WO2010008002A1 - 静電インクジェット現象を利用した三次元構造を有する細胞組織の作製 - Google Patents

Abstract

静電インクジェット現象を利用した血管などの細胞組織を作製する方法及び装置の提供。 　基板上に細胞組織のパターニングを行うパターン生成装置であって、 　細胞組織を形成するための材料を含む溶液を保持するための少なくとも１つの容器と、 　パターニングを行う対象である基板と、 　前記容器に電圧を印加する電圧印加部と、を備え、 　前記電圧印加部によって前記容器に電圧が印加されることによって、前記容器と前記基板との間に電界が発生し、静電インクジェット現象により前記容器から前記溶液が吐出され、吐出された溶液が前記基板上に付着するパターン生成装置。

Description

インクジ ッ 象を利用した三次元 造を有する細胞組織の 術分野

本 、 静電イ クジ ッ 象を利用した三次元 造を有する細胞組織の 製方法、 びそのための 置に関する。

器などの イオテクノ ジ 究では、 実際の 織に類似し た三次元 造の 胞組織を用 て実験することが強 望まれて る。 また、 人工 的に三次元 造を有する 織を形成する場合、 実際に組織 して機能する必要が ある。 し しながら、 三次元 造を有する 自重が細胞 の 合力を上回る ため、 三次元 に細胞を配置してもその 状を維持することは困難であり、 二次 元 に変形してしま 。 このため、 三次元 造を有する 織を人工的に作製する のは容易ではな た。

来より、 生体外にお て生体 の 次元 造を有する 織を構築する方法が あ た。 えば、 細胞を含む 体の中に細胞の 場 なる三次元 造のスキヤホ ドを入れて、スキヤホ ド 面に細胞を付着させる方法が提案されて る。 えば、 リ ウムある はポ ポ グリ 重合体 (PL ) 等で 成されたスキヤホ ド上で骨 分化し得る細胞を細胞 子の で増殖させ として る方法があ た ( を参照)。 し しなが ら、 術では、 あらかじめ所定の 状に形成されたスキヤホ ド上に 類 の 胞を接着 することができるのみであり、 複数の 類の 胞の タ ンを自由に タ ングすることはできな た。

また、 従来 ら 在する 式 サ 式のイ クジ ッ 術を 利用して、 細胞を内包するア ギン カプセ を二次元または三次元に タ ングして、 人工 織を作製する 術が存在する ( 2を参照)。 ピ 式及びサ 式のイ クジ ッ 術にお ては、 粘性の 溶液の 出を 御できな ので、 細胞をア ギン カプセ に内包して て る。 し しな がら、 術では、 細胞 士の 着ならびに相互 用がア ギ カプセ によ て阻害されてしま と 問題があ た。 このため、 細胞が二次元または三次 元 に配列されて るものの、 組織 して機能して な た。 この 術ではイ ンクジ ッ 術を用 ることにより、 ある程度 由に細胞を タ グする こ ができるが、 実用的な タ ング 法 は えな 。

、 静電力を ト することで 体の 出を制御する静電イ クジ ッ 象に て研究を行 、 ピ 式、 サ 外の し イ ンクジ ッ 術である静電イ クジ ッ 術を開発した ( 3を参 照)。 この 術にお ては、 体に高 圧を印 するこ が必要であり、 このため 胞を用 た場合、 死滅してしま 考えられた。

N ・ e a Jou a O Bone and ne a esea ch 8 47 57 Jan a y 2００3

2 He C e a TE 4 ec a ss e 689 692 2００8 3 Kawa o o H e a J U N L F N EN E N TE HN L o e 49 N mbe Jan a y Feb ua y 2００5 9 27 明の

、 静電イ クジ ッ 象を利用して、 血管などの 胞組織を作製す る方法及 置の 供を目的とする。 ・ 器などの イオテクノ ジ 野では、 精密に二次元 三次元に タ グされた細胞組織が必要で ある。 、 このよ な 胞組織の タ ングを可能にする。

