WO2015163043A1 - フッ素含有ポリマーを表面に含む細胞培養用基材 - Google Patents

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朋未 牧野
洋 堀川
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Definitions

  • the present invention relates to a cell culture substrate, a cell culture container provided with the substrate, a method of culturing cells using the substrate, and forming a three-dimensional tissue from cells using the substrate. On how to do.
  • the cells that form organs such as the liver, pancreas, skin, and blood vessels have a three-dimensional network to express functions in the living body.
  • Patent Document 1 discloses a cell culture sheet that includes a substrate formed from a thermoplastic organic polymer and a columnar microprojection group extending from the substrate, and in which cells are attached to the projections of the columnar microprojection group and cultured.
  • Patent Document 2 discloses a cell content structure having a concavo-convex structure functioning as a cell adhesion surface, in which a plurality of microcells having a polygonal shape in the planar direction and a minimum inner diameter of 3 ⁇ m or less are continuously formed. Has been.
  • Non-Patent Document 1 focusing on the fact that fluorine-containing polyimide has excellent biocompatibility, cell culture was performed on the surface of 6FDA-6FAP, which is one type of fluorine-containing polyimide, and the surface was flat. On the 6FDA-6FAP membrane, cells are two-dimensionally grown and spheroids are not formed. On the other hand, it is disclosed that spheroids are formed when fine irregularities are formed on the surface by rubbing treatment.
  • 6FDA-6FAP means 2,2′-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane dianhydride (6FDA), which is an acid dianhydride, and 2,2′-bis, which is a diamine compound.
  • Non-Patent Document 1 cultivated vascular endothelial cells two-dimensionally on a flat 6FDA-6FAP membrane that has not been rubbed, and then transferred it to a gel to form vascular tissue.
  • Disclosed is a method of culturing hepatoma cells three-dimensionally on a 6FDA-6FAP film having a rough surface subjected to rubbing treatment to form spheroids and combining the two.
  • Patent Documents 4 to 6 disclose a film and a film obtained from a fluorine-containing polyimide for forming an uneven structure and a resin composition containing the fluorine-containing polyimide.
  • Patent Document 7 discloses a technique for forming a cell culture container from a gas-permeable plastic material. Patent Document 7 aims to provide a cell culture vessel that does not require an oxygen supply device.
  • the cell culture substrates for three-dimensional culture disclosed in Patent Documents 1 and 2 both enable three-dimensional culture by forming a fine uneven structure on the surface of the base material.
  • Such a base material has a problem that it is not easy to create fine irregularities and the processing cost is high.
  • bubbles are likely to remain on the substrate surface when the liquid medium is applied to the substrate surface.
  • foam treatment was necessary.
  • the substrate for cell culture provided with a rubbing-treated membrane of 6FDA-6FAP, which is a fluorine-containing polyimide, disclosed in Non-Patent Document 1 and Patent Document 3, is more easily prepared than Patent Documents 1 and 2. Although possible, it has the same problems as in Patent Documents 1 and 2, and there is still room for improvement.
  • an object of the present invention is to provide a cell culture substrate having a polymer capable of three-dimensional tissue culture on its surface.
  • the container of Patent Document 7 is not intended for the formation of a three-dimensional structure, and it has not been studied at all whether a three-dimensional structure can be formed using the container of Patent Document 7.
  • the present invention also aims to provide a cell culture substrate capable of three-dimensional tissue culture, a cell culture container provided with the substrate, and a cell culture method using the substrate. .
  • the inventors include a resin composition containing a fluorine-containing polymer having one or more fluorine atoms in a repeating unit on the surface, and an oxygen gas permeability of 219 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24h ⁇ atm. )
  • STP oxygen gas permeability
  • the cell culture substrate of the present invention comprises: A cell culture substrate, wherein at least part of the surface is constituted by a resin composition comprising a fluorine-containing polymer having one or more fluorine atoms in a repeating unit;
  • the cell culture substrate has an oxygen gas permeability of 219 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more.
  • the fluorine-containing polymer is (A) a fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in the repeating unit, wherein the total of ether bonds and thioether bonds in the polymerization repeating unit constituting the polyimide is 1 or more, (B) a fluorine-containing polyimide obtained by imidizing polyamic acid by heat treatment and having one or more fluorine atoms in the repeating unit; and (c) Formula (3) in the main chain: [In Formula (3), X 0 is a tetravalent organic group, Y 0 is a divalent organic group, The total number of fluorine atoms contained in X 0 and Y 0 is one or more, Y 0 is a structure of a diamine compound containing a biphenyl group, wherein each of the two benzene rings of the biphenyl group is substituted with one amino group, wherein each amino group is substituted with a single
  • the fluorine content in the resin composition is preferably 1 to 60% by mass, and the imidization rate is preferably 20% or more.
  • the fluorine-containing polymer includes a polymer having a fluorine-containing aromatic ring and having an ether bond in the main chain.
  • the fluorine content in the resin composition is preferably 1 to 60% by mass.
  • the resin composition preferably has an oxygen gas permeability coefficient of 0.10 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more.
  • the present invention also provides Provided is a cell culture vessel characterized in that at least a part of the vessel is composed of the cell culture substrate.
  • the present invention provides One surface forms the bottom surface of the cell and culture medium storage part, and the other surface is provided with a substrate disposed so as to be exposed outside the container, at least in part,
  • the substrate is the cell culture substrate;
  • Provided is a cell culture container, wherein at least a part of the one surface of the base material is constituted by the resin composition.
  • the present invention is also a method for culturing cells, comprising:
  • the present invention relates to a method comprising a step of culturing cells on a surface constituted by the resin composition of the cell culture substrate.
  • the present invention is a method for culturing cells, comprising: Using a base material in which at least a part of one surface is composed of a resin composition containing a fluorine-containing polymer, cells and a medium are in contact with the one surface of the base material, and the other surface of the base material is oxygen Including a step of culturing the cells in contact with the contained gas,
  • the fluorine-containing polymer is a fluorine-containing polymer having one or more fluorine atoms in a repeating unit;
  • the present invention also relates to a method characterized in that the substrate has an oxygen gas permeability of 219 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more.
  • the oxygen gas permeability coefficient of the resin composition is preferably 0.10 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more.
  • the culture step of the method of the present invention may include a step of three-dimensional culture of cells.
  • the step of three-dimensionally culturing the cells is preferably a step of culturing the cells to form spheroids or three-dimensional cell aggregates.
  • the present inventors are the fluorine-containing polyimide whose sum total of the ether bond and the thioether bond in a polymerization repeating unit (for example, polymerization repeating unit derived from an acid dianhydride and diamine) is one or more.
  • a polymerization repeating unit for example, polymerization repeating unit derived from an acid dianhydride and diamine
  • the inventors have found that a cell can form a three-dimensional tissue such as a spheroid or a three-dimensional cell aggregate on a base material having a surface thereof.
  • the cell culture substrate of the present invention is a cell culture substrate, and at least a part of the surface is composed of a resin composition containing polyimide,
  • the polyimide is a fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit;
  • the total of ether bond and thioether bond in the polymerization repeating unit constituting the polyimide is 1 or more.
  • the polyimide is A repeating unit represented by formula (3) in the main chain, wherein X 0 is 4,4′-hexafluoroisopropylidenediphthalic anhydride residue, and Y 0 is 2,2-bis ( 4- (4-aminophenoxy) phenyl) polyimide containing the unit which is a hexafluoropropane residue, A repeating unit represented by formula (3) in the main chain, wherein X 0 is 4,4′-hexafluoroisopropylidenediphthalic anhydride residue and Y 0 is bis [4- (4 -Aminophenoxy) phenyl] sulfone residue-containing polyimide and a repeating unit represented by the formula (3) in the main chain, wherein X 0 is 4,4′-hexafluoroisopropyl Polyimide comprising the above unit which is a dendiphthalic anhydride residue and Y 0 is a bis [
  • the cell culture substrate of the present invention is constituted by a resin composition in which at least a part of the surface contains polyimide,
  • the polyimide is a polyimide obtained by reacting one or more of acid dianhydride and diamine, At least one compound of the acid dianhydride and the diamine has a fluorine atom in the molecule, At least one compound of the acid dianhydride and the diamine has an ether bond and / or a thioether bond in the molecule, The sum of the ether bond and the thioether bond in the polymerization repeating unit derived from the acid dianhydride and the diamine constituting the polyimide is 1 or more.
  • the polyimide is 4,4′-hexafluoroisopropylidenediphthalic anhydride and 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexa Polyimide obtained by reacting with fluoropropane, polyimide obtained by reacting 4,4′-hexafluoroisopropylidenediphthalic anhydride with bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, or It is not a polyimide obtained by reacting 4,4′-hexafluoroisopropylidenediphthalic anhydride and bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone.
  • the cell culture substrate having the above characteristics has a surface with appropriate flexibility and hydrophobicity, the cells can form a three-dimensional tissue on the surface.
  • the base material of the present invention is easy to manufacture because it is not necessary to give a three-dimensional structure to the surface serving as a scaffold for cells.
  • the resin composition has a fluorine content of 1 to 60% by mass and an imidization rate of 20% or more.
  • a three-dimensional structure on the substrate surface is easily formed, which is preferable.
  • the present inventors used a substrate containing the polyimide on the surface, for example, when the substrate was placed on the bottom of a single or multi-type plate or petri dish, and more preferably, the substrate
  • the substrate When cells are cultured in a state where the cells and medium are brought into contact with the polyimide-containing surface and the other surface of the substrate is in contact with an oxygen-containing gas such as air in addition to the upper surface of the medium, the cells are spheroids, three-dimensional
  • an oxygen-containing gas such as air in addition to the upper surface of the medium
  • the present invention relates to a cell culture container, wherein at least a part of the container is composed of the cell culture substrate.
  • the cell culture vessel of the present invention since it has a culture surface with appropriate flexibility and hydrophobicity, cell growth and formation of three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates are likely to proceed. Furthermore, when cell culture is performed in a state in which cells and a medium are brought into contact with the polyimide-containing surface of the base material and the other surface of the base material is in contact with an oxygen-containing gas such as air in addition to the top surface of the medium, Growth and formation of three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates are easy to proceed.
  • the present invention also relates to a cell culture method including a step of culturing cells on the surface of the cell culture substrate.
  • the present invention also provides A method for three-dimensional culture of cells, Including a step of three-dimensionally culturing cells on a surface constituted by the resin composition of a base material constituted by a resin composition containing at least a part of the surface,
  • the polyimide is a fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit;
  • the sum of ether bonds and thioether bonds in the polymerization repeating unit constituting the polyimide is 1 or more. It is related with the method characterized by this.
  • the present invention also provides A method for three-dimensional culture of cells, Including a step of three-dimensionally culturing cells on a surface constituted by the resin composition of a base material constituted by a resin composition containing at least a part of the surface,
  • the polyimide is a polyimide obtained by reacting one or more of acid dianhydride and diamine, At least one compound of the acid dianhydride and the diamine has a fluorine atom in the molecule, At least one compound of the acid dianhydride and the diamine has an ether bond and / or a thioether bond in the molecule,
  • the sum of ether bonds and thioether bonds in the polymerization repeating unit derived from the acid dianhydride and the diamine constituting the polyimide is 1 or more. It is related with the method characterized by this.
  • the present invention it is possible to culture cells and form three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates by a simple operation.
  • Second embodiment As a method of imidizing polyamic acid to obtain polyimide, a method of imidizing polyamic acid in the presence of an imidization catalyst (chemical imidization method), and imidization by heating polyamic acid There is a method (thermal imidization method).
  • the polyimides used in the experiments in Non-Patent Document 1 and Patent Document 3 are all obtained by a chemical imidization method using a tertiary amine compound as an imidization catalyst.
  • the present inventors cannot perform three-dimensional culture on the flat surface of the 6FDA-6FAP membrane produced by the chemical imidization method disclosed in Non-Patent Document 1 and Patent Document 3. It has been found that when a 6FDA-6FAP membrane produced by a thermal imidization method is used, three-dimensional culture is possible even on a flat surface. It was also found that three-dimensional culture on a flat surface becomes difficult when a tertiary amine compound used as an imidization catalyst remains in the 6FDA-6FAP membrane.
  • the cell culture substrate of the present invention comprises: A cell culture substrate comprising at least part of a surface comprising a polyimide-containing resin composition,
  • the polyimide is a fluorine-containing polyimide obtained by imidizing polyamide acid by heat treatment and having one or more fluorine atoms in a repeating unit.
  • the substrate for cell culture of the present invention is A cell culture substrate comprising at least part of a surface comprising a polyimide-containing resin composition
  • the polyimide is a polyimide obtained by imidizing polyamic acid obtained by polymerizing one or more acid dianhydrides and diamines, respectively, by heat treatment, At least one compound of the acid dianhydride and the diamine has a fluorine atom in the molecule.
  • the surface since the production of fluorinated polyimide is performed by thermal imidization that does not require an imidization catalyst, the surface does not have an imidization catalyst that causes three-dimensional culture to be prevented. And allows cells to form a three-dimensional tissue on the surface.
  • the base material of the present invention is easy to manufacture because it is not necessary to give a three-dimensional structure to the surface serving as a scaffold for cells.
  • the resin composition has a fluorine content of 1 to 60% by mass and an imidization rate of 20% or more.
  • a three-dimensional structure on the substrate surface is easily formed, which is preferable.
  • the imidization of the polyamic acid by heat treatment is performed in the absence of a tertiary amine compound.
  • the tertiary amine compound since the tertiary amine compound does not exist on the surface of the base material, cells can form a three-dimensional tissue on the surface.
  • the substrate for cell culture of the present invention comprises A cell culture substrate comprising at least part of a surface comprising a polyimide-containing resin composition
  • the polyimide is a fluorine-containing polyimide obtained by imidizing polyamic acid by heat treatment and having one or more fluorine atoms in a repeating unit;
  • the amount of the tertiary amine compound in the resin composition is 0.030% by mass or less based on the total amount of the polyimide and the remaining polyamic acid in the resin composition.
  • a cell culture substrate comprising at least part of a surface comprising a polyimide-containing resin composition
  • the polyimide is a polyimide obtained by reacting one or more of acid dianhydride and diamine,
  • the amount of the tertiary amine compound in the resin composition is 0.030% by mass or less based on the total of the polyimide in the resin composition and the remaining polyamic acid,
  • At least one compound of the acid dianhydride and the diamine has a fluorine atom in the molecule.
  • the tertiary amine compound remaining in the resin composition that causes the inhibition of the three-dimensional culture is sufficiently small, the three-dimensional culture becomes possible.
  • the resin composition has a fluorine content of 1 to 60% by mass and an imidization rate of 20% or more.
  • a three-dimensional structure on the substrate surface is easily formed, which is preferable.
  • the present inventors used a substrate containing the polyimide on the surface, for example, when the substrate was placed on the bottom of a single or multi-type plate or petri dish, and more preferably, the substrate
  • the substrate When cells are cultured in a state where the cells and medium are brought into contact with the polyimide-containing surface and the other surface of the substrate is in contact with an oxygen-containing gas such as air in addition to the upper surface of the medium, the cells are spheroids, three-dimensional
  • an oxygen-containing gas such as air in addition to the upper surface of the medium
  • the present invention relates to a cell culture container, wherein at least a part of the container is composed of the cell culture substrate.
  • the container for cell culture of the present invention since it has a culture surface with appropriate flexibility and hydrophobicity, cell growth and formation of three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates are likely to proceed. . Furthermore, when cell culture is performed in a state in which cells and a medium are brought into contact with the polyimide-containing surface of the base material and the other surface of the base material is in contact with an oxygen-containing gas such as air in addition to the top surface of the medium, Growth and formation of three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates are easy to proceed.
  • the present invention also relates to a cell culture method including a step of culturing cells on the surface of the cell culture substrate.
  • the present invention also relates to a cell culture method including a step of three-dimensionally culturing cells on the surface of the cell culture substrate.
  • the present invention it is possible to culture cells and form three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates by a simple operation.
  • the present invention also provides A method for producing a substrate for cell culture comprising a film composed of a resin composition containing polyimide on at least a part of a surface, Forming a film of a solution in which a polyamic acid having one or more fluorine atoms in the molecule is dissolved in a solvent; And heating the film to imidize the polyamic acid in the film to form the film.
  • the present invention also provides A method for producing a substrate for cell culture comprising a film composed of a resin composition containing polyimide on at least a part of a surface, A polyamic acid obtained by polymerizing one or more acid dianhydrides and diamines, wherein at least one compound of the acid dianhydride and the diamine has a fluorine atom in the molecule.
  • a method for producing a substrate for cell culture comprising a film composed of a resin composition containing polyimide on at least a part of a surface, A polyamic acid obtained by polymerizing one or more acid dianhydrides and diamines, wherein at least one compound of the acid dianhydride and the diamine has a fluorine atom in the molecule.
  • Forming a film of a solution in which the polyamic acid is dissolved in a solvent And heating the film to imidize the polyamic acid in the film to form the film.
  • the solution does not contain a tertiary amine compound.
  • the present inventors are a polyimide obtained by reacting an acid dianhydride and a diamine, and a group containing a polyimide using an aromatic diamine having a specific structure as a diamine on the surface.
  • a polyimide obtained by reacting an acid dianhydride and a diamine, and a group containing a polyimide using an aromatic diamine having a specific structure as a diamine on the surface.
  • the cell culture substrate of the present invention is constituted by a resin composition in which at least a part of the surface contains polyimide,
  • the polyimide has the formula (3) in the main chain: [In Formula (3), X 0 is a tetravalent organic group, Y 0 is a divalent organic group, The total number of fluorine atoms contained in X 0 and Y 0 is one or more, Y 0 is a structure of a diamine compound containing a biphenyl group, wherein each of the two benzene rings of the biphenyl group is substituted with one amino group, wherein each amino group is substituted with a single bond to a nitrogen atom. Has a structure.
  • the cell culture substrate of the present invention is constituted by a resin composition in which at least a part of the surface contains polyimide,
  • the polyimide is a polyimide obtained by reacting one or more of acid dianhydride and diamine,
  • the diamine has a biphenyl group, and each of the two benzene rings of the biphenyl group includes a diamine compound substituted with one amino group; At least one compound of the acid dianhydride and the diamine has a fluorine atom in the molecule.
  • the cells it becomes possible for the cells to form a three-dimensional tissue on the surface of the cell culture substrate having the above characteristics.
  • the base material of the present invention is easy to manufacture because it is not necessary to give a three-dimensional structure to the surface serving as a scaffold for cells.
  • the resin composition has a fluorine content of 1 to 60% by mass and an imidization rate of 20% or more.
  • a three-dimensional structure on the substrate surface is easily formed, which is preferable.
  • the present inventors used a substrate containing the polyimide on the surface, for example, when the substrate was placed on the bottom of a single or multi-type plate or petri dish, and more preferably, the substrate
  • the substrate When cells are cultured in a state where the cells and medium are brought into contact with the polyimide-containing surface and the other surface of the substrate is in contact with an oxygen-containing gas such as air in addition to the upper surface of the medium, the cells are spheroids, three-dimensional
  • an oxygen-containing gas such as air in addition to the upper surface of the medium
  • the present invention relates to a cell culture container, wherein at least a part of the container is composed of the cell culture substrate.
  • the container for cell culture of the present invention since it has a culture surface with appropriate flexibility and hydrophobicity, cell growth and formation of three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates are likely to proceed. . Furthermore, when cell culture is performed in a state in which cells and a medium are brought into contact with the polyimide-containing surface of the base material and the other surface of the base material is in contact with an oxygen-containing gas such as air in addition to the top surface of the medium, Growth and formation of three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates are easy to proceed.
  • the present invention also relates to a cell culture method including a step of culturing cells on the surface of the cell culture substrate.
  • the present invention also relates to a cell culture method including a step of three-dimensionally culturing cells on the surface of the cell culture substrate.
  • the present invention it is possible to culture cells and form three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates by a simple operation.
  • the present inventors use a base material containing a fluorine-containing polyimide on the surface and a resin composition having high oxygen gas permeability, and cells on the surface of the base material containing the fluorine-containing polyimide.
  • the cells are three-dimensional such as spheroids and three-dimensional cell aggregates.
  • the present invention is a cell culture container, One surface forms the bottom surface of the cell and culture medium storage part, and the other surface is provided with a substrate disposed so as to be exposed outside the container, at least in part, At least a part of the one surface of the base material is composed of a resin composition containing polyimide,
  • the polyimide is a fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit; It relates to a container for cell culture, wherein the base material has an oxygen gas permeability of 219 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more.
  • oxygen is easily supplied to the cells from the outside of the container through the bottom surface of the base material in addition to the normal oxygen supply from the upper surface of the medium, cell growth and spheroids, three-dimensional cell aggregates, etc.
  • the formation of a three-dimensional organization is easy to proceed.
  • the resin composition has an oxygen gas permeability coefficient of 0.10 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more.
  • the cell culture vessel of the present invention more oxygen is easily supplied to the cells, and cell growth and formation of three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates are facilitated.
  • the fluorine content in the resin composition is 1 to 60% by mass, and the imidization rate is 20% or more.
  • the cells it becomes easier for the cells to form a three-dimensional tissue on the surface of the substrate.
  • the present invention also provides A method for culturing cells comprising: Using a base material in which at least a part of one surface is composed of a resin composition containing polyimide, cells and a medium are in contact with the one surface of the base material, and the other surface of the base material is an oxygen-containing gas. Culturing the cells in contact with the
  • the polyimide is a fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit;
  • the substrate has an oxygen gas permeability of 219 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more. It is related with the method characterized by this.
  • the oxygen gas permeability coefficient of the resin composition is more preferably 0.10 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more.
  • the fluorine content in the resin composition is 1 to 60% by mass and the imidization rate is 20% or more.
  • the growth of the cells is further facilitated.
  • the step is a step of three-dimensionally culturing cells.
  • the step of three-dimensionally culturing the cells is more preferably a step of culturing the cells to form a spheroid or a three-dimensional cell aggregate.
  • the cell culture method of the present invention it is possible to culture cells and to form three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates by a simple operation.
  • the present invention also provides A cell culture substrate, At least a part of the surface of the base material is composed of a resin composition containing polyimide,
  • the polyimide is a fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit;
  • the present invention relates to a substrate for cell culture, wherein the substrate has an oxygen gas permeability of 219 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more.
  • the cell culture substrate of the present invention in addition to the normal oxygen supply from the upper surface of the medium, oxygen is easily supplied to the cells through the substrate, and the growth of the cells easily proceeds.
  • the resin composition has an oxygen gas permeability coefficient of 0.10 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more. .
  • the fluorine content in the resin composition is 1 to 60% by mass and the imidization rate is 20% or more.
  • the substrate for cell culture of the present invention it becomes easier for cells to form a three-dimensional tissue on the substrate surface.
  • the fluorine-containing polyimide used in the present invention is typically a polyimide obtained by reacting one or more acid dianhydrides and diamines, and the acid dianhydride and the diamine. Among these, at least one compound has a fluorine atom in the molecule.
  • the present inventors have provided that on a substrate having a fluorine-containing polymer having a fluorine-containing aromatic ring and an ether bond in the main chain on the surface, the cells are spheroids and three-dimensional cell aggregates. As a result, they found a surprising finding that a three-dimensional structure such as the above can be formed.
  • the present invention is constituted by a resin composition in which at least a part of the surface contains a fluorine-containing polymer,
  • the fluorine-containing polymer is a polymer having a fluorine-containing aromatic ring and having an ether bond in the main chain.
  • the cell culture substrate having the above-mentioned features enables cells to form a three-dimensional tissue on the surface.
  • the base material of the present invention is easy to manufacture because it is not necessary to give a three-dimensional structure to the surface serving as a scaffold for cells.
  • the oxygen gas permeability is 219 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more.
  • the resin composition has an oxygen gas permeability coefficient of 0.10 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more.
  • a large amount of oxygen is easily supplied to cells, and cell growth and formation of three-dimensional tissues such as spheroids and three-dimensional cell aggregates are facilitated.
  • the resin composition has a fluorine content of 1 to 60% by mass.
  • a three-dimensional structure on the substrate surface is easily formed, which is preferable.
  • the fluorine-containing polymer has the following formula (II-1): [Wherein R 42 has the following structure: One of them. ] It is a fluorine-containing aryl ether ketone polymer containing the repeating unit represented by these.
  • the scaffold is formed by a transparent and moderately attached three-dimensional tissue.
  • more oxygen is easily supplied to the cells, and cell growth and three-dimensional tissue formation are likely to proceed.
  • the present inventors use a substrate containing a fluorine-containing polymer on the surface and a resin composition having a high oxygen gas permeability, contacting the cell and the medium with the surface of the substrate containing the fluorine-containing polymer,
  • an oxygen-containing gas such as air in addition to the upper surface of the medium
  • the cells form a three-dimensional tissue such as a spheroid or a three-dimensional cell aggregate.
  • the present invention One surface forms the bottom surface of the cell and culture medium storage part, and the other surface is provided with a substrate disposed so as to be exposed outside the container, at least in part,
  • the cell culture vessel is characterized in that the substrate is the cell culture substrate.
  • oxygen is easily supplied to the cells from the outside of the container through the bottom surface of the base material in addition to the normal supply of oxygen from the top of the medium.
  • the formation of a three-dimensional organization is easy to proceed.
  • the present invention also relates to a method for culturing cells, including a step of culturing cells on the surface of the substrate for cell culture, which is constituted by the resin composition.
  • the present invention further uses a substrate in which at least a part of one surface is made of a resin composition containing a fluorine-containing polymer, and the cell and the medium are in contact with the one surface of the substrate, Culturing the cells in a state where the other surface is in contact with the oxygen-containing gas,
  • the present invention relates to a method for culturing cells, wherein the fluorine-containing polymer is a polymer having a fluorine-containing aromatic ring and having an ether bond in the main chain.
  • the culturing step is a step of three-dimensionally culturing cells.
  • the step of three-dimensionally culturing the cell is a step of culturing the cell to form a spheroid or a three-dimensional cell aggregate.
  • the method of the present invention it is possible to culture cells and form a three-dimensional tissue such as spheroids by a simple operation.
  • “resin composition” can also be referred to as “resin”. Since the fluorine-containing polymer is usually composed of a large number of fluorine-containing polymer molecules having different degrees of polymerization, a resin containing the fluorine-containing polymer is referred to as a “resin composition”.
  • the “resin composition” or “resin” may or may not contain other components in an amount that does not impair the effects of the present invention. As another component, it can be the component used for a polymerization reaction of the quantity of the range which does not impair the effect of this invention, and a normal additive.
  • the cell culture substrate of the present invention three-dimensional culture of cells becomes possible by forming a surface that serves as a scaffold for cells with a predetermined resin composition.
  • a three-dimensional tissue such as a spheroid or a three-dimensional cell aggregate from cells.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film 1 made of a resin composition taken along a plane perpendicular to the main surface of the film 1 in Embodiment 1 of the cell culture substrate of the present invention.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of a film 1 and a support 2 made of a resin composition taken along a plane perpendicular to the main surface of the film 1 in Embodiment 2 of the cell culture substrate of the present invention.
  • FIG. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the positional relationship among the base material 10, the culture medium 2, the cells 3, and the outside air (oxygen-containing gas) 4 in the cell culture method of the present invention.
  • One embodiment of the container for cell culture of the present invention is shown.
  • FIG. 3 shows another embodiment of the cell culture vessel of the present invention.
  • A It is a schematic diagram of the longitudinal cross-section of the container 100 for cell cultures.
  • B It is a figure for demonstrating the method of performing cell culture using the container 100 for cell cultures.
  • 4 shows another embodiment of the cell culture container of the present invention.
  • A It is a perspective view of the container 100 for cell cultures.
  • B Schematic view of the cell culture vessel 100 taken along the line AA.
  • C A schematic view of a cross section AA of a cell culture container 100 of another embodiment.
  • Fig. 4 shows a further embodiment of the cell culture vessel of the present invention. It is a photograph which shows the culture result of a fibroblast-like cell.
  • (A) shows the culture results in a multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon).
  • (B) shows the culture results on the 6FDA / TPEQ membrane of the present invention.
  • (C) shows the results of culture in a floating cell Petri dish (Nunc).
  • (D) shows the results of culture in an ultra-low adhesion surface 24-well plate (Corning). It is a photograph which shows the culture
  • A shows the culture results in a multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon).
  • (B) shows the culture results on the 6FDA / TPEQ membrane of the present invention.
  • (C) shows the culture results in NanoCulture (registered trademark) Plate MS pattern / high adhesion / 24 wells (Cybax).
  • (D) shows the culture results in PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite). It is a photograph which shows the culture
  • A) shows the culture results in a multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon).
  • B) shows the culture results on the 6FDA / 6FAP membrane of the present invention. It is a photograph which shows the culture
  • (A) shows the culture results in a multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon).
  • (B) shows the culture results with the 6FDA / TFMB membrane of the present invention.
  • (C) shows the culture results in NanoCulture (registered trademark) Plate MS pattern / high adhesion / 24 wells (Cybax). It is a photograph which shows the result of the culture
  • (A) shows the culture results in a polystyrene multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon).
  • B) shows the culture results on the 6FDA / TPEQ membrane of the present invention.
  • (C) shows the culture results with the 6FDA / TFMB membrane of the present invention.
  • (A) shows the result of cadherin staining.
  • (B) shows the staining result of actin.
  • (C) is an overlay of a fluorescence microscope image of cadherin staining and a fluorescence microscope image of actin staining. It is a figure which shows the fixed_quantity
  • (B) shows the culture results in PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite).
  • C shows the culture results of the 6FDA / TPEQ 24 well plate of the present invention. It is a graph which shows the measurement result of the CYP1A activity in the culture solution of the culture
  • A shows the culture results in a collagen type I-coated microplate 24-well (Asahi Glass Co., Ltd.).
  • (B) shows the culture results in NanoCulture Plate MS pattern / high adhesion / 24 wells (Cyvacs).
  • (C) shows the culture results in PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite).
  • (D) shows the culture results in a Lumox multiwell plate 24 wells (Greiner).
  • (E) shows the culture results on the 6FDA / TPEQ 24 well plate of the present invention. It is a graph which shows the fixed_quantity
  • Fluorine-containing polymer For the substrate for cell culture according to the present invention, a fluorine-containing polymer having one or more fluorine atoms in a repeating unit is used. Specific embodiments of the fluorine-containing polymer are described below.
  • Fluorine-containing polyimide The polyimide used in the present invention is a fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit, and is typically obtained by reacting at least one kind of acid dianhydride and diamine. It is a fluorine-containing polyimide.
  • an ether bond and / or a thioether bond is included in a polymerization repeating unit constituting the polyimide (for example, a polymerization repeating unit derived from an acid dianhydride and a diamine).
  • a polymerization repeating unit derived from an acid dianhydride and a diamine Preferably, at least one compound of acid dianhydride and diamine has an ether bond and / or a thioether bond in the molecule.
  • the total of ether bonds and thioether bonds in the polymerization repeating units constituting the polyimide is 1 or more, and the upper limit is not particularly limited, but 6 or less. Is preferably 5 or less, more preferably 4 or less.
  • a polyimide having the number of ether bonds and thioether bonds within this range has an appropriate flexibility, thereby enabling three-dimensional culture of cells.
  • the ether bond is a bond represented by —O—, but the number of ether bonds in the present invention includes the acid anhydride group (—C (O) —O—C) possessed by the acid dianhydride. The number of —O— moieties in (O) — moieties) is not included.
  • the number of ether bonds and thioether bonds is the number of ether bonds and / or thioether bonds in a compound having an ether bond and / or thioether bond in the molecule, and the number of ether bonds and / or thioether bonds in the molecule. It can be calculated from the reaction molar ratio. Although the example of the calculation method is shown below, it is not limited only to the following forms.
  • An acid dianhydride having two ether bonds in one molecule and a diamine having no ether bond and thioether bond in the molecule are reacted at a molar ratio of 1/1 to obtain a polyamic acid, and polyimide
  • a polyamic acid composition is obtained by reacting an acid dianhydride having no ether bond and thioether bond in the molecule with a diamine having two ether bonds in one molecule at a molar ratio of 1/1. When it is obtained, it is calculated in the same manner and becomes 2.
  • reaction molar ratio of the raw material components is set so that the sum of all of the acid dianhydrides and diamines is equimolar.
  • the polyimide used in the present invention is also a fluorine-containing polyimide containing a fluorine atom.
  • a fluorine-containing polyimide preferably, at least one compound of acid dianhydride and diamine having a fluorine atom in the molecule is used.
  • the fluorine content in the resin composition constituting the substrate surface of the present invention containing the polyimide is 1 to 60% by mass, preferably 5 to 60% by mass, more preferably 10 to 60% by mass, and still more preferably 15%. ⁇ 50% by weight.
  • one or both of the acid dianhydride and diamine used may contain one or more fluorine atoms. Cells tend to form a three-dimensional tissue on the surface of the substrate composed of such a fluorine-containing resin composition.
  • the fluorine atom of at least one compound of the acid dianhydride and the diamine does not disappear due to an amidation reaction and an imidation reaction between the acid dianhydride and the diamine.
  • an ether bond and / or a thioether bond, and a fluorine atom of at least one compound of the acid dianhydride and the diamine, and an amidation reaction and imidation of the acid dianhydride and the diamine A bond that does not disappear by reaction is preferred.
  • the polyimide contains a structural unit having an ether bond and / or thioether bond derived from an acid dianhydride and / or a diamine compound and a fluorine atom in the main chain (also referred to as “main chain skeleton”). It is suitable.
  • the polyimide is obtained by imidizing polyamic acid obtained by polymerizing at least one kind of acid dianhydride and diamine.
  • the resin composition constituting the surface that serves as a cell scaffold in the substrate of the present invention may partially contain polyamic acid.
  • those having an imidization rate of 0% are referred to as polyamic acid, and those having an imidization rate exceeding 0% are referred to as polyimides.
  • a polyimide having a fluorine atom may be referred to as a fluorine-containing polyimide, and a polyamic acid as a precursor thereof may be referred to as a fluorine-containing polyamic acid.
  • fluorinated polyamic acid is “polyamic acid”
  • fluorinated aromatic polyamic acid is “aromatic polyamic acid”
  • fluorinated polyimide is “polyimide”
  • fluorinated aromatic polyimide” is “polyimide”
  • fluorinated aromatic is “fluorinated aromatic”.
  • group polyimide” may be referred to as “aromatic polyimide”.
  • the resin composition constituting the surface that serves as a scaffold for cells in the base material of the present invention may partially contain polyamic acid in addition to polyimide.
  • polyamic acid those having an imidization rate of 0% are referred to as polyamic acid, and those having an imidization rate exceeding 0% are referred to as polyimides.
  • the polyimide of the present invention obtained using the compound represented by the formula (1) as the acid dianhydride and the compound represented by the formula (2) as the diamine has the formula (3) in the main chain (main chain skeleton). ) Is included.
  • X 0 represents an acid dianhydride residue and is a tetravalent organic group.
  • Y 0 represents a diamine compound residue and is a divalent organic group.
  • the total number of fluorine atoms contained in X 0 and Y 0 is one or more.
  • X 0 represents an acid dianhydride residue and is a tetravalent organic group.
  • Y 0 represents the diamine compound residue, a divalent organic group.
  • the total number of ether bonds and thioether bonds contained in X 0 and Y 0 is one or more, and the total number of fluorine atoms contained in X 0 and Y 0 is one or more.
  • the fluorine-containing polyimide in the resin composition used in the present invention may be produced by any method as long as it has a repeating unit represented by the formula (3), and the acid represented by the formula (1). It is not limited to the fluorine-containing polyimide obtained by making a dianhydride and the diamine shown by Formula (2) react.
  • the acid dianhydride may be in the form of an acid dianhydride derivative, and the diamine is a diamine. It will be apparent to those skilled in the art that it may be in the form of a derivative.
  • a two-step synthesis method as shown in the examples or a one-step synthesis method can be used.
  • the two-step synthesis method of polyimide is a method of synthesizing polyamic acid as a precursor and converting the polyamic acid into polyimide acid.
  • the polyamic acid as the precursor may be a polyamic acid derivative.
  • the polyamic acid derivatives include polyamic acid salts, polyamic acid alkyl esters, polyamic acid amides, polyamic acid derivatives from bismethylidene pyromellitide, polyamic acid silyl esters, and polyamic acid isoimides.
  • a one-step synthesis method of polyimide for example, a one-step synthesis method using a solvent such as a high-temperature melt polymerization method, an isocyanate method, a tetracarboxylic acid dithioanhydride method, or a method using an ionic liquid can be used.
  • Other one-step synthesis methods include a polymerization method via a nylon salt monomer, a high temperature solid phase polymerization method, a high temperature solid phase polymerization method under high pressure, and a solid phase polymerization method in water.
  • the “acid dianhydride residue” may be a tetravalent organic group that forms the above structure, and need not actually be a residue formed by reaction of acid dianhydride.
  • the “diamine compound residue” may be a divalent organic group that forms the above structure, and does not need to be a residue actually formed by reaction of a diamine compound.
  • a polyimide containing a repeating unit represented by formula (3) can be obtained by imidizing polyamic acid obtained by reacting acid dianhydride of formula (1) with diamine of formula (2).
  • the polyamic acid contains a repeating unit represented by the formula (4) in its main chain (main chain skeleton).
  • the number of repeating units of the formula (4) contained in one molecule of the polyamic acid is preferably 1 to 1300, and more preferably 1 to 1000.
  • the molecular weight of the polyamic acid is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 700,000 as a weight average molecular weight. When the molecular weight is within this range, there is no fear of gelation during polymerization, and low viscosity facilitates polymerization and film formation, and the provision and maintenance of appropriate heat resistance and film strength can be expected.
  • the weight average molecular weight is more preferably 10,000 to 500,000.
  • the weight average molecular weight can be measured by a gel permeation chromatograph (GPC) using a standard polystyrene calibration curve, as in Examples described later.
  • GPC gel permeation chromatograph
  • the polyamic acid is preferably an aromatic polyamic acid or an aliphatic polyamic acid, and more preferably an aromatic polyamic acid.
  • aromatic polyamic acid preferably an aromatic polyamic acid or an aliphatic polyamic acid, and more preferably an aromatic polyamic acid.
  • Aromatic Polyamic Acid is a compound of the formula (1) in which X 0 contains an aromatic group, and an aromatic diamine means that in the formula (2) where Y 0 contains an aromatic group A compound.
  • the aromatic polyamic acid is a polyamic acid obtained by polymerizing one or more acid dianhydrides and diamines, and the acid dianhydride used for the polymerization is a formula in which X 0 contains an aromatic group ( The diamine used in the polymerization containing at least the acid dianhydride of 1) contains at least the diamine of the formula (2) in which Y 0 contains an aromatic group.
  • the fluorine-containing aromatic polyamic acid means that in Formula (4), one or both of X 0 derived from an acid dianhydride contained in a polymerization repeating unit and Y 0 derived from a diamine are one or more fluorine atoms and 1 It has one or more aromatic ring structures.
  • polyamic acid obtained by polymerizing one kind or two or more kinds of acid dianhydride and diamine, and the acid dianhydride used for the polymerization is X 0 in the formula (1).
  • the diamine used in the polymerization is a polyamic acid containing at least a diamine in which Y 0 is a group represented by Y 1 which will be described later.
  • the polyamic acid preferably contains a polymer unit represented by the following formula (I).
  • X 1 represents a divalent organic group
  • Y 1 represents a divalent organic group having an aromatic group
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and X 1 , Y 1 , Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 contain one or more fluorine atoms.
  • At least one of X 1 and Y 1 has one or more ether bonds and / or thioether bonds in the backbone.
  • X 1 has an ether bond and / or a thioether bond
  • an oxygen atom or a sulfur atom is located at the bonding position of at least one ring member carbon atom of two adjacent benzene rings of X 1.
  • X 1 is -O- or -S- In which an ether bond and / or a thioether bond is formed between the ring member carbon atoms of two adjacent benzene rings.
  • main chain refers to a chain of atoms formed by connecting the most atoms in one molecule of the polymer.
  • P is 0 or 1.
  • X 1 is specifically at least one group selected from the group consisting of an alkylene group, an arylene group, an aryleneoxy group, an arylenethio group, —O— and —S—.
  • an alkylene group At least one group selected from the group consisting of a group, an arylene group, an aryleneoxy group and an arylenethio group is preferred, and at least one group selected from the group consisting of an alkylene group, an aryleneoxy group and an arylenethio group is more preferred
  • at least one group selected from the group consisting of an alkylene group and an aryleneoxy group is more preferable, and these may be substituted with a halogen atom (fluorine atom or the like).
  • Examples of the alkylene group as an example of X 1 include at least one group selected from the group consisting of —C (CA 3 ) 2 — and —C (CA 3 ) 2 —C (CA 3 ) 2 —.
  • A is independently a hydrogen atom or a fluorine atom, preferably all are fluorine atoms.
  • —C (CA 3 ) 2 — in which all A are fluorine atoms that is, —C (CF 3 ) 2 — is preferable.
  • the alkylene group is particularly preferably a fluorine-substituted alkylene group when Y 1 does not contain a fluorine atom.
  • Examples of the arylene group as an example of X 1 include at least one group selected from the following group.
  • Examples of the aryleneoxy group as an example of X 1 include at least one group selected from the following group.
  • Examples of the arylenethio group as an example of X 1 include at least one group selected from the following group.
  • arylene group is an example of X 1, arylene group and Arirenchio groups are each independently a halogen atom (e.g., fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom, preferably fluorine atom or chlorine An atom, more preferably a fluorine atom), and may be substituted with at least one group selected from the group consisting of a methyl group and a trifluoromethyl group. There may be a plurality of these substituents, in which case the types of the substituents may be the same or different.
  • halogen atom e.g., fluorine atom, chlorine atom, bromine atom or iodine atom, preferably fluorine atom or chlorine An atom, more preferably a fluorine atom
  • Suitable substituents substituted on the arylene group, aryleneoxy group and arylenethio group are a fluorine atom and / or a trifluoromethyl group, and most preferably a fluorine atom.
  • the arylene group, aryleneoxy group and arylenethio group are preferably substituted with at least one fluorine atom when Y 1 does not contain a fluorine atom.
  • Example a is arylene groups described above in X 1, in the arylene group and Arirenchio group, is preferable at least one group selected from the following group.
  • W 1 and W 2 in the above formula each independently represent an oxygen atom or a sulfur atom. ]
  • W 1 and W 2 are the same, that is, both W 1 and W 2 are preferably oxygen atoms or sulfur atoms, and more preferably both oxygen atoms.
  • the divalent organic group having an aromatic group represented by Y 1 is not particularly limited, one group consisting of a benzene ring or two or more benzene rings are carbon atoms, oxygen Examples thereof include groups having a structure bonded through an atom or a sulfur atom or directly. Specifically, at least one group selected from the following group can be exemplified.
  • the divalent organic group having the above-described aromatic group which is an example of Y 1 , is a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, if it can be substituted).
  • a halogen atom for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, if it can be substituted.
  • a fluorine atom or a chlorine atom Preferably a fluorine atom or a chlorine atom, more preferably a fluorine atom), and may be substituted with at least one group selected from the group consisting of a methyl group, an ethyl group, and a trifluoromethyl group,
  • the substituent is more preferably at least one group selected from the group consisting of a halogen atom, a methyl group, and a trifluoromethyl group.
  • a preferred substituent substituted with a divalent organic group having an aromatic ring group is a fluorine atom and / or a trifluoromethyl group, particularly when X 1 does not contain a fluorine atom, most preferably It is a fluorine atom.
  • Y 1 include the following formula (5): The divalent organic group shown by these is preferable.
  • B 1 represents CF 3 or CN.
  • B 2 is the same or different and represents H, F, Cl, Br or I.
  • R 1 represents a halogen-substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • X A is the same or different and represents O or S.
  • X B represents O or S.
  • n represents the number of B 2 and is an integer of 0 to 2.
  • the diamine of formula (2) wherein Y 0 is Y 1 and Y 1 is a group represented by formula (5) is described in WO 2010/150908.
  • R 1 represents a halogen-substituted alkyl group
  • the halogen-substituted alkyl group is a group in which at least a part of hydrogen atoms bonded to carbon atoms constituting the alkyl group is a halogen atom.
  • the halogen-substituted alkyl group may have an ether bond.
  • the halogen atom is preferably a fluorine atom (F), a chlorine atom (Cl), a bromine atom (Br) or an iodine atom (I), and may be substituted with two or more of these atoms.
  • R 1 is preferably a fluorine-substituted alkyl group having 1 to 20 carbon atoms.
  • R 1 has more preferably 2 to 18 carbon atoms, and still more preferably 3 to 15 carbon atoms.
  • R 1 for example, at least one group selected from the group represented by the following chemical formula may be mentioned.
  • m is an integer of 1 to 3, more preferably 2 to 3.
  • both X A are O, or both are preferably S, and most preferably both are O.
  • B 2 is the same or different and represents H, F, Cl, Br or I, and it is preferable that at least one of B 2 is a halogen atom (F, Cl, Br or I). It is. Among them, two B 2 in formula (5) are preferably each a halogen atom. Of the halogen atoms, a chlorine atom (Cl) and a fluorine atom (F) are preferable, and a fluorine atom (F) is more preferable. Particularly preferably, each of the two B 2 in the formula (5) is a fluorine atom (F), and the form in which the above B 2 is F (fluorine atom) is also of the present invention. This is one of the preferred embodiments.
  • Y 1 examples include a divalent group represented by the formula (D) described in detail in “1.1.5.3. Fluorine-containing polyimide having a biphenyl group” described below, and more preferably Y 1 is a divalent group represented by any one of formulas (D 1 ) to (D 6 ).
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 may each be the same or different and each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, chlorine Selected from atoms, bromine atoms and iodine atoms.
  • X 1 and Y 1 do not contain a fluorine atom
  • at least one of Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 is a fluorine atom.
  • an ether bond and / or a thioether bond may be included in at least one main chain of X 1 and Y 1 . More preferably, the main chain ether bonds and / or thioether bond Y 1 is included, in the main chain of X 1, even if they do not contain may contain an ether bond and / or a thioether bond Good.
  • X 1 is an alkylene group containing a fluorine atom among the above X 1 or an aryleneoxy group optionally having a fluorine atom
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 are fluorine atoms or hydrogen atoms
  • Y 1 is the above organic group.
  • p is 1
  • X 1 is an alkylene group containing a fluorine atom among the above X 1 or an aryleneoxy group optionally having a fluorine atom
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 are fluorine atoms or hydrogen atoms
  • Y 1 is an organic group containing one or two ether bonds among the above Y 1 .
  • X 1 is a group x1: -C (CF 3 ) 2- Group x2: Or group x3: It is preferable that Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 are preferably all hydrogen atoms or all fluorine atoms, Y 1 is particularly preferably at least one selected from the following groups y1 to y9.
  • Group y1 Group y2: Group y3: Group y4: Group y5: Group y6: Group y7: Group y8: Group y9:
  • At least one of X 1 , Y 1 , Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 contains a fluorine atom.
  • Y 1 when X 1 is a group x1 that does not include an ether bond, Y 1 is limited to y1 to y6 that include an ether bond.
  • X 1 is Z 1, Z 2, Z 3 , Z 4, Z 5 and Z 6 are all hydrogen atoms when the group x1, when X 1 is a group x2 or x3 Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 are all preferably fluorine atoms.
  • X 1 is more preferably a group x1.
  • the group x2 is preferably a group x2-1: It is.
  • the group x3 is preferably a group x3-1: It is.
  • the group y1 is preferably a group y1-1: Or group y1-2: It is.
  • the group y2 is preferably a group y2-1: It is.
  • the group y3 is preferably a group y3-1: It is.
  • the group y4 is preferably a group y4-1: It is.
  • the group y5 is preferably a group y5-1: It is.
  • the group y6 is preferably a group y6-1: It is.
  • the group y7 is preferably a group y7-1: It is.
  • the group y8 is preferably a group y8-1: It is.
  • the group y9 is preferably a group y9-1: It is.
  • the ratio of the acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 1 ) among the acid dianhydrides of the formula (1) used for the production of the polyamic acid having the above structure is not particularly limited.
