す写真である。また、図13(b)は図13(a)を拡大した写真である。また、図13(c)は、細胞封入体を培養液中に浮かべて5分後の状態を示す写真である。また、図13(d)は図13(c)を拡大した写真である。
本実験例では、まず、管状ビトリゲルの製造装置を作製し、続いて、管状ビトリゲルの外周にシート状ビトリゲルが更に巻き付けられた、管状ビトリゲルを作製した。図19(a)~(n)及び図20(a)~(i)は本実験例の過程を示す写真である。
図19(a)に示すように、1mLピペット(外径4.6mm)の先端5cmを切断し柱状構造体とした。また、15mLコニカルチューブの下端1cmを切断して中心に穴を開け、基台を兼ねた台座とした。続いて、図19(b)に示すように、柱状構造体と台座を70%エタノールで殺菌し、両者を組み合わせて製造装置を作製した。
図19(c)は、再水和したアテロコラーゲンビトリゲル膜(コラーゲン量5mg/cm2)の写真である。図19(d)に示すように、直径5mmのトレパンを用いてアテロコラーゲンビトリゲル膜を切り抜いた。この結果、直径5mmの板状ビトリゲルが得られた。続いて、図19(e)に示すように、直径5mmの板状ビトリゲルの中心部分を直径3.5mmのトレパンを用いて切り抜き、貫通孔を有する板状ビトリゲルを得た。同様にして、貫通孔を有する板状ビトリゲルを合計32枚作製した。
Claims (13)
- それぞれ貫通孔を有する複数の板状のガラス化後のハイドロゲルが、前記貫通孔を連続させるように厚さ方向に積層した積層体からなる、管状のガラス化後のハイドロゲルであって、
前記管の内表面の凹凸と比較して、前記管の外表面の凹凸が大きい、管状のガラス化後のハイドロゲル。 - 前記管の内径が5μm以上である、請求項1に記載の管状のガラス化後のハイドロゲル。
- 請求項1又は2に記載の管状のガラス化後のハイドロゲルの外周にシート状のガラス化後のハイドロゲルが更に巻き付けられた、管状のガラス化後のハイドロゲル。
- 少なくとも一部に機能性材料を含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の管状のガラス化後のハイドロゲル。
- 前記機能性材料が、支持体、磁性体、蛍光物質、造影剤、免疫抑制剤、抗炎症剤、分化誘導因子を含む、請求項4に記載の管状のガラス化後のハイドロゲル。
- 基台と、前記基台に固定可能な柱状構造体と、前記柱状構造体の基部に、前記柱状構造体よりも外径が大きい台座と、を有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の管状のガラス化後のハイドロゲルの製造装置。
- 前記柱状構造体の外径が5μm以上である、請求項6に記載の製造装置。
- 管状のガラス化後のハイドロゲルの製造方法であって、
請求項6又は7に記載の製造装置の前記柱状構造体に、(i)それぞれ貫通孔を有する複数の板状のガラス化後のハイドロゲルの表面にゾルを塗布した後、前記貫通孔を貫通させて積層するか、又は、(ii)それぞれ貫通孔を有する複数の板状のガラス化後のハイドロゲルを、前記貫通孔を貫通させて積層した後に表面にゾルを塗布し、表面にゾルが塗布された、板状のガラス化後のハイドロゲルの積層体を得る工程(a)と、
前記ゾルをゲル化し、前記積層体を構成する各板状のガラス化後のハイドロゲルが連結した管状ハイドロゲルを得る工程(b)と、
前記管状のハイドロゲルを乾燥させ、管状のハイドロゲルの乾燥体を得る工程(c)と、
前記管状ハイドロゲルの乾燥体を再水和して前記柱状構造体から外し、管状のガラス化後のハイドロゲルを得る工程(d)と、を含む、製造方法。 - 前記工程(c)の後、前記工程(d)の前に、前記管状ハイドロゲルの乾燥体に紫外線を照射する工程を更に備える、請求項8に記載の製造方法。
- 前記工程(a)の後、前記工程(b)の前に、前記積層体に、表面にゾルを塗布したシート状のハイドロゲルを巻き付ける工程を更に含むか、
前記工程(b)の後、前記工程(c)の前に、前記管状ハイドロゲルに、表面にゾルを塗布したシート状ハイドロゲルを巻き付け、当該ゾルをゲル化して、管状ハイドロゲルを得る工程を更に含むか、又は、
前記工程(c)の後、前記工程(d)の前に、前記管状ハイドロゲルの乾燥体に、表面にゾルを塗布したシート状ハイドロゲルを巻き付け、当該ゾルをゲル化して、管状ハイドロゲルを得て、当該管状ハイドロゲルを乾燥させて、管状ハイドロゲルの乾燥体を得る工程を更に含む、請求項8又は9に記載の製造方法。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の管状のガラス化後のハイドロゲルからなる人工管状組織。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の管状のガラス化後のハイドロゲルからなる細胞封入用デバイス。
- 請求項12に記載の細胞封入用デバイスの長軸方向の中央部分に細胞を含む液体を保持し、長軸方向の両端部分には空気が存在している、細胞封入体。
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