記の 術の 題を解決するには、 細胞及び 胞の 場となるスキヤホ ドを タ グする 術が必要であ た。 こ したスキヤホ ドとして細 胞 ト ックス 質が望まし が、 足場 しての 度を得るためには 性で 有るこ が必要である。 し し、 ピ 式 サ 式のインクジ ッ プ ンタを改造し、 吐出出力を若干 上させたとしても、 性なスキヤホ ドを安定して 出させることは困難であ 、 組織 して機能し る 3 造を 有する 織を作製することは不可能であ た。 、 先に開発した静電イ クジ ッ 象を利用した静電インクジ ッ 術を利用し、 血管などの 次元 造の 胞組織を作製できな 討 を行 た。 来の 式やサ 式のイ クジ ッ 術では、 性 の 体をイ ク して てイ クの 出量 タ を ト する ことはできなか た。 すなわち、 細胞を含む 体は特に粘性が高 ため、 イ ク ジ プ ンタで用 られる チ が詰まり 体を安定して 出 さ ることができな た。

、 静電イ クジ ッ 象を利用することにより、 性のスキヤ ホ ド 細胞を含む 体を詰まら ることな 安定して 出できること、 細胞 に高 圧を印 しても細胞が死滅することな 胞を吐出できることを見出し、 静電イ クジ ッ 象を利用して三次元 造を有する細胞組織を作製すること に成功し、 明を完成 るに至 た。

すなわち、 以下のとおりである。

上に細胞組織の タ ングを行 タ ン 置であ て、 細胞組織を形成するための 料を含む 液を保持するための な も の 器 、

タ グを 象である 、

前記 器に電圧を印 する電圧 、 を備え、

前記 によ て前記 器に電圧が印 されることによ て、 前記 器 前記 との間に電界が発生し、 静電イ クジ ッ 象により前記 器 ら 前記 出 れ、吐出された 前記 上に付着する タ ン 。

2 ア スされており、 電圧 によ て 器に電圧が印 されるこ とによ て、 静電インクジ ッ 象により前記 器 ら 出 れ、 吐出 された 前記 上に付着する、 の タ 。

3 さらに、 容器 基 の間に配置され、 ア スされ、 穴が形成された 極を備え、 電圧 によ て前記 器に電圧が印 されるこ によ て、 静 電インクジ ッ 象により前記 器 ら 出 れ、 吐出された 前 記 形成された穴を通過して前記 上に付着する、 の タ

。 4 胞組織を形成するための 料を含 液を保持するための な とも の 器が、 細胞の 場 なるスキャホ ドを含む 液を保持する 器及び 胞を含む 液を保持する 器を含む、 ～ 3 の ずれ の タ 。

5 さらに、 細胞 子を含む 液を保持する 器を備えた、 ～ 4 の ずれ の タ 。

6 ～ 3 の ずれ の タ ン 置を用 て、 上に細胞組織を タ グ 次元 造を有する細胞組織を作製する方法であ て、 上に スキヤ ド 細胞を吐出し 上に付着させ タ ングする工程を含み、 隣接する細胞 士が接着しており ( して る 又は細胞 ト ックス 質を介して して る)、三次元 造がスキャホ ドにより 持された、三次元 造を有する細胞組織を作製する方法。

7 6 の 上に細胞組織を タ グ 次元 造を有する細胞組織を 作製する方法であ て、

( ) 上にスキヤホ ドを吐出し タ グする工程、

( ) タ グ スキヤホ ドに接触するよ に細胞を吐出し タ グする工程を含み、 隣接する細胞 士が タク トしており、 三次元 造がス キャホ ドにより 持 れた、 三次元 造を有する細胞組織を作製する方法。

8 スキャホ ド 細胞の タ グを繰り返し、 スキヤホ ド 細胞 を多層積み上げることにより三次元 造を形成する、 6 又は 7 の 次元 造 を有する細胞組織を作製する方法。

9 さらに、 細胞に接触するよ に細胞 子が 出される、 6 ～ 8 の ずれ の 次元 造を有する細胞組織を作製する方法。

０ 2 上の細 用 られる、 6 ～ 9 の ずれ の 次元 造を 有する細胞組織を作製する方法。

スキヤホ ド 胞を吐出するために 器に印 される電圧が0・ 5 ～5 である、 6 ～ ０ の ずれ の 次元 造を有する細胞組織 を作製する方法。

。

2 スキヤホ ドを保持する 器の 度が37 C 上に 持され、 上 。

の温度が3 7 C 下に 持される、 6 ～ の ずれ の 次元 造を有す 細胞組織を作製する方法。

3 6 ～ 2 の ずれ の 次元 造を有する細胞組織を作製する方法 によ 作製された三次元 造を有する人工細胞組織であ て、 細胞が生存してお り、 隣接する細胞 士が接着しており、 三次元 造がスキヤホ ドにより 持 されて る、 人工細胞組織。 明細書は本願の 先権の である日本国 2００8 86０68号の明細書 および または図面に記載される内容を包含する。 面の 単な説明