  • Other acid dianhydrides can be used in combination as long as the characteristics of the acid dianhydride in which 0 is a group represented by the formula (E 1 ) are exhibited.
  • the amount of acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 1 ) is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more. More preferably, 80 mol% or more is still more preferable, and 100 mol% is the most preferable.
  • dianhydrides that can be used, but are not limited to, Formula (E 3) that group and dianhydride is that X 0 is represented by the formula (E 2) to be described later, is X 0 will be described later it is and acid dianhydride is a group, acid dianhydride is a group represented by the formula (E 4) which X 0 is described below and the like.
  • dianhydride X 0 is a group represented by the formula (E 1), the X 0 Formula (E 2) total 90 moles of the dianhydride, the dianhydride is a group X 0 is represented by the formula (E 3), X 0 is the acid dianhydride is a group represented by the formula (E 4) % Or more is more preferable, and 100 mol% is most preferable.
  • an acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 1 ) is a group represented by the formula (E 1 )
  • the ratio is not particularly limited, and other acid dianhydrides may be used in combination as long as X 0 is in the range in which the characteristics of the acid dianhydride which is a group represented by the formula (E 1 ) are exhibited.
  • the amount of acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 1 ) is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more.
  • dianhydrides that can be used, but are not limited to, Formula (E 4) which groups and acid dianhydride is that X 0 is represented by the formula (E 3) to be described later, is X 0 will be described later Examples thereof include acid dianhydrides.
  • the acid dianhydride and 100 mole% is a group X 0 and the acid dianhydride is a group represented by the formula (E 1), the X 0 Formula (E 3)
  • the total of the acid dianhydride and the acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 4 ) is more preferably 90 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
  • the ratio of the diamine in which Y 0 is Y 1 is not particularly limited, and the characteristics of the diamine in which Y 0 is Y 1 are exhibited. If it is a range, other diamine can also be used together.
  • the amount of diamine in which Y 0 is Y 1 is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, still more preferably 80 mol% or more, and 100 mol. % Is most preferred.
  • diamines may be used, but are not limited to, diamines and a Y 2 of Y 0 will be described later, a diamine and a Y 3 where Y 0 is described below, include diamine is Y 4 which Y 0 is described below .
  • Y 0 is Y 1
  • Y 0 is Y 2
  • Y 0 is Y 3 diamine
  • Y 0 is Y 4
  • the total amount with diamine is more preferably 90 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
  • the proportion of the diamine in which Y 0 is a group represented by the formula (D) in the diamine of the formula (2) used for the production of the polyamic acid having the above structure is not particularly limited, Y 0 can be used in combination with other diamines as long as the properties of the diamine is a group represented by the formula (D) is exerted.
  • the amount of diamine in which Y 0 is a group represented by the formula (D) is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and 80 mol% or more. Is more preferable, and 100 mol% is most preferable.
  • X 1 , Y 1 , Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 in formulas (1) and (2) are as defined above for formula (I).
  • X 1 , D, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 in formulas (1) and (2) are as defined above for formula (I).
  • Aliphatic polyamic acid in the present invention, an aliphatic polyamic acid resin can be employed instead of or together with the aromatic polyamic acid resin from the viewpoint of coloring.
  • the aliphatic polyamic acid resin is, for example, (1) an aromatic diamine and an aliphatic acid dianhydride, (2) an aliphatic diamine and an aromatic acid dianhydride, or (3) an aliphatic diamine and an aliphatic acid dianhydride. It is a polymerized product.
  • one or both of an aromatic or aliphatic diamine and an acid dianhydride preferably have one or more fluorine atoms and one or more aliphatic structures in one molecule.
  • the aliphatic polyamic acid resin is preferably at least one aliphatic polyamic acid resin having a structure represented by the following formulas (II) to (IV).
  • Aliphatic polyamic acid represented by the formula (II) A suitable aliphatic polyamic acid is a polyamic acid obtained by polymerizing one or more acid dianhydrides and diamines, and is used for polymerization.
  • An anhydride is the formula (1) and X 0 is the formula (E 2 )
  • the diamine used for the polymerization is a polyamic acid containing at least a diamine in which Y 0 is the following Y 2 in the formula (2).
  • the polyamic acid preferably contains polymerized units represented by the following formula (II).
  • X 2 represents a divalent organic group
  • Y 2 represents a divalent organic group having an aliphatic group
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 are independent of each other. Any one of a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and at least one of X 2 , Y 2 , Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 is fluorine.
  • p is 0 or 1.
  • At least one of X 2 and Y 2 has one or more ether bonds and / or thioether bonds in the backbone.
  • X 2 has an ether bond and / or a thioether bond
  • an oxygen atom or a sulfur atom is located at the bond position of X 2 with at least one ring member carbon atom of two adjacent benzene rings.
  • X 2 is -O- or -S- In which an ether bond and / or a thioether bond is formed between the ring member carbon atoms of two adjacent benzene rings.
  • the “main chain” refers to a chain of atoms formed by connecting the largest number of atoms in one polymer molecule.
  • the divalent organic group represented by X 2 can be the same group as that represented by X 1 above.
  • the divalent organic group having an aliphatic group represented by Y 2 is not particularly limited, but one alicyclic group or two or more fats Examples thereof include groups having a structure in which a cyclic group is bonded via a carbon atom, oxygen atom, sulfur atom or directly. Specifically, at least one group selected from the following group can be exemplified.
  • the divalent organic group having the above-described aliphatic group as an example of Y 2 is a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, preferably a fluorine atom or A chlorine atom, more preferably a fluorine atom), and may be substituted with at least one group selected from the group consisting of a methyl group and a trifluoromethyl group. There may be a plurality of these substituents, in which case the types of the substituents may be the same or different.
  • a halogen atom for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, preferably a fluorine atom or A chlorine atom, more preferably a fluorine atom
  • Suitable substituents substituted with a divalent organic group having an aliphatic group are fluorine atoms and / or trifluoromethyl groups, particularly when X 2 does not contain a fluorine atom, most preferably It is a fluorine atom.
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 may be the same or different, and each independently, When it is selected from a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and X 2 and Y 2 do not contain a fluorine atom, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 At least one is a fluorine atom.
  • At least one of X 2 , Y 2 , Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 preferably contains one or more fluorine atoms, and X 2 is preferably a fluorine atom-containing alkylene group, Y 2 is preferably the above aliphatic group, and Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 are all preferably hydrogen atoms.
  • an ether bond and / or a thioether bond may be included in at least one main chain of X 2 and Y 2 .
  • the ratio of the acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 2 ) among the acid dianhydrides of the formula (1) used for the production of the polyamic acid having the above structure is not particularly limited. 0 can be used in combination formula (E 2) as long as the characteristic is exhibited in the acid dianhydride is a group represented by the other dianhydride.
  • the amount of acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 2 ) is preferably 25 mol% or more, and 50 mol% or more. More preferably, 80 mol% or more is still more preferable, and 100 mol% is the most preferable.
  • dianhydrides that can be used, but are not limited to, groups and acid dianhydride is that X 0 is represented by the formula (E 1), the X 0 is shown by the formula described below (E 3) Examples thereof include an acid dianhydride that is a group and an acid dianhydride that is a group represented by formula (E 4 ) in which X 0 is described later.
  • dianhydride X 0 is a group represented by the formula (E 1), the X 0 Formula (E 2) total 90 moles of the dianhydride, the dianhydride is a group X 0 is represented by the formula (E 3), X 0 is the acid dianhydride is a group represented by the formula (E 4) % Or more is more preferable, and 100 mol% is most preferable.
  • the ratio of diamines where Y 0 is Y 2 is not particularly limited, and the characteristics of diamines where Y 0 is Y 2 are exhibited. If it is a range, other diamine can also be used together.
  • the amount of diamine Y 0 is Y 2 is preferably at least 25 mol%, more preferably at least 50 mol%, more preferably at least 80 mol%, 100 mol % Is most preferred.
  • diamines that can be used include, but are not particularly limited to, a diamine in which Y 0 is Y 1 , a diamine in which Y 0 is Y 3 described later, and a diamine in which Y 0 is Y 4 described later.
  • Y 0 is Y 1
  • Y 0 is Y 2
  • Y 0 is Y 3 diamine
  • Y 0 is Y 4 .
  • the total amount with diamine is more preferably 90 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
  • X 2 , Y 2 , Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 in formulas (1) and (2) are as defined above for formula (II).
  • Aliphatic polyamic acid represented by formula (III) A suitable aliphatic polyamic acid is a polyamic acid obtained by polymerizing one or more acid dianhydrides and two or more diamines, and is used for polymerization.
  • the anhydride is the formula (1) and X 0 is the formula (E 3 )
  • the polyamic acid preferably contains polymerized units represented by the following formula (III).
  • X 3 represents a divalent organic group
  • Y 3 represents a divalent organic group having an aliphatic group or an aromatic group
  • One includes one or more fluorine atoms, and p is 0 or 1.
  • At least one of X 3 and Y 3 has one or more ether linkages and / or thioether linkages in the backbone.
  • X 3 has an ether bond and / or a thioether bond
  • an oxygen atom or a sulfur atom is located at the bonding position of X 3 with a carbon atom of an adjacent ethylene group, and the carbon of the ethylene group and atoms
  • the ether bond and / or a thioether bond between the atoms adjacent to the oxygen or sulfur atom X 3 are formed, adjacent even if X 3 is -O- or -S-
  • the “main chain” refers to a chain of atoms formed by connecting the largest number of atoms in one polymer molecule.
  • the polyamic acid preferably contains a polymer unit represented by the following formula (III).
  • X 3 represents a divalent organic group.
  • D is at least one divalent aromatic group represented by the following formula (D), preferably any one of the above formulas (D 1 ) to (D 6 ), more preferably (D 1 ). It is a divalent aromatic group.
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom.
  • At least one of X 3 , D, Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 contains one or more fluorine atoms.
  • P is 0 or 1.
  • the divalent organic group represented by X 3 is preferably a divalent organic group having an aliphatic group, and an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms is particularly preferable.
  • Organic groups having at least one structure selected from the group consisting of structures are included.
  • linking group examples include at least one selected from the group consisting of an ether bond, a thioether group, a ketone group, an ester bond, a sulfonyl group, an alkylene group, an amide group, and a siloxane group in addition to the single bond.
  • the divalent organic group represented by X 3 is preferably at least one group selected from the group shown below, for example.
  • the divalent organic group as an example of X 3 (when p is 1) is a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, preferably a fluorine atom if it can be substituted). Or a chlorine atom, more preferably a fluorine atom), and may be substituted with at least one group selected from the group consisting of a methyl group and a trifluoromethyl group. There may be a plurality of these substituents, in which case the types of the substituents may be the same or different.
  • a halogen atom for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom, preferably a fluorine atom if it can be substituted.
  • a chlorine atom, more preferably a fluorine atom may be substituted with at least one group selected from the group consisting of a
  • Y 3 represents a divalent organic group having an aliphatic group or an aromatic group, and may be the same group as that represented by X 1 , Y 1 , Y 2 or X 3 above. it can.
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 may be the same or different, and each independently represents hydrogen.
  • X 3 and Y 3 do not contain a fluorine atom, at least one of Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 One is a fluorine atom.
  • an ether bond and / or a thioether bond may be included in at least one main chain of X 3 and Y 3 .
  • X 3 and D do not contain a fluorine atom
  • at least one of Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 is a fluorine atom.
  • the ratio of the acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 3 ) in the acid dianhydride of the formula (1) used for the production of the polyamic acid having the above structure is not particularly limited.
  • Other acid dianhydrides may be used in combination as long as the characteristics of the acid dianhydride in which 0 is a group represented by the formula (E 3 ) are exhibited.
  • the amount of acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 3 ) is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more. More preferably, 80 mol% or more is still more preferable, and 100 mol% is the most preferable.
  • dianhydrides that can be used is not particularly limited, groups groups and acid dianhydride is that X 0 is represented by the formula (E 1), the X 0 is represented by the formula (E 2) And acid dianhydrides in which X 0 is a group represented by the formula (E 4 ) described later.
  • dianhydride X 0 is a group represented by the formula (E 1), the X 0 Formula (E 2) total 90 moles of the dianhydride, the dianhydride is a group X 0 is represented by the formula (E 3), X 0 is the acid dianhydride is a group represented by the formula (E 4) % Or more is more preferable, and 100 mol% is most preferable.
  • the ratio of the diamine in which Y 0 is Y 3 is not particularly limited, and the characteristics of the diamine in which Y 0 is Y 3 are exhibited. If it is a range, other diamine can also be used together.
  • the amount of diamine Y 0 is Y 3 is preferably at least 25 mol%, more preferably at least 50 mol%, more preferably at least 80 mol%, 100 mol % Is most preferred.
  • diamines which may be used include, but are not limited to, diamines and Y 0 is the Y 1, diamine and Y 0 is the Y 2, Y 0 is mentioned diamine is Y 4 to be described later.
  • Y 0 is Y 1
  • Y 0 is Y 2
  • Y 0 is Y 3 diamine
  • Y 0 is Y 4 .
  • the total amount with diamine is more preferably 90 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
  • X 3 , Y 3 , Z 1 , Z 2 , Z 3 , Z 4 , Z 5 and Z 6 in formulas (1) and (2) are as defined above for formula (III).
  • the ratio of the diamine in which Y 0 is a group represented by the formula (D) in the diamine of the formula (2) used for the production of the polyamic acid having the above structure is not particularly limited. 0 can be used in combination with other diamines as long as the properties of the diamine is a group represented by the formula (D) is exerted.
  • the amount of diamine in which Y 0 is a group represented by the formula (D) is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and 80 mol% or more. Is more preferable, and 100 mol% is most preferable.
  • Aliphatic polyamic acid represented by the formula (IV) A suitable aliphatic polyamic acid is a polyamic acid obtained by polymerizing one or two or more acid dianhydrides and diamines, and is used for polymerization.
  • the anhydride is the formula (1) and X 0 is the formula (E 4 )
  • the polyamic acid preferably contains a polymer unit represented by the following formula (IV).
  • X 4 represents a tetravalent organic group having an aliphatic group
  • Y 4 represents a divalent organic group having an aliphatic group or an aromatic group
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 Each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom, and at least one of X 4 , Y 4 , Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 is a fluorine atom 1 or more.
  • At least one of X 4 and Y 4 has one or more ether bonds and / or thioether bonds in the backbone.
  • X 4 has an ether bond and / or a thioether bond
  • an oxygen atom or a sulfur atom is located at the bonding position of X 4 with the carbon atom of the adjacent ethylene group, and the carbon of the ethylene group and atoms
  • the ether bond and / or a thioether bond between the atoms adjacent to the oxygen or sulfur atom of X 4 is formed, adjacent even if X 4 is -O- or -S-
  • the “main chain” refers to a chain of atoms formed by connecting the largest number of atoms in one polymer molecule.
  • the polyamic acid preferably includes polymerized units represented by the following formula (IV).
  • X 4 represents a tetravalent organic group having an aliphatic group.
  • D is at least one divalent aromatic group represented by the following formula (D), preferably any one of the above formulas (D 1 ) to (D 6 ), more preferably (D 1 ). Divalent aromatic group.
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 each independently represent a hydrogen atom, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, or an iodine atom.
  • At least one of X 4 , D, Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 contains one or more fluorine atoms.
  • the tetravalent organic group having an aliphatic group represented by X 4 is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 40 carbon atoms.
  • Organic groups having at least one structure selected from the group consisting of structures are included.
  • linking group examples include at least one selected from the group consisting of an ether bond, a thioether group, a ketone group, an ester bond, a sulfonyl group, an alkylene group, an amide group, and a siloxane group in addition to the single bond.
  • X 4 is preferably at least one group selected from the following, and these are a halogen atom (for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, preferably a fluorine atom or a chlorine atom).
  • An atom, more preferably a fluorine atom and may be substituted with at least one group selected from the group consisting of a methyl group and a trifluoromethyl group.
  • Y 4 is synonymous with Y 3 above.
  • Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 may be the same or different, and each independently represents a hydrogen atom, a fluorine atom, When it is selected from a chlorine atom, a bromine atom or an iodine atom and X 4 and Y 4 do not contain a fluorine atom, at least one of Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 is a fluorine atom. In another embodiment, when X 4 and D do not contain a fluorine atom, at least one of Z 1 , Z 2 , Z 3 , and Z 4 is a fluorine atom.
  • an ether bond and / or a thioether bond may be included in at least one main chain of X 4 and Y 4 .
  • the ratio of the acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 4 ) among the acid dianhydrides of the formula (1) used for the production of the polyamic acid having the above structure is not particularly limited.
  • Other acid dianhydrides can be used in combination as long as the characteristics of the acid dianhydride in which 0 is a group represented by the formula (E 4 ) are exhibited.
  • the amount of acid dianhydride in which X 0 is a group represented by the formula (E 4 ) is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more. More preferably, 80 mol% or more is still more preferable, and 100 mol% is the most preferable.
  • dianhydrides that can be used is not particularly limited, groups groups and acid dianhydride is that X 0 is represented by the formula (E 1), the X 0 is represented by the formula (E 2) And acid dianhydrides in which X 0 is a group represented by the above formula (E 3 ).
  • dianhydride X 0 is a group represented by the formula (E 1), the X 0 Formula (E 2) total 90 moles of the dianhydride, the dianhydride is a group X 0 is represented by the formula (E 3), X 0 is the acid dianhydride is a group represented by the formula (E 4) % Or more is more preferable, and 100 mol% is most preferable.
  • the ratio of the diamine in which Y 0 is Y 4 is not particularly limited, and the characteristics of the diamine in which Y 0 is Y 4 are exhibited. If it is a range, other diamine can also be used together.
  • the amount of diamine Y 0 is Y 4 is preferably at least 25 mol%, more preferably at least 50 mol%, more preferably at least 80 mol%, 100 mol % Is most preferred.
  • diamines may be used, but are not limited to, diamines and Y 0 is the Y 1, diamine and Y 0 is the Y 2, Y 0 is mentioned diamine is the Y 3.
  • Y 0 is Y 1
  • Y 0 is Y 2
  • Y 0 is Y 3 diamine
  • Y 0 is Y 4 .
  • the total amount with diamine is more preferably 90 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
  • X 4 , Y 4 , Z 1 , Z 2 , Z 3 and Z 4 in formulas (1) and (2) are as defined above for formula (IV).
  • the ratio of the diamine in which Y 0 is a group represented by the formula (D) in the diamine of the formula (2) used for the production of the polyamic acid having the above structure is not particularly limited. 0 can be used in combination with other diamines as long as the properties of the diamine is a group represented by the formula (D) is exerted.
  • the amount of diamine in which Y 0 is a group represented by the formula (D) is preferably 25 mol% or more, more preferably 50 mol% or more, and 80 mol% or more. Is more preferable, and 100 mol% is most preferable.
  • the polyamic acid represented by formula (4) or its specific examples (I), (II), (III) or (IV) is an aromatic compound represented by formula (1).
  • it can be produced by subjecting an aliphatic dianhydride and an aromatic or aliphatic diamine represented by the formula (2) to an amidation reaction in a solvent by a known method.
  • the acid dianhydride and diamine compound used as raw materials may be appropriately selected according to the structure of the polyamic acid resin to be obtained.
  • Examples of the aromatic acid dianhydride represented by the formula (1) include 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid dianhydride, 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic acid Acid dianhydride, 4,4′-oxydiphthalic acid, 4,4 ′-[(2,3,5,6-tetrafluoro-1,4-phenylene) bis (oxy)] bis (3,5,6- Trifluorophthalic anhydride) (10FEDAN), 4,4 ′-[(1,4-phenylene) bis (oxy)] bis (3,5,6-trifluorophthalic anhydride) (6F4HEDAN), 4, 4'-hexafluoroisopropylidenediphthalic anhydride (6FDA) and the like.
  • Examples of the aliphatic dianhydride represented by the formula (1) include cyclobutane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, 1-carboxymethyl-2,3,5-cyclopentanetricarboxylic acid-2. 6: 3,5-dianhydride, butane-1,2,3,4-tetracarboxylic dianhydride, cyclohexane-1,2,4,5-tetracarboxylic dianhydride, and the like.
  • Examples of the aromatic diamine represented by the formula (2) include p-phenylenediamine, m-phenylenediamine, 2,4-diaminotoluene, 2,5-diaminotoluene, 2,4-diaminoxylene, and 2,4-diaminodurene.
  • 4,4′-diaminodiphenylmethane 4,4′-methylenebis (2-methylaniline), 4,4′-methylenebis (2-ethylaniline), 4,4′-methylenebis (2,6-dimethylaniline), 4,4′-methylenebis (2,6-diethylaniline), 4,4′-diaminodiphenyl ether (ODA), 3,4′-diaminodiphenyl ether, 3,3′-diaminodiphenyl ether, 2,4′-diaminodiphenyl ether, 4,4′-diaminodiphenyl sulfone, 3,3′-diaminodiphenyl sulfone, , 4'-diaminobenzophenone, 3,3'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzanilide, 4-aminophenyl-4'-aminobenzoate, benzidine, 3,3'-d
  • the aromatic diamine of formula (2) includes 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine (TFMB), 2,2′-dimethyl-4.4′-diaminobiphenyl, 3 3,3′-dihydroxy-4,4′-diaminobiphenyl, O-tolidine sulfone, O-tolidine disulfonic acid, 2,2′-dimethoxy-4.4′-diaminobiphenyl, and the like.
  • TFMB 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine
  • 2,2′-dimethyl-4.4′-diaminobiphenyl 3 3,3′-dihydroxy-4,4′-diaminobiphenyl
  • O-tolidine sulfone O-tolidine disulfonic acid
  • 2,2′-dimethoxy-4.4′-diaminobiphenyl 2,2′-dimethoxy-4.4′-diaminobiphenyl, and the like.
  • Examples of the aromatic diamine represented by the formula (2) include a diamine compound represented by the formula (IX) described in detail in “1.1.5.3. Fluorine-containing polyimide having a biphenyl group” described later. More preferred are diamine compounds represented by the formulas (IX-1) to (IX-6).
  • Examples of the aliphatic diamine represented by the formula (2) include 4,4′-methylenebis (cyclohexylamine), isophoronediamine, 2,5-bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 2,6- Bis (aminomethyl) bicyclo [2.2.1] heptane, 3,8-bis (aminomethyl) tricyclo [5.2.1.0] decane, 1,3-diaminoadamantane, 2,2-bis (4 -Aminocyclohexyl) propane, 2,2-bis (4-aminocyclohexyl) hexafluoropropane and the like.
  • aliphatic or aromatic diamine represented by the formula (2) may be at least one compound selected from the group of the following compounds.
  • the amidation reaction proceeds by stirring a solution obtained by dissolving acid dianhydride and diamine in a solvent at room temperature in an inert gas atmosphere such as nitrogen to obtain a uniform solution. What is necessary is just to select a solvent suitably according to the acid dianhydride and diamine which are used as a raw material.
  • the reaction mixture after completion of the amidation reaction contains polyamic acid in a solvent.
  • the reaction mixture can be directly subjected to thermal imidization or chemical imidization. It is also possible to separate the produced polyamic acid from the reaction mixture and dissolve it again in a suitable solvent before subjecting it to thermal imidization or chemical imidization.
  • the amidation reaction is preferably performed in an organic solvent.
  • the organic solvent is not particularly limited as long as the reaction between the raw acid dianhydride and the diamine can proceed efficiently and is inert to these raw materials.
  • polar solvents such as sulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, isobutyl ketone, and methanol
  • nonpolar solvents such as toluene and xylene.
  • These organic solvents may be used alone or as a mixture of two or more.
  • the polyamic acid is imidized by heat treatment (thermal imidization) to obtain a resin composition containing polyimide.
  • Polyimide obtained by thermal imidization has no possibility of remaining catalyst, and is more preferable for cell culture applications.
  • the polyamic acid is not necessarily completely converted to polyimide, and the produced resin composition may contain not only polyimide but also polyamic acid and other components. . It is preferable that it is imidized within the range of the imidation rate mentioned later.
  • the polyamic acid is heated in air, or more preferably in an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, argon, or in vacuum, preferably at a temperature of 50.
  • Resin composition containing polyimide by performing an imidization reaction by baking under conditions of ⁇ 400 ° C., more preferably 100 to 380 ° C., preferably 0.1 to 10 hours, more preferably 0.2 to 5 hours. You can get things.
  • the polyamic acid subjected to the thermal imidization reaction is preferably in a form dissolved in a suitable solvent.
  • any solvent may be used as long as it dissolves polyamic acid, and the solvents described above for the amidation reaction can also be used.
  • polar solvents such as sulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, isobutyl ketone, and methanol
  • nonpolar solvents such as toluene and xylene.
  • a polar solvent may be used alone or as a mixture of two or more.
  • the reaction mixture after the amidation reaction may be directly subjected to thermal imidization.
  • the concentration of the polyamic acid in the polyamic acid solution is not particularly limited, but is preferably 5 from the polymerization reactivity and viscosity after polymerization of the resulting resin composition, subsequent film formation, and ease of handling in baking. % By weight or more, more preferably 10% by weight or more, preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less.
  • the heat treatment of the polyamic acid is preferably performed in the absence of a tertiary amine compound.
  • polyamic acid can be directly imidized by using a dehydration cyclization reagent described later in a suitable solvent.
  • the dehydrating cyclization reagent can be used without particular limitation as long as it has a function of chemically dehydrating and cyclizing polyamic acid to form a polyimide.
  • a dehydrating cyclization reagent the use of a tertiary amine compound alone or a combination of a tertiary amine compound and a carboxylic acid anhydride can promote imidization efficiently. Is preferable.
  • tertiary amine compound examples include trimethylamine, triethylamine, tripropylamine, tributylamine, pyridine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane (DABCO), 1,8-diazabicyclo [5.4.
  • pyridine pyridine, DABCO, N, N, N ′, N′-tetramethyldiaminomethane are preferable, and DABCO is more preferable.
  • pyridine pyridine, DABCO, N, N, N ′, N′-tetramethyldiaminomethane are preferable, and DABCO is more preferable.
  • Only one type of tertiary amine may be used, or two or more types may be used.
  • a tertiary amine compound is a compound having a structure in which all three hydrogen atoms of an ammonia molecule are substituted by a hydrocarbon group.
  • structures in which a carbon atom of a carbonyl group (C ⁇ O) is bonded to a nitrogen atom such as an imide compound and an amide compound, are excluded from the scope of tertiary amine compounds. That is, the tertiary amine compound in the present invention is a structure in which all three hydrogen atoms of an ammonia molecule are substituted by a hydrocarbon group (however, a carbonyl group (C ⁇ O) such as an imide compound and an amide compound). And a tertiary amine compound having a structure in which a carbon atom is bonded to a nitrogen atom.
  • carboxylic acid anhydride examples include acetic anhydride, trifluoroacetic anhydride, propionic anhydride, butyric anhydride, isobutyric anhydride, succinic anhydride, maleic anhydride, and the like.
  • acetic anhydride and trifluoroacetic anhydride are particularly preferable, and acetic anhydride is more preferable. Only one type of carboxylic anhydride may be used, or two or more types may be used.
  • a polar solvent having excellent solubility is suitable.
  • tetrahydrofuran, N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dimethyl sulfoxide and the like can be mentioned, among which N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide and N
  • One or more selected from the group consisting of -methylpyrrolidone is preferable from the viewpoint of homogeneous reaction.
  • the polyamic acid can be used as it is for the chemical imidation without separation from the reaction mixture after the amidation reaction.
  • the above-described polyamic acid, dehydrating cyclization reagent, and solvent may be mixed, and imidization proceeds by mixing to obtain a polyimide solution.
  • an aromatic polyamic acid solution and an aliphatic polyamic acid solution may be prepared separately and mixed to polymerize the aromatic polyimide and the aliphatic polyimide randomly or alternately.
  • the mixing amount of the polyamic acid in the mixture containing the polyamic acid, the dehydrating cyclization reagent and the solvent may be a concentration such that the polyimide does not precipitate at room temperature when the polyimide is produced.
  • the amount of polyamic acid mixed is preferably 45% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, as the concentration of polyamic acid, based on the total mass of the polyamic acid, the dehydrating cyclization reagent and the solvent.
  • the lower limit of the concentration of the polyamic acid is not particularly limited, and is preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more. In any case, the specific concentration may be determined by preliminary experiments.
  • the mixing amount of the dehydrating cyclization reagent in the mixture may be appropriately set according to the mixing amount of the polyamic acid.
  • the amide unit in the polyamic acid is used. Is preferably 0.005 equivalents or more and 0.3 equivalents or less, more preferably 0.01 equivalents or more and 0.2 equivalents or less. If the tertiary amine is less than 0.005 equivalents, imidization may not proceed sufficiently. On the other hand, adding more than 0.3 equivalents saturates the catalytic effect and is economically disadvantageous. Is concerned.
  • the carboxylic acid anhydride is preferably 1 equivalent or more and 20 equivalents or less, more preferably 1 equivalent to the amide unit in the polyamic acid. .1 equivalent or more and 15 equivalents or less. If the amount of carboxylic acid anhydride is less than 1 equivalent, the amide bond may remain and the effect as a dehydrating agent may not be sufficiently exerted. On the other hand, adding more than 20 equivalents saturates the catalytic effect and is economically disadvantageous. There is concern about becoming.
  • the mixing amount of the solvent in the mixture may be appropriately set so that the polyamic acid concentration is in the above-described range.
  • the mixing order of the polyamic acid, the dehydrating cyclizing reagent and the solvent is not particularly limited.
  • the dehydrating cyclizing reagent is directly added to the mixture of the polyamic acid and the solvent, Alternatively, the dehydration cyclization reagent may be dissolved in a solvent and added to the polyamic acid.
  • the mixing order of both in the case of using a combination of a tertiary amine and a carboxylic acid anhydride as a dehydrating cyclization reagent is not particularly limited, and for example, a tertiary amine and a carboxylic acid anhydride may be added simultaneously, First, either one may be added to the mixture of the polyamic acid resin and the solvent, and after stirring to some extent, the other may be added.
  • the mixing of the polyamic acid, the dehydrating cyclization reagent and the solvent is usually performed at 5 to 40 ° C., more preferably at 20 to 30 ° C. without special heating or cooling, but to promote imidization. If necessary, it may be heated in the range of about 100 ° C. or less.
  • the mixing time when mixing the polyamic acid, the dehydrating cyclization reagent, and the solvent is not particularly limited, but when the revolving and revolving mixing method is used, the mixing proceeds extremely efficiently, for example, about 1 to 30 minutes. It can be. A specific mixing time may be determined by a preliminary experiment.
  • the obtained polyimide can be purified by dissolving in an organic solvent such as acetone and reprecipitating in water-containing methanol. Since chemically imidized polyimide has solvent solubility, a purified powdery polyimide may be dissolved in an organic solvent different from that used during synthesis to prepare a polyimide solution.
  • the resin composition obtained as described above contains a polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit.
  • the resin composition obtained as described above contains a polyimide having one or more fluorine atoms and one or more ether bonds and / or thioether bonds in a repeating unit.
  • the polyimide is more preferably an aromatic polyimide containing a repeating unit represented by the following formula (V). In the base material containing the polyimide having such a specific structure on the surface, three-dimensional culture of cells is possible.
  • the resin composition obtained as described above is preferably an aliphatic polyimide having an aliphatic group having one or more fluorine atoms in the repeating unit, more preferably of the following formulas (VI) to (VIII): At least one type of aliphatic polyimide containing a repeating unit represented by any of them can be contained.
  • the resin composition obtained as described above contains an aliphatic group having an aliphatic group having one or more fluorine atoms and one or more ether bonds and / or thioether bonds in a repeating unit.
  • An aromatic polyimide, more preferably at least one aliphatic polyimide containing a repeating unit represented by any of the following formulas (VI) to (VIII) can be included.
  • the resin composition containing the polyimide has various effects that are usually used, for example, a dispersant, an organic solvent, an inorganic filler, a release agent, a coupling agent, a flame retardant, and the like as necessary. It can contain suitably in the range which is not impaired. It is the resin composition which has as a main component the said polyimide and the unreacted polyamic acid which is the precursor.
  • the total amount of polyimide and the polyamic acid is preferably 85% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and most preferably 95% by mass or more based on the total amount of the resin composition.
  • the “resin composition containing polyimide” typically refers to a polyimide resin obtained by imidizing polyamic acid obtained by polymerizing at least one acid dianhydride and one or more diamines.
  • the polyimide in the resin composition used in the present invention can be a polyimide containing a repeating unit represented by the formula (3) regardless of the production method, and X 0 and Y 0 in the formula (3) are:
  • the structure may be the same as X 0 and Y 0 in the acid dianhydride, diamine and / or polyamic acid described herein.
  • Particularly preferred examples of the repeating unit represented by the formula (3) are structures represented by any one of the above formulas (V), (VI), (VII) and (VIII).
  • the repeating unit represented by the formula (V) has a structure in which X 0 in the formula (3) is a group represented by the formula (E 1 ) and Y 0 is Y 1 .
  • the group represented by the formula (E 1 ) is substituted with another tetravalent organic group and / or Y 1 is another divalent group. It may further contain a repeating unit substituted with an organic group.
  • the group represented by the formula (E 1 ) and other tetravalent organic groups are collectively referred to as “tetravalent residues”, and Y 1 and other divalent organic groups are collectively referred to as “2 Called “valent residue”.
  • the polyimide containing the repeating unit represented by formula (V) is preferably 25 mol% or more when the total amount of tetravalent residues is 100 mol%, and the ratio of the group represented by formula (E 1 ) is preferably 50 mol% or more is more preferable, 80 mol% or more is still more preferable, and 100 mol% is the most preferable.
  • Examples of other tetravalent residues include a group represented by the formula (E 2 ), a group represented by the formula (E 3 ), and a group represented by the formula (E 4 ).
  • the group represented by the formula (E 1 ), the group represented by the formula (E 2 ), the group represented by the formula (E 3 ), and the formula (E 4 ) is more preferably 90 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
  • the polyimide including a repeating unit represented by formula (V) when the total amount of divalent residues is 100 mole%, the proportion of Y 1 is preferably at least 25 mol%, more preferably at least 50 mol%, 80 mol% or more is still more preferable, and 100 mol% is the most preferable.
  • divalent residues include Y 2 , Y 3 , Y 4 and the like.
  • the total amount of divalent residues is 100 mole%, and Y 1, and Y 2, and Y 3, it is more preferable that the sum of the Y 4 is 90 mol% or more, and 100 mol% Most preferred.
  • the repeating unit represented by the formula (VI) has a structure in which X 0 in the formula (3) is a group represented by the formula (E 2 ) and Y 0 is Y 2 .
  • the group represented by the formula (E 2 ) is substituted with another tetravalent organic group and / or Y 2 is another divalent group. It may further contain a repeating unit substituted with an organic group.
  • the group represented by the formula (E 2 ) and other tetravalent organic groups are collectively referred to as “tetravalent residue”, and Y 2 and other divalent organic groups are collectively referred to as “2 Called “valent residue”.
  • the other tetravalent residue include a group represented by the formula (E 1 ), a group represented by the formula (E 3 ), and a group represented by the formula (E 4 ).
  • the group represented by the formula (E 1 ), the group represented by the formula (E 2 ), the group represented by the formula (E 3 ), and the formula (E 4 ) is more preferably 90 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
  • the polyimide including a repeating unit represented by formula (VI) when the total amount of divalent residues is 100 mole%, the proportion of Y 2 is preferably at least 25 mol%, more preferably at least 50 mol%, 80 mol% or more is still more preferable, and 100 mol% is the most preferable.
  • divalent residues include Y 1 , Y 3 , Y 4 and the like.
  • the total amount of divalent residues is 100 mole%, and Y 1, and Y 2, and Y 3, it is more preferable that the sum of the Y 4 is 90 mol% or more, and 100 mol% Most preferred.
  • the repeating unit represented by the formula (VII) has a structure in which X 0 in the formula ( 3 ) is a group represented by the formula (E 3 ) and Y 0 is Y 3 .
  • the group represented by the formula (E 3 ) is substituted with another tetravalent organic group and / or Y 3 is another divalent group. It may further contain a repeating unit substituted with an organic group.
  • Examples of other tetravalent residues include a group represented by the formula (E 1 ), a group represented by the formula (E 2 ), and a group represented by the formula (E 4 ).
  • the group represented by the formula (E 1 ), the group represented by the formula (E 2 ), the group represented by the formula (E 3 ), and the formula (E 4 ) is more preferably 90 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
  • the polyimide including a repeating unit represented by formula (VII) when the total amount of divalent residues is 100 mole%, the proportion of Y 3 is preferably at least 25 mol%, more preferably at least 50 mol%, 80 mol% or more is still more preferable, and 100 mol% is the most preferable.
  • Other divalent residues include Y 1 , Y 2 , Y 4 and the like. When the total amount of divalent residues is 100 mole%, and Y 1, and Y 2, and Y 3, it is more preferable that the sum of the Y 4 is 90 mol% or more, and 100 mol% Most preferred.
  • the repeating unit represented by the formula (VIII) has a structure in which X 0 in the formula (3) is a group represented by the formula (E 4 ) and Y 0 is Y 4 .
  • the group represented by the formula (E 4 ) is substituted with another tetravalent organic group and / or Y 4 is another divalent group. It may further contain a repeating unit substituted with an organic group.
  • Examples of other tetravalent residues include a group represented by the formula (E 1 ), a group represented by the formula (E 2 ), and a group represented by the formula (E 3 ).
  • the group represented by the formula (E 1 ), the group represented by the formula (E 2 ), the group represented by the formula (E 3 ), and the formula (E 4 ) The total amount with the group represented by 4 ) is more preferably 90 mol% or more, and most preferably 100 mol%.
  • the polyimide including a repeating unit represented by formula (VIII) when the total amount of divalent residues is 100 mole%, the proportion of Y 4 is preferably at least 25 mol%, more preferably at least 50 mol%, 80 mol% or more is still more preferable, and 100 mol% is the most preferable.
  • Other divalent residues include Y 1 , Y 2 , Y 3 and the like. When the total amount of divalent residues is 100 mole%, and Y 1, and Y 2, and Y 3, it is more preferable that the sum of the Y 4 is 90 mol% or more, and 100 mol% Most preferred.
  • the resin composition containing the fluorine-containing polyimide may increase the imidization rate by performing a heat treatment or a cyclization catalyst treatment at the time of imidation or at the time of forming a cell culture substrate to be described later. it can.
  • the imidization ratio in the resin composition containing polyimide constituting the surface of the substrate is 20% or more, preferably 25% or more, more preferably 30% or more, and further preferably 35% or more, particularly Preferably it is 40% or more, Preferably it is 100% or less, More preferably, it is 99.5% or less, More preferably, it is 99% or less.
  • the flexibility and hydrophobicity of the resin composition are preferably adjusted to a range in which cells can be three-dimensionally cultured.
  • the obtained film is reheated by sterilization using an autoclave or the like without causing cracks or dimensional changes.
  • the imidation rate refers to the ratio of the polyamide acid obtained by imidizing polyamic acid that has been dehydrated and condensed into an imide group among the amide bonds of the polyamic acid.
  • the imidation ratio (%) of a certain polyimide resin sample is the relative value of absorbance (referred to as imidization relative value) at an imide specific wavelength (in the vicinity of 1370 cm ⁇ 1 in the examples) measured by IR measurement.
  • the imidation relative value in the polyimide resin sample after the oxidization reaction is shown as 100%.
  • the imidation ratio of the polyimide having an aromatic group can be measured by the method described in Examples.
  • the imidation ratio of the polyimide having an aliphatic group was determined by using C— in place of “absorbance in the vicinity of 1500 cm ⁇ 1 derived from benzene ring skeleton vibration” in the imidation measurement method using IR measurement described in Examples.
  • the imidation ratio can be adjusted to the above range by converting the polyamic acid into polyimide under the above-described imidization conditions.
  • the imidation ratio in the above range by satisfying the following standard (1) or, in some cases, (2): (1) When the imidization ratio is increased by heat treatment, preferably Is treated at a temperature of 50 to 400 ° C., more preferably 100 to 380 ° C., preferably 0.1 to 10 hours, more preferably 0.2 to 5 hours. (2) Imide by cyclization catalyst treatment
  • the reaction temperature with the dehydration cyclization catalyst may be room temperature, but preferably the temperature is 5 to 40 ° C., more preferably 20 to 30 ° C. Process with conditions.
  • the standing time after mixing is preferably 24 hours or longer, more preferably 48 hours or longer.
  • the water contact angle of the surface composed of the resin composition containing polyimide in the cell culture substrate of the present invention (processed into a film, film, plate, etc.) is preferably 70. It is not less than °, more preferably not less than 73 °, still more preferably not less than 75 °, preferably not more than 115 °, more preferably not more than 112 °, still more preferably not more than 110 °. When the water contact angle is within this range, the cells are likely to adhere to the substrate surface with an appropriate strength, and the cells can form a three-dimensional tissue using the surface as a scaffold.
  • the contact angle can be calculated by measuring the contact angle with water at a temperature of 25 ° C. using an automatic contact angle meter (manufactured by Kyowa Interface Science: DM-500).
  • the resin composition containing the polyimide is also excellent in flexibility due to the fact that the polymerized units of the polyimide have a specific number of ether bonds and / or thioether bonds.
  • the elastic modulus can be evaluated.
  • the tensile modulus can be 2 GPa or less.
  • the form in which the resin composition has a tensile modulus of 2 GPa or less is also a preferred form of the present invention.
  • Cells tend to form a three-dimensional structure on the surface constituted by a resin composition having flexibility in which the tensile modulus is in this range.
  • the tensile elastic modulus of the resin composition is more preferably 1.5 GPa or less, and still more preferably 1.2 GPa or less.
  • the lower limit of the tensile modulus is not particularly limited, but is preferably 0.3 GPa or more, more preferably 0.5 GPa or more.
  • the tensile modulus (GPa) can be measured by the dynamic viscoelasticity measuring method shown in the examples.
  • the molecular weight of the polyimide in the resin composition is preferably 1,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 700,000 as a weight average molecular weight. When the molecular weight is within this range, there is no fear of gelation during polymerization, and low viscosity facilitates polymerization and film formation, and the provision and maintenance of appropriate heat resistance and film strength can be expected.
  • the weight average molecular weight is more preferably 10,000 to 500,000.
  • the weight average molecular weight can be measured by a gel permeation chromatograph (GPC) using a standard polystyrene calibration curve, as in Examples described later.
  • GPC gel permeation chromatograph
  • the amount of the imidization catalyst that is a tertiary amine compound in the resin composition is preferably 0.030 with respect to the total amount of polyimide and the remaining polyamic acid in the resin composition. It is not more than mass%, more preferably not more than 0.015 mass%, still more preferably not more than 0.005 mass%, and most preferably the imidation catalyst is not present at all.
  • tertiary amine compound refers to a tertiary amine compound used as an imidization catalyst, and specific examples are as exemplified as an imidization catalyst.
  • structures in which the carbon atom of the carbonyl group (C ⁇ O) is bonded to the nitrogen atom, such as an imide compound and an amide compound are excluded from the scope of the tertiary amine compound. That is, the tertiary amine compound in the present invention is a structure in which all three hydrogen atoms of the ammonia molecule are substituted by hydrocarbon groups (however, the carbon atom of the carbonyl group is nitrogen as in imide compounds and amide compounds).
  • the amount of the tertiary amine compound in the resin composition is proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum, gas chromatography (GC), gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) (SIM method), etc.
  • the amount of the polyimide in the resin composition and the remaining amount of the polyamic acid remaining can be determined by referring to the analysis result of an appropriate standard sample.
  • the total amount of polyimide and the remaining polyamic acid is evaluated based on the characteristic value derived from the chemical structure of the group retained after polymerization among the groups of acid dianhydride and / or diamine for producing polyimide. be able to.
  • fluorine-containing polyimide 1.1.5.1. Fluorine-containing polyimide containing an ether bond and / or thioether bond
  • the polyimide used in the present invention is more preferably, A fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit;
  • the polyimide is characterized in that the total of ether bonds and thioether bonds in the polymerization repeating unit constituting the polyimide is 1 or more.
  • the polyimide is typically a polyimide obtained by reacting one or more acid dianhydrides and diamine, and at least one compound of the acid dianhydride and the diamine is: It has a fluorine atom in the molecule.
  • at least one compound of the acid dianhydride and the diamine has an ether bond and / or a thioether bond in the molecule, and is derived from the acid dianhydride and the diamine constituting the polyimide.
  • the sum of ether bonds and thioether bonds in the polymerization repeating unit is 1 or more.
  • the 4,4′-hexafluoroisopropylidenediphthalic anhydride residue is a tetravalent organic group X 0 in which the formula (1) represents 4,4′-hexafluoroisopropylidenediphthalic anhydride.
  • 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane residue means that the formula (2) is 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexafluoro
  • a bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone residue means that the formula (2) is bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone
  • the divalent organic group Y 0 represents; a bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone residue is a bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone represented by the formula (2) It refers to an organic radical Y 0 valence.
  • the polyimide used in the present invention is preferably A polyimide obtained by reacting 4,4′-hexafluoroisopropylidene diphthalic anhydride and 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane; A polyimide obtained by reacting 4,4′-hexafluoroisopropylidenediphthalic anhydride and bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone, and Must be at least one selected from the group consisting of polyimides obtained by reacting 4,4′-hexafluoroisopropylidene diphthalic anhydride with bis [4- (3-aminophenoxy) phenyl] sulfone There is no.
  • the polyimide includes a repeating unit represented by formula (I), X 1 is selected from group x1, group x2, and group x3, and Y 1 is group y1, group y2, group y3, group y4, group y5.
  • group y6, group y7, in the above polyimide of the preferred embodiment is at least one selected from the group y8 and groups y9, if X 1 is a group x1, Y 1 is a group other than groups y3
  • it is at least one selected from the group y1, the group y2, the group y4, the group y5, the group y6, the group y7, the group y8, and the group y9.
  • the present inventors include a fluorine-containing polyimide having a total of 1 or more ether bonds and thioether bonds in polymerization repeating units (for example, polymerization repeating units derived from acid dianhydride and diamine). Then, they found a surprising finding that cells easily form a three-dimensional tissue such as a spheroid or a three-dimensional cell aggregate. Since the cell culture substrate having this feature has a surface with appropriate flexibility and hydrophobicity, it is considered that cells easily form a three-dimensional tissue on the surface. In addition, the base material of the present invention is easy to manufacture because it is not necessary to give a three-dimensional structure to the surface serving as a scaffold for cells.
  • the total of ether bonds and thioether bonds in the polymerization repeating units constituting the polyimide is 1 or more, and the upper limit is not particularly limited, but is 6 or less. It is preferably 5 or less, more preferably 4 or less.
  • a polyimide having the number of ether bonds and thioether bonds within this range has an appropriate flexibility, thereby enabling three-dimensional culture of cells.
  • the ether bond is a bond represented by —O—, but the number of ether bonds in the present invention includes the acid anhydride group (—C (O) —O—C) possessed by the acid dianhydride. The number of —O— moieties in (O) — moieties) is not included.
  • the number of ether bonds and thioether bonds is the number of ether bonds and / or thioether bonds in a compound having an ether bond and / or thioether bond in the molecule, and the number of ether bonds and / or thioether bonds in the molecule. It can be calculated from the reaction molar ratio. Although the example of the calculation method is shown below, it is not limited only to the following forms.
  • An acid dianhydride having two ether bonds in one molecule and a diamine having no ether bond and thioether bond in the molecule are reacted at a molar ratio of 1/1 to obtain a polyamic acid, and polyimide
  • a polyamic acid composition is obtained by reacting an acid dianhydride having no ether bond and thioether bond in the molecule with a diamine having two ether bonds in one molecule at a molar ratio of 1/1. When it is obtained, it is calculated in the same manner and becomes 2.
  • reaction molar ratio of the raw material components is set so that the sum of all of the acid dianhydrides and diamines is equimolar.
  • the polyimide preferably includes a structural unit having an ether bond and / or thioether bond derived from an acid dianhydride and / or a diamine compound and a fluorine atom in the main chain (main chain skeleton). It is. Regardless of the production method, it is preferable that the polyimide includes a structural unit having an ether bond and / or a thioether bond and a fluorine atom in the main chain (main chain skeleton).
