JPH0740914B2 - 電気細胞融合用電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気的な場と電気刺激とによって細胞の誘
導、及び細胞を融合又は、細胞に微細孔を設ける時（エ
レクトロポーレーション）等に用いる細胞融合用電極に
関する。

従来、細胞を各々確実に刺激して融合誘導する微少電極
法、１対の線又は板電極を一定間隔で配置し、刺激電圧
を印加融合する平行電極法、あるいは誘電泳動力を利用
して電極上に細胞を数珠つなぎに凝集させておき、電気
刺激を与えて融合させる方法等によって行なわれる電気
細胞融合方法は、PEG（ポリエチレングリコール）、セ
ンダイウィルス等を用いて行なう細胞融合に比べ、操作
性が良く、しかも使用する媒質に毒性がない為、融合直
後の洗浄が不用であること等から、極めて簡易でかつ確
実な方法として近時注目され、その応用例に於いても細
胞質膜に穴をあけるエレクトロポーレーションがあげら
れる等、利用用途の幅は極めて広い。

ところが、第４図の（ａ）に示すように隣り合った細胞
ＡとＢの接触点に於いてのみ破壊が生じて、第４図
（ｂ）に示すように融合が生じればよいが、多くの場
合、細胞Ａと電極Ｅの接触点でも破壊が生じる結果、融
合産物ABが電極Ｅに付着してしまう。従来は、このよう
に付着した細胞は水流などにより電極からはがして回収
していたが、この段階で細胞にダメージを与えることが
多く、これが融合効率を低下させる一因となっていた。

本発明は上記に鑑みなされたものであって、融合時に細
胞が付着しない構造を有する電極を提供することを目的
とする。

本発明の特徴とする点は、電気出力を細胞に印加する為
の導電部分に誘電体層を形成し、この層の表面に導電部
材表面につながる小孔を設けることである。

本発明で使用され得る誘電材料は、テフロン、ポリエチ
レン、アクリル樹脂、等々の合成樹脂類が例示され得る
が、電気絶縁材であってもよい。特に細胞に対し非活性
な材料であるシリコーン、テフロン等が好適に使用され
る。

以上の誘電材料で誘電体層を形成する方法として、誘電
材料粉末をスプレーコーティング法、カスケード法、静
電流動法等によって導電部材表面に被覆する方法、誘電
体膜を誘電部材表面に接着固定する方法、又は、液状の
誘電材料を導電部材表面に塗り付ける方法、等が例示さ
れる。

このようにして形成された誘電体層の厚さは、数十メノ
メーター〜数十マイクロメーター程度がよい。又、誘電
体層に設ける小孔は、細胞の直径以下の口径を有するも
のであればよい。

次に、本発明電気細胞融合装置用電極の実施例につい
て、第１図を参照して説明する。

第１図（ａ）は平板状電極の一部を示す断面図である。
導電部材（12a）の表面に厚さ２ミクロンの誘電体層（1
1a）が形成されている。（14a）は小孔である。小孔（1
4a）は、融合対称となる細胞の直径の1/2の直径を有す
るものである。（14b）は更に口径を小さくした孔を集
合させたものである。

第１図（ｂ）は円筒状の電極を示す。（12b）は導電部
材である。（11b）は誘電体層である。（13b）は小孔で
ある。これらの材料及び寸法等は第１図（ａ）に準ず
る。第１図（ｃ）は針状の電極を示す。（12c）は導電
部材である。（11c）は誘電体層である。

（13c）は小孔である。これらの材料及び寸法も同様に
第１図（ａ）に準ずる。

以上から明らかなように、本発明電気細胞融合装置用電
極は多様な形状及び寸法をとり得るものであって、特定
形態に限定されるものではない。

前述に示した本発明による電極を用いて構成した細胞融
合装置を第２図及び第３図に示す。第２図に示した装置
は、針状の導電部材（23）と、その表面に形成した誘電
体層（22）と、その頂点に１個の小孔（24）を設けてな
る電極と、電流値100μA,接続時間0.5msec程度の矩形波
を出力する電気刺激装置（25）とによって構成されてい
る。融合室及び細胞懸濁液は省略した。

次に第２図の動作を説明する。電極（21）の間に２個の
細胞A,Bを誘導した後、電気刺激装置（25）の矩形波パ
ルス出力を電極（21）を介して細胞A,Bに印加する。

この矩形波パルスによって細胞A,Bは融合するが、導電
部材（22）と細胞A,Bは接触していないので、電極に細
胞が付着せず、融合細胞（AB）は安定的に取り出され
る。

一方、平板状に形成された電極を用いて構成した電気細
胞融合装置を第３図に示した。第３図では、第２図に示
した電気刺激装置と同じ装置（35）に加え、誘電泳動現
象を生じさせる為の高周波電圧（1MHz peak to peak 2V
前後）を出力する誘電泳動電圧出力装置（34）を更に接
続した。電極（31）は、平行に配置した２つの平板状の
導電部材（32）と導電部材（32）の対向する面に設けた
誘電体層（33）と、この誘電体層（33）に等間隔で設け
た小孔（36）とによって構成されている。

次に、第３図に示す本発明の動作を説明する。誘電泳動
電圧出力装置（34）から出力された高周波電圧出力によ
って生ずる電界は小孔（36）の部分のみに生ずる。この
電界により生ずる誘電泳動力が、細胞A,Bを小孔（36）
に誘導集中させる。誘導後、電気刺激装置（35）から矩
形波パルスを出力させる。この出力が、電極（31）を介
して細胞A,Bに印加され、融合細胞（AB）が生成され
る。

この場合も上記と同様、細胞が電極に付着せず、確実に
融合細胞が生成され、尚且つ複数の細胞が操作でき、し
かも細胞を予め決められた位置に誘導配置できることが
可能である。

以上詳述で明らかなように、本発明電極によれば、細胞
が付着することなく、融合操作あるいは誘導操作を確実
にしかも容易に行なうことができる等、効果は絶大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図及び第
３図は本発明の一実施例を示す構成図、第４図は細胞融
合の進行過程を示す図である。 （21），（31）……電極、（11a），（11b），（22），
（32）……誘電体層、（12a），（12b），（23），（3
3）……導電部材、（24），（34）……電気刺激装置、
（35）……誘電泳動電圧出力装置、（14a），（13b），
（13c），（24），（36）……小孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】その導電部材表面に口径が細胞の直径以下
   の小孔を有し、厚さが数十ナノメーター〜数十マイクロ
   メーターの誘電体層を設けたことを特徴とする電気細胞
   融合用電極。