は、 静電イ クジ ッ 式を用 て 上に細胞 イオ テ ア の タ ングを可能とする タ の 成を示す図である。

2は、 細胞 タ グ時に流れる ナ 電電流と の 係を示 す図である。

3は、 改良された タ 2の 成を示す図である。

4は、 タ 置により 画された細胞ライ 胞の 態を示す 図である。 4 4Bは細胞ライ を、 4 は描画後の 胞を、 4 は 描画後の 胞の を示す。

5は、 タ 置により作製された、 細胞 スキヤホ ドを含む 織の 形を示す図である。 号の

タ

スキヤホ ド ン

2 シ

3 チ

4 ディッ

5 ステ ジ

6 ステ ジドライ 7 アンプ

8

9

2 良された タ

2 明を実施するための 良の

下、 本 明を詳細に説明する。

タ 置の

、 静電イ クジ ッ 式を用 て 上に細胞 イオ テ ア の タ ン グを可能 する タ の 成を示す図である。 タ は、 細胞の 場 なるスキヤホ ドを含む ( えば、 ゼラチ ) を保持する 器であるスキヤホ ド リン と、 細胞を含む 液を保持する 器である細胞 2と、 ンリ に取り付けられた チ 3 、 タ を形成する対象である を保持するディッ ( ) 4 、ディッ 4の 置を移動さ るためのステ ジ 5と、 制御 9 らの 示に従 てステ ジ 5の 動を制御するステ ジドライ

6と、 シ 2に 圧を印 するための ア プ 7 8と、 圧及びステ ジの 動を制御する制御 ( えば、 ピ で構成される) 9と、 を備えて る。 ここで、 ディッ 4はア スされて るので、 される 圧によ て、 ン 2 ディッ

4 の間に、 電界が形成 れる。

又は 2に制御 9 8によ て生成 れた電圧 を高 アンプ 7で増幅させることで、 スキヤホ ドおよび 胞の タ グを 。 なお、 、 0・ 5 ～5 の 囲で タ グ を 。

圧の 度を制御するこ により、 キヤ チ 3 ディッ 4との間に形成 れる電界 度が制御されるよ にな て る。 この 度 を制御することによ て、 キヤ チ ブ (ノ ) 3からの 出量が調 される。 出される (スキヤホ ド ) は、 電圧 により 電して るので、 ノズ の な も先端 の 出面は絶縁されて ることが 望まし 。 そこで、 本実施 態で示される に、 ノ はガラス製キヤ チ を用 るこ が望まし 。

また、 テ ジドライ 6が、 制御 9の 御に従 て、 移動 号をステ ジ 5に与えてディッ 4の 置を制御する。 すなわち、 まずスキヤホ ドを吐出しディ 4 に付着させ 望の形に タ グ 、 さらに細 胞をスキヤホ ドの 又は上に付着 タ グする。 そして一層 画後 にディッ に満たしてある 養液の さを一層 上げる。 これらの 業を繰り 返し ことで、 三次元 に細胞組織を積み上げて 。

2は、 細胞 タ グ時に流れる ナ 電電流と の 係を 示す図である。 験では、 圧が約 ・ 5 上になる テ ラ を形成しながら 体が 出されることが確認、された。 また、 実験によれば、 圧が ・ 5 に近 ほど、 吐出される 体のドット径が小さ こ も確認、さ れた。 このよ に、 ・ 5 上の高 圧を印 すると 又は 2 端に三角錐状のテ ラ ンが形成され、 テ ラ の 分のみが ちぎれ して 出 れる。 この 花放電が起きな よ に空隙を例えば 0・ 5 にして る。 を超えると、 飛翔 に周りの 気 流によ て流され、 タ グの 度が下がる らである。 なお、 圧を印 して るにも わらず、 着弾体も細胞は死滅することな 生きており、 また 出された細胞 士が タク トを取 て るこ を確認して る ( 4 )。 こ の 術を利用して 5に示すよ に、 細胞組織を立体的に形成するこ が可能で ある。 また、 細胞を吐出するための チ は、 少な と 内径3０ は 上の チ であれば 能であり、 好まし は3０ ～ である。 スキヤホ ド 子を吐出するための チ の ０ ～ O である。 胞 き を考慮する チ ブ の 分の の きさである。 明の 置を用 れば、 市販 の 式 サ 式のインクジ ッ プ タより もよ 細に タ ングするこ ができる。 また、 市販のインクジ ッ プ ンタで用 られる イ クより も 6００ 度が高 ス ト状の液体も 出が可能であり、 立体造形が可能である。