  • the polyimide used in the present invention is more preferably, It is a polyimide obtained by imidizing polyamic acid by heat treatment, and is a fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit.
  • the fluorine-containing polyamide is typically the acid dianhydride obtained by imidizing a polyamic acid obtained by polymerizing one or more acid dianhydrides and diamines, respectively, by heat treatment. And at least one compound of the diamine is a polyimide having a fluorine atom in the molecule.
  • the base material surface constituted by the resin composition containing such a fluorine-containing polyimide is formed by thermal imidization that does not require the imidization catalyst, imidization may cause a three-dimensional culture. It is possible to make the surface free of catalyst, and it is considered that cells are likely to form a three-dimensional tissue on the surface.
  • thermal imidization As specific conditions for thermal imidization, the conditions exemplified in 1.1.2.1 above can be employed.
  • the heat treatment of the polyamic acid in the thermal imidization is preferably performed in the absence of a tertiary amine compound.
  • tertiary amine compound examples are as exemplified as the chemical imidation catalyst in 1.1.2.2 above.
  • a tertiary amine compound is a compound having a structure in which all three hydrogen atoms of an ammonia molecule are substituted by a hydrocarbon group.
  • structures in which a carbon atom of a carbonyl group (C ⁇ O) is bonded to a nitrogen atom, such as an imide compound and an amide compound are excluded from the scope of tertiary amine compounds.
  • the tertiary amine compound in the present invention is a structure in which all three hydrogen atoms of an ammonia molecule are substituted by a hydrocarbon group (however, a carbonyl group (C ⁇ O) such as an imide compound and an amide compound). And a tertiary amine compound having a structure in which a carbon atom is bonded to a nitrogen atom.
  • the thermal imidization for obtaining the polyimide is performed under conditions in which a carboxylic acid anhydride is not present in addition to a tertiary amine as an imidization catalyst.
  • a carboxylic acid anhydride examples include those exemplified in 1.1.2.2 above.
  • resin composition used in the present invention are: Fluorine-containing polyimide having one or more fluorine atoms in a repeating unit (for example, a polyimide obtained by reacting one or more acid dianhydrides and two or more diamines, wherein the acid dianhydride and At least one compound of the diamines includes a polyimide having a fluorine atom in the molecule,
  • the amount of the tertiary amine compound in the resin composition is 0.030% by mass or less, more preferably 0 based on the total amount of the polyimide and the remaining polyamic acid in the resin composition. 0.015% by mass or less, more preferably 0.005% by mass or less, and most preferably the imidation catalyst is not present at all.
  • the surface of the substrate composed of the resin composition containing such a fluorine-containing polyimide has a sufficiently small amount of a tertiary amine compound that may cause a three-dimensional culture to be inhibited, It is considered that cells are easy to form a three-dimensional tissue.
  • the amount of the tertiary amine compound in the resin composition is proton nuclear magnetic resonance ( 1 H-NMR) spectrum, gas chromatography (GC), gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) (SIM method), etc.
  • the amount of the polyimide in the resin composition and the remaining amount of the polyamic acid remaining can be determined by referring to the analysis result of an appropriate standard sample.
  • the total amount of the polyimide and the remaining polyamic acid is derived from the chemical structure of the group retained after polymerization among the groups of the component for producing the polyimide (for example, acid dianhydride and / or diamine). Evaluation can be based on the value.
  • the fluorine-containing polyimide having a biphenyl group is used in the present invention. It is a polyimide obtained by reacting acid dianhydride and diamine with one or more of each, The diamine includes a biphenyl group, and each of the two benzene rings of the biphenyl group includes a diamine compound substituted with one amino group; At least one compound of the acid dianhydride and the diamine has a fluorine atom in the molecule.
  • the polyimide used in the present invention is more preferably Including a repeating unit represented by the formula (3) in the main chain (main chain skeleton),
  • X 0 is a tetravalent organic group
  • Y 0 is a divalent organic group
  • the total number of fluorine atoms contained in X 0 and Y 0 is one or more
  • Y 0 is a structure of a diamine compound containing a biphenyl group, wherein each of the two benzene rings of the biphenyl group is substituted with one amino group, wherein each amino group is substituted with a single bond to a nitrogen atom.
  • Y 0 is particularly preferably a group represented by the following formula (D).
  • cells easily form a three-dimensional tissue on the surface of a base material composed of a resin composition containing polyimide having such characteristics.
  • At least a diamine compound containing a biphenyl group and each of the two benzene rings of the biphenyl group substituted with one amino group is used as the diamine represented by the formula (2) used in the polymerization.
  • the hydrogen atom of the biphenyl group may be substituted with a substituent other than the amino group, and is more preferably substituted with a substituent other than the amino group.
  • the number of other substituents is not particularly limited, but is preferably 1 or 2.
  • a preferred form of the diamine compound is formula (IX): [Where Of R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 , one is —NH 2 , and the remaining four are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, 6 alkoxy groups, a group selected from the group consisting of —SO 3 H and —OH, Of R 21 , R 22 , R 23 , R 24 and R 25 , one is —NH 2 , and the remaining four are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, 6 alkoxy groups, a group selected from the group consisting of —SO 3 H and —OH, Alternatively, R 11 and R 21 and / or R 15 and R 25 may be combined to form —S ( ⁇ O) 2 —. The compound shown by these is mentioned.
  • the alkyl group is preferably an ethyl group or a methyl group, and particularly preferably a methyl group.
  • the alkoxy group is preferably an ethoxy group or a methoxy group, and particularly preferably a methoxy group.
  • the alkyl group may have some or all of the hydrogen atoms replaced by fluorine atoms, and is preferably a trifluoromethyl group.
  • the alkoxy group may have some or all of the hydrogen atoms substituted with fluorine atoms, and is preferably a trifluoromethoxy group.
  • Compound Group 1 As a particularly preferred compound group as the compound of the formula (IX), Compound Group 1: Among R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 , one is —NH 2 and one is an alkyl group substituted with a fluorine atom having 1 to 6 carbon atoms (preferably Trifluoromethyl group), the remaining is a hydrogen atom, and one of R 21 , R 22 , R 23 , R 24 and R 25 is —NH 2 , and one has 1 to A compound of formula (IX), which is an alkyl group (preferably a trifluoromethyl group) substituted with 6 fluorine atoms, and the remainder is a hydrogen atom.
  • Compound Group 2 Among R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 , one is —NH 2 and one is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (preferably a methyl group), The remaining is a hydrogen atom, and one of R 21 , R 22 , R 23 , R 24 and R 25 is —NH 2 and one is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms (preferably methyl A compound of formula (IX) wherein the remainder is a hydrogen atom.
  • Compound Group 3 Among R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 , one is —NH 2 , one is —OH, the remaining is a hydrogen atom, and R 21 , A compound of the formula (IX), wherein one of R 22 , R 23 , R 24 and R 25 is —NH 2 , one is —OH and the rest are hydrogen atoms.
  • R 11 and R 21 together form —S ( ⁇ O) 2 —, and one of R 12 , R 13 , R 14 and R 15 is —NH 2 , Are alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, the rest are hydrogen atoms, and one of R 22 , R 23 , R 24 and R 25 is —NH 2 , and one is 1 carbon atom. ⁇ 6 alkyl groups, the remainder being hydrogen atoms.
  • Compound Group 5 Among R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 , one is —NH 2 , one is —SO 3 H, the remaining is a hydrogen atom, and R A compound of formula (IX), wherein among 21 , R 22 , R 23 , R 24 and R 25 , one is —NH 2 , one is —SO 3 H and the rest are hydrogen atoms.
  • Compound Group 6 Among R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 , one is —NH 2 and one is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms (preferably a methoxy group), The remainder is a hydrogen atom, and one of R 21 , R 22 , R 23 , R 24 and R 25 is —NH 2 and one is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms (preferably methoxy A compound of formula (IX) wherein the remainder is a hydrogen atom.
  • R 13 and R 23 are —NH 2 .
  • TFMB 2,2′-bis (trifluoromethyl) benzidine
  • a compound represented by the formula: O-tolidine sulfone is preferred.
  • a compound represented by the formula: O-tolidine disulfonic acid is preferred.
  • Y 0 is represented by formula (D) [However, in the formula D, of R 11, R 12, R 13 , R 14 and R 11 1 one of R 15 is as defined for the above formula (IX), R 12, R 13, R 14 and R 15 Among them, corresponding to —NH 2 and showing a single bond to the nitrogen atom, the rest are groups other than —NH 2 among R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 defined for the above formula (IX). And one of R 21 , R 22 , R 23 , R 24 and R 25 is —NH 2 among R 11 , R 12 , R 13 , R 14 and R 15 defined for the above formula (IX).
  • Fluorine-containing polymer Another example of the fluorine-containing polymer used in the present invention is a polymer having a fluorine-containing aromatic ring and having an ether bond in the main chain.
  • the following formula (I-1) wherein at least one fluorine atom in R 31, R 32, R 33 and R 34, when R 31, R 32, R 33 and R 34 is not a fluorine atom, each independently, hydrogen An atom (H), a cyano group (CN), an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an optionally substituted alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, and a substituent.
  • the polymer has an ether bond in the main chain.
  • R 31 , R 32 , R 33 and R 34 are fluorine atoms.
  • all of R 31 , R 32 , R 33 and R 34 may be fluorine atoms.
  • the fluorine content in the resin composition used in the present invention is 1 to 60% by mass, preferably 5 to 60% by mass, more preferably 10 to 60% by mass, and further preferably 15 to 50% by mass. Cells tend to form a three-dimensional tissue on the surface of the substrate composed of such a fluorine-containing resin composition.
  • fluorine-containing polymer (1) Specific examples of the fluorine-containing polymer used in the present invention include the following formula (II-2): [Wherein n represents the degree of polymerization, m is an integer of 0 or 1, and R 41 represents the following formula (II-3): (Wherein, p is an integer of 0 or 1, R 42 has the following structure: One of them. ). ] It is a fluorine-containing aryl ether ketone polymer shown by these.
  • the degree of polymerization n is specifically 2 to 5000, preferably 5 to 500.
  • the fluorine-containing aryl ether ketone polymer may be composed of the same repeating unit or may be composed of different repeating units. In the latter case, the repeating unit is a block. Any of a shape or a random shape may be sufficient.
  • the method for producing the fluorine-containing aryl ether ketone polymer represented by the above formula (II-2) will be described in detail. From this description, the fluorine-containing aryl ether represented by the formula (II-2) is described.
  • the end of the ketone polymer is fluorine on the side of the benzene ring containing the fluorine atom and is a hydrogen atom on the R 41 side, that is, the fluorine-containing aryl ether ketone polymer represented by the formula (II-2) -11): [Wherein n represents the degree of polymerization, m is an integer of 0 or 1, and R 41 is as defined above. ] It is thought that it is a fluorine-containing aryl ether ketone polymer shown by these.
  • n is preferably 2 to 2000, more preferably 5 to 200.
  • the fluorine-containing aryl ether ketone polymer represented by the formula (II-2) is represented by the following formula (II-1): [Wherein, R 42 is as defined above. ] It is a polymer containing the repeating unit represented by these.
  • the fluorine-containing aryl ether ketone polymer represented by the formula (II-2) is represented by the following formula (II-12): It is a polymer containing the repeating unit represented by these.
  • the fluorine-containing aryl ether ketone polymers represented by the formulas (II-3) and (II-4) are represented by the following formula (II-9) in an organic solvent in the presence of a basic compound: [Wherein q is an integer of 0 or 1; ] It is obtained by heating a 2,3,4,5,6-pentafluorobenzoyl compound represented by the formula:
  • the reaction temperature is 30 to 250 ° C., preferably 50 to 200 ° C.
  • the reaction temperature is 20 to 150 ° C., preferably 50 to 120 ° C. At this time, by reacting at such a low temperature, side reactions can be suppressed and gelation of the polymer can be prevented.
  • the polymerization time varies depending on other reaction conditions and raw materials used, but is preferably 1 to 48 hours, more preferably 2 to 24 hours. Furthermore, the polymerization reaction may be carried out under normal pressure or reduced pressure, but it is desirable to carry out under normal pressure from the viewpoint of equipment.
  • organic solvent used in the polymerization reaction examples include polar solvents such as N-methylpyrrolidinone, N-methyl-2-pyrrolidinone, N, N-dimethylacetamide and methanol, and toluene. These organic solvents may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the concentration of the pentafluorobenzoyl diphenyl ether compound in the organic solvent is 5 to 50% by weight, preferably 10 to 30% by weight.
  • the basic compound used in the present invention acts to accelerate the polycondensation reaction by collecting hydrogen fluoride produced by the polycondensation reaction, and in the case of a polycondensation reaction with a divalent phenol compound. , Has the effect of changing the phenol compound to a more reactive anion.
  • Examples of such basic compounds include potassium carbonate, lithium carbonate and potassium hydroxide.
  • the amount of the basic compound used is 0.5 in the case of the polymers of the formulas (II-3) and (II-4) with respect to 1 mol of the pentafluorobenzoyldiphenyl ether compound used.
  • the polymer of formula (II-5) preferably 1 to 20 mol, preferably 1 to 20 mol, per mol of pentafluorobenzoyldiphenyl ether compound used. Is 1 to 10 moles.
  • divalent phenol compound used in the present invention examples include 2,2-bis (4-bidoxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexafluoropropane (hereinafter referred to as “6FBA”). ), Bisphenol A (hereinafter referred to as “BA”), 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene (hereinafter referred to as “HF”), bisphenol F (hereinafter referred to as “BF”), hydroquinone (hereinafter referred to as “BF”). , "HQ”) and resorcinol (hereinafter referred to as "RS”).
  • BA Bisphenol A
  • HF 9,9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene
  • BF bisphenol F
  • BF hydroquinone
  • RS resorcinol
  • the amount of the divalent phenol compound used is 0.8 to 1.2 mol, preferably 0 with respect to 1 mol of 4,4′-bis (2,3,4,5,6-pentafluorobenzoyl) diphenyl ether. .9 to 1.1 moles.
  • the solvent is removed from the reaction solution by evaporation or the like, and the distillate is washed as necessary to obtain a desired polymer.
  • the polymer may be obtained by precipitating the polymer as a solid by adding the reaction solution in a solvent having low polymer solubility, and separating the precipitate by filtration.
  • m ′ and n ′ are the same or different and represent the number of fluorine atoms added to the benzene ring and are integers of 1 to 4.
  • R 51 and R 52 are the same or different and each represents a divalent organic group having 1 to 150 carbon atoms.
  • p represents the degree of polymerization.
  • It is a fluorine-containing aryl ester polymer which has the repeating unit represented by these.
  • the fluorine-containing aryl ester polymer used in the present invention may contain other repeating units as long as the repeating unit represented by the above formula (III-1) is essential.
  • the repeating unit represented by III-1) is preferably the main component of the repeating unit constituting the fluorine-containing aryl ester polymer.
  • the structure of the repeating unit represented by the above formula (III-1) may be the same or different, and when it is composed of different repeating units, Any form such as a block form or a random form may be used.
  • the (—O—R 52 —O—) moiety is an ortho position, a meta position, a para position with respect to the carbon bonded to the ester of the benzene ring. These may be bonded to any carbon, but those bonded to the ortho or para position are preferred.
  • the benzene ring having a fluorine atom has a form in which part or all of four hydrogen atoms are substituted with fluorine atoms, and the hydrogen of the benzene ring
  • the atom may be substituted by other substituents such as a halogen atom other than a fluorine atom or a substituent having an alkyl chain. Therefore, the total of hydrogen atoms, fluorine atoms, halogen atoms other than fluorine atoms, and other substituents in one benzene ring is 4.
  • R 51, R 52 are the same or different, represent a divalent organic group having 1 to 150 carbon atoms, the divalent organic group is preferably an organic group having 1 to 50 carbon atoms. More preferably, it is any one of groups represented by the following formulas (8-1) to (8-19).
  • Y 1 , Y 1 ′, Y 2 , Y 2 ′, Y 3 and Y 4 are the same or different and each represents a substituent and represents one benzene ring Has 0 to 4 Y 1 , Y 2 , Y 3 and Y 4 , and 0 to 3 Y 1 ′ and Y 2 ′ as substituents.
  • substituent represented by Y 1 , Y 1 ′, Y 2 , Y 2 ′, Y 3, and Y 4 include a halogen atom, an optionally substituted alkyl group, an alkoxy group, and an alkylamino group. Group, alkylthio group, aryl group, aryloxy group, arylamino group, arylthio group and the like.
  • the benzene ring of the groups represented by the above formulas (8-1) to (8-19) has one or more substituents, and the substituents are carbon.
  • the number is preferably 1 to 30, and may be an alkyl group, an alkoxy group or the like which may have a substituent, or the benzene ring preferably has no substituent. More preferably, the benzene ring has no substituent. That is, a group represented by the following formulas (9-1) to (9-19) is preferable.
  • the structure of R 51 is any one of the above (9-6) or (9-18), and a benzene ring Are preferably those having no substituent. That is, the fluorine-containing aryl ester polymer of the present invention has the following formula (III-2): [Wherein, m ′ and n ′ are the same or different and represent the number of fluorine atoms added to the benzene ring and are integers of 1 to 4. R 52 is the same or different and represents a divalent organic group having 1 to 150 carbon atoms. p represents the degree of polymerization.
  • the number average molecular weight (Mn) of the fluorine-containing aryl ester polymer may be appropriately set according to the required characteristics, but is preferably 1000 or more and 1000000 or less. More preferably, it is 3000 or more and 500000 or less.
  • the number average molecular weight can be measured using GPC (manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8120GPC) using polystyrene as a standard sample and THF as a developing solvent.
  • the production method of the fluorine-containing aryl ester polymer represented by the above formula (III-1) is not particularly limited, but a production method including a step of polymerizing the fluorine-containing ester compound and the dihydroxy compound is preferable. From the viewpoint of reaction efficiency, this step is preferably performed in the presence of a basic catalyst.
  • the fluorine-containing aryl ester polymer represented by the above formula (III-1) has the following formula (III-4): [Wherein, m and n are the same or different and represent the number of fluorine atoms added to the benzene ring and are integers of 1 to 5.
  • R 51 represents a divalent organic group having 1 to 150 carbon atoms.
  • the fluorine-containing ester compound represented by the above formula (III-4) has high reactivity, when a polymer is produced from this fluorine-containing ester compound as a raw material as in the above production method, a homogeneous system is used.
  • Various polymerization methods can be used regardless of the polymerization method, such as polymerization in a polymer, interfacial polymerization, etc., and it is also polymerized under conditions of 150 ° C. or lower, which is a lower temperature than conventional polymerization reactions using fluorine-containing compounds. It is possible.
  • the dihydroxy compound-derived structure (—O—R 52 —O—) is in any of the ortho, meta, and para positions to the carbon to which the ester group of the benzene ring is bonded. Although it may be bonded to carbon, those bonded to the ortho position or para position are preferred.
  • a crosslinked structure may be formed. If the crosslinked structure has a crosslinked structure, the resulting polymer will gel, Those with less are preferred.
  • the ease of formation of a cross-linked structure differs depending on the reaction temperature and reaction time, the type and concentration of the solvent and basic catalyst used, the raw material charging order, the amount of water in the reaction system, etc. It becomes possible to suppress the formation of a crosslinked structure.
  • the ratio of the dihydroxy compound used as the raw material and the fluorinated ester compound from the viewpoint of effective utilization of the reaction raw material and improvement in the yield of the product, It is preferable to use 0.8 to 1.2 mol of the dihydroxy compound with respect to 1 mol of the fluorinated ester compound. More preferably, 0.9 to 1.1 mol of dihydroxy compound is used.
  • the reaction temperature of the polycondensation reaction in the above production method is preferably 0 to 100 ° C., more preferably 10 to 80 ° C.
  • the reaction time is preferably 1 to 40 hours, more preferably 1 to 30 hours.
  • the above reaction may be performed under reduced pressure, normal pressure, or increased pressure, but it is preferable to perform the reaction under normal pressure in consideration of equipment and the like.
  • various solvents can be used because the fluorine-containing ester compound is excellent in solubility in a solvent, and nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; nitrobenzene and nitromethane Nitros such as acetone, methyl isobutyl ketone (MIBK), methyl ethyl ketone (MEK), cyclohexanone, etc .; halogenated hydrocarbons such as chloroform, methylene chloride, carbon tetrachloride, chloroethane, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane; Aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene; hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, heptane; diethyl ether, isopropyl ether, tetra
  • the amount of the solvent may be an amount that allows the above reaction to proceed efficiently, but is preferably an amount such that the fluorine-containing ester compound is 1 to 50% by mass in the solvent, and more preferably 1 to 30%. The amount is such that the mass% is present.
  • the basic compound used in the polycondensation reaction in the above production method acts to promote the polycondensation reaction by collecting hydrogen fluoride produced by the polycondensation reaction.
  • action which changes to the highly reactive anion is suitable, for example, 1 type, such as calcium carbonate, calcium hydroxide, potassium fluoride, tributylamine, pyridine, potassium carbonate, lithium carbonate, potassium hydroxide, triethylamine, or Two or more are preferred.
  • the amount of such a basic compound used is preferably 0.5 to 20 mol with respect to 1 mol of the fluorinated ester compound used. More preferably, it is 0.8 to 10 mol.
  • the fluorine-containing aryl ester polymer of the present invention is excellent in solubility in a solvent, it can be used by being molded into various shapes such as film and fiber.
  • the molded product containing the fluorine-containing aryl ester polymer of the present invention has high moldability due to excellent solvent solubility, heat resistance, low moisture absorption, transparency, weather resistance, water repellency and It has excellent electrical characteristics.
  • fluorine-containing polymer (3) Another specific example of the fluorine-containing polymer that can be used in the present invention is the following formula (IV-1): [Wherein R 31 has an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, an optionally substituted alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms, or a substituent.
  • An aryloxy group having 6 to 20 carbon atoms which may have a group, an arylamino group having 6 to 20 carbon atoms which may have a substituent, or 6 to 6 carbon atoms which may have a substituent 20 represents an arylthio group;
  • R 61 represents a divalent organic group; and
  • n represents the degree of polymerization.
  • R 31 is an optionally substituted alkyl group having 1 to 12 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, sec-butyl, tert -Butyl, pentyl, isopentyl, neopentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, undecyl, dodecyl and 2-ethylhexyl, preferably methyl, ethyl, propyl and butyl; optionally having 1 to carbon atoms 12 alkoxy groups such as methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy, pentyloxy, hexyloxy, 2-ethylhexyloxy, octyloxy, nonyloxy, decyloxy, undecyloxy, dodecyloxy, furfur
  • R 31 can be used when it represents a substituted alkyl group, alkoxy group, alkylamino group, alkylthio group, aryl group, aryloxy group, arylamino group or arylthio group.
  • the substituent can be appropriately selected according to the desired properties of the target product and is not particularly limited.
  • the alkyl group has 1 to 12 carbon atoms, such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl.
  • R 61 represents a divalent organic group, and examples thereof include a group represented by the following formula.
  • a divalent organic group represented by is preferable as R 61 , and in particular, the following formula: Is preferably R 61 .
  • n represents the degree of polymerization, specifically 5 to 1000, preferably 10 to 500.
  • the polycyanoaryl ether used in the present invention may be composed of the same repeating unit of the structural unit of the above formula (IV-1) or may be composed of different repeating units. In some cases, the repeating unit may be either block or random.
  • the production method of the polycyanoaryl ether of the present invention will be described in detail below. From this description, the end of the polycyanoaryl ether represented by the formula (IV-1) is fluorine-containing on the side of the benzene ring containing a fluorine atom.
  • the oxygen atom (R 61 ) side is a hydrogen atom, that is, the polycyanoaryl ether represented by the formula (IV-1) is represented by the following formula (IV-4): It is thought that it is a polymer shown by.
  • the polycyanoaryl ether of the present invention has the following formula (IV-2): A tetrafluorobenzonitrile derivative represented by the following formula (IV-3): It is manufactured by polymerizing in the presence of a basic catalyst and a dihydroxy compound represented by At this time, the definition of R 31 in the above formula (IV-2) and R 61 in the above formula (IV-3) is the same as the definition of R 31 and R 61 in the above formula (IV-1).
  • the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2) can be produced by a known method.
  • the formula: R 31 H [wherein R 31 is as defined in the formula (IV-1) above. The same as above] is reacted with 2,3,4,5,6-pentafluorobenzonitrile (also referred to herein as “PFBN”) in the presence of a basic compound in an organic solvent. Obtained by.
  • PFBN 2,3,4,5,6-pentafluorobenzonitrile
  • the compound represented by the formula: R 31 H and PFBN may be used as a single compound or a mixture of two or more compounds represented by the formula: R 31 H and / or PFBN, respectively.
  • it is preferably used as a single compound.
  • the total number of moles of multiple or single PFBN used is multiple or single expression: equal to the sum of the moles of the compound represented by R 31 H or almost equal
  • the amount of the compound represented by the formula: R 31 H is preferably 0.1 to 5 mol, more preferably 0.5 to 2 mol, relative to 1 mol of PFBN.
  • organic solvent examples include polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidinone, N, N-dimethylacetamide, acetonitrile, benzonitrile, nitrobenzene, nitromethane, and methanol; and these polar solvents and toluene, Examples thereof include a mixed solvent with a nonpolar solvent such as xylene. These organic solvents may be used alone or in the form of a mixture of two or more.
  • the concentration of PFBN in the organic solvent is 1 to 40% by mass, preferably 5 to 30% by mass. In this case, when toluene or other similar solvent is used in the initial stage of the reaction, water produced as a by-product during the reaction can be removed as an azeotrope of toluene regardless of the polymerization solvent.
  • the basic compound used in the above reaction acts to collect hydrogen fluoride generated to promote the reaction.
  • Examples of such basic compounds include potassium carbonate, calcium carbonate, potassium hydroxide, calcium hydroxide, potassium fluoride, triethylamine, tributylamine, and pyridine.
  • the basic compound is used in an amount of 0.1 to 5 mol, preferably 0.5 to 2 mol, based on 1 mol of PFBN.
  • the reaction conditions in the above reaction are not particularly limited as long as the reaction between the compound represented by R 1 H and PFBN proceeds efficiently.
  • the reaction is preferably performed by stirring the reaction system. While maintaining the state, the reaction is usually carried out at a temperature of 20 to 180 ° C., preferably 40 to 160 ° C.
  • the reaction time varies depending on other reaction conditions and raw materials used, but is usually 1 to 48 hours, preferably 2 to 24 hours.
  • the reaction may be carried out under normal pressure or under reduced pressure, but it is desirable to carry out under normal pressure from the viewpoint of equipment.
  • the product obtained by such a reaction is obtained by pouring distilled water into the reaction mixture and extracting with an extractant such as dichloromethane, dichloroethane or carbon tetrachloride, and then separating the organic layer from the extract and distilling the extractant. It is obtained by leaving. Furthermore, if necessary, this product may be obtained as crystals by recrystallization from methanol or ethanol.
  • an extractant such as dichloromethane, dichloroethane or carbon tetrachloride
  • the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2) synthesized in this way is further subjected to polymerization in the presence of a dihydroxy compound of the formula (IV-3) and a basic catalyst as described above.
  • a dihydroxy compound of the formula (IV-3) and a basic catalyst as described above.
  • the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2) may be used after undergoing a purification step such as extraction, recrystallization, chromatography and distillation as described above, or may be used without performing the purification step. Although it may be used, it is preferably used after purification in consideration of the yield of the next step.
  • the dihydroxy compound of formula (IV-3) used in the above reaction is selected according to the structure of the target product, polycyanoaryl ether of formula (IV-1).
  • the dihydroxy compound of the formula (IV-3) preferably used includes 2,2-bis (4-bidoxyphenyl) -1,1,1,3,3,3-hexane as shown below.
  • Fluoropropane hereinafter referred to as “6FBA”
  • DPE 4,4′-dihydroxydiphenyl ether
  • HQ hydroquinone
  • BA 4,4′-dihydroxydiphenyl ether
  • HQ hydroquinone
  • BA bisphenol A
  • HF 9, 9-bis (4-hydroxyphenyl) fluorene
  • PP phenolphthalein
  • PP 9,9-bis (3-methyl-4-hydroxyphenyl) fluorene
  • MHF 1,4-bis (hydroxyphenyl) cyclohexane
  • BP 4,4'-dihydroxybiphe Le
  • the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2) and the dihydroxy compound of the formula (IV-3) may each be used as a single compound or two or more of the formulas (IV-2) May be used in the form of a mixture of a tetrafluorobenzonitrile derivative and / or a dihydroxy compound of formula (IV-3), but it should be used as a single compound in consideration of the purification process and the physical properties of the polymer. Is preferred.
  • the total number of moles of the plural or single tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2) used is the plural or single dihydroxy compound of the formula (IV-3). It is preferable that the amount of the dihydroxy compound of the formula (IV-3) be used with respect to 1 mol of the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2). 0.1 to 5 mol, preferably 1 to 2 mol.
  • the above reaction may be performed in an organic solvent or in the absence of a solvent, but is preferably performed in an organic solvent.
  • usable organic solvents include, for example, polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidinone, N, N-dimethylacetamide, acetonitrile, benzonitrile, nitrobenzene, nitromethane and methanol; and these polar solvents and toluene And a mixed solvent with a nonpolar solvent such as xylene.
  • polar solvents such as N-methyl-2-pyrrolidinone, N, N-dimethylacetamide, acetonitrile, benzonitrile, nitrobenzene, nitromethane and methanol
  • these polar solvents and toluene and toluene
  • a mixed solvent with a nonpolar solvent such as xylene.
  • the concentration of the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2) in the organic solvent is 1 to 50% by mass, preferably 5 to 20% by mass.
  • water produced as a by-product during the reaction can be removed as an azeotrope of toluene regardless of the polymerization solvent.
  • the reaction of the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2) and the dihydroxy compound of the formula (IV-3) must be carried out in the presence of a basic catalyst.
  • the basic catalyst preferably has a function of converting the dihydroxy compound of the formula (IV-3) into a more reactive anion so as to promote the polycondensation reaction with the dihydroxy compound of the formula (IV-3). Examples include potassium carbonate, calcium carbonate, potassium hydroxide, calcium hydroxide, and potassium fluoride.
  • the amount of the basic catalyst used is not particularly limited as long as the reaction between the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2) and the dihydroxy compound of the formula (IV-3) can proceed satisfactorily. However, it is usually 0.1 to 5 mol, preferably 0.5 to 2 mol, per 1 mol of the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2).
  • the reaction conditions in the polymerization reaction are not particularly limited as long as the reaction between the tetrafluorobenzonitrile derivative of the formula (IV-2) and the dihydroxy compound of the formula (IV-3) proceeds efficiently.
  • the polymerization temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 20 to 150 ° C., and most preferably 40 to 100 ° C. By reacting at such a low temperature, side reactions can be suppressed and gelation of the polymer can be prevented without requiring special equipment.
  • the polymerization time varies depending on other reaction conditions and raw materials used, but is preferably 1 to 48 hours, more preferably 2 to 24 hours.
  • the polymerization reaction may be carried out under normal pressure or reduced pressure, but it is desirable to carry out under normal pressure from the viewpoint of equipment.
  • the solvent is removed from the reaction solution by evaporation or the like, and the distillate is washed as necessary to obtain a desired polymer.
  • the polymer may be obtained by adding the reaction solution in a solvent having low polymer solubility to precipitate the polymer as a solid and separating the precipitate by filtration.
  • the cell culture substrate of the present invention has high oxygen gas permeability, it is preferable to use a resin composition containing a fluorine-containing polymer having a high oxygen gas permeability coefficient.
  • the oxygen gas permeability coefficient of the resin composition is preferably 0.10 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more, more preferably 0.50.
  • the upper limit value of the oxygen gas permeability coefficient of the resin composition is not particularly limited, but is usually 2.0 ⁇ 10 ⁇ 8 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or less, preferably 1.5. ⁇ 10 ⁇ 8 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or less.
  • the water contact angle of the surface constituted by the resin composition containing the fluorine-containing polymer in the cell culture substrate of the present invention (processed into a film, film, plate, etc.) is preferably Is 70 ° or more, more preferably 73 ° or more, still more preferably 75 ° or more, preferably 115 ° or less, more preferably 112 ° or less, still more preferably 110 ° or less.
  • the contact angle can be calculated by measuring the contact angle with water at a temperature of 25 ° C. using an automatic contact angle meter (manufactured by Kyowa Interface Science: DM-500).
  • the resin composition containing the fluorine-containing polymer is also preferably excellent in flexibility.
  • the resin composition containing the fluorine-containing polymer is excellent in flexibility due to the polymer unit of the fluorine-containing polymer having an ether bond.
  • the flexibility can be evaluated by a tensile elastic modulus.
  • the tensile modulus can be 2 GPa or less.
  • the form in which the resin composition has a tensile modulus of 2 GPa or less is also a preferred form of the present invention. Cells tend to form a three-dimensional structure on the surface constituted by a resin composition having flexibility in which the tensile modulus is in this range.
  • the tensile elastic modulus of the resin composition is more preferably 1.8 GPa or less, and still more preferably 1.5 GPa or less.
  • the minimum of a tensile elasticity modulus is not specifically limited, Preferably it is 0.3 GPa or more, More preferably, it is 0.5 GPa or more.
  • the tensile modulus (GPa) can be measured by a dynamic viscoelasticity measuring method known in the art.
  • the cell culture substrate of the present invention is characterized in that at least a part of the surface is composed of a resin composition containing the fluorine-containing polymer.
  • the form of the cell culture substrate is not particularly limited as long as it is a member used for cell culture and having a surface serving as a scaffold for cell proliferation.
  • a substrate for cell culture in the form of a film or plate is used for cell culture by placing a medium containing cells on one surface, or for culturing such a substrate as a single or multiwell plate. It can be housed and fixed in various cell culture containers such as plates, culture dishes, culture dishes, flasks and culture bags, and cell culture can be carried out by adding a medium containing cells to the container.
  • the cell culture substrate itself may be in the form of various cell culture containers such as a culture plate such as a single or multi-well plate, a culture dish, a culture dish, a flask, or a culture bag.
  • the culture bag can be used for culturing floating cells, stem cells, etc. in a floating state.
  • the surface constituted by the resin composition is part or all of the surface of the cell culture substrate that comes into contact with the medium containing cells during cell culture, preferably the surface of the cell culture substrate Among these, a part or all of the surface located vertically below the medium containing cells during cell culture.
  • the entire surface of the cell culture substrate may be composed of the resin composition. In the portion of the substrate for cell culture whose surface is constituted by the resin composition, it is sufficient that the outermost surface used by the cells as a scaffold during cultivation is constituted by the resin composition, and the thickness direction of the portion
  • the material at a position away from the outermost surface along the line is not particularly limited.
  • the cell culture substrate of the present invention only needs to be provided with a layer composed of the resin composition on at least part or all of the surface that comes into contact with the medium containing cells during cell culture.
  • the portion of the cell culture substrate that includes the resin composition on the surface S is composed of the resin composition not only on the surface but also in the entire thickness direction.
  • the film 1 of the resin composition is formed on and in the vicinity of the outermost surface S that serves as a scaffold for cells during culture, and the outermost surface of the film 1
  • a support 2 made of any material may be disposed.
  • a preferred embodiment of the substrate for cell culture of the present invention is a film-like substrate for cell culture (Embodiment 1) constituted by the resin composition, or a support, and a surface integrated with the support. It is the base material for cell cultures provided with the film comprised by the said resin composition which covers at least one part (Embodiment 2). That is, as shown in FIG. 1, the cell culture substrate 10 according to Embodiment 1 includes a film 1 composed of the resin composition. As shown in FIG. 2, the cell culture substrate 10 according to Embodiment 2 includes a film 1 and a support 2 that are formed of the resin composition. In either embodiment, the film constituted by the resin composition can be formed by the same method.
  • the support may be a film-like, porous support, mesh-like support or the like, and various cells such as a plate, a culture dish, a petri dish, a single or multiwell plate, and a flask. It can be made into arbitrary shapes which can be used for a cell culture use, such as the shape of the container for culture
  • the cell culture substrate of the invention is preferably a cell culture substrate provided with a film composed of a resin composition containing a fluorine-containing polymer on at least a part of the surface.
  • the thickness (not including the thickness of the support) of the layer (also referred to as “film” or “membrane”) composed of the resin composition containing a fluorine-containing polymer in the cell culture substrate of the present invention is although it can be adjusted as appropriate so that the overall material has an appropriate oxygen gas permeability, it is typically preferably 0.1 ⁇ m or more and 5 mm or less, more preferably 0.5 ⁇ m or more and 3 mm or less. It is preferably 1 ⁇ m or more and 2 mm or less, more preferably 5 ⁇ m or more and 1 mm or less.
  • oxygen gas permeability coefficient and “oxygen gas permeability” refer to values measured by a method according to JIS K7126-1 (differential pressure method) appendix 2, respectively.
  • Oxygen gas permeability coefficient” and “oxygen gas permeability” are both values obtained by converting values measured at 25 ° C. and a relative humidity of approximately 0% into a standard state of 0 ° C. and 1 atm. Specifically, the following measurement conditions can be employed.
  • Test method Differential pressure method (according to JIS K7126-1 Annex 2) Detector: Gas chromatograph (Thermal conductivity detector: TCD) Test differential pressure: 1 atm Test gas: Oxygen gas (Dry state (relative humidity approximately 0%)) Test conditions: 25 ° C ⁇ 2 ° C Transmission area: 1.52 ⁇ 10 ⁇ 3 m 2 Equipment: Differential pressure type gas / vapor permeability measuring device (GTR-30XAD2, G2700T ⁇ F) GTR Tech Co., Ltd./Yanaco Technical Science Co., Ltd.
  • the total oxygen gas permeability of the cell culture substrate may be obtained by direct measurement, or the oxygen in each layer
  • the oxygen gas permeability of the entire substrate may be calculated from the gas permeability.
  • the cell culture substrate used in the present invention has an oxygen gas permeability of 219 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more.
  • STP oxygen gas permeability
  • the cell culture substrate of the present invention has a high oxygen gas permeability of 219 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24h ⁇ atm) or more, cells are placed on the surface of the substrate containing the resin composition.
  • oxygen is easily supplied, and cell growth, formation of a three-dimensional tissue by the cell, and tissue growth are likely to proceed.
  • the oxygen gas permeability of the cell culture substrate of the present invention is more preferably 1094 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more, more preferably 2189 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm). ) Or more, more preferably 3283 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more, more preferably 4378 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or more, more preferably 5472 cm 3 (STP) / (M 2 ⁇ 24h ⁇ atm) or more, more preferably 6566 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24h ⁇ atm) or more.
  • the upper limit value of the oxygen gas permeability of the cell culture substrate of the present invention is not particularly limited, but is usually 437760 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm) or less, preferably 328320 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24h ⁇ atm) or less.
  • the substrate for cell culture of the present invention has a surface constituted by a resin composition containing a fluorine-containing polymer.
  • a resin composition having a high oxygen gas permeability coefficient it is preferable to use a resin composition having a high oxygen gas permeability coefficient.
  • the oxygen gas permeability coefficient of the resin composition is preferably 0.10 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more, more preferably 0.50 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more, more preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more
  • it is 1.5 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or more, more preferably 2.0 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s.
  • the upper limit value of the oxygen gas permeability coefficient of the resin composition is not particularly limited, but is usually 2.0 ⁇ 10 ⁇ 8 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or less, preferably 1.5. ⁇ 10 ⁇ 8 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg) or less.
  • the cell culture substrate of the present invention is composed of a film 1 composed of a resin composition containing a fluorine-containing polymer and a support 2 as in Embodiment 2 of FIG. It is preferable that the oxygen gas permeability of the base material 10 combined with the film 1 is appropriately selected so as to be in the above range.
  • the support 2 it is particularly preferable to use a support that does not substantially interfere with the oxygen gas permeability of the film 1 such as a porous support or a mesh-shaped support.
  • the method for forming the film is not particularly limited, and examples thereof include solution casting methods such as a solution casting method and a solution casting method; a calendar method; a press molding method. Among these methods, the solution casting method is preferable because of excellent productivity.
  • the solution of the fluorine-containing polyamic acid or the solution of the fluorine-containing polymer can be used.
  • the solution of the fluorine-containing polyamide acid may be preferable.
  • thermal imidization and film formation can be performed simultaneously.
  • the cell culture vessel of the present invention is Forming a film of a solution in which the fluorine-containing polyamic acid is dissolved in a solvent;
  • the film can be manufactured by a method including a step of imidizing polyamic acid in the film to form the film by heat-treating the film.
  • a solution in which the fluorine-containing polyamic acid is dissolved in a solvent is referred to as a “polyamic acid solution”.
  • a solution in which the fluorine-containing polyamic acid is dissolved in a solvent, a solution in which the fluorine-containing polyimide is dissolved in a solvent, and a solution in which the fluorine-containing polymer is dissolved in a solvent are collectively referred to as “resin solution”.
  • the same solvents as described above with respect to the thermal imidization and amidation reactions are suitable.
  • polar solvents such as sulfoxide, acetone, methyl ethyl ketone, isobutyl ketone, and methanol
  • nonpolar solvents such as toluene and xylene.
  • These organic solvents may be used alone or as a mixture of two or
  • the concentration of the polyamic acid in the polyamic acid solution or the concentration of the fluorine-containing polymer in the solution is preferably from the polymerization reactivity of the resulting resin composition and the viscosity after polymerization, and subsequent film formation and ease of handling in baking. It is 5% by weight or more, more preferably 10% by weight or more, preferably 50% by weight or less, more preferably 40% by weight or less. A specific concentration may be determined by a preliminary experiment.
  • the resin solution is applied to the surface of a film-forming support, for example, by spin coating, casting, roll coating, die coating, gravure coating, spray coating, bar coating, and the like.
  • a method of forming a coating film by applying by a usual method such as a coating method, a flexographic printing method, or a dip coating method.
  • the coating amount when the resin solution is applied to the film-forming support is preferably such that the dry film thickness is 0.1 ⁇ m or more and 5 mm or less (for example, 1 mm or less), and is 0.5 ⁇ m or more and 1 ⁇ m or less. It is more preferable to adjust so that it may become (for example, 500 micrometers or less).
  • the solvent is removed, and a film containing a fluorine-containing polyimide or a film containing a fluorine-containing polymer that has been thermally imidized or chemically imidized can be obtained by firing as necessary.
  • the conditions for heat-treating the film of the polyamic acid solution are not particularly limited as long as the polyamic acid can be imidized, but in air, preferably nitrogen In an atmosphere of an inert gas such as helium or argon, or in a vacuum, the temperature is preferably 50 to 400 ° C., more preferably 100 to 380 ° C., preferably 0.1 to 10 hours, more preferably 0. The condition is 2 to 5 hours.
  • the heat treatment may be performed step by step in a plurality of times, or may be performed continuously.
  • the material constituting the film-forming support examples include quartz; inorganic glass such as glass, borosilicate glass, and soda glass; carbon; metal such as gold, silver, copper, silicon, nickel, titanium, aluminum, and tungsten; Polyolefins such as polyethylene and polypropylene; Polyesters such as polybutylene terephthalate (PBT) and polyethylene terephthalate (PET); Cyclic olefin resins such as cyclic olefin ring-opening polymerization / hydrogenated product (COP) and cyclic olefin copolymer (COC) Acrylic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA); epoxy resin; AS resin (acrylonitrile-styrene copolymer), polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene (PST), polystyrene resin, polyvinyl acetate, ABS resin , Polycarbonate Resin, vinyl ether, polyacetal (POM), polyamide
  • the film-forming support itself can be the “support” in Embodiment 2, and in this case, the cell culture substrate of the present invention is formed by a combination of the film and the support.
  • the support can be in any form such as a plate or film, and may have the form of a cell culture container.
  • the film formed on the film-forming support may be used as it is, or may be peeled off after the film is formed, and may be used alone as the cell culture substrate of the first embodiment.
  • the film peeled off from the film-forming support may be attached to and integrated with the surface of another support, and may be used as the cell culture substrate of Embodiment 2 including the film and the support.
  • Arbitrary means such as an adhesive agent, can be adopted as means for integrating the film and the support.
  • the material and shape of the support in this case are the same as the material and shape of the film-forming support when the film-forming support is used as the support in Embodiment 2.
  • the film of the resin composition may be stretched.
  • the film may be stretched uniaxially or biaxially.
  • Uniaxial stretching may be longitudinal stretching (stretching in the film winding direction) or lateral stretching (stretching in the film width direction).
  • longitudinal stretching it may be free end uniaxial stretching in which the change in the width direction of the film is free, or may be fixed end uniaxial stretching in which the change in the width direction of the film is fixed.
  • Biaxial stretching may be sequential biaxial stretching in which transverse stretching is performed after longitudinal stretching, or simultaneous biaxial stretching in which longitudinal and transverse stretching are simultaneously performed.
  • stretching in the thickness direction of the film or stretching in the oblique direction with respect to the roll of the film may be performed.
  • the stretching method, stretching temperature, and stretching ratio are preferably selected as appropriate according to the optical properties and mechanical strength of the target fluorine-containing polymer film.
  • the total thickness (excluding the support) of the film composed of the resin composition containing the fluorine-containing polymer is preferably 0.1 ⁇ m or more and 1 mm or less, and preferably 0.5 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less. More preferably, it is 1 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the resin solution is a polyimide solution obtained by a chemical imidization treatment
  • a film composed of the resin composition can be obtained by baking under conditions of -400 ° C, more preferably 100-300 ° C, preferably 10 minutes to 5 hours, more preferably 30 minutes to 3 hours.
  • the surface constituted by the resin composition containing the fluorine-containing polymer is preferably a smooth surface.
  • a smooth surface for example, a surface having a surface roughness (centerline average roughness: Ra) of 0.5 ⁇ m or less is preferable. Preferably, it is 0.1 ⁇ m or less, more preferably 0.01 ⁇ m or less.
  • the centerline average roughness (Ra) is a value measured by a laser method, and can be measured using, for example, a surface roughness meter R5300GL-LA100-AC manufactured by Ryoka System. According to the present invention, cells can be three-dimensionally cultured on a smooth surface that can be easily produced.
  • the surface constituted by the resin composition containing polyimide in the cell culture substrate of the present invention may be processed to have an appropriate roughness according to the purpose.
  • it is described in Non-Patent Document 1.
  • a spheroid having a uniform size and a three-dimensional shape can be obtained by providing a cylindrical or conical hole (cavity) having a diameter of 50 to 500 ⁇ m and a depth of 50 to 500 ⁇ m (for example, 300 ⁇ m or less) to the cell culture substrate of the present invention.
  • a cell aggregate or the like can be formed.
  • by providing a cavity structure it is possible to avoid removal of spheroids, three-dimensional cell aggregates, and the like from the base material together with the medium when the medium is removed.
  • the cell culture substrate of the present invention preferably has the following effects in addition to the effects described above. Since the base material of the present invention preferably has high heat resistance, high-pressure steam sterilization is possible. By performing high-pressure steam sterilization, there is no change in the quality of the substrate seen during ⁇ -ray sterilization, and it is not necessary to remove residual gas during EOG sterilization. Risk and the risk of mixing components that inhibit the growth of cultured cells can be reduced. In addition, since a general polystyrene cell culture substrate has low heat resistance, high-pressure steam sterilization cannot be performed.
  • the cell culture substrate of the present invention can be sterilized by a general sterilization method, in addition to the high-pressure steam sterilization described above, ⁇ -ray sterilization, electron beam sterilization, alcohol sterilization such as ethanol, although it can sterilize by methods, such as EOG sterilization, these are examples and other sterilization methods may be adopted.
  • the substrate of the present invention is preferably transparent, and has no autofluorescence near the excitation wavelength or fluorescence wavelength of fluorescent dyes generally used in immunostaining, and is also used for immunostaining using fluorescent dyes. be able to.
  • the cell culture substrate of the present invention is a film-shaped cell culture substrate composed of the resin composition, the effects generally described in this paragraph are obtained.
  • the present invention also provides a cell culture container provided at least in part with the cell culture substrate.
  • a cell culture vessel provided with at least a part of the cell culture substrate having oxygen permeability.