上が本 明による タ 置の 成及び 作であるが、 続 て改 良案に て説明する。 3は、 改良された タ 2の 成を示 す図である。

の 成の 合、 電圧 によ て 3 ツ 4との間に電界が形成されるため、 形成される タ の ツジ 分に電界が集 中してしま ( 界の ッジ )。 このため、 スキヤホ ド 細胞が 一に積 み上げられな 能性が出てきてしま 。

この 題を解決するのが 3の 良案の 成である。 タ 2は、 の 成に加えて、 吐出液 を有する平板 2 を、 キヤ チ

3 ディッ 4の間に備えて る。 また、 タ 2では、 電 圧は、 ン ディッ との間ではな 、 ジ 2 平板 2 の間に印 されるよ にな て る。 このよ に構成することによ て、 電界は チ 3 平板 2 の間にのみ 成されるので、 ディ ッ 4 における電界の 響を除去することができる。 まり、 三次元 に 高 胞を積み上げた場合でも、 キヤ チ ブ りの 界が変化しな ので、 吐出 態が変化しに 。 よ て、 上にスキヤホ ド 細胞を 一に積み上げることができるよ になり、 所望 タ の 成が容易になる

果がある。 なお、 テ ラ 成のス ッ ホ ド 、 の 合の ・ 5 ら少しずれる可能性はあるが、 その にあることは確 であり、 ナ 電電流 圧の 2 同等なもの なると思 われる。

三次元 織の 製のための

明の 法にお ては、細胞組織を形成するための 料を 上に 出する。 としては、 例えば、 ガラス、 脂、 金属 でできた容器、 平板、 フィ ム、 が挙げられる。 体的には、 ディッ 等の培 、 スライドガラス 等を用 ることができる。

胞組織を形成するための 料としては、 細胞の 場 なるスキヤホ ド、 胞及び 子が挙げられ、 これらの 数を含んで てもよ 。 スキヤホ ド しては、 生体 織にお て細胞 ト ック を構成する物 質を用 ることができる。 ト ック とは、 生体 の 胞の 側に 存在する安定な生体構造物を 、 細胞 性を有し、 細胞が三次元 造を形 成するときの として働 。 また、 細胞 ト ック は、 細胞の 、 細胞 動、 細胞 、 細胞 代謝、 細胞分化 調節する作用も有する。

ト ック を構成する物質として、 ラ ゲ 、 ラスチン、 プ テオグ カ 、 グ グ カン、 白質 が挙げられ、 白質として、 ィ クチン、 ラ 、 クチン等が挙げられる。 て、 スキヤホ ド として、 上記の 質及び ラ ゲ の 性物であるゼラチ を用 ることができ る。 また、 カド ン、 セク N 等の免 グ ブ ス ァ に属する物質も細胞 結合する作用を有するので、 スキヤホ ドと して るこ ができる。 さらにスキヤホ ドとしては、 フィ ノ ゲ

リ も ることができる。 ィ ノ ゲ は、 出血に伴 てト ビ による 応を て ブリ となり、 ポ する。 ポ 化の際 に、他の血 白質や血液 胞を巻き込んで ブ 塊を形成し傷口を接着し、 止血 果を表す。 液 ら 製した ノ ゲ ト ビ は 合して止 血 ( ィブ ン ) して使用されて る。 織を接着する機能や一定の 度 を持 こ から、 細胞の 場としての 能を果たすこ ができることが知られて おり、 一過性に作られる疑似 ト ック 呼ばれるこ がある。 スキヤホ ドは上記 質の 類の 質を用 てもよ し、 2 上の物質を混合して てもよ 。 これらの 生体 ら抽出したものでも、 細胞を用 て産生した もので 、 人工的に合成したものでもよ 。

これらの 質を イ クジ ッ 式を用 た タ 置で 出する ときの 限定されず、 物質により 定することができるが、 例えば ０・ 1 ～ g の 度で用 ることができる。 スキヤホ ドは、 例えば、 生理 塩 水、 地、 溶解させて ればよ 。

る細胞は限定されず、 作製しよ とする 織に応じて 択することが できる。 えば、 葉、 中胚葉 葉に由来する分化 胞や 細胞を用 ることができる。 さらに 体的には例えば、 血管内 、 表皮 、 平滑 細 胞、 、 、 骨格 、 質細胞、 、 、 血液 、 心筋細胞、 骨格 細胞、 、 神経細胞、 色素 、 用 るこ ができる。 また、 幹細胞としては表皮 細胞、 毛嚢 細胞、 ( ) 細胞、 細胞、 神経 細胞、 網膜 細胞、 造血幹細胞、 細胞などの 細胞、 細胞 (E )、 P ( nd ced P u po en S e Ce )等 の幹細胞を用 るこ ができる。

される 織を移植に用 る場合、 移植 絶反応を避けるために、 移植を受 ける個体の 己の 主要 織適合性 原の型が一致 し は類似して る 個体 来の 胞を用 るのが好まし 。

これらの 、 作製しよ とする 織に応じて選択するが、 複数の 類の 胞 らなる 織を作製しよ する場合、 複数の なる細胞を用 ればよ 。 す なわち、 2 上の細胞を用 ればよ 。 えば、 血管を形成する場合、 血管 内 平滑 細胞を用 ればよ 。 、 生体 織 ら 離して培養した ものを用 てもよ し、前記の 細胞 ら分化・ 殖さ たものを用 てもよ 。

イ クジ ッ 式を用 た タ 置で 出する きの

限定 れず、 例えば1０4～1０8 の 度で用 ればよ 。 、 例えば、 E 地、 E 地、 E 地、 B E 地、 E 地、 RP 地、 E の 用 られる 地や生理 塩水、 に懸濁して るこ ができ る。

さらに、 細胞組織の 製に、 細胞 子やサイ トカイ を用 てもよ 。

子 は、 細胞の 殖を促進または制御する物質を 、 サイ トカイン は、 細胞から産生され 種の又は異種の 胞に作用する生理 性物質を 。

子としては、例えば、血小板 (P F)、上皮 (E F)

(F F)、 (H F)、 血管内 ( E F) イ シ ン等が挙げられる。 また、 サイ トカイ としては、 イ タ イキ 類、 カイン類、 子などの 子、 死因子、 インタ 類 が挙げられる。 、 用 る細胞に対応した のを用 ればよ 。 また、 その他の生 性物質は、例えば、 アス ビン 、 ビオチ 、 ０ ン テン ウム、 ビタ 等のビタ ン類、 トラ ス 、 血清 ア ブ 等 蛋白質、 質、 ノ 、 ステ 、 ビ 、 イン 、 抗生物質 のその他の生 性物質を用 てもよ 。 明にお て は、これらの 胞の 殖に効果がある物質を総称して細胞 子 。また、 明にお ては、 上記スキヤホ ド、 細胞、 増殖 子を イオ テ ア こ がある。

三次元 織の

明の 法にお ては、 静電イ クジ ッ 式を用 た タ 置 を用 て上記のスキヤホ ド、 細胞及び 子を特定の タ で 上に 出して三次元 造を有する細胞組織を作製する。 ここで、 細胞組織とは細 胞を主な構成 素として構成される 織を 、 組織の 造が細胞の 場となる スキャホ ドで 持され、 細胞 細胞の間に接着が認められる 織を 。