  • the cell culture container of the present invention has a cell culture substrate disposed such that one surface forms the bottom surface of the cell and medium containing portion and the other surface is exposed outside the container. Are provided at least in part.
  • a cell culture substrate as shown in FIGS. 4-1 and 4-2 is placed inside or at the bottom of the container, or one surface is a cell and medium containing part. It may be provided with at least a part of a cell culture substrate disposed so that the bottom surface is formed and the other surface is exposed to the outside of the container.
  • the surface constituted by the resin composition containing the fluorine-containing polymer functions as a scaffold for cells to be cultured, so that the cell survival rate is high and the cell function is maintained high.
  • Cell culture particularly three-dimensional cell culture, is possible.
  • the cell culture vessel of the present invention may be any shape as long as it includes the cell culture substrate of the present invention.
  • it can be in the form of various containers such as plates for culture such as single or multiwell plates, petri dishes, dishes, flasks, bags and the like.
  • the cell culture container of the present invention may also be in the form of a cell culture container in a culture apparatus such as a mass culture apparatus or a perfusion culture apparatus.
  • the cell culture vessel of the present invention may be configured by combining the cell culture substrate of the present invention and other members, or the cell culture substrate of the present invention and other members are integrated. It may be comprised, and may be comprised only by the base material for cell cultures of this invention.
  • the cell culture substrate of the present invention is a flexible substrate such as a film
  • the bottom of the cell culture vessel is formed in a stretched state using an appropriate support member (such as a frame) having rigidity. It is also possible.
  • the surface of the cell culture substrate formed of the resin composition containing the fluorine-containing polymer of the substrate is the bottom surface of the cell and culture medium storage unit. Formed and disposed so that the other surface of the substrate is exposed to the outside of the container. That is, as shown in FIG. 1, when the cell culture substrate 10 is composed only of the film 1 made of a resin composition containing a fluorine-containing polymer, the cell culture substrate 10 has one of the main surfaces thereof. The bottom surface of the compartment containing the cells and the medium is formed, and the other main surface is disposed outside the container so as to be in contact with air or the like outside the container. As shown in FIG.
  • the cell culture substrate 10 when the cell culture substrate 10 includes a film 1 and a support 2 made of a resin composition containing a fluorine-containing polymer, the cell culture substrate 10 is provided with the film 1.
  • the surface S on the other side forms the bottom surface of the compartment containing the cells and the medium, and the surface on which the support 2 is disposed is arranged so as to be exposed to the outside of the container and to come into contact with air outside the container.
  • An example of the cell culture container of the present invention is such that, in the state of use for cell culture, the other surface of the cell culture substrate is exposed outside the container and comes into contact with an oxygen-containing gas such as air outside the container. It is configured as follows.
  • the surface constituted by the resin composition containing a fluorine-containing polymer functions as a scaffold for cells to be cultured.
  • the said base material has oxygen permeability, oxygen is supplied to a cell and a culture medium through the said base material from the surface exposed out of a container and contact
  • FIG. 4A shows a cell culture container 100 which is an embodiment of the cell culture container of the present invention.
  • a cell culture container 100 shown in FIG. 4A includes a wall member 20 that forms a container bottom and a container side wall standing up from the edge thereof.
  • the cell culture substrate 10 is disposed on the container bottom, and the container 101 is provided with the container 101. It is formed.
  • the configuration of the cell culture substrate 10 is as described above.
  • the inner shape and the outer shape when the wall member 20 is viewed in plan from the opening side can be any shape such as, for example, a circle or a polygon (square, triangle, etc.).
  • FIG. 4-2 (a) shows a cell culture container 100 which is an embodiment of the cell culture container of the present invention.
  • the cell culture container 100 shown in FIG. 4-2 (a) includes a cell culture substrate 10 that forms the bottom of the container, and a wall member 20 that forms a container side wall that stands up from the edge of the cell culture substrate 10.
  • the cell 101 is formed by the cell culture substrate 10 and the wall member 20.
  • the structure of the cell culture substrate 10 is as described above, and the surface S constituted by the resin composition containing the fluorine-containing polymer is disposed so as to face the inside of the container (the accommodating part 101).
  • the inner shape and the outer shape when the wall member 20 is viewed in plan from the opening side can be any shape such as, for example, a circle or a polygon (square, triangle, etc.).
  • a cell culture container 100 shown in FIGS. 5 (a), 5 (b) and 5 (c) is composed of a cell culture substrate 10 and a resin composition containing the fluorine-containing polymer of the cell culture substrate 10. And a plate-like wall member 20 formed with a plurality of (24 in the figure) through-holes penetrating in the thickness direction and disposed so as to cover the surface S.
  • a plurality of accommodating portions 101 for accommodating cells and culture media are formed by the portion surrounding each through-hole of the wall member 20 and the cell culture substrate 10.
  • the structure of the cell culture substrate 10 is as described above, and the surface S constituted by the resin composition containing the fluorine-containing polymer is disposed so as to face the inside of the container (the accommodating part 101).
  • the surface S comprised by the resin composition containing a fluorine-containing polymer faces the inside of a container (accommodating part 101), and the surface on the opposite side to the surface S of the base material 10 for cell cultures
  • the wall member 20 does not come into contact with the flat surface and a gap 4 is formed between the surface opposite to the surface S and the flat surface. It is connected.
  • a cell culture container 100 shown in FIG. 6 is a further embodiment of the cell culture container of the present invention.
  • a cell culture container 100 shown in FIG. 6 includes a cell culture base material 10 that forms the bottom of the container and a wall member 20 that forms the side wall of the container. 101 is formed.
  • the cell culture substrate 10 has a surface S composed of a resin composition containing a fluorine-containing polymer facing the inside of the container (accommodating portion 101), and is opposite to the surface S of the cell culture substrate 10.
  • the wall member 20 does not come into contact with the flat surface, and a gap 4 is formed between the surface opposite to the surface S and the flat surface. It is connected to the.
  • the wall member 20 and the cell culture substrate 10 may be connected by any means.
  • the wall member 20 and the cell culture substrate 10 may be connected via an adhesive material such as a pressure-sensitive double-sided tape or an adhesive member.
  • the cell culture vessel of the present invention is not limited to this form, and can be in any form.
  • Culturing method The present invention also provides a method for culturing cells, the method comprising culturing cells on the surface of the cell culture substrate comprising a resin composition containing the fluorine-containing polymer. To do.
  • Three-dimensional culture is performed by culturing cells capable of forming a three-dimensional tissue for an appropriate time on the surface of the cell culture substrate of the present invention, which is composed of the resin composition containing the fluorine-containing polymer. be able to.
  • the cell culture method of the present invention is not necessarily limited to such a form.
  • a form in which cells that do not form a three-dimensional tissue are cultured, or a cell that can form a three-dimensional tissue is transformed into a three-dimensional tissue.
  • cultivate to the stage before forming are included.
  • the present invention also provides a method for culturing cells, wherein the cells and the medium are in contact with the surface composed of the resin composition containing the fluorine-containing polymer of the cell culture substrate, and the cells are cultured.
  • the cell culture substrate 10 (having the structure shown in FIG. 1 or 2) is placed in a container and installed, and is composed of a resin composition containing a fluorine-containing polymer.
  • the cells may be cultured in a state where the cells and the medium are in contact with the surface S (see FIGS. 1 and 2).
  • the present invention is also a method for culturing cells, wherein the cells and medium are in contact with a surface composed of a resin composition containing a fluorine-containing polymer of the cell culture substrate, and the cells Provided is a method characterized by culturing cells in a state where the other surface of the culture substrate is in contact with an oxygen-containing gas such as air.
  • the surface S of the cell culture substrate 10 (having the structure shown in FIG. 1 or FIG. 2) composed of a resin composition containing a fluorine-containing polymer.
  • Cells 3 and medium 2 are in contact with (see FIGS. 1 and 2), and the cells are cultured with the other surface of cell culture substrate 10 in contact with oxygen-containing gas 4 such as air.
  • the surface S composed of the resin composition containing the fluorine-containing polymer of the base material 10 functions as a scaffold for cells to be cultured.
  • oxygen-containing gas 4 such as air.
  • the cell culture container 100 shown in FIG. 4-2 (a) when used, at least a part of the lower surface of the cell culture container 100 (the surface opposite to the surface S of the cell culture substrate 10) is formed.
  • the cell culturing method described above can be realized by arranging the cell culturing container 100 so as to be in contact with an oxygen-containing gas such as air and culturing the cell.
  • an oxygen-containing gas such as air
  • FIG. 4B if a suitable spacer 200 having a small width is arranged on the flat surface 300 and the cell culture vessel 100 is placed on the spacer 200, the vessel of the culture substrate 10 is obtained.
  • the exposed surface can be in contact with the oxygen-containing gas (air) 4.
  • the cell culture can be performed using the cell culture vessel 100 arranged in this way. Even when the cell culture vessel 100 is placed directly on the flat surface 300 without using the spacer 200, the surface of the culture substrate 10 exposed to the outside of the container and the flat surface 300 are usually partially. Since the oxygen-containing gas (air) 4 is interposed, the cell culture method of the present invention can be performed.
  • the cell culture container 100 shown in FIGS. 5A, 5B, and 5C can be used similarly. When the cell culture container 100 shown in FIG. 5C and FIG. 6 is placed on a flat surface, the bottom end of the wall member 20 protrudes below the cell culture substrate 10.
  • the end of the wall member 20 functions as a spacer, and a space 4 is formed between the surface opposite to the surface S of the cell culture substrate 10 and a flat surface, and an oxygen-containing gas is formed in the space 4. Since (air etc.) can exist, the cell culture method of this invention can be performed easily.
  • the above culturing method is an example, and the cell culturing method of the present invention is not necessarily limited to such a form.
  • Cells and a medium are formed on the surface constituted by the resin composition containing the fluorine-containing polymer of the cell culture substrate. Is not particularly limited as long as it is a step of contacting and culturing cells.
  • the types of cells cultured by the cell culture method of the present invention are not particularly limited.
  • human normal hepatocytes, rat normal hepatocytes, mouse normal hepatocytes, human liver cancer cells, human hepatoblastoma cells, rat hepatoma In general, three-dimensional culture of cells, mouse hepatoma cells, induced pluripotent stem cells (Induced pluripotent stem cells: iPS cells), embryonic stem cells (Embryonic stem cells: ES cells), mesenchymal stem cells, etc.
  • Adipose cells hepatocytes, kidney cells, pancreatic cells, mammary cells, endothelial cells, epithelial cells, smooth muscle cells, myoblasts, cardiomyocytes, nerve cells, including the required cells and various progenitor cells and stem cells, Glial cells, dendritic cells, chondrocytes, osteoblasts, osteoclasts, bone cells, fibroblasts, various blood cells, other mesenchymal cells Progenitor cells, other cells such as various cancer cells.
  • Cells can be cultured in an appropriate medium.
  • the type of medium is not particularly limited.
  • any cell culture basic medium, differentiation medium, primary culture medium, or the like can be used. Specific examples include Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM), Glasgow MEM (GMEM), RPMI 1640, Ham F12, MCDB medium, Williams medium E, etc., but are not limited thereto, and cells are required for growth and differentiation.
  • DMEM Dulbecco's modified Eagle medium
  • GMEM Glasgow MEM
  • RPMI 1640 Ham F12
  • MCDB medium Williams medium E, etc.
  • Any medium containing components can be used.
  • a medium supplemented with serum, various growth factors, or differentiation-inducing factors may be used.
  • Three-dimensional culture is also a method for three-dimensional culture of cells, the step of three-dimensionally culturing cells on the surface of the cell culture substrate comprising the resin composition containing the fluorine-containing polymer.
  • a method comprising: That is, the cells can be three-dimensionally cultured using the cell culture method of the present invention.
  • tissues formed by three-dimensional culture include spheroids and three-dimensional cell aggregates.
  • Spheroids or three-dimensional cell aggregates are spheroids or three-dimensional cell aggregates formed of a single cell such as a normal rat hepatocyte, such as various fibroblasts and vascular endothelial cells and 2 normal rat hepatocytes. It may be a spheroid or a three-dimensional cell aggregate in which different cell types are mixed. Examples of cells that can be used include the various cells described above.
  • the type of medium used for three-dimensional culture is not particularly limited.
  • any cell culture basic medium, differentiation medium, primary culture medium, or the like can be used. Specific examples include Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM), Glasgow MEM (GMEM), RPMI 1640, Ham F12, MCDB medium, Williams medium E, etc., but are not limited thereto, and cells are required for growth and differentiation. Any medium containing components can be used. Furthermore, a medium supplemented with serum, various growth factors, or differentiation-inducing factors may be used.
  • NMR measurement Device name Nuclear magnetic resonance device Unity plus 400 (manufactured by Varian Instruments) 1 H-NMR (400 MHz) was measured using the solvent d-DMSO. As an internal standard, the H position of tetramethylsilane (TMS) was set to 0 ppm.
  • a 1 H-NMR of a sample of a comparative example after a known amount of imidization catalyst (triethylamine, TEA) was added to the polyamic acid and subjected to an imidization reaction was measured (sample before firing). Further, the polyimide film after firing the imidized resin composition was dissolved in d-DMSO, and 1 H-NMR was measured (sample after firing). In both the samples before and after firing, a peak derived from H of polyimide was observed around 8 ppm (when polyamic acid remains, it was also derived from polyamic acid), and peaks derived from H of TEA were observed around 1 ppm and 6 ppm.
  • imidization catalyst triethylamine, TEA
  • the relative intensity of the 1 ppm TEA-derived peak based on the peak strength of 8 ppm polyimide and the remaining polyamic acid was determined and compared between the samples before and after firing. Based on the comparison results, the amount of TEA relative to the sum of the polyimide and the remaining polyamic acid in the sample after firing was calculated with reference to the amount (known) of TEA relative to the sum of the polyimide and the remaining polyamic acid in the sample before firing.
  • Imidization rate (%) [(A (1370 cm -1 ) of sample polyimide film) / (A (1500 cm -1 ))] / [(A (1370 cm -1 ) of sample polyimide film after heat treatment) / (A (1500 cm -1 )) ] ⁇ 100
  • ⁇ Dynamic viscoelasticity measuring method> Apparatus: Dynamic Viscoelasticity RSA III manufactured by TA Instruments Measurement method: A polyimide film having a thickness of 20 ⁇ m was produced in a strip shape of 5 ⁇ 40 mm, the elongation and stress at 25 ° C. were measured, and the tensile elastic modulus was calculated.
  • Apparatus Automatic contact angle meter (manufactured by Kyowa Interface Science: DM-500) Measurement method: The adhesion angle of the droplet immediately after the dropwise addition of 2 ⁇ l of water at a temperature of 25 ° C. was measured.
  • Test method Differential pressure method (according to JIS K7126-1 Annex 2) Detector: Gas chromatograph (Thermal conductivity detector: TCD) Test differential pressure: 1 atm Test gas: Oxygen gas (dry state (relative humidity is almost 0%)) Test conditions: 25 ° C ⁇ 2 ° C Transmission area: 1.52 ⁇ 10 ⁇ 3 m 2 Equipment: Differential pressure type gas / vapor permeability measuring device (GTR-30XAD2, G2700T ⁇ F) GTR Tech Co., Ltd./Yanaco Technical Science Co., Ltd.
  • ⁇ Acid dianhydride> 4,4 ′-[(2,3,5,6-tetrafluoro-1,4-phenylene) bis (oxy)] bis (3,5,6-trifluorophthalic anhydride) as an acid dianhydride (10FEDAN) (in-house synthesized product), 4,4′-hexafluoroisopropylidene diphthalic anhydride (6FDA) (in-house synthesized product), and pyromellitic anhydride (manufactured by Kanto Chemical) were used.
  • 10FEDAN acid dianhydride
  • 6FDA 4,4′-hexafluoroisopropylidene diphthalic anhydride
  • pyromellitic anhydride manufactured by Kanto Chemical
  • TPEQ 1,4-bis (4-aminophenoxy) benzene
  • AFDM 2,6-bis (4-aminophenoxy) -3,5-difluoro-4- (1H, 1H, 2H, 2H-heptadecafluoro-n-decanoxy) benzonitrile
  • AFDM in-house synthesized product
  • HFBAPP 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) hexafluoropropane
  • BAPP 2,2-bis (4- (4-aminophenoxy) phenyl) propane
  • BAPB 4,4'-bis (4-aminophenoxy) biphenyl
  • ODA 4,4'-Diaminodiphenyl ether
  • Example 1 6 FDA / TPEQ membrane (thermal imidization)
  • the fluorine-containing polyamic acid resin composition obtained in Preparation Example 1 is produced in a film form on a glass substrate using a die coater so that the thickness of the fluorine-containing polyimide film after firing is approximately 20 to 30 ⁇ m. After film formation and baking at 300 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere, the film was peeled off from the glass to obtain a fluorine-containing polyimide film.
  • the film thickness of the obtained fluorine-containing polyimide film was 33 ⁇ m, the fluorine content was 17% by mass, the imidization ratio was 90%, the water contact angle was 88 °, the tensile modulus was 2.31 GPa, and the oxygen gas permeability coefficient was 3. It was 5 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg), and the oxygen gas permeability was 7030 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm). The value of tensile elastic modulus was 63.9 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result of remeasurement corrected it to 2.31 GPa.
  • Example 2 6FDA / TPEQ membrane (chemical imidization) 20 g of the fluorine-containing polyamic acid resin composition obtained in Preparation Example 1 was transferred to a 100 ml glass container, 0.013 g (0.01 mmol) of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and 0.8744 g of acetic anhydride. (8.5 mmol) was added and the mixture was allowed to react for 5 minutes with stirring, and then allowed to stand for 24 hours to obtain a fluorine-containing polyimide resin solution.
  • the obtained fluorine-containing polyimide resin solution is diluted with acetone, reprecipitated in water and methanol, purified, and the obtained powdery fluorine-containing polyimide resin is dissolved in a 15% strength 2-butanone solution and contained.
  • a fluorine polyimide resin composition was obtained.
  • This fluorine-containing polyimide resin composition was formed into a film shape on a glass substrate using a die coater so that the thickness of the fluorine-containing polyimide film after firing was 30 ⁇ m, and a nitrogen atmosphere at 200 ° C. for 1 hour. After firing under, it was peeled from the substrate to obtain a fluorine-containing polyimide film.
  • the obtained fluorine-containing polyimide film had a fluorine content of 17% by mass, an imidization ratio of 93%, a water contact angle of 88 °, and a tensile elastic modulus of 2.02 GPa.
  • the weight average molecular weight measured by dissolving the polyimide film in a solvent was 250,000.
  • the value of the tensile modulus was 64.5 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result of remeasurement was corrected to 2.02 GPa.
  • Example 3 6FDA / AFDM Film A fluorine-containing polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-containing polyamic acid resin composition of Preparation Example 2 was used. The fluorine content, imidation ratio, water contact angle, and tensile modulus of the polyimide film were measured. The results are shown in Tables 5-8. The value of tensile elastic modulus was 20.8 MPa in the initial measurement, but there was an error and it was corrected to 0.93 GPa as a result of remeasurement.
  • Example 4 6FDA / HFBAPP Film A fluorine-containing polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-containing polyamic acid resin composition of Preparation Example 3 was used. The fluorine content, imidation rate, water contact angle, tensile modulus, film thickness, oxygen gas permeability coefficient, and oxygen gas permeability of the polyimide film were measured. The results are shown in Tables 5-8. The value of the tensile modulus was 42.6 MPa in the initial measurement, but there was an error and the measurement was re-measured to 2.3 GPa.
  • Example 5 6FDA / BAPP Film A fluorine-containing polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-containing polyamic acid resin composition of Preparation Example 4 was used. The fluorine content, imidation ratio, water contact angle, and tensile modulus of the polyimide film were measured. The results are shown in Tables 5-8. The value of tensile elastic modulus was 48.4 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result of remeasurement corrected it to 1.94 GPa.
  • Example 6 6FDA / BAPB Film
  • a fluorine-containing polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-containing polyamic acid resin composition of Preparation Example 5 was used.
  • the fluorine content, imidation rate, water contact angle, tensile modulus, film thickness, oxygen gas permeability coefficient, and oxygen gas permeability of the polyimide film were measured. The results are shown in Tables 5-8.
  • the value of tensile elastic modulus was 44.6 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result of remeasurement was corrected to 1.94 GPa.
  • Example 7 6FDA / ODA Film A fluorine-containing polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-containing polyamic acid resin composition of Preparation Example 6 was used. The fluorine content, imidation rate, water contact angle, tensile modulus, film thickness, oxygen gas permeability coefficient, and oxygen gas permeability of the polyimide film were measured. The results are shown in Tables 5-8. The value of the tensile modulus was 57.7 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result of remeasurement was corrected to 2.62 GPa.
  • Example 8 6FDA / TPER Film A fluorine-containing polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-containing polyamic acid resin composition of Preparation Example 7 was used. The fluorine content, imidation ratio, water contact angle, and tensile modulus of the polyimide film were measured. The results are shown in Tables 5-8. The value of the tensile elastic modulus was 23.9 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result of remeasurement was corrected to 1.02 GPa.
  • Example 9 6FDA / 6FAP Film A fluorine-containing polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-containing polyamic acid resin composition of Preparation Example 8 was used. The fluorine content, imidation rate, water contact angle, tensile modulus, film thickness, oxygen gas permeability coefficient, and oxygen gas permeability of the polyimide film were measured. The results are shown in Tables 5-8. The value of the tensile elastic modulus was 27.6 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result of remeasurement was corrected to 1.39 GPa.
  • Example 10 6FDA / TFMB membrane (thermal imidization) A fluorine-containing polyimide film was obtained in the same manner as in Example 1 except that the fluorine-containing polyamic acid resin composition of Preparation Example 9 was used.
  • the film thickness of the obtained fluorine-containing polyimide film was 26 ⁇ m, the fluorine content was 31% by mass, the imidization rate was 92%, the water contact angle was 94 °, the tensile modulus was 1.68 GPa, and the oxygen gas permeability coefficient was 1. It was 9 ⁇ 10 ⁇ 9 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg), and the oxygen gas permeability was 48900 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm). The value of the tensile elastic modulus was 50.8 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result of remeasurement was corrected to 1.68 GPa. The results are shown in Tables 5-8.
  • Example 11 6FDA / TFMB membrane (chemical imidization) 20 g of the fluorine-containing polyamic acid resin composition obtained in Preparation Example 9 was transferred to a 100 ml glass container, 0.013 g (0.1 mmol) of 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and 0.84 g of acetic anhydride. (8.2 mmol) was added, and after stirring for 5 minutes, the mixture was allowed to stand for 24 hours to obtain a fluorine-containing polyimide resin solution.
  • the obtained fluorine-containing polyimide resin solution is diluted with acetone, reprecipitated in water and methanol, purified, and the obtained powdery fluorine-containing polyimide resin is dissolved in a 15% strength 2-butanone solution and contained.
  • a fluorine polyimide resin composition was obtained.
  • This fluorine-containing polyimide resin composition was formed into a film shape on a glass substrate using a die coater so that the thickness of the fluorine-containing polyimide film after firing was 30 ⁇ m, and a nitrogen atmosphere at 200 ° C. for 1 hour. After firing under, it was peeled from the substrate to obtain a fluorine-containing polyimide film.
  • the obtained fluorine-containing polyimide film had a fluorine content of 31% by mass, an imidization ratio of 93%, a water contact angle of 94 °, and a tensile elastic modulus of 1.45 GPa.
  • the weight average molecular weight measured by dissolving the polyimide film in a solvent was 250,000.
  • the value of tensile elastic modulus was 51.2 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result of remeasurement was corrected to 1.45 GPa.
  • Comparative Example 1 pyromellitic anhydride / ODA
  • the polyamic acid resin composition obtained in Comparative Preparation Example 1 was formed into a film shape on a glass substrate using a die coater so that the thickness of the polyimide film after firing was 30 ⁇ m, and 1 at 340 ° C. After baking in a nitrogen atmosphere for a time, the film was peeled off from the glass substrate to obtain a polyimide film.
  • the obtained polyimide film had a fluorine content of 0% by mass, an imidization rate of 95%, a water contact angle of 68 °, and a tensile modulus of 3.0 GPa.
  • the value of the tensile elastic modulus was “a value larger than 100 MPa” in the initial measurement, there was an error, and the result of remeasurement was corrected to 3.0 GPa.
  • the oxygen gas permeation coefficient of pyromellitic anhydride / ODA polyimide film is in the literature (new revision latest polyimide-basics and application-, page 369, edited by Japan Polyimide / Aromatic Polymer Research Association, published by NTS Corporation). ) Is 0.076 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg). Moreover, the oxygen gas permeability of the pyromellitic anhydride / ODA polyimide film having a thickness of 30 ⁇ m calculated from the literature values is about 166 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm).
  • the obtained polymer solution was dropped into methanol as a poor solvent, reprecipitated, naturally dried and then dried in a vacuum dryer at 150 ° C. for 15 hours. Tetrahydrofuran was dissolved in 10.5 g in 0.55 g of the dried polyimide particles and stirred overnight to obtain a polyimide solution.
  • the obtained solution was put in a petri dish, desolvated in vacuum for 10 hours, peeled from the petri dish, and then heat treated at 150 ° C. for 15 hours.
  • 1 H-NMR of the obtained film was measured to determine the amount of residual triethylamine.
  • the content of triethylamine in the polyimide film after the heat treatment was 0.039% by mass relative to the total of the polyimide and the remaining polyamic acid.
  • the value of the tensile modulus was 28.5 MPa in the initial measurement, but there was an error and the result was remeasured and corrected to 1.25 GPa.
  • Comparative Example 3 Polystyrene Multiwell Plate
  • a polystyrene 24-well multiwell plate Corning Falcon (registered trademark) multiwell cell culture plate, catalog number 353047) whose surface was plasma-treated was used. It was.
  • the oxygen gas permeability coefficient of polystyrene is 2.6 according to the literature (newly revised latest polyimide-basics and applications-page 369, edited by Japan Polyimide / Aromatic Polymer Research Association, published by NTS Corporation). ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) ⁇ cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg).
  • the oxygen gas permeability of the polystyrene film having a thickness of 30 ⁇ m calculated from the literature values is 5691 cm 3 (STP) / (m 2 ⁇ 24 h ⁇ atm).
  • L929 cells which are fibroblast-like cells, were purchased from DS Pharma Biomedical. L929 cells were suspended in DMEM medium (DS Pharma Biomedical) supplemented with fetal bovine serum (FBS) (DS Pharma Biomedical) to a final concentration of 10 vol%, and 100 mm cell culture dish (BD Falcon). And cultured under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 .
  • FBS fetal bovine serum
  • the multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon) generally used for culturing adherent cells, the cells proliferated in a single layer and the formation of cell aggregates was not observed, but the 6FDA / TPEQ membrane, for floating cells The formation of cell aggregates having a three-dimensional structure was confirmed in the Petri dish (Nunc) and the ultra-low adhesion surface 24-well plate (Corning). The cell agglomerates were uniform in size and appropriate in size, and spheroids were uniformly distributed over the entire surface of the substrate.
  • the 6FDA / TPEQ membrane of the present invention a high survival rate similar to that of a cell culture plate generally used for culturing adherent cells was confirmed.
  • the Petri dish for floating cells (Nunc) and an ultra-low adhesion surface were used. Many dead cells were observed in the 24-well plate (Corning). Therefore, it was confirmed that a cell aggregate having a high survival rate can be formed with the 6FDA / TPEQ membrane.
  • rat primary hepatocytes Wistar rats, males, 6 weeks old, and body weight 130 g were purchased from Japan SLC.
  • the rat primary hepatocytes were obtained by referring to the method described in Chapter 10 of the Cultured Cell Experiment Handbook (Yodosha), hepatocytes.
  • Wistar rats were laparotomized under pentobarbital anesthesia, a catheter was inserted into the portal vein, and a preperfusion solution (Ca 2+ and Mg 2+ free EGTA solution) was injected. At the same time, the lower vena cava under the liver was incised to release blood.
  • the chest cavity was opened, the inferior vena cava entering the right atrium was incised, and the inferior vena cava below the liver was stopped and perfusion was performed.
  • the perfusion was stopped, and the perfusate was replaced with a collagenase solution to perform perfusion.
  • the perfusion was stopped.
  • the liver was cut off and transferred to a glass petri dish, a cold Hanks solution was added and the cells were dispersed by pipetting.
  • undigested tissue was removed with a 150 mm filter.
  • the cell suspension was centrifuged at 50G for 1 minute several times to remove non-parenchymal cells.
  • the survival rate of the obtained hepatocytes was measured by trypan blue exclusion method, and hepatocytes with a survival rate of 70% or more were used as rat primary hepatocytes in the culture test.
  • Rat primary hepatocytes obtained by the above-described method are suspended in a medium having the following composition, and are multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon) at 5.3 ⁇ 10 4 cells / cm 2 in Example 1.
  • the obtained 6FDA / TPEQ membrane, NanoCulture (registered trademark) Plate MS pattern / high adhesion / 24 well (Cyvacs) and PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) were seeded at 37 ° C., 5% CO 2 condition. Cultured under.
  • the 6FDA / TPEQ membrane was used for cell culture after autoclaving. The medium was changed every day.
  • NanoCulture registered trademark
  • CDP Chip-to-Cyvacs
  • the NanoCulture (registered trademark) Plate MS pattern / high adhesion / 24 wells (Cyvacs) have fine irregularities, so before seeding the cell suspension, perform the following operation to create bubbles in the irregularities. The deaeration work which removes was carried out.
  • the rat primary hepatocytes obtained by the above-described method are suspended in a medium having the following composition to be 5.3 ⁇ 10 4 cells / cm 2.
  • Multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon) was seeded on a thermally imidized 6FDA / 6FAP membrane obtained by the method described in Example 8, and cultured under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 .
  • the 6FDA / 6FAP membrane was used for cell culture after autoclaving. The medium was changed every day.
  • rat primary hepatocytes obtained by the above-described method were suspended in a medium having the following composition, and made of polystyrene so as to be 5.3 ⁇ 10 4 cells / cm 2 .
  • Multiwell cell culture plate of 24 well (BD Falcon), 6FDA / TFMB membrane (obtained in Example 10), NanoCulture (registered trademark) Plate MS pattern / high adhesion / 24 well (Cyvacs)
  • the cells were cultured at 37 ° C. and 5% CO 2 .
  • the 6FDA / TFMB membrane was used for cell culture after autoclaving. The medium was changed every day.
  • NanoCulture registered trademark
  • CDP Chip-to-Cyvacs
  • the NanoCulture (registered trademark) Plate MS pattern / high adhesion / 24 wells (Cyvacs) have fine irregularities, so before seeding the cell suspension, perform the following operation to create bubbles in the irregularities. The deaeration work which removes was carried out.
  • FIG. 8 Phase contrast micrographs on the fifth day of culture are shown in FIG. 8 (Example 1), FIG. 9 (Example 9), and FIG. 10 (Example 10).
  • multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon), which is generally used for culturing adherent cells, cells grew in a single layer and no cell aggregates were formed, but a 6FDA / TPEQ membrane, NanoCulture (registered) (Trademark) Plate MS pattern / high adhesion / 24 wells (Cyvacs) and PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite Co.) confirmed the formation of cell aggregates with a three-dimensional structure (FIG. 8). In the PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), cell aggregates could be confirmed, but the number was extremely small. It is considered that cells were removed together with the medium at the time of the medium exchange.
  • the cell agglomerates formed by Plate MS pattern / high adhesion / 24 well (Cybax) and PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite) are non-uniform in size, and most of the cell agglomerates are It was dense in the center of the well.
  • the cell aggregates cultured on the culture substrate of the present invention had a uniform size and an appropriate size, and spheroids were distributed over the entire substrate.
  • the multiwell cell culture plate 24well which is generally used for culturing adherent cells
  • the cells proliferated in a single layer and the formation of cell aggregates was not observed.
  • formation of cell aggregates having a three-dimensional structure was confirmed in the thermal imidized 6FDA / 6FAP film, NanoCulture (registered trademark) Plate MS pattern / high adhesion / 24 well (Cybax) (FIG. 9).
  • the cell agglomerates were uniform in size and appropriate in size, and spheroids were uniformly distributed over the entire surface of the substrate.
  • Example 10 Regarding the 6FDA / TFMB membrane obtained in Example 10 as well, in the multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon) generally used for culturing adherent cells, the cells proliferated in a single layer and the formation of cell aggregates Although not seen, the formation of cell aggregates with a three-dimensional structure was confirmed in the 6FDA / TFMB membrane, NanoCulture (registered trademark) Plate MS pattern / high adhesion / 24 well (Cybax) (FIG. 10). .
  • the cell aggregates formed by Plate MS pattern / high adhesion / 24 wells (Cybax) were non-uniform in size, and most of the cell aggregates were concentrated in the center of the well.
  • the cell aggregates cultured on the culture substrate of the present invention had a uniform size and an appropriate size, and spheroids were distributed over the entire substrate.
  • Rat primary hepatocyte culture (2) The rat primary hepatocytes obtained by the above-described method were suspended in a medium having the following composition, and the polystyrene multiwell cell culture plate of Comparative Example 3 of Example 1 was used so that the concentration became 5.3 ⁇ 10 4 cells / cm 2 .
  • a 6FDA / TPEQ membrane and the 6FDA / TFMB membrane of Example 10 were seeded and cultured under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 . 6FDA / TPEQ membrane and 6FDA / TFMB membrane were used for cell culture after autoclaving. The medium was changed every day.
  • Cell culture on the 6FDA / TPEQ membrane or 6FDA / TFMB membrane forms part of the bottom wall that forms the bottom of the container containing the cells and the liquid medium only by the 6FDA / TPEQ membrane or the 6FDA / TFMB membrane.
  • the cell culture vessel was used.
  • the container is formed such that when it is placed on the surface of the experimental table, the surface of the experimental table and the lower surface of the film (the surface exposed to the outside of the container) are not in contact with each other and the air is interposed between them. .
  • the culture vessel as shown in FIG. 3, one surface of the membrane (base material) 10 is in contact with the liquid medium 2 containing the cells 3 to provide a scaffold for the cultured cells 3, and the membrane Cell culture can be performed with the other surface of 10 exposed to the atmosphere 4 outside the container.
  • FIG. 1 A phase contrast micrograph on the fifth day of culture is shown in FIG.
  • FIG. 12 (6FDA / TPEQ film: Example 1) and FIG. 13 (6FDA / TFMB film: Example 10) show fluorescence microscope images. Green is cadherin (A) and red is actin (B). (C) is a superposition of the images of (A) and (B).
  • the cell aggregate formed on the 6FDA / TFMB membrane was a spheroid expressing cadherin (FIG. 13).
  • Albumin quantification Albumin was quantified using the culture solution of each test group on the fifth day of culture. Rat Albumin ELISA Quantitation Set (Bethyl Laboratories) was used for quantification of albumin, and albumin quantification experiments were performed according to the attached protocol. The results of albumin quantification in each test group are shown in FIGS. 14 and 16 (6FDA / TPEQ membrane) and FIGS. 15 and 16 (6FDA / TFMB membrane). Note that albumin was not detected in the PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite).
  • the amount of albumin produced is high in the order of 6FDA / TFMB membrane, 6FDA / TPEQ membrane, multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon), and the function of hepatocytes can be maintained at a high level by using a material having high oxygen permeability. Became clear.
  • Example 6 Formation of spheroids by cell culture using other substrate 6FDA / TPEQ membrane (Example 2) 6FDA / AFDM membrane (Example 3), 6FDA / HFBAPP membrane (Example 4), 6FDA / BAPP membrane (Execution) Example 5), 6FDA / BAPB membrane (Example 6), 6FDA / ODA membrane (Example 7), 6FDA / TPER membrane (Example 8), 6FDA / TFMB (Example 11), pyromellitic acid / ODA membrane ( A culture test using Comparative Example 1) was carried out. Each test membrane was used for a culture test after autoclaving.
  • Rat primary hepatocytes were obtained from Wistar rats, males, 6 weeks old, body weight 130 g by the same method as described above, and a culture test was performed using the same culture conditions and medium as described above.
  • a culture test was performed using the same culture conditions and medium as described above.
  • the state of the cultured cells in each test group was observed using a phase contrast microscope on the fifth day of culture, formation of cell aggregates was confirmed in the test groups other than Comparative Example 1.
  • the cell aggregate formed on the 6FDA / TPEQ membrane obtained in Example 2 has a smaller aggregate size than the cell aggregate on the membrane obtained in Examples 3 to 8. The number of aggregates was also small.
  • one side of the pyromellitic anhydride / ODA polyimide membrane 10 is in contact with the liquid medium 2 containing the cells 3 to provide a scaffold for the cultured cells 3, and the other side of the membrane 10
  • Rat primary hepatocytes were cultured with the surface exposed to the atmosphere 4 outside the container. Acquisition of rat primary hepatocytes was also performed according to the procedure described in 1 above.
  • spheroids by cell culture using fluorine-containing polyimide membrane-2 1 Acquisition of rat primary hepatocytes Specific rat pathogen free Wistar rats, male, 9 weeks old, weighing 200 g were purchased from SLC Japan. The rat primary hepatocytes were obtained by referring to the method described in Chapter 10 of the Cultured Cell Experiment Handbook (Yodosha), hepatocytes. Specifically, Wistar rats were laparotomized under isoflurane anesthesia, a catheter was inserted into the portal vein, and a preperfusion solution having the composition shown in Table 10 below was injected. At the same time, the lower vena cava under the liver was incised to release blood.
  • the chest cavity was opened, the inferior vena cava entering the right atrium was incised, and the inferior vena cava below the liver was stopped and perfusion was performed.
  • the perfusion was stopped, and the perfusion solution was replaced with a collagenase solution having the composition shown in Table 10 below, followed by perfusion.
  • the perfusion was stopped.
  • the liver was cut off and transferred to a glass petri dish, a cold Hanks solution was added and the cells were dispersed by pipetting. Next, undigested tissue was removed with a 150 mm filter.
  • the cell suspension was centrifuged at 50G for 1 minute several times to remove non-parenchymal cells.
  • the survival rate of the obtained hepatocytes was measured by the trypan blue exclusion method, and hepatocytes with a survival rate of 85% or more were used as rat primary hepatocytes in the culture test.
  • the medium was exchanged for 4 hours after seeding, after removing the entire medium on the first day, the third day, and the fifth day, and then adding 0.4 mL of serum-free medium. Since the NanoCulture Plate MS pattern / high adhesion / 24 well (Cybax) has fine irregularities, the following operation is performed before seeding the cell suspension to remove bubbles in the irregularities. Careful work was carried out.
  • FIG. 17 shows the NanoCulture Plate MS pattern / high adhesion / 24 well (Cyvacs) (FIG. 17A), Prime Surface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite) (FIG. 17B), and 6FDA / TPEK (implementation) Example 1) A phase contrast micrograph of a 24-well plate (FIG. 17C) was shown.
  • CYP1A activity was measured using cells on the PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite) and 6FDA / TPEQ (Example 1) 24well plate on the 5th day of each culture. The medium was removed, and the above serum-free medium adjusted so that 3-methylcholanthrene had a final concentration of 2 ⁇ M was added. After 24 hours from the addition of the medium, the medium was removed. Next, the above serum-free medium adjusted so that the final concentration of ethoxy-resorufin was 10 ⁇ M was added, and the mixture was incubated at 37 ° C. under 5% CO 2 for 75 minutes. The fluorescence intensity in each well after incubation was measured using a fluorometer. The results are shown in FIG.
  • Example 1 The cells on the PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite) had lower CYP1A activity than the cells on the 24well plate.
  • the cells on the PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) formed a large lump, so the media components and oxygen were not sufficiently supplied to the cells in the center of the cell lump, and the cell function was considered to have decreased. It is done.
  • Rat primary hepatocytes obtained by the above-described method are suspended in a serum medium having the following composition to obtain 1.33 ⁇ 10 4 cells / cm 2.
  • 0.44 mL of rat primary hepatocyte suspension of 25 ⁇ 10 5 cells / mL, collagen type I-coated microplate 24 well (Asahi Glass Co., Ltd.), NanoCulture Plate MS pattern / high adhesion / 24 well (Cyvac Corp.), PrimeSurface Multiwell Plate 24well (Sumitomo Bakelite), Lumox Multiwell Plate 24well (Gleiner), and 6FDA / TPEQ (Example 1) are added to 24well plate and cultured under 37 ° C, 5% CO 2 conditions. It was. The medium was exchanged 4 hours after seeding, after removing the entire medium on the first day, the third day, and the fifth day of culture, and then adding 0.4 mL of serum medium.
  • FIG. 1 A phase contrast micrograph of the cells on each well on the fifth day of culture is shown in FIG.
  • FIG. 19A Collagen type I-coated microplate 24 well (Asahi Glass Co., Ltd.) (FIG. 19A) and Lumox multiwell plate 24 well (Greiner) (FIG. 19D), many cells proliferated in a single layer and almost no cell aggregate formation was seen. There wasn't.
  • FIG. 19B NanoCulture Plate MS pattern / high adhesion / 24 well (Cyvacs) (FIG. 19B) and PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite)
  • FIG. 19C NanoCulture Plate MS pattern / high adhesion / 24 well
  • FIG. 19C PrimeSurface multiwell plate 24well
  • cell aggregates of an appropriate size were uniformly distributed and formed throughout the well in a state of being attached to the substrate (FIG. 19E). It is considered that the cell aggregates are attached to the base material, so that the cell aggregates are prevented from associating with each other, and an appropriate size is maintained. Furthermore, it is considered that the removal of cells together with the medium was suppressed when the medium was changed because the cell aggregates adhered to the base material.
  • Albumin quantification Albumin was quantified using the culture solution of each test group on the fifth day of culture. Rat Albumin ELISA Quantitation Set (Bethyl Laboratories) was used for quantification of albumin, and albumin quantification experiments were performed according to the attached protocol. The results of albumin quantification in each test group are shown in FIG.
  • 6FDA / TPEK (Example 1) The highest albumin production was confirmed on a 24-well plate. 6FDA / TPEK (Example 1) In the cell aggregate of the appropriate size formed on the 24 well plate, it is thought that a culture medium component and oxygen were efficiently supplied to the cell, and the high liver function was expressed.
  • HepG2 cells were purchased from DS Pharma Biomedical. HepG2 cells were treated with fetal bovine serum (FBS) at a final concentration of 10% (DS Pharma Biomedical), a non-essential amino acid for 100 ⁇ MEM (DS Pharma Biomedical), and a glutamine solution at a final concentration of 2 mM (DS Pharma Biomedical).
  • FBS fetal bovine serum
  • DS Pharma Biomedical fetal bovine serum
  • a non-essential amino acid for 100 ⁇ MEM DS Pharma Biomedical
  • glutamine solution at a final concentration of 2 mM
  • EMEM medium DS Pharma Biomedical Co., Ltd.
  • the cells were treated with a 0.25% trypsin / 50 mM EDTA solution, the aforementioned medium was added to stop the trypsin reaction, and a floating cell suspension of HepG2 cells was obtained.
  • the number of cells in the suspension of HepG2 cells was measured using a 0.4 w / v% trypan blue solution (Wako Pure Chemical Industries), and a multiwell cell was obtained so that the concentration was 3.13 ⁇ 10 4 cells / cm 2.
  • Culture plate 24well (BD Falcon), 6FDA / TPEQ membrane (Example 1), PrimeSurface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite) was inoculated and cultured at 37 ° C.
  • the 6FDA / TPEQ membrane was used for cell culture after autoclaving.
  • Fig. 21 shows an inverted micrograph of culture on the 7th day.
  • FIG. 21A In the multiwell cell culture plate 24well (BD Falcon) generally used for culturing adherent cells, the cells proliferated in a single layer and no formation of cell aggregates was observed (FIG. 21A). In addition, in the Prime Surface multiwell plate 24well (Sumitomo Bakelite Co., Ltd.), cell aggregates were formed, but the cell aggregates were not attached to the base material but suspended in the medium, and the suspended cell aggregates were larger. (FIG. 21B). It is known that if the size of the cell aggregate is too large, the medium components and oxygen are not supplied to the cells in the center of the cell aggregate, so that the cells in the center are necrotized.
  • Example 2 On the other hand, on the 6FDA / TPEQ membrane (Example 1), moderately sized cell aggregates were uniformly distributed throughout the well in a state of adhering to the substrate (FIG. 21C). It is considered that the cell aggregates are attached to the base material, so that the cell aggregates are prevented from associating with each other, and an appropriate size is maintained. Furthermore, it is considered that the removal of cells together with the medium was suppressed when the medium was changed because the cell aggregates adhered to the base material.
  • Fluorine-containing polyaryletherketone resin FPEK
  • FPEK Fluorine-containing polyaryletherketone resin
  • p 4,4′-bis (2,3,4,5,6-pentafluorobenzoyl) diphenyl ether
  • 6FBA 2,2-bis (4 -Hydroxyphenyl) hexafluoropropane
  • K 2 CO 3 potassium carbonate
  • N-methylpyrrolidinone 90 g were charged. The mixture was heated to 60 ° C. and heated for 5 hours.
  • the obtained powdery fluorine-containing polyaryletherketone was dissolved in a 2-butanone solution to a concentration of 15% to obtain a fluorine-containing polyaryletherketone (FPEK) solution having the following structure.
  • FPEK fluorine-containing polyaryletherketone
  • Example 1 FPEK film
  • the FPEK solution obtained in Preparation Example 1 was formed into a film on a glass substrate using a die coater so that the thickness of the polymer film after firing was 60 ⁇ m. After heating at 150 ° C. for 1 hour and firing, the film was peeled off from the glass to obtain a fluorine-containing polyaryletherketone film (FPEK film).
  • FPEK film fluorine-containing polyaryletherketone film
  • the obtained FPEK film has a thickness of 60 ⁇ m, the contact angle of water is 89 °, the tensile modulus is 1.2 GPa, and the oxygen transmission coefficient is 3.21 ⁇ 10 ⁇ 10 cm 3 (STP) cm / (cm 2 ⁇ s ⁇ cmHg).
  • the chest cavity was opened, the inferior vena cava entering the right atrium was incised, and the inferior vena cava below the liver was stopped and perfusion was performed.
  • the perfusion was stopped, and the perfusion solution was replaced with a collagenase solution having the composition shown in Table 10 below, followed by perfusion.
  • the perfusion was stopped.
  • the liver was cut off and transferred to a glass petri dish, a cold Hanks solution was added and the cells were dispersed by pipetting. Next, undigested tissue was removed with a 150 mm filter.
  • the cell suspension was centrifuged at 50G for 1 minute several times to remove non-parenchymal cells.
  • the survival rate of the obtained hepatocytes was measured by trypan blue exclusion method, and hepatocytes with a survival rate of 70% or more were used as rat primary hepatocytes in the culture test.
  • Rat primary hepatocytes obtained by the above-described method are suspended in a medium having the following composition and 1.25 ⁇ 10 5 cells so as to be 2.66 ⁇ 10 4 cells / cm 2.
  • / ML rat primary hepatocyte suspension (0.4 mL) was added to a collagen type I-coated microplate 24 Well (Asahi Glass Co., Ltd.) and FPEK membrane, and cultured under conditions of 37 ° C. and 5% CO 2 .
  • the FPEK membrane prepared in Example 1 was used for cell culture after autoclaving. The medium was exchanged 3 hours after seeding, on the 1st, 3rd, and 5th days of culture.
  • the FPEK membrane produced a larger amount of albumin than the collagen type I-coated microplate 24 Well (Asahi Glass Co., Ltd.) with a lid. It is considered that in the cell aggregate of an appropriate size formed on the FPEK membrane, medium components and oxygen were efficiently supplied to the cells, and high liver function was expressed.