(ある は単に接着) には、 細胞 の 着 、 細胞 ト ックス間 接 着とがある。 明にお ては、 細胞が 出された直後に細胞 士が必ずしも直 接 触して る必要はな が、 細胞 細胞の間には細胞 ト ックス又は疑似 ト ックス 質が介在して ることが重要である。 これらの 足場と なる物質 (スキヤホ ド) であり、 形成される 織の 度を保 と共に細 胞の 支持し、 細胞 士がやがて さらには接着することを妨げな 、 又は積極的に 進する作用を持 ものである。 ト ックス間の接 インテグ によ て る。 方、 細胞 の 着 は、 細胞 士の間に接着装 置が形成されるこ を 。 着装置 は、 アド ンス クション、 タイ トジ ンクショ 、 ク ョン、 デス ソ ム、 ソ ムな どの 造を 。 これらは例え 、 細胞 面の ( などの 白 質や ネク ンなどのチヤ ネ 白質) の 格によ て 成さ れるものである。 、 ト ック を分解する物質を分泌 、 介在 質の はやがて れ、 互 に接触する面ができ、 接着が進行して、 組織構造が完成 する。 すなわち 明にお ては、 スキヤホ ド なる物質を細胞 同時に、 ある は交互にプ ントすることが特に望まし 。

インクジ ッ 式を用 た タ 、 複数の 出用 体を入れる ( ンジ) を有しており、 複数の にそれぞれ、 スキ ヤホ ド 、 細胞 液及び ( ) 液を別 に保 持させて ればよ 。また、 個 リ に例えば、細胞 スキヤホ ド、 細胞 細胞 子、 スキヤホ ド 細胞 子のよ に、 複数の 料を保 持さ てもよ 。 また、 複数の 胞を用 る場合、 細胞 を保持さ る

を 、 それぞれのシ ン に異なる細胞を別 に保持さ て ても よ 。

ジ中の液 ン に取り付けられた チ を通 て 上に 出される。 ジ中の溶液を吐出さ るために、 タ ン 置の により、 容器に電圧を印 する。 この際の印 、 0・ 5 ～ 5 である。 胞を吐出するとき、 数は の 流が細胞を流れるが、 細胞の 側を流れるため、細胞に な障害を与えな 。 明の タ ン 、 圧を印 するに わらず、 細胞が死滅することな 、 細胞が生存した状 態で、 三次元 造を有する細胞組織を作製することができる。 タ は、 作製しよ とする 織に応じて 御すればよ 。 えば、 上にスキヤホ ドを一定の タ で 出し 上に付着させ、 上に 定の 状でスキ ヤホ ドを形成さ る。 で、 細胞を、 スキヤホ ドに接触するよ に、 スキヤホ ドの 分に一定の タ で 出し 上に付着させる。 ここで、 上に付着 る は、 直接 に付着させることも、 に付着さ せたスキヤホ ド 細胞に らに付着さ るこ も含む。 この 、 静電イ ク ジ ッ 式を用 た タ ン 置 ら吐出 れる 滴の 個の細 含まれて るのが望まし 。 出される の ～ とする。 また、 必要に応じて細胞 子を細胞に接触するよ に 出する。 上にス キヤホ ド 細胞を 出した後に、 同様に2 を形成する。 この 、 液を吐出する チ の 端の 上の細 出される 置の 離が 定 なるよ に、 の さを 上げるのが好まし 。 この 合、 一層 さは細胞の スキヤホ ドの さで決まり、 ～5０ 度である。 この 程を繰り返すこ により、 細胞 スキヤホ ドを多層に積み 上げ、 三次元 造を有する 織を作製することができる。 この 、 細胞 スキヤ ホ ドは厚さ 向に交互に存在するよ に タ グしてもよ し、 細胞の 囲をスキヤホ ドが覆 て 在するよ に タ グしてもよ 。

スキヤホ ドの 、 例えば たりにスキヤホ ドの ( ) は、 作製しよ とする細胞組織により 定することができる。

。 、 スキヤホ ド 子を保持した ン は3 7 C 上に 持するのが好まし 。 特にスキヤホ ドは温度が低下する 粘性が高 。

なるので、 3 C 上に 持するこ により 状になるよ に保 ことが望まし 。 。 また、 細胞 を保持する は、 細胞の 滅を避けるため4０ C 下に保持することが望まし 。 また、 上に 出されたスキヤホ ドが着弾 す 。

化しやす るために の 3 7 C 下に 持するこ が望まし 。 また、 細胞の 滅を避けるために、 の 少な とも 4０ C 下に 持す るこ が望まし 。

タ グの タ は、 タ ン 置に連結した ピ により 制御することができる。

えば、 血管を作製する場合、 血管内 胞の 囲を平滑 細胞が よ に 細胞を タ グすればよ 。 この 合、 血管内 内壁を構成する細胞 であ 、 平滑 細胞は外壁を構成する細胞 して働 。