Abstract

 本発明は、三次元的な組織培養が可能なフッ素含有ポリマーを表面に備えた細胞培養用基材を提供することを目的とする。本発明の細胞培養用基材は、表面の少なくとも一部が、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有するフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成され、前記細胞培養用基材の酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上であることを特徴とする。本発明の細胞培養用基材を用いて細胞を培養することにより三次元的な組織の形成が可能である。

Description

フッ素含有ポリマーを表面に含む細胞培養用基材
 本発明は、細胞培養用基材、該基材を備えた細胞培養用容器、該基材を用いて細胞を培養する方法、及び、該基材を用いて細胞から三次元的な組織を形成する方法に関する。
 肝臓、膵臓、皮膚、血管等の各器官を形成する細胞は、生体内において、細胞同士が三次元的にネットワークを形成し機能を発現している。
 そこでこれらの器官の機能を再生する再生医療の研究において、これらの器官の細胞を培養する場合には、細胞同士が三次元的にネットワークを形成できるような培養(すなわち三次元培養)が求められる。細胞同士が三次元的にネットワークを形成した最小の組織としてスフェロイドがある。しかしながら一般的な樹脂製の細胞培養用基材の表面で細胞を培養する場合、細胞は平面状に広がって増殖し、三次元的なネットワークは形成されない。
 三次元培養を行うための基材として従来から種々のものが開発されている。
 例えば特許文献1では、熱可塑性の有機ポリマーから形成された基体と、該基体から延伸した柱状微小突起群とを備え、柱状微小突起群の突起に細胞を付着させて培養する細胞培養シートが開示されている。また特許文献2では、平面方向の形状が多角形であると共に最小内径が3μm以下である微小セルが複数連続して形成された、細胞接着面として機能する凹凸構造を有する細胞内容構造体が開示されている。
 非特許文献1では、含フッ素ポリイミドが優れた生体適合性を有することに着目し、含フッ素ポリイミドの1種である6FDA-6FAPの膜の表面上で細胞培養を行ったところ、表面が平坦な6FDA-6FAP膜上では細胞は二次元的に増殖してしまいスフェロイドが形成されないのに対して、ラビング処理により表面に微細な凹凸を形成するとスフェロイドが形成されたことを開示している。ここで6FDA-6FAPとは、酸二無水物である2,2’-ビス(3,4-ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン二無水物(6FDA)と、ジアミン化合物である2,2’-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)とを重合させたポリイミドである。非特許文献1の筆者らは、特許文献3において、ラビング処理していない平坦な6FDA-6FAP膜上で二次元的に血管内皮細胞を培養したのちにゲルに転写して血管組織を形成し、ラビング処理した凹凸表面の6FDA-6FAP膜上で三次元的に肝癌細胞を培養してスフェロイドを形成し、両者を組み合わせることを開示する。
 特許文献4~6は、凸凹形状の構造体を形成するための含フッ素ポリイミド、含フッ素ポリイミドを含む樹脂組成物から得られるフィルム及び膜を開示する。
 特許文献7は、細胞培養用容器を、気体透過性プラスチック材料により形成する技術を開示する。特許文献7は酸素供給の装置を必要としない細胞培養用容器の提供を目的としている。
特許第4897192号公報 特許第4159103号公報 特開2009-213716号公報 特開2014-83783号公報 特開2014-210404号公報 特開2015-17232号公報 特許第3761676号公報
N. Matsumoto et al., Polymers for Advanced Technologies, 19, 1002 (2008)
 特許文献1及び2に開示されている三次元培養用の細胞培養基板はいずれも基材表面に微細な凹凸構造を形成することで三次元培養を可能にするものであった。このような基材は、微細な凹凸の作成が容易ではなく加工コストがかかるという問題があった。また微細な凹凸を有する基板の表面上で細胞培養を行う場合、液体培地を基材表面に適用したときに基材表面上に気泡が残り易いため、基材表面に液体培地を適用した後に脱泡処理が必要であるという問題もあった。
 非特許文献1及び特許文献3に開示されている、含フッ素ポリイミドである6FDA-6FAPのラビング処理された膜を備えた細胞培養用基材は、特許文献1及び2と比較して簡便に作成可能ではあるが、特許文献1及び2と同様の問題は有しており、なお改善の余地があった。
 そこで本発明は、三次元的な組織培養が可能なポリマーを表面に備えた細胞培養用基材を提供することを目的とする。
 一方、特許文献7の容器は三次元組織の形成を目的としたものではなく、特許文献7の容器を用いて三次元組織の形成が可能であるか否かは一切検討されていない。
 そこで本発明は、三次元的な組織培養が可能な細胞培養用基材、該基材を備えた細胞培養用容器、該基材を用いた細胞の培養方法を提供することをも目的とする。
 本発明者らは、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有するフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物を表面に含み、かつ酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である基材上では、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成することができるという驚くべき知見を見出した。
 すなわち、本発明の細胞培養用基材は、
 細胞培養用基材であって、表面の少なくとも一部が、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有するフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成され、
 前記細胞培養用基材の酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である
ことを特徴とする。
 上記細胞培養用基材の好ましい実施形態において、フッ素含有ポリマーは、
(a)繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであって、前記ポリイミドを構成する重合繰り返し単位中でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である含フッ素ポリイミド、
(b)ポリアミド酸を加熱処理によりイミド化させて得られ、かつ、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミド、並びに
(c)主鎖中に式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
〔式(3)中、
 Xは4価の有機基であり、Yは2価の有機基であり、
 X及びYに含まれるフッ素原子の合計は1個以上であり、
 Yは、ビフェニル基を含み、該ビフェニル基の2つのベンゼン環の各々が1つのアミノ基で置換されたジアミン化合物の構造であって、前記各アミノ基が窒素原子への単結合に置換された構造を有する。〕
で示される繰り返し単位を含む含フッ素ポリイミド
からなる群より選択される少なくとも1種の含フッ素ポリイミドを含む。
 上記実施形態において、前記樹脂組成物におけるフッ素含有量は1~60質量%であり、イミド化率は20%以上であることが好ましい。
 上記細胞培養用基材の別の好ましい実施形態において、前記フッ素含有ポリマーは、フッ素含有芳香族環を有し、主鎖にエーテル結合を有するポリマーを含む。
 上記実施形態において、前記樹脂組成物におけるフッ素含有量は1~60質量%であることが好ましい。
 本発明の細胞培養用基材において、前記樹脂組成物の酸素ガス透過係数は0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上であることが好ましい。
 また本発明は、
 容器の少なくとも一部が前記細胞培養用基材により構成されている
ことを特徴とする細胞培養用容器を提供する。
 さらに本発明は、
 一方の表面が、細胞及び培地の収容部の底面を形成し、他方の表面が容器外に露出するように配置された基材、を少なくとも一部に備え、
 前記基材が前記細胞培養用基材であり、
 前記基材の前記一方の表面の少なくとも一部が前記樹脂組成物により構成されていることを特徴とする細胞培養用容器を提供する。
 本発明はまた、細胞を培養する方法であって、
 前記細胞培養用基材の、前記樹脂組成物により構成される表面上で細胞を培養する工程を含む方法に関する。
 さらに本発明は、細胞を培養する方法であって、
 一方の表面の少なくとも一部がフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される基材を用いて、前記基材の前記一方の表面に細胞及び培地が接し、前記基材の他方の表面が酸素含有ガスに接した状態で細胞を培養する工程を含み、
 前記フッ素含有ポリマーが、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有するフッ素含有ポリマーであり、
 前記基材の酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である
ことを特徴とする方法にも関する。
 本発明の上記方法において、前記樹脂組成物の酸素ガス透過係数は0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上であることが好ましい。
 本発明の上記方法の前記培養工程は、細胞を三次元培養する工程を含んでもよい。この細胞を三次元培養する工程は、前記細胞を培養してスフェロイド又は三次元細胞集合体を形成する工程であることが好ましい。
 以下、本発明の別の態様について説明する。本明細書で開示する複数の態様を組み合わせた技術思想も本発明の範囲内である。
(1)第1の態様
 本発明者らは、重合繰り返し単位(例えば、酸二無水物及びジアミンに由来する重合繰り返し単位)中でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である含フッ素ポリイミドを表面に含む基材上では、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成することができるという驚くべき知見を見出した。
 すなわち、第1の態様において、本発明の細胞培養用基材は、細胞培養用基材であって、表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成され、
 前記ポリイミドが、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであり、
 前記ポリイミドを構成する重合繰り返し単位中でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である
ことを特徴とする。
 ただし、細胞培養用基材に係る本発明では、前記ポリイミドは、
 主鎖中に式(3)で示される繰り返し単位であって、式中Xが4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物残基であり、Yが2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン残基である前記単位を含むポリイミド、
 主鎖中に式(3)で示される繰り返し単位であって、式中Xが4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物残基であり、Yがビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基である前記単位を含むポリイミド、及び
 主鎖中に前記式(3)で示される繰り返し単位であって、式中Xが4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物残基であり、Yがビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基である前記単位を含むポリイミド
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
からなる群より選択される少なくとも1種であることはない。
 また本発明の細胞培養用基材は、表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成され、
 前記ポリイミドが、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上反応させて得られるポリイミドであり、
 前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にフッ素原子を有するものであり、
 前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有するものであり、
 前記ポリイミドを構成する前記酸二無水物及び前記ジアミンに由来する重合繰り返し単位中でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である
ことを特徴とする。
 ただし、細胞培養用基材に係る本発明では、前記ポリイミドは、4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物と、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパンとを反応させて得られるポリイミド、4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物と、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホンとを反応させて得られるポリイミド、又は、4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物と、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホンとを反応させて得られるポリイミドではない。
 上記特徴を備える細胞培養用基材は、適度な柔軟性と疎水性を備えた表面を有するため、該表面上で細胞が三次元的な組織を形成することが可能となる。また、本発明の基材は、細胞の足場となる表面に立体的な構造を付与する必要がないため製造が容易である。
 上記細胞培養用基材の好適な実施形態では、前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%であり、イミド化率が20%以上である。
 この実施形態によれば、基材表面上での三次元的組織が形成され易く好ましい。
 また本発明者らは、前記ポリイミドを表面に含む基材を用い、例えば、シングル若しくはマルチタイプのプレートやシャーレの底部に基材を設置して培養を行った時、さらに好ましくは、該基材のポリイミドを含む表面に細胞及び培地を接触させ、培地上面に加えて該基材の他方の表面を空気等の酸素含有ガスと接触させた状態で細胞培養を行うとき、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成することができるという驚くべき知見を見出し、本発明を完成するに至った。
 したがって、本発明は、
 容器の少なくとも一部が前記細胞培養用基材により構成されていることを特徴とする細胞培養用容器に関する。
 本発明の細胞培養用容器を用いると、適度な柔軟性と疎水性を備えた培養表面を有するため細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。更に該基材のポリイミドを含む表面に細胞及び培地を接触させ、培地上面に加えて該基材の他方の表面を空気等の酸素含有ガスと接触させた状態で細胞培養を行うとき、細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。
 本発明はまた、前記細胞培養用基材の表面上で細胞を培養させる工程を含む、細胞培養方法に関する。
 本発明はまた、
 細胞を三次元培養する方法であって、
 表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成される基材の、前記樹脂組成物により構成される表面上で細胞を三次元培養する工程を含み、
 前記ポリイミドが、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであり、
 前記ポリイミドを構成する重合繰り返し単位中でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である、
ことを特徴とする方法に関する。
 本発明はまた、
 細胞を三次元培養する方法であって、
 表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成される基材の、前記樹脂組成物により構成される表面上で細胞を三次元培養する工程を含み、
 前記ポリイミドが、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上反応させて得られるポリイミドであり、
 前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にフッ素原子を有するものであり、
 前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有するものであり、
 前記ポリイミドを構成する前記酸二無水物及び前記ジアミンに由来する重合繰り返し単位中でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である、
ことを特徴とする方法に関する。
 本方法発明によれば、簡便な操作により、細胞の培養と、スフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が可能である。
(2)第2の態様
 ポリアミド酸をイミド化してポリイミドを得る方法としては、ポリアミド酸をイミド化触媒の存在下でイミド化する方法(化学イミド化法)と、ポリアミド酸を加熱してイミド化する方法(熱イミド化法)がある。非特許文献1及び特許文献3において実験に用いられているポリイミドはいずれも第三級アミン化合物をイミド化触媒として用いる化学イミド化法で得られたものである。
 本発明者らは、驚くべきことに、非特許文献1及び特許文献3に開示されている化学イミド化法で製造した6FDA-6FAP膜の平坦な表面上では三次元培養ができないのに対して、熱イミド化法で製造した6FDA-6FAP膜を用いた場合は平坦な表面上であっても三次元培養が可能であることを見出した。そして、6FDA-6FAP膜にイミド化触媒として用いられる第三級アミン化合物が残存している場合に平坦な表面上での三次元培養が困難となることを見出した。
 第2の態様において、本発明の細胞培養用基材は、
 表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成された細胞培養用基材であって、
 前記ポリイミドが、ポリアミド酸を加熱処理によりイミド化させて得られ、かつ、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドである
ことを特徴とする。
 また本発明の細胞培養用基材は、
 表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成された細胞培養用基材であって、
 前記ポリイミドが、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上重合させて得られたポリアミド酸を、加熱処理によりイミド化させて得られたポリイミドであり、
 前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にフッ素原子を有することを特徴とする。
 上記特徴を備える細胞培養用基材では、フッ素化ポリイミドの製造が、イミド化触媒を必要としない熱イミド化により行われるため、三次元培養を妨げる原因となるイミド化触媒の存在しない表面とすることが可能であり、該表面上で細胞が三次元的な組織を形成することが可能となる。また、本発明の基材は、細胞の足場となる表面に立体的な構造を付与する必要がないため製造が容易である。
 上記細胞培養用基材の好適な実施形態では、前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%であり、イミド化率が20%以上である。
 この実施形態によれば、基材表面上での三次元的組織が形成され易く好ましい。
 上記細胞培養用基材の好適な実施形態では、前記ポリアミド酸の加熱処理によるイミド化は、第三級アミン化合物の不存在条件下で行われる。
 この実施形態によれば、基材表面に第三級アミン化合物が存在しないため、該表面上で細胞が三次元的な組織を形成することが可能である。
 さらに本発明の細胞培養用基材は、
 表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成された細胞培養用基材であって、
 前記ポリイミドが、ポリアミド酸を加熱処理によりイミド化させて得られ、かつ、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであり、
 前記樹脂組成物中の第三級アミン化合物の量が、前記樹脂組成物中の前記ポリイミド及び残存するポリアミド酸の合計量に対して0.030質量%以下である
ことを特徴とする。
 本発明の更なる細胞培養用基材は、
 表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成された細胞培養用基材であって、
 前記ポリイミドが、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上反応させて得られたポリイミドであり、
 前記樹脂組成物中の第三級アミン化合物の量が、前記樹脂組成物中の前記ポリイミド及び残存する前記ポリアミド酸の総和に対して0.030質量%以下であり、
 前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にフッ素原子を有することを特徴とする。
 本発明によれば、三次元培養を阻害する原因となる前記樹脂組成物中に残存する第三級アミン化合物が十分に少ないため、三次元培養が可能となる。
 上記細胞培養用基材の好適な実施形態では、前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%であり、イミド化率が20%以上である。
 この実施形態によれば、基材表面上での三次元的組織が形成され易く好ましい。
 また本発明者らは、前記ポリイミドを表面に含む基材を用い、例えば、シングル若しくはマルチタイプのプレートやシャーレの底部に基材を設置して培養を行った時、さらに好ましくは、該基材のポリイミドを含む表面に細胞及び培地を接触させ、培地上面に加えて該基材の他方の表面を空気等の酸素含有ガスと接触させた状態で細胞培養を行うとき、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成することができるという驚くべき知見を見出し、本発明を完成するに至った。
 したがって、本発明は、
 容器の少なくとも一部が前記細胞培養用基材により構成されていることを特徴とする細胞培養用容器に関する。
 本発明の細胞培養用容器を用いると、適度な柔軟性と疎水性を備えた培養表面を有するため、細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。更に該基材のポリイミドを含む表面に細胞及び培地を接触させ、培地上面に加えて該基材の他方の表面を空気等の酸素含有ガスと接触させた状態で細胞培養を行うとき、細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。
 本発明はまた、前記細胞培養用基材の表面上で細胞を培養させる工程を含む、細胞培養方法に関する。
 本発明はまた、前記細胞培養用基材の表面上で細胞を三次元培養する工程を含む、細胞培養方法に関する。
 本方法発明によれば、簡便な操作により、細胞の培養と、スフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が可能である。
 また本発明は、
 表面の少なくとも一部にポリイミドを含む樹脂組成物により構成されたフィルムを備えた細胞培養用基材の製造方法であって、
 分子内に1個以上のフッ素原子を有するポリアミド酸が溶媒中に溶解された溶液の膜を形成する工程と、
 前記膜を加熱処理することにより前記膜中のポリアミド酸をイミド化して前記フィルムを形成する工程と
を含む方法に関する。
 本発明はまた、
 表面の少なくとも一部にポリイミドを含む樹脂組成物により構成されたフィルムを備えた細胞培養用基材の製造方法であって、
 酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上重合させて得られたポリアミド酸であって、前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物が分子内にフッ素原子を有するポリアミド酸が溶媒中に溶解された溶液の膜を形成する工程と、
 前記膜を加熱処理することにより前記膜中のポリアミド酸をイミド化して前記フィルムを形成する工程と
を含む方法に関する。
 この方法によれば、三次元培養を妨げる原因となるイミド化触媒の存在しない表面を有する細胞培養用基材を製造することが可能である。
 前記方法の好適な実施形態では、前記溶液が第三級アミン化合物を含有しない。
 この実施形態では、三次元培養を妨げる原因となる第三級アミン化合物の存在しない表面を有する細胞培養用基材を製造することが可能である。
(3)第3の態様
 本発明者らは、酸二無水物とジアミンとを反応させて得られるポリイミドであって、ジアミンとして特定の構造を有する芳香族ジアミンを用いたポリイミドを表面に含む基材上では、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成することができるという驚くべき知見を見出した。
 すなわち、第3の態様において、本発明の細胞培養用基材は、表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成され、
 前記ポリイミドが、主鎖中に式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
〔式(3)中、
 Xは4価の有機基であり、Yは2価の有機基であり、
 X及びYに含まれるフッ素原子の合計は1個以上であり、
 Yは、ビフェニル基を含み、該ビフェニル基の2つのベンゼン環の各々が1つのアミノ基で置換されたジアミン化合物の構造であって、前記各アミノ基が窒素原子への単結合に置換された構造を有する。〕
で示される繰り返し単位を含む含フッ素ポリイミドである
ことを特徴とする。
 また本発明の細胞培養用基材は、表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成され、
 前記ポリイミドが、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上反応させて得られるポリイミドであり、
 前記ジアミンが、ビフェニル基を有し、該ビフェニル基の2つのベンゼン環の各々が1つのアミノ基で置換されたジアミン化合物を含み、
 前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にフッ素原子を有する
ことを特徴とする。
 上記特徴を備える細胞培養用基材の表面上で細胞が三次元的な組織を形成することが可能となる。また、本発明の基材は、細胞の足場となる表面に立体的な構造を付与する必要がないため製造が容易である。
 上記細胞培養用基材の好適な実施形態では、前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%であり、イミド化率が20%以上である。
 この実施形態によれば、基材表面上での三次元的組織が形成され易く好ましい。
 また本発明者らは、前記ポリイミドを表面に含む基材を用い、例えば、シングル若しくはマルチタイプのプレートやシャーレの底部に基材を設置して培養を行った時、さらに好ましくは、該基材のポリイミドを含む表面に細胞及び培地を接触させ、培地上面に加えて該基材の他方の表面を空気等の酸素含有ガスと接触させた状態で細胞培養を行うとき、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成することができるという驚くべき知見を見出し、本発明を完成するに至った。
 したがって、本発明は、
 容器の少なくとも一部が前記細胞培養用基材により構成されていることを特徴とする細胞培養用容器に関する。
 本発明の細胞培養用容器を用いると、適度な柔軟性と疎水性を備えた培養表面を有するため、細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。更に該基材のポリイミドを含む表面に細胞及び培地を接触させ、培地上面に加えて該基材の他方の表面を空気等の酸素含有ガスと接触させた状態で細胞培養を行うとき、細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。
 本発明はまた、前記細胞培養用基材の表面上で細胞を培養させる工程を含む、細胞培養方法に関する。
 本発明はまた、前記細胞培養用基材の表面上で細胞を三次元培養する工程を含む、細胞培養方法に関する。
 本方法発明によれば、簡便な操作により、細胞の培養と、スフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が可能である。
(4)第4の態様
 本発明者らは、フッ素含有ポリイミドを表面に含み、且つ酸素ガス透過性の高い樹脂組成物を含む基材を用い、該基材のフッ素含有ポリイミドを含む表面に細胞及び培地を接触させ、培地上面に加えて該基材の他方の表面を空気等の酸素含有ガスと接触させた状態で細胞培養を行うとき、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成することができるという驚くべき知見を見出し、本発明を完成するに至った。
 第4の態様において、本発明は、細胞培養用容器であって、
 一方の表面が、細胞及び培地の収容部の底面を形成し、他方の表面が容器外に露出するように配置された基材、を少なくとも一部に備え、
 前記基材の前記一方の表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成されており、
 前記ポリイミドが、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであり、
 前記基材の酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である
ことを特徴とする細胞培養用容器
に関する。
 本発明の細胞培養用容器を用いると、通常の培地上面からの酸素供給に加え、容器外から基材底面側を通じて細胞に酸素が供給され易く、細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。
 本発明の細胞培養用容器では、より好ましくは前記樹脂組成物の酸素ガス透過係数が0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上である。
 本発明の細胞培養用容器のこの実施形態によれば、細胞により多くの酸素が供給され易く、細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。
 本発明の細胞培養用容器では、より好ましくは前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%であり、イミド化率が20%以上である。
 本発明の細胞培養用容器のこの実施形態によれば、基材表面上で細胞が三次元的な組織を形成することが更に容易になる。
 本発明はまた、
 細胞を培養する方法であって、
 一方の表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成される基材を用いて、前記基材の前記一方の表面に細胞及び培地が接し、前記基材の他方の表面が酸素含有ガスに接した状態で細胞を培養する工程を含み、
 前記ポリイミドが、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであり、
 前記基材の酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である、
ことを特徴とする方法
に関する。
 本発明の細胞培養方法では、通常の培地上面からの酸素供給に加え、基材底面側を通じて細胞に酸素が供給され易く、細胞の生育が進み易い。
 本発明の細胞培養方法では、より好ましくは前記樹脂組成物の酸素ガス透過係数が0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上である。
 本発明の細胞培養方法のこの実施形態によれば、細胞により多くの酸素が供給され易く、細胞の生育が進み易い。
 本発明の細胞培養方法では、より好ましくは前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%であり、イミド化率が20%以上である。
 本発明の細胞培養方法のこの実施形態によれば、細胞の生育が更に進み易い。
 本発明の細胞培養方法では、より好ましくは、前記工程が、細胞を三次元培養する工程である。ここで細胞を三次元培養する工程は、より好ましくは、前記細胞を培養してスフェロイド又は三次元細胞集合体を形成する工程である。
 これらの、本発明の細胞培養方法のより好ましい形態によれば、簡便な操作により細胞の培養と、スフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が可能である。
 本発明はまた、
 細胞培養用基材であって、
 前記基材の表面の少なくとも一部がポリイミドを含む樹脂組成物により構成されており、
 前記ポリイミドが、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであり、
 前記基材の酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である
ことを特徴とする細胞培養用基材
に関する。
 本発明の細胞培養用基材では、通常の培地上面からの酸素供給に加え、基材を通じて細胞に酸素が供給され易く、細胞の生育が進み易い。
 本発明の細胞培養用基材では、より好ましくは、前記樹脂組成物の酸素ガス透過係数が0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上である。
 本発明の細胞培養用基材のこの実施形態によれば、細胞により多くの酸素が供給され易く、細胞の生育が進み易い。
 本発明の細胞培養用基材では、より好ましくは、前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%であり、イミド化率が20%以上である。
 本発明の細胞培養用基材のこの実施形態によれば、基材表面上で細胞が三次元的な組織を形成することが更に容易になる。
 本発明で用いる前記の含フッ素ポリイミドは、典型的には、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上反応させて得られたポリイミドであって、前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物が、分子内にフッ素原子を有するものである。
(5)第5の態様
 本発明者らは、フッ素含有芳香族環を有し、主鎖にエーテル結合を有するフッ素含有ポリマーを表面に含む基材上では、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成することができるという驚くべき知見を見出した。
 したがって、第5の態様において、本発明は、表面の少なくとも一部がフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成され、
 前記フッ素含有ポリマーが、フッ素含有芳香族環を有し、主鎖にエーテル結合を有するポリマーである
ことを特徴とする細胞培養用基材に関する。
 上記特徴を備える細胞培養用基材は、その表面上で細胞が三次元的な組織を形成することが可能となるものである。また、本発明の基材は、細胞の足場となる表面に立体的な構造を付与する必要がないため製造が容易である。
 上記細胞培養用基材の好適な実施形態では、酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である。
 上記細胞培養用基材の好適な実施形態では、前記樹脂組成物の酸素ガス透過係数が0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上である。
 上記実施形態によれば、細胞により多くの酸素が供給され易く、細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。
 また上記細胞培養用基材の好適な実施形態では、前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%である。
 この実施形態によれば、基材表面上での三次元的組織が形成され易く好ましい。
 上記細胞培養用基材の好適な実施形態では、前記フッ素含有ポリマーが、下記式(II-1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
〔式中、R42は以下の構造:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
のいずれかである。〕
で表される繰り返し単位を含む含フッ素アリールエーテルケトンポリマーである。
 この実施形態によれば、透明で適度に細胞が付着した3次元的な組織が形成する足場となる。また、細胞により多くの酸素が供給され易く、細胞の生育と三次元的な組織の形成が進み易い。
 また本発明者らは、フッ素含有ポリマーを表面に含み、且つ酸素ガス透過性の高い樹脂組成物を含む基材を用い、該基材のフッ素含有ポリマーを含む表面に細胞及び培地を接触させ、培地上面に加えて該基材の他方の表面を空気等の酸素含有ガスと接触させた状態で細胞培養を行うとき、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成することができるという驚くべき知見を見出し、本発明を完成するに至った。
 したがって、本発明は、
 一方の表面が、細胞及び培地の収容部の底面を形成し、他方の表面が容器外に露出するように配置された基材、を少なくとも一部に備え、
 前記基材が前記細胞培養用基材であることを特徴とする細胞培養用容器に関する。
 本発明の細胞培養用容器を用いると、通常の培地上面からの酸素供給に加え、容器外から基材底面側を通じて細胞に酸素が供給され易く、細胞の生育とスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織の形成が進み易い。
 本発明はまた、前記細胞培養用基材の、前記樹脂組成物により構成される表面上で細胞を培養する工程を含む、細胞を培養する方法に関する。
 本発明はさらに、一方の表面の少なくとも一部がフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される基材を用いて、前記基材の前記一方の表面に細胞及び培地が接し、前記基材の他方の表面が酸素含有ガスに接した状態で細胞を培養する工程を含み、
 前記フッ素含有ポリマーが、フッ素含有芳香族環を有し、主鎖にエーテル結合を有するポリマーである
ことを特徴とする細胞を培養する方法に関する。
 本発明の細胞培養方法では、通常の培地上面からの酸素供給に加え、基材底面側を通じて細胞に酸素が供給され易く、細胞の生育が進み易い。
 上記方法の好適な実施形態では、前記培養工程は、細胞を三次元培養する工程である。
 上記方法の好適な実施形態では、細胞を三次元培養する前記工程は、前記細胞を培養してスフェロイド又は三次元細胞集合体を形成する工程である。
 本発明の方法によれば、簡便な操作により、細胞の培養と、スフェロイド等の三次元的な組織の形成が可能である。
 本発明において「樹脂組成物」は「樹脂」と言い換えることもできる。フッ素含有ポリマーは通常は重合度が異なる多数のフッ素含有ポリマー分子からなることから、フッ素含有ポリマーを含有する樹脂を「樹脂組成物」と称する。本発明において「樹脂組成物」又は「樹脂」は、本発明の効果を損なわない範囲の量の他の成分を含んでいてもよいし、含んでいなくともよい。他の成分としては、本発明の効果を損なわない範囲の量の、重合反応に使用される成分や、通常の添加剤であることができる。
 本発明の細胞培養用基材では、細胞の足場となる表面を所定の樹脂組成物により構成することにより、細胞の三次元培養が可能となる。
 また本発明によれば細胞からスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元組織を形成することが可能である。
図1は、本発明の細胞培養用基材の実施形態1において、樹脂組成物により構成されるフィルム1を、フィルム1の主面に対して垂直な平面に沿って切った断面を模式的に示す図である。 図2は、本発明の細胞培養用基材の実施形態2において、樹脂組成物により構成されるフィルム1及び支持体2を、フィルム1の主面に対して垂直な平面に沿って切った断面を模式的に示す図である。 図3は、本発明の細胞培養方法での、基材10と、培地2と、細胞3と、外気(酸素含有ガス)4との位置関係を説明する模式図である。 本発明の細胞培養用容器の一実施形態を示す。 本発明の細胞培養用容器の別の実施形態を示す。(a)細胞培養用容器100の縦断面の模式図である。(b)細胞培養用容器100を用いて細胞培養を行う方法を説明するための図である。 本発明の細胞培養用容器の他の実施形態を示す。(a)細胞培養用容器100の斜視図である。(b)細胞培養用容器100のA-A断面の模式図である。(c)別の実施形態の細胞培養用容器100のA-A断面の模式図である。 本発明の細胞培養用容器の更なる実施形態を示す。 繊維芽様細胞の培養結果を示す写真である。(A)はマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)での培養結果を示す。(B)は本発明の6FDA/TPEQ膜での培養結果を示す。(C)は浮遊細胞用ペトリディッシュ(Nunc社)での培養結果を示す。(D)は超低接着表面24ウェルプレート(Corning社)での培養結果を示す。 ラット初代肝細胞の培養結果を示す写真である。(A)はマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)での培養結果を示す。(B)は本発明の6FDA/TPEQ膜での培養結果を示す。(C)はNanoCulture(登録商標) Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)での培養結果を示す。(D)はPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)での培養結果を示す。 ラット初代肝細胞の培養結果を示す写真である。(A)はマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)での培養結果を示す。(B)は本発明の6FDA/6FAP膜での培養結果を示す。 ラット初代肝細胞の培養結果を示す写真である。(A)はマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)での培養結果を示す。(B)は本発明の6FDA/TFMB膜での培養結果を示す。(C)はNanoCulture(登録商標) Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)での培養結果を示す。 ラット初代肝細胞の培養5日目の結果を示す写真である。(A)はポリスチレン製のマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)での培養結果を示す。(B)は本発明の6FDA/TPEQ膜での培養結果を示す。(C)は本発明の6FDA/TFMB膜での培養結果を示す。 ラット初代肝細胞の培養5日目に6FDA/TPEQ膜上に形成された細胞凝集塊の、カドヘリン及びアクチンの免疫染色を示す写真(蛍光顕微鏡像)である。(A)はカドヘリンの染色結果を示す。(B)はアクチンの染色結果を示す。(C)はカドヘリン染色の蛍光顕微鏡像とアクチン染色の蛍光顕微鏡像とを重ね合わせたものである。 ラット初代肝細胞の培養5日目に6FDA/TFMB膜上に形成された細胞凝集塊の、カドヘリン及びアクチンの免疫染色を示す写真(蛍光顕微鏡像)である。(A)はカドヘリンの染色結果を示す。(B)はアクチンの染色結果を示す。(C)はカドヘリン染色の蛍光顕微鏡像とアクチン染色の蛍光顕微鏡像とを重ね合わせたものである。 ラット初代肝細胞の6FDA/TPEQ膜上での培養5日目の培養液でのアルブミンの定量結果を示す図である。 ラット初代肝細胞の6FDA/TFMB膜上での培養5日目の培養液でのアルブミンの定量結果を示す図である。 ラット初代肝細胞の6FDA/TFMB膜及び6FDA/TFMB膜上での培養5日目におけるアルブミンの定量結果を示す図である。 無血清培地を用いたラット初代肝細胞の培養結果を示す写真である。(A)はNanoCulture Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)での培養結果を示す。(B)はPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)での培養結果を示す。(C)は本発明の6FDA/TPEQ 24wellプレートでの培養結果を示す。 無血清培地を用いたラット初代肝細胞の6FDA/TPEQ膜上での培養5日目の培養液でのCYP1A活性の測定結果を示すグラフである。 血清培地を用いたラット初代肝細胞の培養結果を示す写真である。(A)はコラーゲンタイプIコートマイクロプレート24ウェル(旭硝子社)での培養結果を示す。(B)はNanoCulture Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)での培養結果を示す。(C)はPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)での培養結果を示す。(D)はLumoxマルチウェルプレート24ウェル(グライナー社)での培養結果を示す。(E)は本発明の6FDA/TPEQ 24wellプレートでの培養結果を示す。 血清培地を用いたラット初代肝細胞の6FDA/TPEQ膜上での培養5日目の培養液でのアルブミンの定量結果を示すグラフである。 HepG2細胞の培養結果を示す写真である。(A)はマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)での培養結果を示す。(B)はPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)での培養結果を示す。(C)は本発明の6FDA/TPEQ膜での培養結果を示す。 ラット初代肝細胞の培養結果を示す写真である。(A)は、蓋付きコラーゲンタイプIコートマイクロプレート24Well(旭硝子社)での培養結果を示す。(B)は、本発明のFPEK膜での培養結果を示す。 ラット初代肝細胞のFPEK膜での培養5日目の培養液でのアルブミンの定量結果を示す図である。
1.フッ素含有ポリマー
 本発明に係る細胞培養用基材には、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有するフッ素含有ポリマーを使用する。フッ素含有ポリマーの具体的な実施形態を以下で説明する。
1.1.含フッ素ポリイミド
 本発明で用いるポリイミドは、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであり、典型的には、酸二無水物とジアミンとを各々1種以上反応させて得られる含フッ素ポリイミドである。
 一実施形態において、該ポリイミドを構成する重合繰り返し単位(例えば酸二無水物及びジアミンに由来する重合繰り返し単位)中にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する。好ましくは、酸二無水物及びジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する。該ポリイミドを構成する重合繰り返し単位(例えば酸二無水物及びジアミンに由来する重合繰り返し単位)中のエーテル結合及びチオエーテル結合の総和は1以上であり、上限は特に限定されないが、6以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましく、4以下であることが更に好ましい。かかるエーテル結合及びチオエーテル結合の数がこの範囲内であるポリイミドは適度な柔軟性を有しており、それにより細胞の三次元的な培養が可能となる。
 なお、上記エーテル結合とは-O-で表される結合であるが、本発明でいうエーテル結合の数には、酸二無水物が有する酸無水物基(-C(O)-O-C(O)-部分)中の-O-部分の数は含まない。
 上記エーテル結合及びチオエーテル結合の数は、分子内にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する化合物中の当該エーテル結合及びチオエーテル結合の数と、当該分子内にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する化合物の反応モル比とから算出することができる。以下に計算方法の例を示すが、以下の形態のみに限定されるものではない。
(1)1分子内にエーテル結合を2個有する酸二無水物と、分子内にエーテル結合及びチオエーテル結合を有さないジアミンとを、モル比1/1で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合、エーテル結合及びチオエーテル結合の総和は、2×1+0×1=2個となる。分子内にエーテル結合及びチオエーテル結合を有さない酸二無水物と、1分子内にエーテル結合を2個有するジアミンとを、モル比1/1で反応させてポリアミド酸組成物を得、ポリイミドを得る場合も同様に計算され、2個となる。
(2)1分子内にエーテル結合を2個有する酸二無水物と、1分子内にエーテル結合を1個有するジアミンとを、モル比1/1で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合、エーテル結合及びチオエーテル結合の総和は、2×1+1×1=3個となる。1分子内にエーテル結合を1個有する酸二無水物と、1分子内にエーテル結合を2個有するジアミンとを、モル比1/1で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合も同様に計算され、3個となる。
(3)1分子内にエーテル結合を2個有する酸二無水物aと、分子内にエーテル結合及びチオエーテル結合を有さない酸二無水物bと、1分子内にエーテル結合を1個有するジアミンとを、モル比0.5/0.5/1.0で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合、エーテル結合及びチオエーテル結合の総和は、2×0.5+0×0.5+1×1=2個となる。
(4)1分子内にエーテル結合を2個有する酸二無水物と、1分子内にエーテル結合を1個有するジアミンaと、1分子内にエーテル結合を2個有するジアミンbとを、モル比1/0.5/0.5で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合、エーテル結合及びチオエーテル結合の総和は、2×1.0+1×0.5+2×0.5=3.5個となる。
 なお、上記のように、全ての酸二無水物、ジアミン各々の和がそれぞれ等モルとなるように、原料成分の反応モル比を設定するものとする。
 本発明で用いるポリイミドはまた、フッ素原子を含む含フッ素ポリイミドである。含フッ素ポリイミドの製造のためには、好ましくは、酸二無水物及びジアミンのうち少なくとも1種の化合物として、分子内にフッ素原子を有するものを用いる。該ポリイミドを含む、本発明の基材表面を構成する樹脂組成物中のフッ素含量は、1~60質量%、好ましくは5~60質量%、より好ましくは10~60質量%、さらに好ましくは15~50質量%である。上記フッ素含有量とするためには、使用される酸二無水物又はジアミンの一方又は両方が1個以上のフッ素原子を含めばよい。かかるフッ素含有量の樹脂組成物により構成される基材表面では細胞が三次元的な組織を形成し易い。
 前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物が有するフッ素原子は、酸二無水物とジアミンとのアミド化反応及びイミド化反応によって消滅しないことが好ましい。
 別の実施形態において、前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物が有するエーテル結合及び/又はチオエーテル結合、並びにフッ素原子は、酸二無水物とジアミンとのアミド化反応及びイミド化反応によって消滅しない結合であることが好ましい。すなわち、上記ポリイミドは、その主鎖(「主鎖骨格」ともいう)中に、酸二無水物及び/又はジアミン化合物に由来するエーテル結合及び/又はチオエーテル結合、並びにフッ素原子を有する構造単位を含むものであることが好適である。
 ポリイミドは、酸二無水物とジアミンとを各々1種以上重合させて得られるポリアミド酸をイミド化することにより得られるものである。本発明の基材において細胞の足場となる表面を構成する樹脂組成物は、ポリイミドに加えて、ポリアミド酸を一部に含んでいてもよい。本明細書中では、イミド化率が0%のものをポリアミド酸、イミド化率が0%を超えるものをポリイミドと称する。
 本発明では、フッ素原子を有するポリイミドを含フッ素ポリイミドと称することがあり、その前駆体であるポリアミド酸を含フッ素ポリアミド酸と称することがある。また、本明細書中で、「含フッ素ポリアミド酸」を「ポリアミド酸」、「含フッ素芳香族ポリアミド酸」を「芳香族ポリアミド酸」、「含フッ素ポリイミド」を「ポリイミド」、「含フッ素芳香族ポリイミド」を「芳香族ポリイミド」と各々称することがある。
 特定の実施形態において、本発明の基材において細胞の足場となる表面を構成する樹脂組成物は、ポリイミドに加えて、ポリアミド酸を一部に含んでいてもよい。本明細書中では、イミド化率が0%のものをポリアミド酸、イミド化率が0%を超えるものをポリイミドと称する。
 酸二無水物として式(1)で示される化合物を用い、ジアミンとして式(2)で示される化合物を用いて得られる本発明のポリイミドは、その主鎖(主鎖骨格)中に式(3)で示される繰り返し単位を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
 式(1)~(3)において、Xは、酸二無水物残基を表し、4価の有機基である。Yは、ジアミン化合物残基を表し、2価の有機基である。X及びYに含まれるフッ素原子の合計は1個以上である。
 別の実施形態では、式(1)~(3)において、Xは、酸二無水物残基を表し、4価の有機基である。Yは、ジアミン化合物残基を表し、2価の有機基である。X及びYに含まれるエーテル結合及びチオエーテル結合の合計は1個以上であり、X及びYに含まれるフッ素原子の合計は1個以上である。
 本発明で用いられる樹脂組成物中の含フッ素ポリイミドは式(3)で示される繰り返し単位を有している限り、どのような製法で製造されたものでもよく、式(1)で示される酸二無水物と式(2)で示されるジアミンとを反応させて得られる含フッ素ポリイミドには限定されない。本発明での「酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上反応させて得られたポリイミド」において、酸二無水物は酸二無水物の誘導体の形態でもよく、ジアミンはジアミンの誘導体の形態でもよいことは当業者に自明である。
 ポリイミドを製造する方法としては、実施例で示すような二段合成法や、一段合成法が使用できる。
 ポリイミドの二段合成法は前駆体としてポリアミド酸を合成し、ポリアミド酸をポリイミド酸に変換する方法である。前駆体としてのポリアミド酸はポリアミド酸誘導体であってもよい。ポリアミド酸誘導体としては、例えばポリアミド酸塩、ポリアミド酸アルキルエステル、ポリアミド酸アミド、ビスメチリデンピロメリチドからのポリアミド酸誘導体、ポリアミド酸シリルエステル、ポリアミド酸イソイミドなどが挙げられる。
 ポリイミドの一段合成法としては、例えば高温溶融重合法、イソシアナート法、テトラカルボン酸ジチオ無水物法、イオン液体を用いる方法などの、溶媒を用いる一段合成法が使用できる。その他の一段合成法としては、ナイロン塩型モノマーを経由する重合法、高温固相重合法、高圧下での高温固相重合法、水中での固相重合法などが挙げられる。
 また、本発明において、「酸二無水物残基」は上記構造を形成する4価の有機基であればよく、実際に酸二無水物が反応して形成された残基である必要はなく、同様に、「ジアミン化合物残基」は上記構造を形成する2価の有機基であればよく、実際にジアミン化合物が反応して形成された残基である必要はない。
1.1.1.含フッ素ポリアミド酸
 式(3)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、式(1)の酸二無水物と式(2)のジアミンとを反応させて得られるポリアミド酸をイミド化して得ることができ、該ポリアミド酸は、その主鎖(主鎖骨格)中に式(4)で表される繰り返し単位を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
 ポリアミド酸の1分子に含まれる式(4)の繰り返し単位の数は1~1300であることが好ましく、1~1000であることがより好ましい。
 前記ポリアミド酸の分子量は、重量平均分子量として、1000~100万であることが好ましく、5000~70万であることがより好ましい。分子量がこの範囲内であると重合時にゲル化する恐れが無く、低粘度で重合やフィルム化が容易になり、適当な耐熱性や膜強度の付与と維持が期待できる。重量平均分子量は更に好ましくは1万~50万である。
 上記重量平均分子量は、後述する実施例と同様に、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができる。
 特定の実施形態において、前記ポリアミド酸としてはまた、式(4)の単位における、(エーテル結合及び/又はチオエーテル結合にかかる酸素及び硫黄の原子量の総和)/(単位中の総分子量)=0.05以上であることが好適である。より好ましくは0.07以上である。この範囲内であると得られる材料表面に適度な柔軟性を与えることが出来る。
 前記ポリアミド酸は、好ましくは芳香族ポリアミド酸又は脂肪族ポリアミド酸であり、より好ましくは芳香族ポリアミド酸である。以下にポリアミド酸の好適な実施形態を説明する。
1.1.1.1.芳香族ポリアミド酸の具体例
 芳香族酸二無水物とはXが芳香族基を含む式(1)の化合物であり、芳香族ジアミンとはYが芳香族基を含む式(2)の化合物である。芳香族ポリアミド酸は、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上重合させたポリアミド酸であって、重合に用いられる酸二無水物が、Xが芳香族基を含む式(1)の酸二無水物を少なくとも含み、重合に用いられるジアミンが、Yが芳香族基を含む式(2)のジアミンを少なくとも含む。含フッ素芳香族ポリアミド酸とは、式(4)において、重合繰り返し単位に含まれる酸二無水物に由来するXとジアミンに由来するYの一方又は両方が1個以上のフッ素原子及び1個以上の芳香族環構造を有するものである。
 芳香族ポリアミド酸の好ましい実施形態では、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上重合させたポリアミド酸であって、重合に用いられる酸二無水物が式(1)においてXが式(E
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
で示される基である酸二無水物を少なくとも含み、重合に用いられるジアミンが式(2)においてYが後述するYで示される基であるジアミンを少なくとも含むポリアミド酸である。該ポリアミド酸は好ましくは、下記式(I)で表される重合単位を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
 ここで、Xは2価の有機基を示し、Yは芳香族基を有する2価の有機基を示す。
 Z、Z、Z、Z、Z及びZは互いに独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子のいずれかを示し、X、Y、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子を1個以上含む。
 特定の実施形態において、X及びYの少なくとも1つは主鎖中に1つ以上のエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する。ここでXがエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する場合とは、Xの、隣接する2つのベンゼン環のうち少なくとも一方の環員炭素原子との結合位置に酸素原子又は硫黄原子が位置しており、該環員炭素原子と、Xの前記酸素又は硫黄原子に隣接する原子との間でエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が形成される場合や、Xが-O-又は-S-である場合であって隣接する2つのベンゼン環の環員炭素原子の間でエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が形成される場合をも含む。
 ここで「主鎖」とは、ポリマー1分子中において、最も多くの原子が連接して形成される原子の鎖を指す。
 pは0又は1である。
 上記式(I)及び(E)中、p=0である場合は、Xは存在せず、左右のベンゼン環が直接結合しており、p=1である場合は、左右のベンゼン環がXを介して結合する。
 Xとしては、具体的には、アルキレン基、アリーレン基、アリーレンオキシ基、アリーレンチオ基、-O-及び-S-からなる群から選択される少なくとも1つの基であり、これらの中でも、アルキレン基、アリーレン基、アリーレンオキシ基及びアリーレンチオ基からなる群から選択される少なくとも1つの基が好ましく、アルキレン基、アリーレンオキシ基及びアリーレンチオ基からなる群から選択される少なくとも1つの基がより好ましく、アルキレン基及びアリーレンオキシ基からなる群から選択される少なくとも1つの基が更に好ましく、これらはハロゲン原子(フッ素原子等)で置換されていてもよい。
 Xの例であるアルキレン基としては、-C(CA-及び-C(CA-C(CA-からなる群から選択される少なくとも1つの基を例示することができ、式中Aは独立して水素原子又はフッ素原子であり、好ましくは全てがフッ素原子である。Xの例である上述したアルキレン基の中では、Aが全てフッ素原子である-C(CA-、すなわち-C(CF-が好適である。かかるフッ素置換アルキレン基は、嵩高い構造を取り接触角が大きくなるため、生体物質付着防止性が向上するとともに三次元培養が容易となる。アルキレン基は、Yにフッ素原子が含まれない場合は、フッ素置換されたアルキレン基であることが特に好ましい。
 Xの例であるアリーレン基としては、例えば、以下の群から選択される少なくとも1つの基を例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
 Xの例であるアリーレンオキシ基としては、例えば、以下の群から選択される少なくとも1つの基を例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 Xの例であるアリーレンチオ基としては、例えば、以下の群から選択される少なくとも1つの基を例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 Xの例である上述したアリーレン基、アリーレンオキシ基及びアリーレンチオ基は、各々独立して、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であり、好ましくはフッ素原子又は塩素原子、より好ましくはフッ素原子である。)、メチル基及びトリフルオロメチル基よりなる群から選択される少なくとも1つの基により置換されていてもよい。これら置換基は複数であってもよく、その場合には置換基の種類は互いに同一であっても異なっていてもよい。アリーレン基、アリーレンオキシ基及びアリーレンチオ基に置換している好適な置換基は、フッ素原子及び/又はトリフルオロメチル基であり、最も好適にはフッ素原子である。アリーレン基、アリーレンオキシ基及びアリーレンチオ基は、Yにフッ素原子が含まれない場合、少なくとも1つ以上のフッ素原子で置換されることが好ましい。
 Xの例である上述したアリーレン基、アリーレンオキシ基及びアリーレンチオ基の中では、以下の群から選択される少なくとも1つの基が好適である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
[上記式中、W1及びW2はそれぞれ独立して酸素原子又は硫黄原子を示す。]
 この場合、W1とW2は同一である、即ちW1とW2は共に酸素原子であるか或いは硫黄原子であることが好ましく、共に酸素原子であることがより好ましい。
 特定の実施形態において、Yで示される芳香族基を有する2価の有機基としては、特に制限されないが、1個のベンゼン環からなる基若しくは、2個以上のベンゼン環が炭素原子、酸素原子又は硫黄原子を介して又は直接結合した構造を有する基が挙げられる。具体的には、以下の群から選択される少なくとも1つの基を例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 特定の実施形態において、Yの例である上述した芳香族基を有する2価の有機基は、置換可能であれば、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であり、好ましくはフッ素原子又は塩素原子、より好ましくはフッ素原子である。)、メチル基、エチル基、及びトリフルオロメチル基からなる群から選択される少なくとも1つの基により置換されていてもよく、前記置換基はより好ましくは、ハロゲン原子、メチル基、及びトリフルオロメチル基からなる群から選択される少なくとも1つの基である。これら置換基は複数であってもよく、その場合には置換基の種類は互いに同一であっても異なっていてもよい。芳香環基を有する2価の有機基に置換している好適な置換基は、特にXにフッ素原子が含まれない場合は、フッ素原子及び/又はトリフルオロメチル基であり、最も好適にはフッ素原子である。
 特定の実施形態において、Yの他の例としては下記の式(5):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
で示される2価の有機基が好ましい。式(5)において、Bは、CF又はCNを表す。Bは、同一若しくは異なって、H、F、Cl、Br又はIを表す。Rは、炭素数1~20のハロゲン置換アルキル基を表す。Xは、同一若しくは異なって、O又はSを表す。Xは、O又はSを表す。nは、Bの数を表し、0~2の整数である。mは、Rで表される基の置換数を表し、1~3の整数である。また、n+m=3である。
 特定の実施形態において、YがYであり、かつ該Yが式(5)で示される基である式(2)のジアミンは国際公開2010/150908に記載されている。
 特定の実施形態において、式(5)において、Rはハロゲン置換アルキル基を表すが、ハロゲン置換アルキル基とは、アルキル基を構成する炭素原子に結合した水素原子の少なくとも一部がハロゲン原子で置換された基を意味し、構造は特に制限されず、直鎖、分岐、環状アルキル基のいずれの構造であってもよい。また、ハロゲン置換アルキル基中にエーテル結合を有するものであってもよい。
 上記実施形態において、上記ハロゲン原子としては、フッ素原子(F)、塩素原子(Cl)、臭素原子(Br)又はヨウ素原子(I)が好ましく、これらの2種以上の原子で置換されていてもよい。Rは炭素数1~20のフッ素置換アルキル基であることが好ましい。
 特定の実施形態において、Rの炭素数は、2~18であることがより好ましく、更に好ましくは3~15である。
 Rとして特に好適な基としては、例えば、下記化学式で表される群から選択される少なくとも1つの基が挙げられる。
CF-(CF-(CH
CF-(CF-(CH
CF-(CF-CH
CF-(CF-CH
CHF-(CF-CH
(CF-CF(CF-(CH
CFCH
HCFCH
F(CFCH
CHFCFCH
(CFCH-
CFCHCH
H(CFCH
Cl(CFCH
(CF)C(CH)H-
F(CFCH
F(CF(CH
CFCHFCFCH
CF(CH
F(CFC(CH)H-
CFC(CH
CHC(CF
(CFC-
(CFC(CCl)-
F(CFCH
F(CF(CH
F(CF(CH
CF(CH
(CFCFCHCH
(CFC(CH)CH
H(CFCH
Cl(CFCH
Br(CF(CH
CFCHCH(CH)CH
CFCF(OCF)CHCH
(CFCHOCHCH
F(CFC(CH)H-
F(CFCH
F(CF(CH
F(CF(CH
F(CF(CH
(CFCF(CH
(CFCCHCH
CFCF(OCF)(CH
F(CFOCF(CF)CH
H(CFCH
F(CFC(CH
CFCHFCFC(CH
F(CFCH
F(CF(CH
F(CF(CH
(CFCF(CF(CH
(CFCFCHFCF(CF)CH
CFCFCF(CF)(CH
H(CFCH
Cl(CFCH
F(CFCH
F(CF(CH
F(CF(CH
F(CF(CH
F(CF(CH
F(CFOCF(CF)(CH
(CFC(CH
H(CFCH
F(CFCH
F(CF(CH
(CFCF(CH
(CFCF(CF(CH
F(CFOCF(CF)CFOCF(CF)CH
H(CFCH
F(CF(CH
CF(CF(CH
F(CF(CH
(CFCF(CF(CH
H(CF10CH
F(CF(CH
F(CF10(CH
H(CF12CH
F(CF(CH
 式(5)中、mは1~3の整数であり、より好ましくは2~3である。
 式(5)中、Xは2つともOであるか、2つともSであることが好ましく、2つともOであることが最も好ましい。
 式(5)において、Bは、同一若しくは異なって、H、F、Cl、Br又はIを表すが、Bの少なくとも1つがハロゲン原子(F、Cl、Br又はI)であることが好適である。中でも式(5)における2個のBが、いずれもハロゲン原子であることが好ましい。また、ハロゲン原子の中でも塩素原子(Cl)やフッ素原子(F)が好ましく、より好ましくはフッ素原子(F)である。特に好ましくは、式(5)における2個のBが、いずれもフッ素原子(F)であることであり、このように上記BがF(フッ素原子)である形態もまた、本発明の好適な実施形態の1つである。
 Yの他の例としては、後述する「1.1.5.3.ビフェニル基を有する含フッ素ポリイミド」において詳述する式(D)で示される二価の基が挙げられ、より好ましくはYは式(D)~(D)のいずれか1つで示される二価の基である。
 特定の実施形態において、Z、Z、Z、Z、Z及びZは、各々同じであってもよく異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子から選ばれる。X、Yにフッ素原子が含まれない場合、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子である。
 特定の実施形態において、X及びYのうち、少なくとも一方の主鎖にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が含まれていればよい。より好ましくは、Yの主鎖にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が含まれ、Xの主鎖には、エーテル結合及び/又はチオエーテル結合が含まれていてもよいし含まれていなくてもよい。
 式(I)で示される繰り返し単位の更に好ましい実施形態では、
 pが1であり、
 Xが、上記のXのうち、フッ素原子を含有するアルキレン基であるか、フッ素原子を有していてもよいアリーレンオキシ基であり、
 Z、Z、Z、Z、Z及びZがフッ素原子又は水素原子であり、
 Yが、上記の有機基である。
 特定の実施形態において、式(I)で示される繰り返し単位の更に好ましい実施形態では、
 pが1であり、
 Xが、上記のXのうち、フッ素原子を含有するアルキレン基であるか、フッ素原子を有していてもよいアリーレンオキシ基であり、
 Z、Z、Z、Z、Z及びZがフッ素原子又は水素原子であり、
 Yが、上記のYのうち、1又は2個のエーテル結合を含む有機基である。
 式(I)で示される繰り返し単位の別の更に好ましい実施形態では、
 Xは、基x1:
-C(CF
基x2:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
又は、基x3:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
であることが好ましく、
 Z、Z、Z、Z、Z及びZは、全て水素原子であるか、全てフッ素原子であることが好ましく、
 Yは以下の基y1~y9から選ばれる少なくとも1種であることが特に好ましい。
基y1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
基y2:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
基y3:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
基y4:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
基y5:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
基y6:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026
基y7:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027
基y8:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
基y9:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029
 ただし、X、Y、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子を含む。
 特定の実施形態において、Xがエーテル結合を含まない基x1である場合、Yはエーテル結合を含むy1~y6に限られる。
 この実施形態において、Yとしては特にy1~y6が好ましい。
 上記実施形態において、Xが基x1のときZ、Z、Z、Z、Z及びZは全て水素原子であることが好ましく、Xが基x2又はx3のときZ、Z、Z、Z、Z及びZは全てフッ素原子であることが好ましい。
 この実施形態において、Xは、基x1であることがより好ましい。
 基x2は好ましくは基x2-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030
である。
 基x3は好ましくは基x3-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031
である。
 基y1は好ましくは基y1-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032
又は基y1-2:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033
である。
 基y2は好ましくは基y2-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034
である。
 基y3は好ましくは基y3-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035
である。
 基y4は好ましくは基y4-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
である。
 基y5は好ましくは基y5-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037
である。
 基y6は好ましくは基y6-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038
である。
 基y7は好ましくは基y7-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
である。
 基y8は好ましくは基y8-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040
である。
 基y9は好ましくは基y9-1:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
である。
 上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(1)の酸二無水物のうち、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の割合は特に限定されず、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の特性が発揮される範囲であれば他の酸二無水物を併用することもできる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。用い得る他の酸二無水物としては、特に限定されないが、Xが後述する式(E)で示される基である酸二無水物や、Xが後述する式(E)で示される基である酸二無水物や、Xが後述する式(E)で示される基である酸二無水物が挙げられる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物との合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 別の特定の実施形態では、上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(1)の酸二無水物のうち、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の割合は特に限定されず、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の特性が発揮される範囲であれば他の酸二無水物を併用することもできる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。用い得る他の酸二無水物としては、特に限定されないが、Xが後述する式(E)で示される基である酸二無水物や、Xが後述する式(E)で示される基である酸二無水物が挙げられる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物との合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(2)のジアミンのうち、YがYであるジアミンの割合は特に限定されず、YがYであるジアミンの特性が発揮される範囲であれば他のジアミンを併用することもできる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、YがYであるジアミンの使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。用い得る他のジアミンとしては、特に限定されないが、Yが後述するYであるジアミンや、Yが後述するYであるジアミンや、Yが後述するYであるジアミンが挙げられる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンとの合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 別の特定の実施形態では、上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(2)のジアミンのうち、Yが式(D)で示される基であるジアミンの割合は特に限定されず、Yが式(D)で示される基であるジアミンの特性が発揮される範囲であれば他のジアミンを併用することもできる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、Yが式(D)で示される基であるジアミンの使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。
 ここで、式(1)及び(2)におけるX、Y、Z、Z、Z、Z、Z及びZは式(I)に関し上記で定義した通りである。
 あるいは、式(1)及び(2)におけるX、D、Z、Z、Z、Z、Z及びZは式(I)に関し上記で定義した通りである。
1.1.1.2.脂肪族ポリアミド酸
 本発明において、着色の観点から芳香族ポリアミド酸樹脂の代わりに又はこれと共に脂肪族ポリアミド酸樹脂を採用することができる。
 脂肪族ポリアミド酸樹脂は、例えば(1)芳香族ジアミンと脂肪族酸二無水物、(2)脂肪族ジアミンと芳香族酸二無水物、又は(3)脂肪族ジアミンと脂肪族酸二無水物の重合物である。脂肪族ポリアミド酸樹脂は、芳香族又は脂肪族のジアミン及び酸二無水物の一方又は両方が1分子中に1個以上のフッ素原子及び1個以上の脂肪族構造を有することが好ましく、前記脂肪族ポリアミド酸樹脂は、下記式(II)~(IV)で表される構造を有する少なくとも1種の脂肪族ポリアミド酸樹脂であることが好ましい。
 式(II)で表される脂肪族ポリアミド酸
 好適な脂肪族ポリアミド酸は、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上重合させたポリアミド酸であって、重合に用いられる酸二無水物が式(1)においてXが式(E
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
で示される基である酸二無水物を少なくとも含み、重合に用いられるジアミンが式(2)においてYが下記のYであるジアミンを少なくとも含むポリアミド酸である。該ポリアミド酸は好ましくは、下記式(II)で表される重合単位を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 ここでXは2価の有機基を示し、Yは脂肪族基を有する2価の有機基を示す;Z、Z、Z、Z、Z及びZは互いに独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子のいずれかを示し、X、Y、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子を1個以上含み、pは0又は1である。
 特定の実施形態において、X及びYの少なくとも1つは主鎖中に1つ以上のエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する。ここでXがエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する場合とは、Xの、隣接する2つのベンゼン環のうち少なくとも一方の環員炭素原子との結合位置に酸素原子又は硫黄原子が位置しており、該環員炭素原子と、Xの前記酸素又は硫黄原子に隣接する原子との間でエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が形成される場合や、Xが-O-又は-S-である場合であって隣接する2つのベンゼン環の環員炭素原子の間でエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が形成される場合をも含む。ここで「主鎖」とは、ポリマー1分子中において、最も多くの原子が連接して形成される原子の鎖を指す。
 上記式(II)及び式(E)中、p=0である場合は、Xは存在せず、左右のベンゼン環が直接結合しており、p=1である場合は、左右のベンゼン環がXを介して結合する。
 Xで示される2価の有機基は、上記Xとして示されるものと同様の基であることができる。
 上記式(II)及び式(E)中、Yで示される脂肪族基を有する2価の有機基としては、特に制限されないが、1個の脂環族基若しくは、2個以上の脂環族基が炭素原子、酸素原子、硫黄原子を介して又は直接結合した構造を有する基が挙げられる。具体的には、以下の群から選択される少なくとも1つの基を例示することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044
 Yの例である上述した脂肪族基を有する2価の有機基は、置換可能であれば、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子であり、好ましくはフッ素原子又は塩素原子、より好ましくはフッ素原子である。)、メチル基及びトリフルオロメチル基からなる群から選択される少なくとも1つの基により置換されていてもよい。これら置換基は複数であってもよく、その場合には置換基の種類は互いに同一であっても異なっていてもよい。脂肪族基を有する2価の有機基に置換している好適な置換基は、特にXにフッ素原子が含まれない場合は、フッ素原子及び/又はトリフルオロメチル基であり、最も好適にはフッ素原子である。
 上記式(II)及び式(E)中、Z、Z、Z、Z、Z及びZは、各々同じであってもよく異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子から選ばれ、X、Yにフッ素原子が含まれない場合、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子である。
 X、Y、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子を1個以上含むことが好ましく、Xはフッ素原子含有アルキレン基が好ましく、Yは上記の脂肪族基であることが好ましく、Z、Z、Z、Z、Z及びZは全て水素原子がより好ましい。
 特定の実施形態において、X及びYのうち、少なくとも一方の主鎖にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が含まれていればよい。
 上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(1)の酸二無水物のうち、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の割合は特に限定されず、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の特性が発揮される範囲であれば他の酸二無水物を併用することもできる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。用い得る他の酸二無水物としては、特に限定されないが、Xが前記式(E)で示される基である酸二無水物や、Xが後述する式(E)で示される基である酸二無水物や、Xが後述する式(E)で示される基である酸二無水物が挙げられる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物との合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(2)のジアミンのうち、YがYであるジアミンの割合は特に限定されず、YがYであるジアミンの特性が発揮される範囲であれば他のジアミンを併用することもできる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、YがYであるジアミンの使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。用い得る他のジアミンとしては、特に限定されないが、Yが前記Yであるジアミンや、Yが後述するYであるジアミンや、Yが後述するYであるジアミンが挙げられる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンとの合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 ここで、式(1)及び(2)におけるX、Y、Z、Z、Z、Z、Z及びZは式(II)に関し上記で定義した通りである。
 式(III)で表される脂肪族ポリアミド酸
 好適な脂肪族ポリアミド酸は、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上重合させたポリアミド酸であって、重合に用いられる酸二無水物が式(1)においてXが式(E
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045
で示される基である酸二無水物を少なくとも含み、重合に用いられるジアミンが式(2)においてYが下記のY又は式(D)で示される基であるジアミンを少なくとも含むポリアミド酸である。該ポリアミド酸は好ましくは、下記式(III)で表される重合単位を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000046
 ここでXは2価の有機基を示し、Yは脂肪族基又は芳香族基を有する2価の有機基を示す;Z、Z、Z、Z、Z及びZは互いに独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子のいずれかを示し、X、Y、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子を1個以上含み、pは0又は1である。
 特定の実施形態において、X及びYの少なくとも1つは主鎖中に1つ以上のエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する。ここでXがエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する場合とは、Xの、隣接するエチレン基の炭素原子との結合位置に酸素原子又は硫黄原子が位置しており、該エチレン基の炭素原子と、Xの前記酸素又は硫黄原子に隣接する原子との間でエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が形成される場合や、Xが-O-又は-S-である場合であって隣接する2つのエチレン基の炭素原子の間でエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が形成される場合をも含む。ここで「主鎖」とは、ポリマー1分子中において、最も多くの原子が連接して形成される原子の鎖を指す。
 あるいは、上記ポリアミド酸は好ましくは、下記式(III)で表される重合単位を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000047
 Xは2価の有機基を示す。
 Dは下記式(D)で示される、少なくとも1種の2価の芳香族基であり好ましくは前記式(D)~(D)のいずれか、より好ましくは(D)で示される2価の芳香族基である。
 Z、Z、Z、Z、Z及びZは互いに独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子のいずれかを示す。
 X、D、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子を1個以上含む。
 pは0又は1である。
 上記式(III)及び式(E)中、p=0である場合は、Xは存在せず、左右のエチレン基が直接結合しており、p=1である場合は、左右のエチレン基がXを介して結合する。Xで示される2価の有機基は、好ましくは脂肪族基を有する2価の有機基であり、炭素数1~40の脂肪族炭化水素基が特に好ましい。前記有機基としては、環構造を2以上含む場合、環同士が1個以上の結合を共有する多環式構造、スピロ炭化水素構造、及び環と環とを単結合等の結合基で結合した構造からなる群から選択される少なくとも1種の構造を有する有機基が含まれる。前記結合基としては、前記単結合の他にエーテル結合、チオエーテル基、ケトン基、エステル結合、スルフォニル基、アルキレン基、アミド基及びシロキサン基からなる群から選択される少なくとも1つが挙げられる。Xで示される2価の有機基は、例えば以下に示される群から選択される少なくとも1つの基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000048
 Xの例である2価の有機基(pは1の場合)は、置換可能であれば、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子であり、好ましくはフッ素原子又は塩素原子、より好ましくはフッ素原子である。)、メチル基及びトリフルオロメチル基からなる群から選択される少なくとも1つの基により置換されていてもよい。これら置換基は複数であってもよく、その場合には置換基の種類は互いに同一であっても異なっていてもよい。
 特定の実施形態において、Yは脂肪族基又は芳香族基を有する2価の有機基を示し、上記X、Y、Y又はXに示されるものと同様の基であることができる。
 上記式(III)及び(E)中、Z、Z、Z、Z、Z及びZは、各々同じであってもよく異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子から選ばれ、X、Yにフッ素原子が含まれない場合、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子である。
 特定の実施形態において、X及びYのうち、少なくとも一方の主鎖にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が含まれていればよい。
 また別の実施形態において、X、Dにフッ素原子が含まれない場合、Z、Z、Z、Z、Z及びZの少なくとも1つはフッ素原子である。
 上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(1)の酸二無水物のうち、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の割合は特に限定されず、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の特性が発揮される範囲であれば他の酸二無水物を併用することもできる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。用い得る他の酸二無水物としては、特に限定されないが、Xが前記式(E)で示される基である酸二無水物や、Xが前記式(E)で示される基である酸二無水物や、Xが後述する式(E)で示される基である酸二無水物が挙げられる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物との合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(2)のジアミンのうち、YがYであるジアミンの割合は特に限定されず、YがYであるジアミンの特性が発揮される範囲であれば他のジアミンを併用することもできる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、YがYであるジアミンの使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。用い得る他のジアミンとしては、特に限定されないが、Yが前記Yであるジアミンや、Yが前記Yであるジアミンや、Yが後述するYであるジアミンが挙げられる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンとの合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 ここで、式(1)及び(2)におけるX、Y、Z、Z、Z、Z、Z及びZは式(III)に関し上記で定義した通りである。
 また別の実施形態では、上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(2)のジアミンのうち、Yが式(D)で示される基であるジアミンの割合は特に限定されず、Yが式(D)で示される基であるジアミンの特性が発揮される範囲であれば他のジアミンを併用することもできる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、Yが式(D)で示される基であるジアミンの使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。
 ここで、式(1)及び(2)におけるX、D、Z、Z、Z、Z、Z及びZは式(III)に関し上記で定義した通りである。
 式(IV)で表される脂肪族ポリアミド酸
 好適な脂肪族ポリアミド酸は、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上重合させたポリアミド酸であって、重合に用いられる酸二無水物が式(1)においてXが式(E
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000049
で示される基である酸二無水物を少なくとも含み、重合に用いられるジアミンが式(2)においてYが下記のY又は式(D)で示される基であるジアミンを少なくとも含むポリアミド酸である。該ポリアミド酸は好ましくは、下記式(IV)で表される重合単位を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000050
 ここでXは脂肪族基を有する4価の有機基を示し、Yは脂肪族基又は芳香族基を有する2価の有機基を示す;Z、Z、Z、及びZは互いに独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子のいずれかを示し、X、Y、Z、Z、Z、及びZの少なくとも1つはフッ素原子を1個以上含む。
 特定の実施形態において、X及びYの少なくとも1つは主鎖中に1つ以上のエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する。ここでXがエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する場合とは、Xの、隣接するエチレン基の炭素原子との結合位置に酸素原子又は硫黄原子が位置しており、該エチレン基の炭素原子と、Xの前記酸素又は硫黄原子に隣接する原子との間でエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が形成される場合や、Xが-O-又は-S-である場合であって隣接する2つのエチレン基の炭素原子の間でエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が形成される場合をも含む。ここで「主鎖」とは、ポリマー1分子中において、最も多くの原子が連接して形成される原子の鎖を指す。
 あるいは、別の実施形態において、上記ポリアミド酸は好ましくは、下記式(IV)で表される重合単位を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000051
 Xは脂肪族基を有する4価の有機基を示す。
 Dは下記式(D)で示される、少なくとも1種の2価の芳香族基であり、好ましくは前記式(D)~(D)のいずれか、より好ましくは(D)で示される2価の芳香族基である。
 Z、Z、Z、及びZは互いに独立して水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子のいずれかを示す。
 X、D、Z、Z、Z、及びZの少なくとも1つはフッ素原子を1個以上含む。
 Xで示される脂肪族基を有する4価の有機基としては、炭素数1~40の脂肪族炭化水素基が好ましい。前記有機基としては、環構造を2以上含む場合、環同士が1個以上の結合を共有する多環式構造、スピロ炭化水素構造、及び環と環とを単結合等の結合基で結合した構造からなる群から選択される少なくとも1種の構造を有する有機基が含まれる。前記結合基としては、前記単結合の他にエーテル結合、チオエーテル基、ケトン基、エステル結合、スルフォニル基、アルキレン基、アミド基及びシロキサン基からなる群から選択される少なくとも1つが挙げられる。具体的に、Xは、下記から選ばれる少なくとも1つの基であることが好ましく、これらは、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子であり、好ましくはフッ素原子又は塩素原子、より好ましくはフッ素原子である。)、メチル基及びトリフルオロメチル基からなる群から選択される少なくとも1つの基により置換されていてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000052
 特定の実施形態において、Yは、上記Yと同意義である。
 上記式(IV)及び(E)中、Z、Z、Z、及びZは、各々同じであってもよく異なっていてもよく、それぞれ独立して、水素原子、フッ素原子、塩素原子、臭素原子又はヨウ素原子から選ばれ、X、Yにフッ素原子が含まれない場合、Z、Z、Z、及びZの少なくとも1つはフッ素原子である。別の実施形態において、X、Dにフッ素原子が含まれない場合、Z、Z、Z、及びZの少なくとも1つはフッ素原子である。
 特定の実施形態において、X及びYのうち、少なくとも一方の主鎖にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合が含まれていればよい。
 上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(1)の酸二無水物のうち、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の割合は特に限定されず、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の特性が発揮される範囲であれば他の酸二無水物を併用することもできる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物の使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。用い得る他の酸二無水物としては、特に限定されないが、Xが前記式(E)で示される基である酸二無水物や、Xが前記式(E)で示される基である酸二無水物や、Xが前記式(E)で示される基である酸二無水物が挙げられる。酸二無水物の総使用量を100モル%としたとき、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物と、Xが式(E)で示される基である酸二無水物との合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(2)のジアミンのうち、YがYであるジアミンの割合は特に限定されず、YがYであるジアミンの特性が発揮される範囲であれば他のジアミンを併用することもできる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、YがYであるジアミンの使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。用い得る他のジアミンとしては、特に限定されないが、Yが前記Yであるジアミンや、Yが前記Yであるジアミンや、Yが前記Yであるジアミンが挙げられる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンと、YがYであるジアミンとの合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 ここで、式(1)及び(2)におけるX、Y、Z、Z、Z及びZは式(IV)に関し上記で定義した通りである。
 また別の実施形態では、上記構造を有するポリアミド酸の製造に用いられる式(2)のジアミンのうち、Yが式(D)で示される基であるジアミンの割合は特に限定されず、Yが式(D)で示される基であるジアミンの特性が発揮される範囲であれば他のジアミンを併用することもできる。ジアミンの総使用量を100モル%としたとき、Yが式(D)で示される基であるジアミンの使用量は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。
 ここで、式(1)及び(2)におけるX、D、Z、Z、Z及びZは式(IV)に関し上記で定義した通りである。
1.1.1.3.含フッ素ポリアミド酸の製造方法
 式(4)或いはその具体例である式(I)、(II)、(III)又は(IV)で示される前記ポリアミド酸は、式(1)で示される芳香族又は脂肪族の酸二無水物と、式(2)で示される芳香族又は脂肪族のジアミンとを溶媒中で公知の手法によりアミド化反応させることにより、製造することができる。ここで、原料として用いる酸二無水物及びジアミン化合物は、得ようとするポリアミド酸樹脂の構造に応じて適宜選択すればよい。
 式(1)で示される芳香族酸酸二無水物としては、3,3’,4,4’-ビフェニルテトラカルボン酸酸二無水物、2,3,3’,4’-ビフェニルテトラカルボン酸酸二無水物、4,4’-オキシジフタル酸、4,4’-[(2,3,5,6-テトラフルオロ-1,4-フェニレン)ビス(オキシ)]ビス(3,5,6-トリフルオロフタル酸無水物)(10FEDAN)、4,4’-[(1,4-フェニレン)ビス(オキシ)]ビス(3,5,6-トリフルオロフタル酸無水物)(6F4HEDAN)、4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物(6FDA)等が挙げられる。
 式(1)で示される脂肪族酸二無水物としては、シクロブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、1-カルボキシメチル-2,3,5-シクロペンタントリカルボン酸-2,6:3,5-二無水物、ブタン-1,2,3,4-テトラカルボン酸二無水物、シクロヘキサン-1,2,4,5-テトラカルボン酸酸二無水物等が挙げられる。
 式(2)で示される芳香族ジアミンとしては、p-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、2,4-ジアミノトルエン、2,5-ジアミノトルエン、2,4-ジアミノキシレン、2,4-ジアミノデュレン、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-メチレンビス(2-メチルアニリン)、4,4’-メチレンビス(2-エチルアニリン)、4,4’-メチレンビス(2,6-ジメチルアニリン)、4,4’-メチレンビス(2,6-ジエチルアニリン)、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(ODA)、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、3,3’-ジアミノジフェニルエーテル、2,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルホン、3,3’-ジアミノジフェニルスルホン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンズアニリド、4-アミノフェニル-4’-アミノベンゾエート、ベンジジン、3,3’-ジヒドロキシベンジジン、3,3’-ジメトキシベンジジン、o-トリジン、m-トリジン、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン(TPEQ)、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン(TPER)、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル(BAPB)、ビス(4-(3-アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)スルホン、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン(BAPP)、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン(HFBAPP)、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)、1,3-ジアミノ-2,4,5,6-テトラフルオロベンゼン(4FMPD)、2,6-ビス(4-アミノフェノキシ)-3,5-ジフルオロ-4-(1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-n-デカノキシ)ベンゾニトリル(AFDM)等が挙げられる。
 特定の実施形態において、式(2)で示される芳香族ジアミンとしては、2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)、2,2’-ジメチルー4.4’-ジアミノビフェニル、3,3’-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニル、O-トリジンスルホン、O-トリジンジスルホン酸、2,2’-ジメトキシー4.4’-ジアミノビフェニル等が挙げられる。
 式(2)で示される芳香族ジアミンとしてはまた、後述する「1.1.5.3.ビフェニル基を有する含フッ素ポリイミド」に詳述する式(IX)で示されるジアミン化合物が挙げられ、より好ましくは、式(IX-1)~(IX-6)で示されるジアミン化合物が挙げられる。
 式(2)で示される脂肪族ジアミンとしては、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、イソホロンジアミン、2,5-ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、2,6-ビス(アミノメチル)ビシクロ〔2.2.1〕ヘプタン、3,8-ビス(アミノメチル)トリシクロ〔5.2.1.0〕デカン、1,3-ジアミノアダマンタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)ヘキサフルオロプロパン等が挙げられる。
 また、式(2)で示される脂肪族又は芳香族ジアミンは、以下の化合物の群から選択される少なくとも1つの化合物であってもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000053
 アミド化反応は、溶媒中に酸二無水物とジアミンとを溶解させた溶液を、例えば、窒素等の不活性ガス雰囲気中、室温で攪拌して均一溶液とすることにより進行する。溶媒は、原料として用いる酸二無水物及びジアミンに応じて適宜選択すればよい。アミド化反応終了後の反応混合物は、溶媒中にポリアミド酸を含む。当該反応混合物はそのまま熱イミド化又は化学イミド化に供することができる。また、生成されたポリアミド酸を反応混合物から分離し再度適当な溶媒に溶解してから熱イミド化又は化学イミド化に供することも可能である。
 アミド化反応は有機溶媒中で行われることが好適である。上記有機溶媒としては、原料である酸二無水物とジアミンとの反応が効率よく進行でき、かつこれらの原料に対して不活性であれば、特に限定されるものではない。例えば、N-メチルピロリドン、N-メチル-2-ピロリジノン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルイソブチルケトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ジメチルスルフォキシド、アセトン、メチルエチルケトン、イソブチルケトン、メタノール等の極性溶媒;トルエンやキシレン等の非極性溶媒等が挙げられる。中でも、極性溶媒を用いることが好ましい。これらの有機溶媒は、単独で使用されてもよいし、2種以上の混合物として使用されてもよい。
1.1.2.含フッ素ポリイミドの製造方法
 前記ポリアミド酸を、熱イミド化又は化学イミド化のいずれかによりイミド化してポリイミドを含む樹脂組成物を得る。
 特定の実施形態では、前記ポリアミド酸を、加熱処理によりイミド化(熱イミド化)してポリイミドを含む樹脂組成物を得る。熱イミド化で得られたポリイミドは、触媒の残存の可能性がなく、細胞培養用途ではより好ましい。
 ポリアミド酸をイミド化する際、ポリアミド酸が完全にポリイミドに転化されるとは限らず、生成された樹脂組成物中には、ポリイミドだけでなくポリアミド酸や、その他の成分が含まれていてよい。後述するイミド化率の範囲内でイミド化されていることが好ましい。
1.1.2.1.熱イミド化
 熱イミド化によりイミド化する場合、例えば、前記ポリアミド酸を、空気中で、又はより好ましくは窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で、或いは真空中で、好ましくは温度50~400℃、より好ましくは100~380℃、好ましくは時間0.1~10時間、より好ましくは0.2~5時間の条件下で焼成してイミド化反応を行うことによりポリイミドを含む樹脂組成物を得ることができる。熱イミド化反応に供する前記ポリアミド酸は、適当な溶媒中に溶解された形態であることが好ましい。溶媒としては、ポリアミド酸を溶解するものであれば良く、アミド化反応に関して上記した溶媒を用いることもできる。例えば、N-メチルピロリドン、N-メチル-2-ピロリジノン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルイソブチルケトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ジメチルスルフォキシド、アセトン、メチルエチルケトン、イソブチルケトン、メタノール等の極性溶媒;トルエンやキシレン等の非極性溶媒等が挙げられる。中でも、極性溶媒を用いることが好ましい。これらの有機溶媒は、単独で使用されてもよいし、2種以上の混合物として使用されてもよい。上記の通り、アミド化反応後の反応混合物をそのまま熱イミド化に供してもよい。前記ポリアミド酸の溶液中の前記ポリアミド酸の濃度は特に限定されないが、得られる樹脂組成物の重合反応性と重合後の粘度、その後の製膜、焼成での取り扱いやすさから、好ましくは、5重量%以上、より好ましくは10重量%以上、好ましくは50重量%以下、より好ましくは40重量%以下である。
 一実施形態において、熱イミド化を目的とする場合には、前記ポリアミド酸の加熱処理は、第三級アミン化合物の不存在条件下で行われることが好ましい。
1.1.2.2.化学イミド化
 化学イミド化によりイミド化する場合では、適当な溶媒中で後述の脱水環化試薬の使用によりポリアミド酸を直接イミド化することができる。
 前記脱水環化試薬は、ポリアミド酸を化学的に脱水環化してポリイミドとする作用を有するものであれば、特に制限なく用いることができる。このような脱水環化試薬としては、第三級アミン化合物を単独で用いるか、又は、第三級アミン化合物とカルボン酸無水物とを組合せて用いることが、イミド化を効率よく促進させうる点で好ましい。
 第三級アミン化合物としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、ピリジン、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン(DABCO)、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデカ-7-エン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]ノナ-5-エン、N,N,N’,N’-テトラメチルジアミノメタン、N,N,N’,N’-テトラメチルエチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,3-プロパンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,4-フェニレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラメチル-1,6-ヘキサンジアミン、N,N,N’,N’-テトラエチルメチレンジアミン、N,N,N’,N’-テトラエチルエチレンジアミン等が挙げられる。これらの中でも特に、ピリジン、DABCO、N,N,N’,N’-テトラメチルジアミノメタンが好ましく、DABCOがより好ましい。3級アミンは1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
 第三級アミン化合物とは、アンモニア分子の3つの水素原子がいずれも炭化水素基により置換された構造を有する化合物である。本発明においては、イミド化合物、アミド化合物のようにカルボニル基(C=O)の炭素原子が窒素原子に結合した構造は第三級アミン化合物の範囲から除外する。すなわち、本発明での第三級アミン化合物とは、アンモニア分子の3つの水素原子がいずれも炭化水素基により置換された構造(ただし、イミド化合物、アミド化合物のようにカルボニル基(C=O)の炭素原子が窒素原子に結合した構造を除く)を有する第三級アミン化合物を指す。
 カルボン酸無水物としては、例えば、無水酢酸、無水トリフルオロ酢酸、無水プロピオン酸、無水酪酸、無水イソ酪酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等が挙げられる。これらの中でも特に、無水酢酸、無水トリフルオロ酢酸が好ましく、無水酢酸がより好ましい。カルボン酸無水物は1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。
 化学イミド化においてポリアミド酸を溶解する溶媒としては、溶解性に優れる極性溶媒が好適である。例えば、テトラヒドロフラン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド等が挙げられ、これらの中でも特に、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド及びN-メチルピロリドンからなる群より選ばれる1種以上であることが均一反応をする観点から好ましい。アミド化反応の溶媒としてこれらの溶媒を用いた場合、アミド化反応後の反応混合物からポリアミド酸を分離せずそのまま化学イミド化に用いることができる。
 前記ポリイミド溶液を調製するに際しては、上述したポリアミド酸、脱水環化試薬及び溶媒を混合すればよく、混合によりイミド化が進行し、ポリイミド溶液が得られる。
 また、芳香族ポリアミド酸の溶液及び脂肪族ポリアミド酸の溶液を別々に調製して、これらを混合して、芳香族ポリイミドと脂肪族ポリイミドをランダム又は交互に重合させてもよい。
 ポリアミド酸、脱水環化試薬及び溶媒を含む前記混合物中でのポリアミド酸の混合量は、ポリイミド生成時に室温でポリイミドが析出しない程度の濃度であればよい。かかる観点から、ポリアミド酸の混合量は、ポリアミド酸、脱水環化試薬及び溶媒の合計質量に対し、ポリアミド酸の濃度として45質量%以下が好ましく、より好ましくは40質量%以下である。ポリアミド酸の濃度の下限は特に制限されず、例えば、5質量%以上が好ましく、より好ましくは10質量%以上である。いずれにしても、具体的な濃度は予備実験により決定すればよい。
 前記混合物中での脱水環化試薬の混合量は、ポリアミド酸の混合量に応じて適宜設定すればよく、例えば、脱水環化試薬として3級アミンを用いる場合には、ポリアミド酸中のアミド単位に対して、0.005当量以上、0.3当量以下とすることが好ましく、より好ましくは0.01当量以上、0.2当量以下である。3級アミンが0.005当量未満であると、イミド化が充分に進行しない虞があり、一方、0.3当量を超えて添加してもその触媒効果は飽和し経済的に不利になることが懸念される。また脱水環化試薬としてカルボン酸無水物をも併用する場合には、ポリアミド酸中のアミド単位に対して、カルボン酸無水物を1当量以上、20当量以下とすることが好ましく、より好ましくは1.1当量以上、15当量以下である。カルボン酸無水物が1当量未満であるとアミド結合が残り脱水剤としての効果を十分に発揮できない虞があり、一方、20当量を超えて添加してもその触媒効果は飽和し経済的に不利になることが懸念される。
 前記混合物中での溶媒の混合量は、ポリアミド酸の濃度が上述した範囲になるよう適宜設定すればよい。
 前記ポリイミド溶液を調製するにあたり、ポリアミド酸、脱水環化試薬及び溶媒の混合順序には、特に制限はなく、例えば、ポリアミド酸と溶媒との混合物に対して、脱水環化試薬を直接加えるか、若しくは脱水環化試薬を溶媒に溶解してポリアミド酸に加えるようにすればよい。また、脱水環化試薬として3級アミンとカルボン酸無水物との組合せを用いる場合の両者の混合順序も特に制限されず、例えば、3級アミンとカルボン酸無水物を同時に加えてもよいし、まず何れか一方をポリアミド酸樹脂と溶媒との混合物に加え、ある程度攪拌した後に、他方を加えるようにしてもよい。
 前記ポリアミド酸、脱水環化試薬及び溶媒の混合は、通常、特段加熱や冷却を行うことなく、好ましくは5~40℃、より好ましくは20~30℃で行われるが、イミド化を促進するために必要に応じて100℃程度以下の範囲で加温してもよい。
 前記ポリアミド酸、脱水環化試薬及び溶媒を混合する際の混合時間は、特に制限されないが、自転公転式混合法を用いた場合には極めて効率よく混合が進むので、例えば1分間~30分間程度とすることができる。具体的な混合時間は、予備実験により決定すればよい。その後、得られたポリイミドは、脱水環化触媒等の成分を除去する観点から、アセトンなどの有機溶媒に溶解させて希釈し、水含有メタノール中に再沈させて、精製することもできる。化学的にイミド化したポリイミドは、溶媒可溶性があるため、精製された粉末状ポリイミドを合成時とは別の有機溶媒に溶解させてポリイミド溶液を調製してもよい。
1.1.3.含フッ素ポリイミドの化学構造
 以上のようにして得られた樹脂組成物は、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有するポリイミドを含有する。一実施形態では、以上のようにして得られた樹脂組成物は、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子と、1つ以上のエーテル結合及び/又はチオエーテル結合とを有するポリイミドを含有する。該ポリイミドは、より好ましくは、下記式(V)で表される繰り返し単位を含む芳香族ポリイミドである。かかる特定構造を有するポリイミドを表面に含む基材では、細胞の三次元的な培養が可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000054
 上記式(V)において、X、Y、Z、Z、Z、Z、Z、Z及びpの定義と好適な具体例は、式(I)の定義で説明したものと同様である。
 また、以上のようにして得られた樹脂組成物は、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する脂肪族基を有する脂肪族ポリイミド、より好ましくは、下記式(VI)~(VIII)のいずれかで表される繰り返し単位を含む少なくとも1種の脂肪族ポリイミドを含むことができる。一実施形態では、以上のようにして得られた樹脂組成物は、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子と、1つ以上のエーテル結合及び/又はチオエーテル結合とを有する脂肪族基を有する脂肪族ポリイミド、より好ましくは、下記式(VI)~(VIII)のいずれかで表される繰り返し単位を含む少なくとも1種の脂肪族ポリイミドを含むことができる。かかる特定構造を有するポリイミドを表面に含む基材では、細胞の三次元的な培養が可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000055
[上記式(VI)中、X、Y、Z、Z、Z、Z、Z、Z及びpの定義と好適な具体例は、式(II)の定義で説明したものと同様とする。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000056
[上記式(VII)中、X、Y、Z、Z、Z、Z、Z及びZの定義と好適な具体例は、式(III)の定義で説明したものと同様とする。]
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000057
[上記式(VIII)中、X、Y、Z、Z、Z及びZの定義と好適な具体例は、式(IV)の定義で説明したものと同様とする。]
 前記ポリイミドを含む樹脂組成物は、必要に応じて、通常用いられる各種添加剤、例えば、分散剤、有機溶媒、無機充填材、離型剤、カップリング剤、難燃剤等を本発明の効果を損なわない範囲で適宜含有することができる。前記ポリイミドとその前駆体である未反応のポリアミド酸とを主成分とする樹脂組成物である。ポリイミドと前記ポリアミド酸との合計量が、樹脂組成物の全量に対して、好ましくは85質量%以上、より好ましくは90質量%以上、最も好ましくは95質量%以上である。
 本発明において「ポリイミドを含む樹脂組成物」は、典型的には、酸二無水物とジアミンとを各々1種以上重合させて得られるポリアミド酸をイミド化することにより得られるポリイミド樹脂を指す。
 本発明で用いられる樹脂組成物中のポリイミドは、製法に関わりなく、式(3)で示される繰り返し単位を含むポリイミドであることができ、前記式(3)中のX及びYは、本明細書中で説明した酸二無水物、ジアミン及び/又はポリアミド酸におけるX及びYと同様の構造であることができる。特に好ましい式(3)で示される繰り返し単位の例は、上記の式(V)、(VI)、(VII)及び(VIII)のいずれかで表される構造である。
 式(V)で示される繰り返し単位は、式(3)におけるXが式(E)で表される基であり且つYがYである構造である。式(V)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、式(V)において、式(E)で示される基が他の4価の有機基に置換され及び/又はYが他の2価の有機基に置換された繰り返し単位を更に含んでいてもよい。ここで便宜上、式(E)で示される基及び他の4価の有機基を総称して「4価残基」といい、Y及び他の2価の有機基を総称して「2価残基」と呼ぶ。式(V)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、好ましくは、4価残基の総量を100モル%としたとき、式(E)で示される基の割合は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。他の4価残基としては、式(E)で示される基、式(E)で示される基、式(E)で示される基等が挙げられる。4価残基の総量を100モル%としたとき、式(E)で示される基と、式(E)で示される基と、式(E)で示される基と、式(E)で示される基との合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。また、式(V)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、2価残基の総量を100モル%としたとき、Yの割合は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。他の2価残基としてはY、Y、Y等が挙げられる。2価残基の総量を100モル%としたとき、Yと、Yと、Yと、Yとの合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 式(VI)で示される繰り返し単位は、式(3)におけるXが式(E)で表される基であり且つYがYである構造である。式(VI)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、式(VI)において、式(E)で示される基が他の4価の有機基に置換され及び/又はYが他の2価の有機基に置換された繰り返し単位を更に含んでいてもよい。ここで便宜上、式(E)で示される基及び他の4価の有機基を総称して「4価残基」といい、Y及び他の2価の有機基を総称して「2価残基」と呼ぶ。式(VI)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、好ましくは、4価残基の総量を100モル%としたとき、式(E)で示される基の割合は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。他の4価残基としては、式(E)で示される基、式(E)で示される基、式(E)で示される基等が挙げられる。4価残基の総量を100モル%としたとき、式(E)で示される基と、式(E)で示される基と、式(E)で示される基と、式(E)で示される基との合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。また、式(VI)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、2価残基の総量を100モル%としたとき、Yの割合は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。他の2価残基としてはY、Y、Y等が挙げられる。2価残基の総量を100モル%としたとき、Yと、Yと、Yと、Yとの合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 式(VII)で示される繰り返し単位は、式(3)におけるXが式(E)で表される基であり且つYがYである構造である。式(VII)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、式(VII)において、式(E)で示される基が他の4価の有機基に置換され及び/又はYが他の2価の有機基に置換された繰り返し単位を更に含んでいてもよい。ここで便宜上、式(E)で示される基及び他の4価の有機基を総称して「4価残基」といい、Y及び他の2価の有機基を総称して「2価残基」と呼ぶ。式(VII)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、好ましくは、4価残基の総量を100モル%としたとき、式(E)で示される基の割合は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。他の4価残基としては、式(E)で示される基、式(E)で示される基、式(E)で示される基等が挙げられる。4価残基の総量を100モル%としたとき、式(E)で示される基と、式(E)で示される基と、式(E)で示される基と、式(E)で示される基との合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。また、式(VII)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、2価残基の総量を100モル%としたとき、Yの割合は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。他の2価残基としてはY、Y、Y等が挙げられる。2価残基の総量を100モル%としたとき、Yと、Yと、Yと、Yとの合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