明の 法により、 の 工細胞組織、 人工 器や人工 官を作製するこ ができる。 えば、 皮膚、 血管、 心筋、 筋肉、 角膜、 臓、 心臓、 肝臓、 船 、 腸、 神経、 、 、 臓、 脳、 関節、 骨、 骨、 四肢 、 網膜などが挙げら れる。 また、 明の 法によれば、 スキヤホ ド 胞の 出の タ を自由に制御するこ ができ、 血管を有する皮膚 、 複数の 胞組織を含む 胞組織を作製することも可能である。 明の 法で作製される細胞組織 はスキヤホ ドの 在及び 士の ンタク トのため、 その 次元 造が維 持される。 すなわち、 自己 を有する 織である。

られた細胞組織は、 移植、 傷した組織の に用 るこ ができる。 えば、 血管を有する皮膚を 明の 法により作製し、 損傷した 分に移植することができる。

明の 法で作製される 織の きさは限定されず、 作製しよ する により 定すれ よ が、 通常、 面積に ては、 少な とも0・ 2

c であり、 好まし は少な とも0・ 5 2

C であり、 さらに好まし は少な と も m2であ 、 ある は少な とも 2 2

C である。 また、 作製される 織の ( 上に三次元 に作製した場合の ) も限定されず、 作製しよ とする 織の 類により 定すればよ が、 通常 な とも 、 好まし は2 ０ 、 さらに好まし は 2０ 、ある は5 4 である。

上記の タ 置を用 て作製された三次元 造を有する人工 細胞組織であ て、 細胞が生存しており、 隣接する細胞 士が ンタク トをと ており、 三次元 造がスキヤホ ドにより 持されて る、 人工細胞組織をも 含む。

明を 下の によ て具体的に説明するが、 はこれらの によ て限定されるものではな 。

細胞 UE6E7T 2 (J B 51)を ( ) 究所J B クより入手し、 含む E 地で 養した。 この 8 ０ の 態とな たところで、 ト プ によ て 離し、 互 に解離 て培養液中に懸濁した 液を作製した。 次に、 に示すよ に、 こ の 胞を含む 液を入れた 細胞の 場 なるスキヤホ ドを含む ゼラチ ( ０74 ０2761 ako) 39に対して ccの 養液で希釈 したもの) を入れた を、空隙を介して培養液を入れたディッ 対向 するよ に設置した。 に 圧を印 、 2に示すよ ナ 電電流を伴 ながら、 タ ングを行 た。

に および ァ ク ョンジ ネ タ ( a s Tokyo 4 ０5)によ て生成された電圧 を高 ア プ( a susadap ec s on nc H gh Vo a e S p y HE０P 5B6) で増幅 せることで、 スキヤホ ド 胞の タ ング ( 4 ) を行 た。 また、 ドライ ( HU E K K) によ て移動 号を発信し、 の アステ ジ ト ラ(CHU E K 2 ax s S age Co o e T 2 35) ステ ジ ( HU E K L 3０1 H ) によ てディッ の 置を制御した。 すなわち、 まずスキヤホ ドを希望の形に タ ング 、 さらに細胞をスキャホ ドの 又は上に タ ングした。 そして、 層 画後にディッ に満たしてある 養液の さ を 層 上げた。 これらの 業を繰り返し こ で、 三次元 に細胞組織を積 み上げた。 ０ 5 ～5 の 囲で タ ングを行 た。 圧を 印 すると ジ 端に三角錐状のテ ラ ンが形成され、 テ ラ

の 分のみがちぎれて として 出されるが、 この 花放電が起きな に空隙を０・5 にした。 この 、 空隙が ０mmを超える 、 飛翔 に周りの 気流に 流され、 タ グの 度が下が てしま 。

圧を印 して るにも らず、着弾 4 4 に示す に、細胞 は生きて るこ が確認された。 また、 吐出された細胞 士が接触して ること も確認 れた。

この 術を利用して、 2・ 5 、 空隙3・ の 件でスキヤホ ドを含む 体を ０ ほど 画し、その上に同一の 空隙の 件でさ らに細胞を含む 体を描画した結果を図5に示す。 5に示す に、 細胞組織 を立体的に形成するこ が可能である。