 式(VIII)で示される繰り返し単位は、式(3)におけるXが式(E)で表される基であり且つYがYである構造である。式(VIII)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、式(VIII)において、式(E)で示される基が他の4価の有機基に置換され及び/又はYが他の2価の有機基に置換された繰り返し単位を更に含んでいてもよい。ここで便宜上、式(E)で示される基及び他の4価の有機基を総称して「4価残基」といい、Y及び他の2価の有機基を総称して「2価残基」と呼ぶ。式(VIII)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、好ましくは、4価残基の総量を100モル%としたとき、式(E)で示される基の割合は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。他の4価残基としては、式(E)で示される基、式(E)で示される基、式(E)で示される基等が挙げられる。4価残基の総量を100モル%としたとき、式(E)で示される基と、式(E)で示される基と、式(E)で示される基と、式(E)で示される基との合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。また、式(VIII)で示される繰り返し単位を含むポリイミドは、2価残基の総量を100モル%としたとき、Yの割合は25モル%以上が好ましく、50モル%以上がより好ましく、80モル%以上が更に好ましく、100モル%が最も好ましい。他の2価残基としてはY、Y、Y等が挙げられる。2価残基の総量を100モル%としたとき、Yと、Yと、Yと、Yとの合計が90モル%以上であることがより好ましく、100モル%であることが最も好ましい。
1.1.4.ポリイミド含有樹脂組成物の化学的、物理的特徴
1.1.4.1.イミド化率
 前記含フッ素ポリイミドを含む樹脂組成物は、イミド化の時点又は後述する細胞培養用基材の形態とする時点で加熱処理又は環化触媒処理を行うことによりイミド化率を高めることができる。
 本発明において基材の表面を構成するポリイミドを含む樹脂組成物でのイミド化率は、20%以上であり、好ましくは25%以上、より好ましくは30%以上、さらに好ましくは35%以上、特に好ましくは40%以上であり、好ましくは100%以下、より好ましくは99.5%以下、さらに好ましくは99%以下である。イミド化率をこの範囲とすることにより、樹脂組成物の柔軟性と疎水性が、細胞の三次元培養が可能となる範囲に調整され好適である。また、得られた膜をオートクレーブ等による滅菌処理等により再加熱した場合もクラックや寸法変化を起こすことがなく好ましい。なお、イミド化率とは、ポリアミド酸をイミド化して得られるポリイミドにおいて、ポリアミド酸のアミド結合のうち脱水縮合してイミド基へと変換されたものの割合を指す。あるポリイミド樹脂試料のイミド化率(%)は、IR測定でのイミド特定波長(実施例では1370cm-1付近)における吸光度の相対値(イミド化相対値という)を、380℃1時間の最終イミド化反応後のポリイミド樹脂試料でのイミド化相対値を100%として示したものである。芳香族基を有するポリイミドのイミド化率は実施例に記載の方法で測定することができる。また脂肪族基を有するポリイミドのイミド化率は、実施例に記載のIR測定を用いたイミド化測定法における、「ベンゼン環骨格振動に由来する1500cm-1付近の吸光度」の代わりに、C-H変角に由来する1460cm-1付近の吸光度」を基準ピークとすることで、同様にIR測定を用いたイミド化測定法により測定可能である。ここで、上述したイミド化の条件でポリアミド酸をポリイミドに変換することにより、イミド化率を上記範囲に調節することができる。また、以下の基準(1)、又は場合により(2)を満たすことによって上記範囲のイミド化率を実現することが可能である:(1)加熱処理によりイミド化率を高める場合には、好ましくは温度50~400℃、より好ましくは100~380℃、好ましくは時間0.1~10時間、より好ましくは0.2~5時間の条件下で処理する、(2)環化触媒処理によりイミド化率を高める場合には、脱水環化触媒と反応させる温度は、室温でよいが、好ましくは温度5~40℃、より好ましくは20~30℃、混合時間は、化学イミド化に関して既述の条件で処理する。混合後の静置時間は好ましくは24時間以上、より好ましくは48時間以上である。
1.1.4.2.水接触角
 本発明の細胞培養用基材においてポリイミドを含む樹脂組成物(フィルム状、膜状、板状等の形状に加工された状態)により構成される表面の水接触角は、好ましくは70°以上、より好ましくは73°以上、更に好ましくは75°以上であり、好ましくは115°以下、より好ましくは112°以下、更に好ましくは110°以下である。水接触角がこの範囲内であるとき、細胞が基材表面に適度な強度で付着し易く、該表面を足場として細胞が三次元的な組織を形成することが可能となる。なお、接触角は自動接触角計(協和界面科学製:DM-500)を用いて温度25℃において水による接触角測定を行うことにより算出できる。
1.1.4.3.引張弾性率
 前記ポリイミドを含む樹脂組成物はまた、前記ポリイミドの重合単位がエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を特定数有することに起因して、柔軟性に優れるものであるが、柔軟性は、引張弾性率によって評価することができる。例えば、引張弾性率が2GPa以下とすることができる。このように前記樹脂組成物が引張弾性率が2GPa以下である形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。引張弾性率がこの範囲である柔軟性を有する樹脂組成物により構成される表面上において細胞は三次元組織を形成し易い。前記樹脂組成物の引張弾性率は、より好ましくは1.5GPa以下、更に好ましくは1.2GPa以下である。引張弾性率の下限は特に限定されないが、好ましくは0.3GPa以上、より好ましくは0.5GPa以上である。引張弾性率(GPa)は、実施例に示す、動的粘弾性測定方法により測定することができる。
1.1.4.4.ポリイミドの分子量
 前記樹脂組成物中での前記ポリイミドの分子量は、重量平均分子量として、1000~100万であることが好ましく、5000~70万であることがより好ましい。分子量がこの範囲内であると重合時にゲル化する恐れが無く、低粘度で重合やフィルム化が容易になり、適当な耐熱性や膜強度の付与と維持が期待できる。重量平均分子量は更に好ましくは1万~50万である。
 上記重量平均分子量は、後述する実施例と同様に、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)により、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定することができる。
1.1.4.5.イミド化触媒の含有量
 前記樹脂組成物中の第三級アミン化合物であるイミド化触媒の量は、前記樹脂組成物中のポリイミド及び残存する前記ポリアミド酸の合計量に対して好ましくは0.030質量%以下であり、より好ましくは0.015質量%以下であり、更に好ましくは0.005質量%以下であり、最も好ましくは前記イミド化触媒が全く存在しない。
 本発明者らは驚くべきことに、前記樹脂組成物中の第三級アミン化合物が前記樹脂組成物中のポリイミド及び残存する前記ポリアミド酸の合計量に対して0.030質量%を超える場合、該樹脂組成物により構成される平坦な面上では細胞の三次元培養ができず、0.030質量%以下の場合に三次元培養が可能になることを見出した。
 ここで「第三級アミン化合物」とは、イミド化触媒として用いられる第三級アミン化合物を指し、具体例はイミド化触媒として例示した通りである。上述の通り、本発明においては、イミド化合物、アミド化合物のようにカルボニル基(C=O)の炭素原子が窒素原子に結合した構造は第三級アミン化合物の範囲から除外する。すなわち、本発明での第三級アミン化合物とは、アンモニア分子の3つの水素原子がいずれも炭化水素基により置換された構造(ただし、イミド化合物、アミド化合物のようにカルボニル基の炭素原子が窒素原子に結合した構造を除く)を有する第三級アミン化合物を指す。
 前記樹脂組成物中の第三級アミン化合物の量は、プロトン核磁気共鳴(H-NMR)スペクトル、ガスクロマトグラフィー(GC)、ガスクロマトグラフィー-質量分析(GC-MS)(SIM法)等の任意の測定手段により定量することができ、適当な標準試料の分析結果を参照することで、前記樹脂組成物中のポリイミド及び残存する前記ポリアミド酸の合計量に対する量を求めることができる。ポリイミド及び残存する前記ポリアミド酸の合計量は、ポリイミドを製造するための酸二無水物及び/又はジアミンが有する基のうち重合後も保持される基の化学構造に由来する特性値に基づき評価することができる。
1.1.5.含フッ素ポリイミドのより好ましい形態
1.1.5.1.エーテル結合及び/又はチオエーテル結合を含む含フッ素ポリイミド
 本発明で用いるポリイミドは、より好ましくは、
 繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであり、
 前記ポリイミドを構成する重合繰り返し単位中でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である
ことを特徴とするポリイミドである。
 前記ポリイミドは、典型的には、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上反応させて得られるポリイミドであり、前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にフッ素原子を有するものである。そして、前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有しており、前記ポリイミドを構成する前記酸二無水物及び前記ジアミンに由来する重合繰り返し単位でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である。
 ただし該ポリイミドは、
 主鎖(主鎖骨格)中に前記式(3)で示される繰り返し単位であって、式中Xが4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物残基であり、Yが2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン残基である前記単位を含むポリイミド、
 主鎖(主鎖骨格)中に前記式(3)で示される繰り返し単位であって、式中Xが4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物残基であり、Yがビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基である前記単位を含むポリイミド、及び
 主鎖(主鎖骨格)中に前記式(3)で示される繰り返し単位であって、式中Xが4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物残基であり、Yがビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基である前記単位を含むポリイミド、
からなる群から選択される少なくとも1種であることはない。
 ここで、4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物残基とは、式(1)が4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物を表す4価の有機基Xを指し;2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン残基とは、式(2)が2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパンを表す2価の有機基Yを指し;ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基とは、式(2)がビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホンを表す2価の有機基Yを指し;ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホン残基とは、式(2)がビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホンを表す2価の有機基Yを指す。
 すなわち本発明で用いるポリイミドは、好ましくは、
 4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物と、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパンとを反応させて得られるポリイミド、
 4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物と、ビス[4-(4-アミノフェノキシ)フェニル]スルホンとを反応させて得られるポリイミド、及び、
 4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物と、ビス[4-(3-アミノフェノキシ)フェニル]スルホンとを反応させて得られるポリイミド
からなる群から選択される少なくとも1種であることはない。
 すなわち、前記ポリイミドが式(I)で表される繰り返し単位を含み、Xが基x1、基x2及び基x3から選択され、Yが基y1、基y2、基y3、基y4、基y5、基y6、基y7、基y8及び基y9から選択される少なくとも1種である上記の好適な実施形態のポリイミドにおいて、Xが基x1である場合は、Yは基y3以外の基であることが好ましく、基y1、基y2、基y4、基y5、基y6、基y7、基y8及び基y9から選択される少なくとも1種であることがより好ましい。
 本発明者らは、重合繰り返し単位(例えば、酸二無水物及びジアミンに由来する重合繰り返し単位)中でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である含フッ素ポリイミドを表面に含む基材上では、細胞がスフェロイド、三次元細胞集合体等の三次元的な組織を形成し易いという驚くべき知見を見出した。この特徴を備える細胞培養用基材は、適度な柔軟性と疎水性を備えた表面を有するため、該表面上で細胞が三次元的な組織を形成し易いと考えられる。また、本発明の基材は、細胞の足場となる表面に立体的な構造を付与する必要がないため製造が容易である。
 該ポリイミドを構成する重合繰り返し単位(例えば、酸二無水物及びジアミンに由来する重合繰り返し単位)中のエーテル結合及びチオエーテル結合の総和は1以上であり、上限は特に限定されないが、6以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましく、4以下であることが更に好ましい。かかるエーテル結合及びチオエーテル結合の数がこの範囲内であるポリイミドは適度な柔軟性を有しており、それにより細胞の三次元的な培養が可能となる。
 なお、上記エーテル結合とは-O-で表される結合であるが、本発明でいうエーテル結合の数には、酸二無水物が有する酸無水物基(-C(O)-O-C(O)-部分)中の-O-部分の数は含まない。
 上記エーテル結合及びチオエーテル結合の数は、分子内にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する化合物中の当該エーテル結合及びチオエーテル結合の数と、当該分子内にエーテル結合及び/又はチオエーテル結合を有する化合物の反応モル比とから算出することができる。以下に計算方法の例を示すが、以下の形態のみに限定されるものではない。
(1)1分子内にエーテル結合を2個有する酸二無水物と、分子内にエーテル結合及びチオエーテル結合を有さないジアミンとを、モル比1/1で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合、エーテル結合及びチオエーテル結合の総和は、2×1+0×1=2個となる。分子内にエーテル結合及びチオエーテル結合を有さない酸二無水物と、1分子内にエーテル結合を2個有するジアミンとを、モル比1/1で反応させてポリアミド酸組成物を得、ポリイミドを得る場合も同様に計算され、2個となる。
(2)1分子内にエーテル結合を2個有する酸二無水物と、1分子内にエーテル結合を1個有するジアミンとを、モル比1/1で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合、エーテル結合及びチオエーテル結合の総和は、2×1+1×1=3個となる。1分子内にエーテル結合を1個有する酸二無水物と、1分子内にエーテル結合を2個有するジアミンとを、モル比1/1で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合も同様に計算され、3個となる。
(3)1分子内にエーテル結合を2個有する酸二無水物aと、分子内にエーテル結合及びチオエーテル結合を有さない酸二無水物bと、1分子内にエーテル結合を1個有するジアミンとを、モル比0.5/0.5/1.0で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合、エーテル結合及びチオエーテル結合の総和は、2×0.5+0×0.5+1×1=2個となる。
(4)1分子内にエーテル結合を2個有する酸二無水物と、1分子内にエーテル結合を1個有するジアミンaと、1分子内にエーテル結合を2個有するジアミンbとを、モル比1/0.5/0.5で反応させてポリアミド酸を得、ポリイミドを得る場合、エーテル結合及びチオエーテル結合の総和は、2×1.0+1×0.5+2×0.5=3.5個となる。
 なお、上記のように、全ての酸二無水物、ジアミン各々の和がそれぞれ等モルとなるように、原料成分の反応モル比を設定するものとする。
 エーテル結合及び/又はチオエーテル結合、並びにフッ素原子を含むポリイミドの製造に用いる酸二無水物及びジアミンのうち、少なくとも1種の化合物が有するエーテル結合及び/又はチオエーテル結合、並びにフッ素原子は、酸二無水物とジアミンとのアミド化反応及びイミド化反応によって消滅しない結合であることが好ましい。すなわち、上記ポリイミドは、その主鎖(主鎖骨格)中に、酸二無水物及び/又はジアミン化合物に由来するエーテル結合及び/又はチオエーテル結合、並びにフッ素原子を有する構造単位を含むものであることが好適である。また、製法に関わらず、上記ポリイミドは、その主鎖(主鎖骨格)中に、エーテル結合及び/又はチオエーテル結合、並びにフッ素原子を有する構造単位を含むものであることが好適である。
1.1.5.2.熱イミド化により得られた含フッ素ポリイミド
 本発明で用いるポリイミドは、より好ましくは、
 ポリアミド酸を加熱処理によりイミド化させて得られたポリイミドであり、且つ、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドである。
 前記含フッ素ポリアミドは、典型的には、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上重合させて得られたポリアミド酸を加熱処理によりイミド化させて得られた、前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は分子内にフッ素原子を有する化合物である、ポリイミドである。
 このような含フッ素ポリイミドを含む樹脂組成物により構成される基材表面は、該イミド化触媒を必要としない熱イミド化により行われるため、三次元培養を妨げる原因となる可能性のあるイミド化触媒の存在しない表面とすることが可能であり、該表面上で細胞が三次元的な組織を形成し易いと考えられる。
 熱イミド化の具体的な条件としては、上記1.1.2.1に例示した条件を採用することができる。熱イミド化におけるポリアミド酸の加熱処理は第三級アミン化合物の不存在下で行うことが好ましい。
 第三級アミン化合物の例は、上記1.1.2.2において化学イミド化触媒として例示した通りである。第三級アミン化合物とは、アンモニア分子の3つの水素原子がいずれも炭化水素基により置換された構造を有する化合物である。本発明においては、イミド化合物、アミド化合物のようにカルボニル基(C=O)の炭素原子が窒素原子に結合した構造は第三級アミン化合物の範囲から除外する。すなわち、本発明での第三級アミン化合物とは、アンモニア分子の3つの水素原子がいずれも炭化水素基により置換された構造(ただし、イミド化合物、アミド化合物のようにカルボニル基(C=O)の炭素原子が窒素原子に結合した構造を除く)を有する第三級アミン化合物を指す。
 上記ポリイミドを得るための熱イミド化は、イミド化触媒として第三級アミンに加えてカルボン酸無水物も存在しない条件下で行われることが更に好ましい。ここでカルボン酸無水物とは上記1.1.2.2において例示したものが挙げられる。
 本発明で用いる樹脂組成物の、他のより好ましい形態は、
 繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミド(例えば、酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上反応させて得られたポリイミドであって、前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にフッ素原子を有するポリイミド)を含み、
 前記樹脂組成物中の上記の第三級アミン化合物の量が、前記樹脂組成物中の前記ポリイミド及び残存する前記ポリアミド酸の合計量に対して0.030質量%以下であり、より好ましくは0.015質量%以下であり、更に好ましくは0.005質量%以下であり、最も好ましくは前記イミド化触媒が全く存在しない。
 このような含フッ素ポリイミドを含む樹脂組成物により構成される基材表面は、三次元培養を阻害する原因となる可能性のある第三級アミン化合物の量が十分に少ないため、該表面上で細胞が三次元的な組織を形成し易いと考えられる。
 前記樹脂組成物中の第三級アミン化合物の量は、プロトン核磁気共鳴(H-NMR)スペクトル、ガスクロマトグラフィー(GC)、ガスクロマトグラフィー-質量分析(GC-MS)(SIM法)等の任意の測定手段により定量することができ、適当な標準試料の分析結果を参照することで、前記樹脂組成物中のポリイミド及び残存する前記ポリアミド酸の合計量に対する量を求めることができる。ポリイミド及び残存する前記ポリアミド酸の合計量は、ポリイミドを製造するための成分(例えば、酸二無水物及び/又はジアミン)が有する基のうち重合後も保持される基の化学構造に由来する特性値に基づき評価することができる。
1.1.5.3.ビフェニル基を有する含フッ素ポリイミド
 本発明で用いるポリイミドは、より好ましくは、
 酸二無水物とジアミンとを各々1種又は2種以上反応させて得られるポリイミドであり、
 前記ジアミンが、ビフェニル基を含み、該ビフェニル基の2つのベンゼン環の各々が1つのアミノ基で置換されたジアミン化合物を含み、
 前記酸二無水物及び前記ジアミンのうち少なくとも1種の化合物は、分子内にフッ素原子を有することを特徴とする。
 また、本発明で用いるポリイミドは、より好ましくは、
 主鎖(主鎖骨格)中に式(3)で示される繰り返し単位を含み、
 式(3)中、Xは4価の有機基であり、Yは2価の有機基であり、
 X及びYに含まれるフッ素原子の合計は1個以上であり、
 Yは、ビフェニル基を含み、該ビフェニル基の2つのベンゼン環の各々が1つのアミノ基で置換されたジアミン化合物の構造であって、前記各アミノ基が窒素原子への単結合に置換された構造を有する
含フッ素ポリイミドであることを特徴とする。ここでYは、特に好ましくは、下記式(D)で示される基である。
 このような特徴を有するポリイミドを含む樹脂組成物により構成される基材表面上では、細胞が三次元的な組織を形成することが容易であるため好ましい。
 本発明のこの態様では、重合に用いる前記の式(2)で示されるジアミンとして、ビフェニル基を含み、該ビフェニル基の2つのベンゼン環の各々が1つのアミノ基で置換されたジアミン化合物を少なくとも含むものを用いる。該ビフェニル基の水素原子は、アミノ基以外の他の置換基により置換されていてよく、アミノ基以外の他の置換基により置換されていることがより好ましい。他の置換基の数は特に限定されないが、1又は2個であることが好ましい。
 該ジアミン化合物の好適な形態としては式(IX):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000058
 [式中、
 R11、R12、R13、R14及びR15のうち、1個は-NHであり、残りの4個はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、-SOH及び-OHからなる群から選択される基であり、
 R21、R22、R23、R24及びR25のうち、1個は-NHであり、残りの4個はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~6のアルコキシ基、-SOH及び-OHからなる群から選択される基であり、
 或いは、R11とR21、及び/又は、R15とR25は、一体となって-S(=O)-を形成してもよい]
で示される化合物が挙げられる。
 前記アルキル基としては、エチル基又はメチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
 前記アルコキシ基としては、エトキシ基又はメトキシ基が好ましく、メトキシ基が特に好ましい。
 前記アルキル基は、一部又は全部の水素原子がフッ素原子により置換されていてもよく、好ましくは、トリフルオロメチル基である。
 前記アルコキシ基は、一部又は全部の水素原子がフッ素原子により置換されていてもよく、好ましくは、トリフルオロメトキシ基である。
 式(IX)の化合物として特に好ましい化合物群としては、
 化合物群1: R11、R12、R13、R14及びR15のうち、1個が-NHであり、1個が炭素数1~6のフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくはトリフルオロメチル基)であり、残りが水素原子であり、且つ、R21、R22、R23、R24及びR25のうち、1個が-NHであり、1個が炭素数1~6のフッ素原子で置換されたアルキル基(好ましくはトリフルオロメチル基)であり、残りが水素原子である、式(IX)の化合物。
 化合物群2: R11、R12、R13、R14及びR15のうち、1個が-NHであり、1個が炭素数1~6のアルキル基(好ましくはメチル基)であり、残りが水素原子であり、且つ、R21、R22、R23、R24及びR25のうち、1個が-NHであり、1個が炭素数1~6のアルキル基(好ましくはメチル基)であり、残りが水素原子である、式(IX)の化合物。
 化合物群3: R11、R12、R13、R14及びR15のうち、1個が-NHであり、1個が-OHであり、残りが水素原子であり、且つ、R21、R22、R23、R24及びR25のうち、1個が-NHであり、1個が-OHであり、残りが水素原子である、式(IX)の化合物。
 化合物群4: R11とR21とが一体となって-S(=O)-を形成し、R12、R13、R14及びR15のうち1個が-NHであり、1個が炭素数1~6のアルキル基であり、残りが水素原子であり、且つ、R22、R23、R24及びR25のうち1個が-NHであり、1個が炭素数1~6のアルキル基であり、残りが水素原子である。
 化合物群5: R11、R12、R13、R14及びR15のうち、1個が-NHであり、1個が-SOHであり、残りが水素原子であり、且つ、R21、R22、R23、R24及びR25のうち、1個が-NHであり、1個が-SOHであり、残りが水素原子である、式(IX)の化合物。
 化合物群6: R11、R12、R13、R14及びR15のうち、1個が-NHであり、1個が炭素数1~6のアルコキシ基(好ましくはメトキシ基)であり、残りが水素原子であり、且つ、R21、R22、R23、R24及びR25のうち、1個が-NHであり、1個が炭素数1~6のアルコキシ基(好ましくはメトキシ基)であり、残りが水素原子である、式(IX)の化合物。
 上記化合物群1~6において、R13及びR23が-NHである。
 化合物群1のなかでも特に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000059
で示される化合物、すなわち2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)が好ましい。
 化合物群2のなかでも特に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000060
で示される化合物、すなわち2,2’-ジメチルー4.4’-ジアミノビフェニルが好ましい。
 化合物群3のなかでも特に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000061
で示される化合物、すなわち3,3’-ジヒドロキシ-4,4’-ジアミノビフェニルが好ましい。
 化合物群4のなかでも特に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000062
で示される化合物、すなわちO-トリジンスルホンが好ましい。
 化合物群5のなかでも特に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000063
で示される化合物、すなわちO-トリジンジスルホン酸が好ましい。
 化合物群6のなかでも特に、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000064
で示される化合物、すなわち2,2’-ジメトキシー4.4’-ジアミノビフェニルが好ましい。
 すなわち式(2)で示されるジアミンは、Y
 式(D)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000065
 [ただし、式Dにおいては、R11、R12、R13、R14及びR15のうち1個は上記式(IX)について定義したR11、R12、R13、R14及びR15のうち-NHに相当し窒素原子への単結合を示し、残りは上記式(IX)について定義したR11、R12、R13、R14及びR15のうち-NH以外の基であり、且つ、R21、R22、R23、R24及びR25のうち1個は上記式(IX)について定義したR11、R12、R13、R14及びR15のうち-NHに相当し窒素原子への単結合を示し、残りは上記式(IX)について定義したR21、R22、R23、R24及びR25のうち-NH以外の基である]
で示される基であるジアミンを含むことが好ましく、更に、式(D)~(D
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000066
のいずれかで示される基であるジアミンを含むことがより好ましい。
 すなわち前記の式(I)又は式(V)のY、式(III)又は式(VII)のY、式(IV)又は式(VIII)のYは、それぞれ、前記式(D)の基であることが好ましく、前記式(D)~(D)の基であることがより好ましい。
1.2.フッ素含有ポリマー
 本発明で用いるフッ素含有ポリマーの別の例は、フッ素含有芳香族環を有し、主鎖にエーテル結合を有するポリマーである。好ましくは、以下の式(I-1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000067
〔式中、R31、R32、R33及びR34のうち少なくとも1個がフッ素原子であり、R31、R32、R33及びR34がフッ素原子ではない場合、それぞれ独立して、水素原子(H)、シアノ基(CN)、置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルキル基、置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルコキシ基、置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルキルアミノ基、置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリール基、置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリールアミノ基、又は置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリールチオ基である。〕
で表される構造を繰り返し単位中に含み、主鎖にエーテル結合を有するポリマーである。
 式(I-1)において、R31、R32、R33及びR34のうち少なくとも2個がフッ素原子であることが好ましい。あるいは、R31、R32、R33及びR34のすべてがフッ素原子であってもよい。
 本発明において使用する樹脂組成物中のフッ素含有量は、1~60質量%、好ましくは5~60質量%、より好ましくは10~60質量%、さらに好ましくは15~50質量%である。かかるフッ素含有量の樹脂組成物により構成される基材表面では細胞が三次元的な組織を形成し易い。
1.2.1.フッ素含有ポリマーの具体例(1)
 本発明において使用するフッ素含有ポリマーの具体例は、下記式(II-2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000068
〔式中、nは重合度を表し、mは0又は1の整数であり、R41は下記式(II-3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000069
(式中、pは0又は1の整数であり、R42は以下の構造:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000070
のいずれかである。)で表される基である。〕
で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体である。
 式(II-2)において、重合度nは、具体的には2~5000、好ましくは5~500である。さらに、本発明において、含フッ素アリールエーテルケトン重合体は、同一の繰り返し単位からなるものであっても又は異なる繰り返し単位からなるものであってもよく、後者の場合には、その繰り返し単位はブロック状又はランダム状のいずれでもよい。
 なお、本発明において、上記式(II-2)で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体の製造方法については詳述するが、この記載から、式(II-2)で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体の末端は、フッ素原子を含むベンゼン環側がフッ素であり、R41側が水素原子であると、即ち、式(II-2)で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体は下記式(II-11):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000071
〔式中、nは重合度を表し、mは0又は1の整数であり、R41は上で定義した通りである。〕
で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体であると考えられる。
 上記式(II-2)において、mが0の場合には、下記式(II-4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000072
〔式中、nは重合度を表す。〕
で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体となる。
 また、上記式(II-2)において、mが1でありかつpが0である場合には、下記式(II-5):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000073
〔式中、nは重合度を表す。〕
で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体となる。
 さらに、上記式(II-2)において、mが1でありかつpが1である場合には、下記式(II-6):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000074
〔式中、nは重合度を表し、R42は前記のとおりである。〕
で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体となる。なお、上記式(II-6)では、nは、好ましくは2~2000、より好ましくは5~200である。
 すなわち、好ましい実施形態において、式(II-2)で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体は、下記式(II-1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000075
〔式中、R42は前記のとおりである。〕
で表される繰り返し単位を含むポリマーである。
 特に好ましい実施形態において、式(II-2)で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体は、下記式(II-12):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000076
で表される繰り返し単位を含むポリマーである。
 これらのうち、式(II-3)及び(II-4)で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体は、塩基性化合物の存在下で、有機溶媒中で、下記式(II-9):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000077
〔式中、qは0又は1の整数である。〕
で示される2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾイル化合物を加熱することにより得られる。
 上記反応において、反応温度は、30~250℃、好ましくは50~200℃である。
 また、下記式(II-6):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000078
〔式中、R42は前記のとおりであり、nは重合度である。〕
で示される含フッ素アリールエーテルケトン重合体は、塩基性化合物の存在下で、有機溶媒中で、下記式(II-8):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000079
で示される4,4’-ビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾイル)ジフェニルエーテル及び下記式(II-10):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000080
〔式中、R42は以下の構造:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000081
のいずれかである。〕
で示される2価のフェノール化合物を加熱することよって、得られる。
 上記反応において、反応温度は、20~150℃、好ましくは50~120℃である。この際、このように低温度で反応することで副反応を抑制し、重合体のゲル化を防止することができる。また、重合時間は、他の反応条件や使用する原料などにより異なるが、好ましくは、1~48時間、より好ましくは2~24時間である。さらに、重合反応は、常圧下又は減圧下いずれで行ってもよいが、設備面から、常圧下で行うことが望ましい。
 上記重合反応で使用される有機溶媒としては、例えば、N-メチルピロリジノン、N-メチル-2-ピロリジノン、N,N-ジメチルアセトアミド及びメタノール等の極性溶媒やトルエンなどが挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で又は2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。
 また、有機溶媒におけるペンタフルオロベンゾイルジフェニルエーテル化合物の濃度は、5~50重量%、好ましくは10~30重量%である。
 トルエンや他の同様の溶媒を反応の初期段階に使用する際には、フェノキシド生成の際に副生する水を、重合溶媒に関係なく、トルエンの共沸物として除去できる。
 本発明において使用される塩基性化合物は、重縮合反応によって生成するフッ化水素を捕集することにより重縮合反応を促進するよう作用し、さらに2価のフェノール化合物による重縮合反応の場合には、フェノール化合物をより反応性の高いアニオンに変える作用がある。
 このような塩基性化合物としては、例えば、炭酸カリウム、炭酸リチウム及び水酸化カリウムが挙げられる。
 また、本発明において、塩基性化合物の使用量は、式(II-3)及び(II-4)の重合体の場合では、使用されるペンタフルオロベンゾイルジフェニルエーテル化合物1モルに対して、0.5~10モル、好ましくは0.5~5モルであり、又は、式(II-5)の重合体の場合では、使用されるペンタフルオロベンゾイルジフェニルエーテル化合物1モルに対して、1~20モル、好ましくは1~10モルである。
 本発明において使用される2価のフェノール化合物としては、例えば、2,2-ビス(4-ビドロキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-へキサフルオロプロパン(以下、「6FBA」という)、ビスフェノールA(以下、「BA」という)、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン(以下、「HF」という)、ビスフェノールF(以下、「BF」という)、ハイドロキノン(以下、「HQ」という)及びレゾルシノール(以下、「RS」という)が挙げられる。2価のフェノール化合物の使用量は、4,4’-ビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾイル)ジフェニルエーテル1モルに対して、0.8~1.2モル、好ましくは0.9~1.1モルである。
 例えば、塩基性化合物の存在下で、有機溶媒中で、4,4’-ビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾイル)ジフェニルエーテルと、2価のフェノール化合物として6FBAとを反応させることにより、上記式(II-12)で表される繰り返し単位を含む含フッ素アリールエーテルケトンポリマーを生成することができる。
 重合反応終了後は、反応溶液より蒸発等により溶媒の除去を行ない、必要により留出物を洗浄することによって、所望の重合体が得られる。又は、反応溶液を重合体の溶解度が低い溶媒中に加えることにより、重合体を固体として沈殿させ、沈殿物を濾過により分離することによって、重合体を得てもよい。
1.2.2.フッ素含有ポリマーの具体例(2)
 フッ素含有ポリマーの別の具体例は、下記式(III-1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000082
〔式中、m’及びn’は、同一又は異なって、ベンゼン環に付加しているフッ素原子の数を表し、1~4の整数である。R51及びR52は、同一又は異なって、炭素数1~150の2価の有機基を表す。pは、重合度を表す。〕
で表される繰り返し単位を必須とする含フッ素アリールエステル重合体である。
 本発明において使用する含フッ素アリールエステル重合体は、上記式(III-1)で表される繰り返し単位を必須とするものである限り、その他の繰り返し単位を含んでいてもよいが、上記式(III-1)で表される繰り返し単位が含フッ素アリールエステル重合体を構成する繰り返し単位の主成分であることが好ましい。なお、含フッ素アリールエステル重合体においては、上記式(III-1)で表される繰り返し単位の構造は、同一であっても異なっていてもよく、異なる繰り返し単位により構成される場合には、ブロック状、ランダム状等のいずれの形態であってもよい。
 上記式(III-1)で表される繰り返し単位において、(-O-R52-O-)の部分は、ベンゼン環のエステル結合している炭素に対して、オルト位、メタ位、パラ位のいずれの炭素に結合していてもよいが、オルト位又はパラ位に結合しているものが好ましい。本発明において使用する含フッ素アリールエステル重合体においては、フッ素原子を有するベンゼン環は、4つの水素原子の一部又は全部がフッ素原子に置換された形態となっており、また、ベンゼン環の水素原子がフッ素原子以外のハロゲン原子や、アルキル鎖を有する置換基等のその他の置換基により置換された形態となっていてもよい。したがって、1つのベンゼン環において水素原子とフッ素原子、及び、フッ素原子以外のハロゲン原子や、その他の置換基との合計は4である。
 R51、R52は、同一又は異なって、炭素数1~150の2価の有機基を表すが、2価の有機基としては、炭素数1~50の有機基であることが好ましい。より好ましくは、下記式(8-1)~(8-19)で表される基のいずれかである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000083
 上記式(8-1)~(8-19)中、Y、Y’、Y、Y’、Y及びYは、同一若しくは異なって、置換基を表し、1つのベンゼン環は、0~4個のY、Y、Y及びY、0~3個のY’及びY’を置換基として有する。Y、Y’、Y、Y’、Y及びYで表される置換基としては、例えば、ハロゲン原子、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基、アリールチオ基等が挙げられる。
 本発明において使用する含フッ素アリールエステル重合体においては、上記式(8-1)~(8-19)で表される基のベンゼン環が置換基を1つ以上有し、その置換基が炭素数1~30であって、置換基を有していてもよいアルキル基、アルコキシ基等であること、又は、ベンゼン環が置換基を有しないことが好ましい。より好ましくは、ベンゼン環は置換基を有しない。すなわち、下記式(9-1)~(9-19)で表される基であることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000084
 本発明において使用する含フッ素アリールエステル重合体においては、上記式(III-1)中、R51の構造が上記(9-6)又は(9-18)のいずれかであって、かつベンゼン環が置換基を有さないものであることが好ましい。すなわち、本発明の含フッ素アリールエステル重合体は、下記式(III-2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000085
〔式中、m’及びn’は、同一又は異なって、ベンゼン環に付加しているフッ素原子の数を表し、1~4の整数である。R52は、同一又は異なって、炭素数1~150の2価の有機基を表す。pは、重合度を表す。〕
で表される繰り返し単位及び/又は下記式(III-3);
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000086
〔式中、m’及びn’は、同一又は異なって、ベンゼン環に付加しているフッ素原子の数を表し、1~4の整数である。R52は、同一又は異なって、炭素数1~150の2価の有機基を表す。pは、重合度を表す。〕
で表される繰り返し単位を必須とするものであることが好ましい。
 含フッ素アリールエステル重合体の数平均分子量(Mn)としては、要求される特性等に合わせて適宜設定すればよいが、1000以上、1000000以下であることが好ましい。より好ましくは、3000以上、500000以下である。数平均分子量は、GPC(東ソー社製、HLC-8120GPC)を用いて、標準サンプルにポリスチレン、展開溶媒にTHFを用いて測定することができる。
 上記式(III-1)で表される含フッ素アリールエステル重合体の製造方法は、特に制限されないが、含フッ素エステル化合物とジヒドロキシ化合物とを重合する工程を含む製造方法が好ましい。また、反応効率の点から、この工程は、塩基性触媒存在下で行われることが好ましい。
 すなわち、上記式(III-1)で表される含フッ素アリールエステル重合体は、下記式(III-4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000087
〔式中、m及びnは、同一又は異なって、ベンゼン環に付加しているフッ素原子の数を表し、1~5の整数である。R51は、炭素数1~150の2価の有機基を表す。〕
で表される含フッ素エステル化合物と下記式(III-5):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000088
〔式中、R52は、炭素数1~150の2価の有機基を表す。〕
で表されるジヒドロキシ化合物とを塩基性触媒存在下で重合する工程を含む製造方法により製造されることが好ましい。
 上記式(III-4)で表される含フッ素エステル化合物は、反応性が高いことから、上記製造方法のように、この含フッ素エステル化合物を原料として重合体を製造する場合には、均一系での重合、界面重合等、重合方法を選ばず様々な重合方法を用いることができ、また、従来の含フッ素化合物を用いた重合反応に比べて低温である150℃以下の条件下でも重合することが可能である。
 上記製造方法においては、ジヒドロキシ化合物由来の構造(-O-R52-O-)の部分がベンゼン環のエステル基が結合している炭素に対して、オルト位、メタ位、パラ位のいずれの炭素に結合していてもよいが、オルト位又はパラ位に結合したものが好ましい。また、1つのベンゼン環にジヒドロキシ化合物由来の部分が2つ以上結合すると、架橋構造を形成することになる場合があるが、架橋構造を有すると生成する重合体がゲル化することから、架橋構造が少ないものが好ましい。上記製造方法においては、反応温度と反応時間、用いる溶媒や塩基性触媒の種類と濃度、原料の仕込み順序や反応系中の水分量等によって架橋構造の生成しやすさが異なるため、それぞれを最適化することにより、架橋構造の生成を抑制することが可能となる。
 上記製造方法における重縮合反応においては、反応原料の有効利用及び生成物の収率の向上の点から、原料として使用されるジヒドロキシ化合物と含フッ素エステル化合物との比率を適宜設定することが好ましく、含フッ素エステル化合物1モルに対して、ジヒドロキシ化合物を0.8~1.2モル使用することが好ましい。より好ましくは、ジヒドロキシ化合物を0.9~1.1モル使用することである。
 上記製造方法における重縮合反応の反応温度としては、0~100℃とすることが好ましく、より好ましくは10~80℃である。また、反応時間は、1~40時間とすることが好ましく、より好ましくは1~30時間である。更に、上記反応は、減圧下、常圧下又は加圧下のいずれで行われてもよいが、設備面等を考慮すると、常圧下で反応を行うことが好ましい。
 上記製造方法における重縮合反応においては、含フッ素エステル化合物が溶媒への溶解性に優れていることに起因して様々な溶媒を用いることができ、アセトニトリル、ベンゾニトリル等のニトリル類;ニトロベンゼン、ニトロメタン等のニトロ類;アセトン、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルエチルケトン(MEK)、シクロヘキサノン等のケトン類;クロロホルム、塩化メチレン、四塩化炭素、クロロエタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン等の炭化水素類;ジエチルエーテル、イソプロピルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン、ジフェニルエーテル、ベンジルエーテル、tert-ブチルエーテル等のエーテル類;蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル等のエステル類;N-メチル-2-ピロリジノン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)等を用いることができる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アセトン、アセトニトリル、メチルイソブチルケトン(MIBK)、メチルエチルケトン(MEK)、N-メチル-2-ピロリジノン(NMP)、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルアセトアミド(DMAc)が好ましい。溶媒の量としては、上記反応を効率良く進行できる量であればよいが、含フッ素エステル化合物が溶媒中に1~50質量%となるような量とすることが好ましく、より好ましくは1~30質量%存在するような量である。
 上記製造方法における重縮合反応において用いられる塩基性化合物としては、重縮合反応によって生成するフッ化水素を捕集することにより重縮合反応を促進するよう作用し、更に上述したようなジヒドロキシ化合物をより反応性の高いアニオンに変える作用があるものが好適であり、例えば、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、フッ化カリウム、トリブチルアミン、ピリジン、炭酸カリウム、炭酸リチウム、水酸化カリウム、トリエチルアミン等の1種又は2種以上が好適である。このような塩基性化合物の使用量としては、使用される含フッ素エステル化合物1モルに対して、0.5~20モルが好ましい。より好ましくは0.8~10モルである。
 上記重縮合反応終了後は、蒸発等により反応溶液中の溶媒の除去を行い、必要により留出物を洗浄することによって、上記式(III-1)で表される繰り返し単位を有する含フッ素アリールエステル重合体が得られることになる。また、反応溶液を重合体の溶解度が低い溶媒中に加えることにより、含フッ素アリールエステル重合体を固体として沈殿させ、沈殿物を濾過により分離することによって得ることもできる。
 本発明の含フッ素アリールエステル重合体は、溶剤への溶解性に優れることから、フィルム状、ファイバー状等の様々な形状の成形体に成形して用いることが可能である。本発明の含フッ素アリールエステル重合体を含む成形体は、溶剤溶解性に優れることに起因して成形加工性が高いことに加え、耐熱性、低吸湿性、透明性、耐候性、撥水性及び電気的特性に優れたものである。
1.2.3.フッ素含有ポリマーの具体例(3)
 本発明において使用することができるフッ素含有ポリマーの別の具体例は、下記式(IV-1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000089
〔式中、R31は、置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルキル基、置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルコキシ基、置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルキルアミノ基、置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルキルチオ基、置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリール基、置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリールオキシ基、置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリールアミノ基又は置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリールチオ基を表し;R61は、2価の有機基を表し;並びにnは重合度を表す。〕
で示されるポリシアノアリールエーテルである。
 前記式(IV-1)において、R31は、置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル及び2-エチルヘキシル、好ましくはメチル、エチル、プロピル及びブチル;置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、2-エチルヘキシルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、フルフリルオキシ及びアリルオキシ、好ましくはメトキシ、エトキシ、プロポキシ、イソプロポキシ及びブトキシ;置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルキルアミノ基、例えば、メチルアミノ、エチルアミノ、ジメチルアミノ、ジエチルアミノ、プロピルアミノ、n-ブチルアミノ、sec-ブチルアミノ及びtert-ブチルアミノ、好ましくはメチルアミノ、エチルアミノ、ジメチルアミノ及びジエチルアミノ;置換基を有してもよい炭素原子数1~12のアルキルチオ基、例えば、メチルチオ、エチルチオ、プロピルチオ及びn-ブチルチオ、sec-ブチルチオ、tert-ブチルチオ及びiso-プロピルチオ、好ましくは、メチルチオ、エチルチオ及びプロピルチオ;置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリール基、例えば、フェニル、ベンジル、フェネチル、o-,m-若しくはp-トリル、2,3-若しくは2,4-キシリル、メシチル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、ビフェニリル、ベンズヒドリル、トリチル及びピレニル、好ましくはフェニル並びにo-,m-及びp-トリル;置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリールオキシ基、例えば、フェノキシ、ベンジルオキシ、ヒドロキシ安息香酸及びそのエステル類(例えば、メチルエステル、エチルエステル、メトキシエチルエステル、エトキシエチルエステル、フルフリルエステル及びフェニルエステルなど;以下、同様)由来の基、ナフトキシ、o-,m-若しくはp-メチルフェノキシ、o-,m-若しくはp-フェニルフェノキシ、フェニルエチニルフェノキシ、並びにクレソチン酸及びそのエステル類由来の基、好ましくはフェノキシ及びナフトキシ;置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリールアミノ基、例えば、アニリノ、o-,m-若しくはp-トルイジノ、1,2-若しくは1,3-キシリジノ、o-,m-若しくはp-メトキシアニリノ並びにアントラニル酸及びそのエステル類由来の基、好ましくはアニリノ及びo-,m-若しくはp-トルイジノ;又は置換基を有してもよい炭素原子数6~20のアリールチオ基、例えば、フェニルチオ、フェニルメタンチオ、o-,m-若しくはp-トリルチオ並びにチオサリチル酸及びそのエステル類由来の基、好ましくはフェニルチオを表す。これらのうち、置換基を有してもよいアリールオキシ基、アリールチオ基及びアリールアミノ基が好ましく、さらに、フェノキシ、フェニルチオ及びアニリノがR31として最も好ましい。
 また、上記式(IV-1)において、R31が置換基を有するアルキル基、アルコキシ基、アルキルアミノ基、アルキルチオ基、アリール基、アリールオキシ基、アリールアミノ基又はアリールチオ基を表す際に使用できる置換基としては、目的物の所望の特性に応じて適宜選択でき、特に制限されるものではないが、例えば、炭素原子数1~12のアルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、sec-ブチル、tert-ブチル、ペンチル、イソペンチル、ネオペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル及びドデシル;ハロゲン原子、例えば、フッ素、塩素、臭素及びヨウ素;シアノ基、ニトロ基並びにカルボキシエステル基などが挙げられる。これらのうち、好ましくはメチル及びカルボキシエステル基である。
 さらに、上記式(IV-1)において、R61は、2価の有機基を表し、例えば、下記式で示される基が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000090
 これらのうち、下記式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000091
で示される2価の有機基がR61として好ましく、特に下記式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000092
で示される2価の有機基がR61として好ましい。
 さらに、上記式(IV-1)において、nは重合度を表し、具体的には、5~1000、好ましくは10~500である。なお、本発明において使用するポリシアノアリールエーテルは、上記式(IV-1)の構成単位の同一の繰り返し単位からなるものであっても又は異なる繰り返し単位からなるものであってもよく、後者の場合には、その繰り返し単位はブロック状又はランダム状のいずれでもよい。
 また、本発明のポリシアノアリールエーテルの製造方法については以下に詳述するが、この記載から、式(IV-1)で示されるポリシアノアリールエーテルの末端は、フッ素原子を含むベンゼン環側がフッ素であり、酸素原子(R61)側が水素原子であると、即ち、式(IV-1)で示されるポリシアノアリールエーテルは下記式(IV-4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000093
で示されるポリマーであると考えられる。
 本発明のポリシアノアリールエーテルは、下記式(IV-2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000094
で示されるテトラフルオロベンゾニトリル誘導体を、下記式(IV-3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000095
で示されるジヒドロキシ化合物と塩基性触媒の存在下で重合することによって、製造される。この際、上記式(IV-2)におけるR31及び上記式(IV-3)におけるR61の定義は、上記式(IV-1)におけるR31及びR61の定義と同様である。
 本発明において、式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体は、公知の方法によって製造できるが、例えば、式:R31H[式中、R31は上記式(IV-1)における定義と同様である]で示される化合物を有機溶媒中で塩基性化合物の存在下で2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾニトリル(本明細書中、「PFBN」とも称する)と反応させることによって得られる。
 上記反応において、式:R31Hで示される化合物及びPFBNは、それぞれ、単一の化合物として使用されてもあるいは2種以上の式:R31Hで示される化合物及び/又はPFBNの混合物の形態で使用されてもよいが、精製工程やポリマーの物性などを考慮すると、単一の化合物として使用されることが好ましい。なお、後者の場合には、使用される複数又は単一のPFBNのモル数の合計が、複数又は単一の式:R31Hで示される化合物のモル数の合計に等しい又はほぼ等しいことが好ましいが、具体的には、式:R31Hで示される化合物の使用量が、PFBN 1モルに対して、好ましくは0.1~5モル、より好ましくは0.5~2モルである。
 上記反応において使用できる有機溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリジノン、N,N-ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン及びメタノール等の極性溶媒;並びにこれらの極性溶媒とトルエンやキシレン等の非極性溶媒との混合溶媒などが挙げられる。これらの有機溶媒は、単独で又は2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。また、有機溶媒におけるPFBNの濃度は、1~40質量%、好ましくは、5~30質量%である。この際、トルエンや他の同様の溶媒を反応の初期段階に使用する際には、反応中に副生する水を、重合溶媒に関係なく、トルエンの共沸物として除去できる。
 また、上記反応において使用される塩基性化合物は、反応を促進させるために生成するフッ化水素を捕集するよう作用するものであることが望ましい。このような塩基性化合物としては、例えば、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、フッ化カリウム、トリエチルアミン、トリブチルアミン及びピリジンなどが挙げられる。この際、塩基性化合物の使用量は、使用されるPFBN 1モルに対して、0.1~5モル、好ましくは0.5~2モルである。