なお、 本実施 にお ては、 内径 の チ を用 て細胞を 吐出して るが、細胞の きさを考慮すると内径3 4 上の チ であれば 能である。 上の利用 能性

明の 胞組織の タ ングを タ 、 静電インクジ 、 象を利用した装置であり、 粘度の スキヤホ ドを含む 細胞を 含む 度で基 上に 出することを可能 する。 置を用 ることに 、 組織を形成する細胞 胞の 場となるスキヤホ ドを任意の タ ンで タ ングすることができ、 任意の 次元 造を有する細胞組織を作製す るこ ができる。 また、 明の 置に 、 細胞の 維持した状態で 出 するこ ができ、作製された細胞組織の 接する細胞 士の間で 着が成立する。 このため、 実際の 織に類似した 胞組織を作製するこ ができる。 製した組織は、 研究、 移植 に利用することができる。 明細書で引用した全ての 行物、 特許および 願をそ まま して 木明細書にと り入れるもの する。

Claims

求の ・ 上に細胞組織の タ ングを タ 置であ て、 細胞組織を形成するための 料を含む 液を保持するための な とも の 器と、

タ ングを 象である 、

前記 器に電圧を印 する電圧 、 を備え、

前記 によ て前記 器に電圧が印 されるこ によ て、 前記 器 前記 の間に電界が発生し、 静電イ クジ ッ 象により前記 器 ら 前記 出され、吐出された 前記 上に付着する タ 。

2・ ア スされており、 電圧 によ て 器に電圧が印 される こ によ て、 静電イ クジ 象により前記 器から 出され、 吐 出された 前記 上に付着する、 請求 載の タ 。

3・ さらに、 容器と基 の間に配置され、 ア スされ、 穴が形成された 極を備え、 電圧 によ て前記 器に電圧が印 されることによ て、 静電インクジ ッ 象により前記 器 ら 出され、 吐出された 前記 形成された穴を通過して前記 上に付着する、 請求 E載の タ 。

4・ 胞組織を形成するための 料を含む 液を保持するための な とも の 器が、 細胞の 場 なるスキャホ ドを 液を保持する 器及び 胞を含む 液を保持する 器を含む、 請求 ～3の ずれ 項に記載の タ ン 。

5・ さらに、 細胞 子を含む 液を保持する 器を備えた、 請求 ～ 4の ずれ 項に記載の タ 。

6・ ～3の ずれ 項に記載の タ 置を用 て、 上に細胞組織を タ グ 次元 造を有する細胞組織を作製する方法であ て、 上にスキヤホ ド 細胞を吐出し 上に付着させ タ グ 程を含み、 隣接する細胞 士が接着しており、 三次元 造がスキヤホ ド によ 持された、 三次元 造を有する細胞組織を作製する方法。 7・ 6 載の 上に細胞組織を タ グ 次元 造を有する 細胞組織を作製する方法であ て、

( ) 上にスキャホ ドを吐出し タ グする工程、

( ) タ ング スキヤホ ドに接触するよ に細胞を吐出し タ グする工程を含み、 隣接する細胞 士が接着しており、 三次元 造がスキャホ ドにより 持された、 三次元 造を有する細胞組織を作製する方法。

8・ スキャホ ド 細胞の タ グを繰り返し、 スキヤホ ド 細 胞を多層積み上げることにより三次元 造を形成する、 請求 6又は7に記載の 次元 造を有する細胞組織を作製する方法。

9・ らに、 細胞に接触するよ に細胞 子が 出される、 請求 6～ 8の ずれ 項に記載の 次元 造を有する細胞組織を作製する方法。

０・ 2 上の細 用 られる、 請求 6～9の ずれ 項に記載 の 次元 造を有する細胞組織を作製する方法。

・ スキヤホ ド 胞を吐出するために 器に印 される電圧が0・ 5 5 である、 請求 6～ ０の ずれ 項に記載の 次元 造を有 する細胞組織を作製する方法。

2 。

・ スキヤホ ドを保持する 器の 度が37 C 上に 持され、

。

上の温度が37 C 下に 持される、 請求 6～ の ずれか 項に記載の 次元 造を有する細胞組織を作製する方法。

3・ 6～ 2の ずれ 項に記載の 次元 造を有する細胞組織 を作製する方法により作製された三次元 造を有する人工細胞組織であ て、 細 胞が生存しており、 隣接する細胞 士が接着しており、 三次元 造がスキャホ ドにより 持 れて る、 人工細胞組織。