 さらに、上記反応における反応条件は、R1Hで示される化合物とPFBNとの反応が効率よく進行するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、反応は、好ましくは反応系を撹拌状態に保ちながら、通常、20~180℃、好ましくは40~160℃の温度で行なわれる。また、反応時間は、他の反応条件や使用する原料などにより異なるが、通常、1~48時間、好ましくは2~24時間である。さらに、反応は、常圧下又は減圧下いずれで行ってもよいが、設備面から、常圧下で行うことが望ましい。このような反応によって得られる生成物は、反応混合物に蒸留水を注加し、ジクロロメタン、ジクロロエタン又は四塩化炭素等の抽出剤で抽出した後、有機層を抽出物から分離し、抽出剤を留去することにより得られる。さらに、この生成物を、必要であれば、メタノール又はエタノール等で再結晶化することによって、結晶として得てもよい。
 このようにして合成された式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体は、上述したように、さらに式(IV-3)のジヒドロキシ化合物と塩基性触媒の存在下で重合に供されることによって、目的の式(IV-1)のポリシアノアリールエーテルが製造される。この際、式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体は、上記したような抽出、再結晶化、クロマトグラフィー及び蒸留等の精製工程を経た後使用されても又は精製工程を行なわずにそのまま使用してもよいが、次工程の収率などを考慮すると精製された後使用することが好ましい。
 上記反応において使用される式(IV-3)のジヒドロキシ化合物は、目的産物である式(IV-1)のポリシアノアリールエーテルの構造に従って選択される。好ましく使用される式(IV-3)のジヒドロキシ化合物としては、以下に示されるように、2,2-ビス(4-ビドロキシフェニル)-1,1,1,3,3,3-へキサフルオロプロパン(以下、「6FBA」という)、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル(以下、「DPE」という)、ハイドロキノン(以下、「HQ」という)、ビスフェノールA(以下、「BA」という)、9,9-ビス(4-ヒドロキシフェニル)フルオレン(以下、「HF」という)、フェノールフタレイン(以下、「PP」という)、9,9-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)フルオレン(以下、「MHF」という)、1,4-ビス(ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン(以下、「CHB」という)、及び4,4’-ジヒドロキシビフェニル(以下、「BP」という)が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000096
 上記反応において、式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体及び式(IV-3)のジヒドロキシ化合物は、それぞれ、単一の化合物として使用されてもあるいは2種以上の式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体及び/又は式(IV-3)のジヒドロキシ化合物の混合物の形態で使用されてもよいが、精製工程やポリマーの物性などを考慮すると、単一の化合物として使用されることが好ましい。なお、後者の場合には、使用される複数又は単一の式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体のモル数の合計が、複数又は単一の式(IV-3)のジヒドロキシ化合物のモル数の合計に等しい又はほぼ等しいことが好ましいが、具体的には、式(IV-3)のジヒドロキシ化合物の使用量は、式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体1モルに対して、0.1~5モル、好ましくは1~2モルである。
 上記反応は、有機溶剤中で行なわれて又は無溶剤下で行なわれてもよいが、有機溶剤中に行われることが好ましい。前者の場合、使用できる有機溶剤としては、例えば、N-メチル-2-ピロリジノン、N,N-ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン及びメタノール等の極性溶媒;並びにこれらの極性溶媒とトルエンやキシレン等の非極性溶媒との混合溶媒などが挙げられる。これらの有機溶剤は、単独で又は2種以上の混合物の形態で使用されてもよい。また、有機溶剤における式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体の濃度は、1~50質量%、好ましくは5~20質量%である。この際、トルエンや他の同様の溶剤を反応の初期段階に使用する際には、反応中に副生する水を、重合溶剤に関係なく、トルエンの共沸物として除去できる。
 また、本発明において、式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体及び式(IV-3)のジヒドロキシ化合物の反応は、塩基性触媒の存在下で行なうことを必須とする。塩基性触媒は、式(IV-3)のジヒドロキシ化合物による重縮合反応を促進するよう、式(IV-3)のジヒドロキシ化合物をより反応性の高いアニオンに変える作用を有するものが好ましく、具体的には、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム又はフッ化カリウムなどが挙げられる。また、塩基性触媒の使用量は、式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体と式(IV-3)のジヒドロキシ化合物との反応が良好に進行できる量であれば特に制限されるものではないが、式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体1モルに対して、通常、0.1~5モル、好ましくは0.5~2モルである。
 さらに、上記重合反応における反応条件は、式(IV-2)のテトラフルオロベンゾニトリル誘導体と式(IV-3)のジヒドロキシ化合物との反応が効率よく進行するものであれば特に制限されるものではないが、例えば、重合温度は、好ましくは200℃以下、より好ましくは20~150℃、最も好ましくは40~100℃である。このように低温度で反応することで、特別の設備を必要とすることなく、副反応を抑制し、ポリマーのゲル化を防止することができる。また、重合時間は、他の反応条件や使用する原料などにより異なるが、好ましくは、1~48時間、より好ましくは2~24時間である。さらに、重合反応は、常圧下又は減圧下いずれで行ってもよいが、設備面から、常圧下で行うことが望ましい。
 上記重合反応終了後は、反応溶液より蒸発等により溶媒の除去を行ない、必要により留出物を洗浄することによって、所望のポリマーが得られる。又は、反応溶液をポリマーの溶解度が低い溶媒中に加えることにより、ポリマーを固体として沈殿させ、沈殿物を濾過により分離することによって、ポリマーを得てもよい。
1.2.4.ポリマー含有樹脂組成物の化学的、物理的特徴
1.2.4.1.酸素ガス透過係数
 本発明の細胞培養用基材が高い酸素ガス透過性を有するためには、高い酸素ガス透過係数を有するフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物を使用することが好ましい。具体的には、樹脂組成物の酸素ガス透過係数は、好ましくは0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上であり、より好ましくは0.50×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは1.0×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは1.5×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは2.0×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは2.5×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは3.0×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上である。フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物の酸素ガス透過係数が高いほど、培養細胞への酸素供給が進み易く好ましい。該樹脂組成物の酸素ガス透過係数の上限値は特に限定されないが、通常は2.0×10-8cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以下、好ましくは1.5×10-8cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以下である。
1.2.4.2.水接触角
 本発明の細胞培養用基材においてフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物(フィルム状、膜状、板状等の形状に加工された状態)により構成される表面の水接触角は、好ましくは70°以上、より好ましくは73°以上、更に好ましくは75°以上であり、好ましくは115°以下、より好ましくは112°以下、更に好ましくは110°以下である。水接触角がこの範囲内であるとき、細胞が基材表面に適度な強度で付着し易く、該表面を足場として細胞が三次元的な組織を形成することが可能となる。なお、接触角は自動接触角計(協和界面科学製:DM-500)を用いて温度25℃において水による接触角測定を行うことにより算出できる。
1.2.4.3.引張弾性率
 前記フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物はまた、柔軟性に優れるものであることが好ましい。一実施形態では、前記フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物は、前記フッ素含有ポリマーの重合単位がエーテル結合を有することに起因して、柔軟性に優れるものである。柔軟性は、引張弾性率によって評価することができる。例えば、引張弾性率が2GPa以下とすることができる。このように前記樹脂組成物が引張弾性率が2GPa以下である形態もまた、本発明の好適な形態の1つである。引張弾性率がこの範囲である柔軟性を有する樹脂組成物により構成される表面上において細胞は三次元組織を形成し易い。前記樹脂組成物の引張弾性率は、より好ましくは1.8GPa以下、更に好ましくは1.5GPa以下である。引張弾性率の下限は特に限定されないが、好ましくは0.3GPa以上、より好ましくは0.5GPa以上である。引張弾性率(GPa)は、当技術分野において公知の動的粘弾性測定方法により測定することができる。
2.細胞培養用基材
 本発明の細胞培養用基材は、表面の少なくとも一部が前記フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成されていることを特徴とする。
 細胞培養用基材とは、細胞培養に用いられる、細胞の増殖の足場となる表面を有する部材である限り形態は特に限定されない。例えばフィルム状又は板状の形態である細胞培養用基材は、その一方の表面に細胞を含む培地を載せて細胞培養を実施することや、該基材をシングル若しくはマルチウェルプレートなどの培養用のプレート、培養シャーレ、培養ディッシュ、フラスコ、培養バック等の各種細胞培養用容器に収容して固定し、該容器に細胞を含む培地を加えて細胞培養を実施することができる。また、細胞培養用基材は、それ自体が、シングル若しくはマルチウェルプレートなどの培養用のプレート、培養シャーレ、培養ディッシュ、フラスコ、培養バック等の各種細胞培養用容器の形態であってもよい。培養バックは浮遊細胞や幹細胞等を浮遊状態で培養する等の際に用いることが可能である。
 前記樹脂組成物により構成される表面は、細胞培養用基材の表面のうち、細胞培養時に細胞を含む培地と接触する表面の一部又は全部であり、好ましくは、細胞培養用基材の表面のうち、細胞培養時に細胞を含む培地の鉛直方向下方に位置する表面の一部又は全部である。細胞培養用基材の表面の全体が前記樹脂組成物から構成されていてもよい。細胞培養用基材の、前記樹脂組成物により表面が構成されている部分では、培養時に細胞が足場として利用する最表面が前記樹脂組成物により構成されていればよく、該部分の厚さ方向に沿って前記最表面から離れた位置の材料は特に限定されない。すなわち本発明の細胞培養用基材は、少なくとも、細胞培養時に細胞を含む培地と接触する表面の一部又は全部に、前記樹脂組成物により構成される層を備えていればよい。例えば、図1に示す実施形態1のように、細胞培養用基材の、前記樹脂組成物を表面Sに含む部分は、表面だけでなく、厚さ方向の全体にわたって前記樹脂組成物により構成されていてもよく、或いは、図2に示す実施形態2のように、培養時に細胞にとっての足場となる最表面S及びその近傍に前記樹脂組成物のフィルム1が形成され、フィルム1の前記最表面Sと反対の側には任意の材料からなる支持体2が配置されていてもよい。
 本発明の細胞培養用基材の好ましい実施形態は、前記樹脂組成物により構成されるフィルム状の細胞培養用基材(実施形態1)、又は、支持体と、該支持体に一体化され表面の少なくとも一部を覆う、前記樹脂組成物により構成されるフィルムとを備える細胞培養用基材(実施形態2)である。すなわち、図1に示すように、実施形態1に係る細胞培養用基材10は前記樹脂組成物により構成されるフィルム1を備える。図2に示すように、実施形態2に係る細胞培養用基材10は前記樹脂組成物により構成されるフィルム1と支持体2とを備える。どちらの実施形態においても、前記樹脂組成物により構成されるフィルムは同様の方法で形成することができる。実施形態2において支持体は、フィルム状、多孔質の支持体や、メッシュ状の支持体等を使用しても良く、板状、培養ディッシュ、シャーレ、シングル若しくはマルチウェルプレート、フラスコ等の各種細胞培養用容器の形状等の、細胞培養用途に用いることができる任意の形状とすることができる。
 一実施形態において、発明の細胞培養用基材は、表面の少なくとも一部にフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成されたフィルムを備えた細胞培養用基材であることが好ましい。
 本発明の細胞培養用基材における、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される層(「フィルム」或いは「膜」ともいう)の厚さ(支持体の厚さを含まない)は、基材全体として適度な酸素ガス透過度となるように適宜調整することができるが、典型的には0.1μm以上、5mm以下とすることが好ましく、0.5μm以上、3mm以下とすることがより好ましく、1μm以上、2mm以下とすることが更に好ましく、5μm以上、1mm以下とすることが特に好ましい。
 なお、本発明において「酸素ガス透過係数」及び「酸素ガス透過度」は、それぞれ、JIS K7126-1(差圧法)付属書2に準拠した方法により測定した値を指す。「酸素ガス透過係数」及び「酸素ガス透過度」はどちらも25℃、相対湿度ほぼ0%の乾燥条件で測定した値を0℃、1気圧の標準状態に換算した値で示す。具体的には以下の測定条件を採用することができる。
 試験方法:差圧法(JIS K7126-1付属書2に準拠)
 検知器:ガスクロマトグラフ(熱伝導検出器:TCD)
 試験差圧:1atm
 試験気体:酸素ガス(乾燥状態(相対湿度ほぼ0%))
 試験条件:25℃±2℃
 透過面積:1.52×10-3
 装置:差圧式ガス・蒸気透過率測定装置(GTR-30XAD2,G2700T・F)
GTRテック(株)・ヤナコテクニカルサイエンス(株)製
 図3に示す例のように、細胞培養用基材が複数の層から構成される場合は、細胞培養用基材の全体の酸素ガス透過度を直接測定により求めてもよいし、各層の酸素ガス透過度から基材全体の酸素ガス透過度を算出してもよい。
 本発明で用いる細胞培養用基材は、酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である。本発明の細胞培養用基材が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上という高い酸素ガス透過度を有する場合、該基材の、前記樹脂組成物を含む表面上で細胞を培養するとき酸素の供給がされ易く、細胞の生育と、細胞による三次元組織の形成と組織の生育が進み易い。本発明の細胞培養用基材の酸素ガス透過度は、より好ましくは1094cm(STP)/(m・24h・atm)以上、より好ましくは2189cm(STP)/(m・24h・atm)以上、より好ましくは3283cm(STP)/(m・24h・atm)以上、より好ましくは4378cm(STP)/(m・24h・atm)以上、より好ましくは5472cm(STP)/(m・24h・atm)以上、より好ましくは6566cm(STP)/(m・24h・atm)以上である。本発明の細胞培養用基材の酸素ガス透過度が高いほど、培養細胞への酸素供給が進み易く好ましい。本発明の細胞培養用基材の酸素ガス透過度の上限値は特に限定されないが、通常は437760cm(STP)/(m・24h・atm)以下、好ましくは328320cm(STP)/(m・24h・atm)以下の値である。
 本発明の細胞培養用基材はフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面を有している。本発明の細胞培養用基材が上記の酸素ガス透過性を有するためには、前記樹脂組成物として高い酸素ガス透過係数を有するものを使用することが好ましい。具体的には、樹脂組成物の酸素ガス透過係数は好ましくは0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上であり、より好ましくは0.50×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは1.0×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは1.5×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは2.0×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは2.5×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上、より好ましくは3.0×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上である。フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物の酸素ガス透過係数が高いほど、培養細胞への酸素供給が進み易く好ましい。該樹脂組成物の酸素ガス透過係数の上限値は特に限定されないが、通常は2.0×10-8cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以下、好ましくは1.5×10-8cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以下である。
 本発明の細胞培養用基材が、図2の実施形態2のように、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成されるフィルム1と、支持体2とから構成される場合、支持体2は、フィルム1と組み合わされた基材10全体として酸素ガス透過度が上記の範囲となるように適宜選択することが好ましい。支持体2としては特に、多孔質の支持体や、メッシュ状の支持体等の、フィルム1の酸素ガス透過性を実質的に妨げない支持体を使用することが好ましい。
 フィルムを形成する方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、溶液流延法、溶液キャスト法などの溶液製膜法;カレンダー法;プレス成形法などが挙げられる。これらの方法のなかでは、生産性に優れていることから、溶液製膜法が好ましい。
 フィルム形成のための溶液としては、前記含フッ素ポリアミド酸の溶液や、前記フッ素含有ポリマーの溶液が利用できる。含フッ素ポリアミドを用いる実施形態において、前記含フッ素ポリアミド酸の溶液が好ましいことがある。前記ポリアミド酸の溶液を用いたフィルム形成では、熱イミド化とフィルム形成を同時に行うことができる。
 含フッ素ポリアミド酸を用いる一実施形態において、本発明の細胞培養容器は、
 前記含フッ素ポリアミド酸が溶媒中に溶解された溶液の膜を形成する工程と、
 前記膜を加熱処理することにより前記膜中のポリアミド酸をイミド化して前記フィルムを形成する工程と
を含む方法により製造することができる。
 本発明では、前記含フッ素ポリアミド酸が溶媒中に溶解した溶液を「ポリアミド酸溶液」と呼ぶ。あるいは、特定の実施形態において、本発明では、前記含フッ素ポリアミド酸が溶媒中に溶解した溶液と、前記含フッ素ポリイミドが溶媒中に溶解した溶液と、前記フッ素含有ポリマーが溶媒中に溶解した溶液を総称して「樹脂溶液」と呼ぶ。
 ポリアミド酸溶液においてポリアミド酸を溶解するための溶媒、又はフッ素含有ポリマーを溶解するための溶媒としては、熱イミド化及びアミド化反応に関して上記したのと同様の溶媒が好適である。例えば、N-メチルピロリドン、N-メチル-2-ピロリジノン、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルイソブチルケトン、アセトニトリル、ベンゾニトリル、ニトロベンゼン、ニトロメタン、ジメチルスルフォキシド、アセトン、メチルエチルケトン、イソブチルケトン、メタノール等の極性溶媒;トルエンやキシレン等の非極性溶媒等が挙げられる。中でも、極性溶媒を用いることが好ましい。これらの有機溶媒は、単独で使用されてもよいし、2種以上の混合物として使用されてもよい。
 ポリアミド酸溶液中のポリアミド酸の濃度又は溶液中のフッ素含有ポリマーの濃度は、得られる樹脂組成物の重合反応性と重合後の粘度、その後の製膜、焼成での取り扱いやすさから、好ましくは5重量%以上、より好ましくは10重量%以上であり、好ましくは50重量%以下より好ましくは40重量%以下である。具体的な濃度は予備実験で決定すればよい。
 フィルムを形成する典型的な方法としては、前記樹脂溶液を製膜用支持体の表面に、例えば、スピンコーティング法、キャスティング法、ロールコーティング法、ダイコーティング法、グラビアコーティング法、スプレイコーティング法、バーコーティング法、フレキソ印刷法、ディップコーティング法等の通常の方法で塗布して塗膜を形成する方法が挙げられる。前記樹脂溶液を製膜用支持体に塗布する際の塗布量は、乾燥膜厚が0.1μm以上、5mm以下(例えば1mm以下)となるようにすることが好ましく、0.5μm以上、1μm以下(例えば500μm以下)となるように調整することがより好ましい。その後、溶媒を除去し、必要に応じて焼成することで熱イミド化又は化学イミド化された含フッ素ポリイミドを含むフィルム、フッ素含有ポリマーを含むフィルムを得ることができる。
 熱アミド化に関する特定の実施形態において、ポリアミド酸溶液の膜を加熱処理する際の条件は、ポリアミド酸がイミド化することができる条件であれば特に限定されないが、空気中で、好ましくは、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスの雰囲気下で、或いは真空中で、好ましくは温度50~400℃、より好ましくは100~380℃、好ましくは時間0.1~10時間、より好ましくは0.2~5時間の条件である。加熱処理は、複数回に分けて段階的に行ってもよいし、連続的に行ってもよい。
 製膜用支持体を構成する材料としては、例えば、石英;ガラス、ホウ珪酸ガラス、ソーダガラス等の無機ガラス;カーボン;金、銀、銅、シリコン、ニッケル、チタン、アルミニウム、タングステン等の金属;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン;ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル;環状オレフィン開環重合/水素添加体(COP)、環状オレフィン共重合体(COC)等の環状オレフィン系樹脂;ポリメタクリル酸メチル(PMMA)等のアクリル系樹脂;エポキシ樹脂;AS樹脂(アクリロニトリル-スチレン共重合体)、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン(PST)、ポリスチレン樹脂、ポリ酢酸ビニル、ABS樹脂、ポリカーボネート樹脂、ビニルエーテル、ポリアセタール(POM)、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリアリールエーテル、ポリフェニレンスルファイド(PPS)、ポリスルホン(PS)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリアリールエーテルケトン(PEK)、ポリイミド(PI)、ポリアミド酸(PAA)、ポリアミドイミドアクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルニトリル(PEN)樹脂等の樹脂;上記金属、又はその酸化物若しくは混合酸化物等を表面に有するガラス、金属、樹脂;木材等が挙げられる。前記混合酸化物としては、例えば、ITO(酸化インジウムスズ)等の透明導電性酸化物、SiO等が挙げられる。混合酸化物等を表面に有する金属としては、SiO/Si基材等が挙げられる。製膜用支持体は、それ自体が実施形態2における「支持体」であることができ、この場合は、フィルムと該支持体との組み合わせによって本発明の細胞培養用基材が形成される。この実施形態2において、該支持体は、板状、フィルム状等の任意の形態であることができ、細胞培養用容器の形態を有していてもよい。また、製膜用支持体上で形成されたフィルムは、そのまま用いてもよいし、フィルム形成後に剥離し、フィルム単体で前記実施形態1の細胞培養用基材として用いてもよい。或いは、製膜用支持体から剥離されたフィルムを他の支持体の表面に貼付して一体化し、フィルムと支持体とを備える前記実施形態2の細胞培養用基材としてもよい。フィルムと支持体とを一体化する手段としては接着剤等の任意の手段を採用することができる。この場合の支持体の材料及び形状は、実施形態2において支持体として製膜用支持体を用いる場合の製膜用支持体の材料及び形状と同様である。
 さらに、前記樹脂組成物のフィルムは、延伸されていてもよい。該フィルムの延伸は、一軸延伸であってもよく、二軸延伸であってもよい。一軸延伸は、縦延伸(フィルムの巻取り方向の延伸)であってもよく、横延伸(フィルムの幅方向の延伸)であってもよい。縦延伸の場合、フィルムの幅方向の変化を自由とする自由端一軸延伸であってもよく、フィルムの幅方向の変化を固定とする固定端一軸延伸であってもよい。二軸延伸は、縦延伸後に横延伸を行なう逐次二軸延伸であってもよく、縦横延伸を同時に行なう同時二軸延伸であってもよい。また、フィルムの厚さ方向の延伸又はフィルムのロールに対して斜め方向の延伸を行なってもよい。延伸方法、延伸温度及び延伸倍率は、目的とする前記フッ素含有ポリマーフィルムの光学特性、機械的強度などに応じて適宜選択することが好ましい。
 フッ素含有ポリマーを含有する樹脂組成物から構成されるフィルムの全体厚み(支持体を含まない)は、0.1μm以上、1mm以下とすることが好ましく、0.5μm以上、500μm以下とすることがより好ましく、1μm以上、300μm以下とすることがさらに好ましい。
 なお前記樹脂溶液が、化学イミド化処理により得られたポリイミドの溶液である場合、当該溶液の塗膜を、溶媒が抜ける温度と時間で加熱することが好ましく、例えば、窒素雰囲気下、好ましくは50~400℃、より好ましくは100~300℃、好ましくは10分~5時間、より好ましくは30分~3時間の条件下で焼成して前記樹脂組成物から構成されるフィルムとすることができる。
 本発明の細胞培養用基材における、前記フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面は、平滑な表面であることが好ましい。平滑な表面としては、例えば表面粗さ(中心線平均粗さ:Ra)が0.5μm以下である表面が好ましい。好ましくは、0.1μm以下さらに好ましくは0.01μm以下であることが好ましい。本発明において中心線平均粗さ(Ra)はレーザー法で測定した値であり、例えば菱化システム製表面粗さ計R5300GL-L-A100-ACを用いて測定することができる。本発明によれば、作成が容易な平滑な表面上で細胞を三次元的に培養することが可能となる。ただし、本発明の細胞培養用基材でのポリイミドを含む樹脂組成物により構成される表面は目的に応じて適切な粗さとなるよう加工されていてもよく、例えば、非特許文献1に記載されているようなラビング処理により微細な凹凸を形成することも可能である。また、本発明の細胞培養用基材に直径50~500μm、深さ50~500μm以下(例えば300μm以下)の円柱又は円錐の穴(キャビティ)を付与することで大きさが均一なスフェロイド、三次元細胞集合体等を形成することが可能となる。さらにキャビティ構造を付与することで、培地除去時に培地ととともにスフェロイド、三次元細胞集合体等が基材から除かれることも回避することができる。
 本発明の細胞培養用基材は、これまでに述べた効果に加えて、好ましくは更に以下の効果を有する。本発明の基材は好ましくは高い耐熱性を有するため高圧蒸気滅菌が可能である。高圧蒸気滅菌を行うことで、γ線滅菌時にみられる基材の品質の変化がなく、またEOG滅菌時の残存ガスの除去等が不要となり、簡便な滅菌処理により、細胞培養時の雑菌混入のリスク及び培養細胞の増殖を抑制する成分が混入するリスクが低減できる。なお、一般的なポリスチレン製細胞培養用基材は耐熱性が低いため高圧蒸気滅菌を行うことはできない。上記滅菌方法以外にも、本発明の細胞培養用基材は一般的な滅菌方法での滅菌が可能である上述の高圧蒸気滅菌の他、γ線滅菌、電子線滅菌、エタノールなどのアルコール滅菌、EOG滅菌などの方法により滅菌することができるが、これらは一例であり他の滅菌方法を採用しても良い。また、本発明の基材は好ましくは透明で、一般的に免疫染色等で使用されている蛍光色素の励起波長、蛍光波長付近に自家蛍光がなく、蛍光色素を用いた免疫染色にも利用することができる。本発明の細胞培養用基材が前記樹脂組成物により構成されるフィルム状の細胞培養用基材である場合、一般的に本段落で述べた効果を有する。
3.細胞培養用容器
 本発明はまた、前記細胞培養用基材を少なくとも一部に備える細胞培養用容器を提供する。好ましくは、酸素透過性を有する前記細胞培養用基材を少なくとも一部に備える細胞培養用容器を提供する。好ましい実施形態では、本発明の細胞培養用容器は、一方の表面が、細胞及び培地の収容部の底面を形成し、他方の表面が容器外に露出するように配置された細胞培養用基材、を少なくとも一部に備えるものである。
 本発明の細胞培養用容器は、図4-1及び図4-2に示すような、細胞培養用基材を容器内部又は底部に設置したり、一方の表面が、細胞及び培地の収容部の底面を形成し、他方の表面が容器外に露出するように配置された細胞培養用基材、を少なくとも一部に備えるものであっても良い。
 本発明の細胞培養用容器では、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面が培養される細胞の足場として機能する為、細胞の生存率が高く、細胞の機能を高く維持しながらの細胞培養、特に三次元的な細胞培養が可能となる。
 本発明の細胞培養用容器は、本発明の細胞培養用基材を備えていればよく、全体としてどのような形状であってもよい。例えば、シングル若しくはマルチウェルプレートなどの培養用のプレート、シャーレ、ディッシュ、フラスコ、バッグ等の各種容器の形状であることができる。本発明の細胞培養用容器はまた、大量培養装置や潅流培養装置などの培養装置における細胞培養用容器の形態であってもよい。
 本発明の細胞培養用容器は、本発明の細胞培養用基材と他の部材とが組み合わされて構成されていてもよいし、本発明の細胞培養用基材と他の部材とが一体化されて構成されていてもよいし、本発明の細胞培養用基材のみにより構成されていてもよい。本発明の細胞培養用基材がフィルム状等の柔軟な基材である場合は、剛性を有する適当な支持部材(フレーム等)を用いて張設した状態で細胞培養用容器の底を形成することも可能である。
 好ましい実施形態において、本発明の細胞培養用容器では、前記細胞培養用基材が、該基材のフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面が、細胞及び培地の収容部の底面を形成し、該基材の他方の表面が容器外に露出するように配置されている。すなわち、図1に示すように、細胞培養用基材10がフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成されるフィルム1のみからなる場合、細胞培養用基材10は、どちらか一方の主面が細胞及び培地を収容する区画の底面を形成し、他方の主面が容器外に露出して容器外の空気等に接するように配置される。図2に示すように、細胞培養用基材10がフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成されるフィルム1と支持体2とを備える場合、細胞培養用基材10は、フィルム1が配置されたほうの表面Sが細胞及び培地を収容する区画の底面を形成し、支持体2が配置されたほうの表面が容器外に露出して容器外の空気等に接するように配置される。本発明の細胞培養用容器の一例は、細胞培養のための使用状態において、前記細胞培養用基材の前記他方の面が容器外に露出して容器外の空気等の酸素含有ガスに接触するように構成されている。
 上記実施形態の細胞培養用容器では、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面が培養される細胞の足場として機能する。そして、前記基材は酸素透過性を有しているため、容器外に露出して空気等の酸素含有ガスと接する表面から前記基材を通じて細胞及び培地へ酸素が供給される。この組み合わせにより、細胞の生存率が高く、細胞の機能を高く維持しながらの細胞培養、特に三次元的な細胞培養が可能となる。
 図4-1には、本発明の細胞培養用容器の一実施形態である細胞培養用容器100を示す。図4-1に示す細胞培養用容器100は、容器底部及びその縁から起立した容器側壁を形成する壁部材20を備え、容器底部に細胞培養用基材10が配置されて、収容部101が形成される。細胞培養用基材10の構成は上記の通りである。壁部材20を、開口した側から平面視したときの内郭形状及び外郭形状はそれぞれ例えば円、多角形(四角形、三角形等)などの任意の形状であることができる。
 図4-2(a)には、本発明の細胞培養用容器の一実施形態である細胞培養用容器100を示す。図4-2(a)に示す細胞培養用容器100は、容器底部を形成する細胞培養用基材10と、細胞培養用基材10の縁から起立した容器側壁を形成する壁部材20とを備え、細胞培養用基材10と壁部材20とにより収容部101が形成される。細胞培養用基材10の構成は上記の通りであり、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面Sは容器内(収容部101)に臨むように配置される。壁部材20を、開口した側から平面視したときの内郭形状及び外郭形状はそれぞれ例えば円、多角形(四角形、三角形等)などの任意の形状であることができる。
 図5(a)、5(b)及び5(c)に示す細胞培養用容器100は、本発明の細胞培養用容器の他の実施形態である、マルチウェルプレートである。図5(a)、5(b)及び5(c)に示す細胞培養用容器100は、細胞培養用基材10と、細胞培養用基材10のフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面Sを覆うように配置された、厚さ方向に貫通する複数(図では24)の貫通孔が形成されたプレート状の壁部材20とを備える。壁部材20の各貫通孔を囲う部分と細胞培養用基材10とにより細胞及び培地を収容する収容部101が複数形成される。細胞培養用基材10の構成は上記の通りであり、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面Sは容器内(収容部101)に臨むように配置される。ここで図5(c)では、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面Sが容器内(収容部101)に臨み、且つ、細胞培養用基材10の表面Sと反対側の面が、平坦面上に細胞培養用容器100を置いた時に前記平坦面接触せず、前記表面Sと反対側の面と前記平坦面との間に空隙4が形成されるように壁部材20に接続されている。
 図6に示す細胞培養用容器100は、本発明の細胞培養用容器の更なる実施形態である。図6に示す細胞培養用容器100は、容器底部を形成する細胞培養用基材10と、容器側壁を形成する壁部材20とを備え、細胞培養用基材10と壁部材20とにより収容部101が形成される。ここで細胞培養用基材10は、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面Sが容器内(収容部101)に臨み、且つ、細胞培養用基材10の表面Sと反対側の面が、平坦面上に細胞培養用容器100を置いた時に前記平坦面接触せず、前記表面Sと反対側の面と前記平坦面との間に空隙4が形成されるように壁部材20に接続されている。
 図4-1、図4-2(a)、図5(a)、5(b)及び5(c)、並びに図6に記載されている各実施形態の細胞培養用容器100ではいずれにおいても、壁部材20と細胞培養用基材10とがどのような手段で接続されていてもよく、例えば感圧式の両面テープ等の接着性材料又は接着性部材を介して接続することができる。
 以上のように容器内の底面にフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面Sが配置された細胞培養用容器を製造することができる。本発明の細胞培養用容器はこの形態には限定されず、任意の形態であることができる。
4.培養方法
 本発明はまた、細胞を培養する方法であって、前記細胞培養用基材の、前記フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面上で細胞を培養する工程を含む方法を提供する。
 本発明の細胞培養用基材の、前記フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面上において、三次元的な組織を形成可能な細胞を適当な時間培養することにより、三次元培養することができる。しかしながら、本発明の細胞培養方法は必ずしもこのような形態に限定されず、三次元的な組織を形成しない細胞を培養する形態や、三次元的な組織を形成可能な細胞を三次元的な組織が形成される前の段階まで培養する形態なども包含される。
 別の実施形態において、本発明はまた、細胞を培養する方法であって、前記細胞培養用基材のフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成された表面に細胞及び培地が接し、細胞を培養する工程を特徴とする方法を提供する。
 具体的には図4-1に示すように、細胞培養用基材10(図1又は図2に示す構造を有する)を容器に入れて設置し、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成された表面S(図1、2参照)に細胞及び培地が接した状態で細胞を培養しても良い。
 また別の実施形態において、本発明はまた、細胞を培養する方法であって、前記細胞培養用基材のフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成された表面に細胞及び培地が接し、前記細胞培養用基材の他方の表面が空気等の酸素含有ガスに接した状態で細胞を培養する工程を特徴とする方法を提供する。
 上記実施形態では、具体的には図3に示すように、細胞培養用基材10(図1又は図2に示す構造を有する)の、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成された表面S(図1、2参照)に細胞3及び培地2が接し、細胞培養用基材10の他方の表面が空気等の酸素含有ガス4に接した状態で細胞を培養する。この方法では、基材10の、フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面Sは培養される細胞の足場として機能する。そして、基材10は酸素透過性を有しているため、空気等の酸素含有ガス4と接する表面から基材10を通じて細胞3及び培地2へ酸素が供給される。この方法によれば、細胞の生存率が高く、細胞の機能を高く維持しながらの細胞培養、特に三次元的な細胞培養が可能である。例えば上述した図4-2(a)に示す細胞培養用容器100を用いる場合、細胞培養用容器100の下面(細胞培養用基材10の表面Sとは反対側の表面)の少なくとも一部が空気等の酸素含有ガスと接触するように細胞培養用容器100を配置して細胞培養を行うことで、上記の細胞培養方法を実現することができる。例えば図4-2(b)に示すように、平坦面300上に幅の狭い適当なスペーサー200を配置し、スペーサー200上に細胞培養用容器100を載せれば、培養用基材10の容器外に露出した表面は酸素含有ガス(空気)4と接触することができる。このように配置された細胞培養用容器100を用いて上記の細胞培養を行うことができる。なお、スペーサー200を介さず細胞培養用容器100を直接平坦面300に置いた場合でも、通常は、培養用基材10の容器外に露出した表面と平坦面300との間には部分的には酸素含有ガス(空気)4が介在しており本発明の細胞培養方法を行うことができる。図5(a)(b)(c)に示す細胞培養用容器100も同様に使用することができる。図5(c)及び図6に示す細胞培養用容器100は、壁部材20の底側の端部が、細胞培養用基材10よりも下に突出しているため、平坦面上に置いたとき、壁部材20の前記端部がスペーサーとして機能し、細胞培養用基材10の表面Sとは反対側の表面と平坦面との間には空隙4が形成され、該空隙4に酸素含有ガス(空気等)が存在できるため、本発明の細胞培養方法を容易に行うことができる。
 以上の培養方法は、例示であり本発明の細胞培養方法は必ずしもこのような形態に限定されず、前記細胞培養用基材のフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成された表面に細胞及び培地が接し、細胞を培養する工程であれば、特に限定されない。
 本発明の細胞培養方法で培養される細胞の種類は特に限定されないが、例えば、ヒト正常肝細胞、ラット正常肝細胞、マウス正常肝細胞、ヒト肝臓癌細胞、ヒト肝芽腫細胞、ラットヘパトーマ細胞、マウスヘパトーマ細胞、人工多能性幹細胞(Induced pluripotent stem cells:iPS細胞)、胚性幹細胞(Embryonic stem cells:ES細胞)、間葉系幹細胞等の一般的に三次元培養を行うことが求められている細胞や、各種前駆細胞及び幹細胞を含む、脂肪細胞、肝細胞、腎細胞、膵臓細胞、乳腺細胞、内皮細胞、上皮細胞、平滑筋細胞、筋芽細胞、心筋細胞、神経細胞、グリア細胞、樹状細胞、軟骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞、骨細胞、線維芽細胞、各種血液系細胞、その他間葉系前駆細胞、各種癌細胞等の他の細胞が挙げられる。
 細胞は適当な培地中で培養することができる。培地の種類は特に限定されないが、例えば、任意の細胞培養基本培地や分化培地、初代培養専用培地等を用いることができる。具体的にはダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、グラスゴーMEM(GMEM)、RPMI1640、ハムF12、MCDB培地、ウィリアムス培地E等が挙げられるが、これらには限定されず、細胞が増殖や分化に必要な成分が含まれる培地であれば利用可能である。さらに、血清や各種増殖因子、分化誘導因子を添加した培地を使用してもよい。
5.三次元培養
 本発明はまた、細胞を三次元培養する方法であって、前記細胞培養用基材の、前記フッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される表面上で細胞を三次元培養する工程を含む方法を提供する。すなわち、本発明の細胞培養方法を用いて、細胞を三次元培養することも可能である。
 ここで三次元培養により形成される組織としては、スフェロイドや、三次元細胞集合体が挙げられる。スフェロイド又は三次元細胞集合体はラット正常肝細胞のような単一な細胞で形成されたスフェロイド又は三次元細胞集合体でも、各種線維芽細胞や血管内皮細胞等とラット正常肝細胞のような2種以上の異なる細胞種が混在したスフェロイド又は三次元細胞集合体でも良い。使用できる細胞としては、上記の各種細胞が挙げられる。
 三次元培養する際の培地の種類は特に限定されないが、例えば任意の細胞培養基本培地や分化培地、初代培養専用培地等を用いることができる。具体的にはダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、グラスゴーMEM(GMEM)、RPMI1640、ハムF12、MCDB培地、ウィリアムス培地E等が挙げられるが、これらには限定されず、細胞が増殖や分化に必要な成分が含まれる培地であれば利用可能である。さらに、血清や各種増殖因子、分化誘導因子を添加した培地を使用してもよい。
6.実施例
 以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、以下においては、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味する。
<イミド化触媒の残存量の測定>
NMRでの測定
 装置名:核磁気共鳴装置 Unity plus 400(バリアンインスツルメンツ社製)
 溶媒d-DMSOを使用してH-NMR(400MHz)を測定した。内部標準としてテトラメチルシラン(TMS)のHの位置を0ppmとした。
 ポリアミド酸に既知量のイミド化触媒(トリエチルアミン、TEA)を加えイミド化反応させた後の比較例の試料のH-NMRを測定した(焼成前試料)。また、上記イミド化した樹脂組成物を焼成した後のポリイミドフィルムをd-DMSOに溶解しH-NMRを測定した(焼成後試料)。焼成前後のどちらの試料においても、8ppm付近にポリイミドのH由来のピーク(ポリアミド酸が残留する場合は、ポリアミド酸にも由来する)、1ppmと6ppm付近にTEAのH由来のピークを確認した。
 焼成前後の各試料について8ppmのポリイミド及び残留するポリアミド酸のピーク強度を基準とした1ppmのTEA由来ピークの相対強度を求め、焼成前後の試料間で比較した。該比較結果に基づき、焼成前試料におけるポリイミド及び残留するポリアミド酸の総和に対するTEAの量(既知)を参照して、焼成後試料におけるポリイミド及び残留するポリアミド酸の総和に対するTEAの量を算出した。
<フッ素含有量の測定方法>
 元素分析装置(ジェイサイエンス製 マイクロコーダー JM-10)により、ポリイミドフィルム中のフッ素含有量の定量を行った。
<イミド化率の測定方法>
 FT-IR(サーモフィッシャーサイエンティフィック製 Nicolet Nexus670)によるポリイミドフィルム分析で、ポリイミドのCN伸縮振動に由来する1370cm-1付近の吸光度(A(1370cm-1))とベンゼン環骨格振動に由来する1500cm-1付近の吸光度(A(1500cm-1))との吸光度比(A(1370cm-1)/A(1500cm-1))を用いて、以下の式に基づいてポリイミドフィルムのイミド化率を算出した。
イミド化率(%)
=[試料ポリイミドフィルムの(A(1370cm-1))/(A(1500cm-1))]÷[熱処理後の試料ポリイミドフィルムの(A(1370cm-1))/(A(1500cm-1))]×100
 なお、上記「熱処理後の試料ポリイミドフィルムの(A(1370cm-1))/(A(1500cm-1))」は、試料ポリイミドフィルムを、完全イミド化(イミド化率:100%)する温度及び時間の条件(380℃、1時間)で処理したポリイミドフィルムにおける測定値である。
<重量平均分子量の測定>
 装置:東ソー株式会社製 HCL-8220GPC
 カラム:TSKgel Super AWM-H
 溶離液(LiBr・HO、リン酸入りNMP):0.01mol/L
 測定方法:0.5%の溶液を溶離液で作製し、ポリスチレンで作製した検量線をもとに分子量を算出した。
 ポリアミド酸、ポリイミドともに同じ方法で測定可能である。
<動的粘弾性測定方法>
 装置:ティー・エイ・インスツルメント社製
 動的粘弾性 RSA III
 測定方法:厚さ20μmのポリイミドフィルムを5×40mmの短冊状に作製し、25℃での伸びと応力を測定し、引っ張り弾性率を算出した。
<水接触角の測定>
 装置:自動接触角計(協和界面科学製:DM-500)
 測定方法:25℃の温度での水2μlの滴下直後の液滴の付着角度を測定した。
<酸素ガス透過度及び酸素ガス透過係数の測定>
 酸素ガス透過度(単位:cm(STP)/(m・24h・atm))及び酸素ガス透過係数(単位:cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg))はJIS K7126-1(差圧法)付属書2に準拠した方法により測定した。具体的には以下の条件のもと行った。
 試験方法:差圧法(JIS K7126-1付属書2に準拠)
 検知器:ガスクロマトグラフ(熱伝導検出器:TCD)
 試験差圧:1atm
 試験気体:酸素ガス(乾燥状態(相対湿度はほぼ0%))
 試験条件:25℃±2℃
 透過面積:1.52×10-3
 装置:差圧式ガス・蒸気透過率測定装置(GTR-30XAD2,G2700T・F)
GTRテック(株)・ヤナコテクニカルサイエンス(株)製
<膜厚の測定>
 各フィルムの膜厚はマイクロメーターを用いて測定した。
<酸二無水物>
 酸二無水物として、4,4’-[(2,3,5,6-テトラフルオロ-1,4-フェニレン)ビス(オキシ)]ビス(3,5,6-トリフルオロフタル酸無水物)(10FEDAN)(自社合成品)、4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物(6FDA)(自社合成品)、無水ピロメリット酸(関東化学製)を用いた。
<ジアミン>
 ジアミンとして、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン(TPEQ)(和歌山静加工業株式会社)、2,6-ビス(4-アミノフェノキシ)-3,5-ジフルオロ-4-(1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-n-デカノキシ)ベンゾニトリル(AFDM)(自社合成品)、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン(HFBAPP)(和歌山静加工業株式会社)、2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン(BAPP)(和歌山静加工業株式会社)、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル(BAPB)(和歌山静加工業株式会社)、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル(ODA)(和歌山静加工業株式会社)、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン(TPER)(和歌山静加工業株式会社)、1,3-ジアミノ-2,4,5,6-テトラフルオロベンゼン(4FMPD)(自社合成品)、2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FAP)(東京化成工業製)、又は2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン(TFMB)(東京化成工業製)を用いた。
 各化合物の化学構造と分子中のエーテル結合及び/又はフッ素原子の数は表1~4に示す通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000097
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000098
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000099
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000100
6.1.含フッ素ポリイミドの調製
 酸二無水物とジアミンを下記表に示すように組み合わせて実施例及び比較例のポリイミドのフィルムを調製した。
≪調製例1≫6FDA/TPEQ
 100ml容量の三口フラスコに1,4-ビス(アミノフェノキシ)ベンゼン2.976g(10.2ミリモル)、4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物4.524g(10.2ミリモル)、N、N-ジメチルアセトアミド42.5gを仕込んだ。窒素雰囲気下、室温で、5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15.0質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は18万であった。
≪調製例2≫6FDA/AFDM
 100ml容量の三口フラスコに2,6-ビス(4-アミノフェノキシ)-3,5-ジフルオロ-4-(1H,1H,2H,2H-ヘプタデカフルオロ-n-デカノキシ)ベンゾニトリル 4.855g(5.95ミリモル)、N,N-ジメチルアセトアミド42.5gを仕込み溶解した。そこへ 4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物 2.645g(5.95ミリモル)を加え、窒素雰囲気下、室温で5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15.0質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は7万であった。
≪調製例3≫6FDA/HFBAPP
 100ml容量の三口フラスコに2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)ヘキサフルオロプロパン2.693g(5.19ミリモル)、N,N-ジメチルアセトアミド42.5gを仕込み溶解した。そこへ4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物2.307g(5.19ミリモル)を加え、窒素雰囲気下、室温で5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15.0質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は50万であった。
≪調製例4≫6FDA/BAPP
 100ml容量の三口フラスコに2,2-ビス(4-(4-アミノフェノキシ)フェニル)プロパン 3.602g(8.77ミリモル)、N,N-ジメチルアセトアミド42.5gを仕込み溶解した。そこへ4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物3.898g(8.77ミリモル)を加え、窒素雰囲気下、室温で5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15.0質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は28万であった。
≪調製例5≫6FDA/BAPB
 100ml容量の三口フラスコに4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル 3.400g(9.23ミリモル)、N,N-ジメチルアセトアミド42.5gを仕込み溶解した。そこへ 4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物 4.100g(9.23ミリモル)を加え、窒素雰囲気下、室温で5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15.0質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は22万であった。
≪調製例6≫6FDA/ODA(DPE)
 100ml容量の三口フラスコに4,4’-ジアミノジフェニルエーテル 2.330g(11.64ミリモル)、N,N-ジメチルアセトアミド42.5gを仕込み溶解した。そこへ 4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物5.170g(11.64ミリモル)を加え、窒素雰囲気下、室温で5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15.0質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は19万であった。
≪調製例7≫6FDA/TPER
 100ml容量の三口フラスコに1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン2.976g(10.2ミリモル)、N,N-ジメチルアセトアミド42.5gを仕込み溶解した。そこへ 4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物4.524g(10.2ミリモル)を加え、窒素雰囲気下、室温で5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15.0質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は18万であった。
≪調製例8≫6FDA/6FAP
 100ml容量の三口フラスコに2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン3.220g(9.63ミリモル)、N,N-ジメチルアセトアミド42.5gを仕込み溶解した。そこへ4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物4.280g(9.63ミリモル)を加え、窒素雰囲気下、室温で5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は8万であった。
≪調製例9≫6FDA/TFMB
 100ml容量の三口フラスコに2,2’-ビス(トリフルオロメチル)ベンジジン3.141g(9.81ミリモル)、N,N-ジメチルアセトアミド42.5gを仕込み溶解した。そこへ4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物4.359g(9.81ミリモル)を加え、窒素雰囲気下、室温で5日間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度15質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は25万であった。
≪比較調製例1≫無水ピロメリット酸/ODA
 100ml容量の三口フラスコに4,4’-ジアミノジフェニルエーテル2.393g(12.0ミリモル)、無水ピロメリット酸2.607g(12.0ミリモル)、N、N-ジメチルアセトアミド45.0gを仕込んだ。窒素雰囲気下、室温で、5日間攪拌することで、エーテル結合を含むがフッ素原子を含まないポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度10.0質量%)を得た。該ポリアミド酸の重量平均分子量は80万であった。
≪実施例1≫6FDA/TPEQ膜(熱イミド化)
 調製例1において得られた含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物を、硝子基材上に、ダイコーターを用いて、焼成後の含フッ素ポリイミドフィルムの厚みがおよそ20~30μmとなるようにフィルム状に製膜し、300℃で1時間、窒素雰囲気下で焼成を行った後、硝子より剥離し、含フッ素ポリイミドフィルムを得た。
 得られた含フッ素ポリイミドフィルムの膜厚は33μm、フッ素含有量は17質量%、イミド化率は90%、水接触角は88°、引張弾性率は2.31GPa、酸素ガス透過係数は3.5×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)、酸素ガス透過度は7030cm(STP)/(m・24h・atm)であった。なお、引張弾性率の値は当初の測定では63.9MPaであったが誤りがあり再測定した結果2.31GPaに訂正した。
≪実施例2≫6FDA/TPEQ膜(化学イミド化)
 調製例1において得られた含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物20gを100mlガラス容器に移し、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン0.013g(0.01ミリモル)、無水酢酸0.8744g(8.5ミリモル)を加え、5分間撹拌反応させた後24時間静置することで、含フッ素ポリイミド樹脂溶液を得た。得られた含フッ素ポリイミド樹脂溶液をアセトンで希釈し、水及びメタノール中に再沈させて、精製し、得られた粉末状含フッ素ポリイミド樹脂を15%濃度の2-ブタノン溶液に溶解させて含フッ素ポリイミド樹脂組成物を得た。この含フッ素ポリイミド樹脂組成物を、硝子基材上に、ダイコーターを用いて、焼成後の含フッ素ポリイミドフィルム厚みが30μmとなるようにフィルム状に製膜し、200℃で1時間、窒素雰囲気下で焼成を行った後、基材より剥離し、含フッ素ポリイミドフィルムを得た。得られた含フッ素ポリイミドフィルムのフッ素含有量は17質量%であり、イミド化率は93%であり、水接触角は88°であり、引張弾性率は2.02GPaであった。当該ポリイミドフィルムを溶媒に溶解して測定された重量平均分子量は25万であった。なお、引張弾性率の値は当初の測定では64.5MPaであったが誤りがあり再測定した結果2.02GPaに訂正した。
≪実施例3≫6FDA/AFDM膜
 調製例2の含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法により含フッ素ポリイミドフィルムを得た。ポリイミドフィルムにおけるフッ素含有量、イミド化率、水接触角、引張弾性率をそれぞれ測定した。結果を表5~8に示す。なお、引張弾性率の値は当初の測定では20.8MPaであったが誤りがあり再測定した結果0.93GPaに訂正した。
≪実施例4≫6FDA/HFBAPP膜
 調製例3の含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法により含フッ素ポリイミドフィルムを得た。ポリイミドフィルムにおけるフッ素含有量、イミド化率、水接触角、引張弾性率、膜厚、酸素ガス透過係数、酸素ガス透過度をそれぞれ測定した。結果を表5~8に示す。なお、引張弾性率の値は当初の測定では42.6MPaであったが誤りがあり再測定した結果2.3GPaに訂正した。
≪実施例5≫6FDA/BAPP膜
 調製例4の含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法により含フッ素ポリイミドフィルムを得た。ポリイミドフィルムにおけるフッ素含有量、イミド化率、水接触角、引張弾性率をそれぞれ測定した。結果を表5~8に示す。なお、引張弾性率の値は当初の測定では48.4MPaであったが誤りがあり再測定した結果1.94GPaに訂正した。
≪実施例6≫6FDA/BAPB膜
 調製例5の含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法により含フッ素ポリイミドフィルムを得た。ポリイミドフィルムにおけるフッ素含有量、イミド化率、水接触角、引張弾性率、膜厚、酸素ガス透過係数、酸素ガス透過度をそれぞれ測定した。結果を表5~8に示す。なお、引張弾性率の値は当初の測定では44.6MPaであったが誤りがあり再測定した結果1.94GPaに訂正した。
≪実施例7≫6FDA/ODA膜
 調製例6の含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法により含フッ素ポリイミドフィルムを得た。ポリイミドフィルムにおけるフッ素含有量、イミド化率、水接触角、引張弾性率、膜厚、酸素ガス透過係数、酸素ガス透過度をそれぞれ測定した。結果を表5~8に示す。なお、引張弾性率の値は当初の測定では57.7MPaであったが誤りがあり再測定した結果2.62GPaに訂正した。
≪実施例8≫6FDA/TPER膜
 調製例7の含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法により含フッ素ポリイミドフィルムを得た。ポリイミドフィルムにおけるフッ素含有量、イミド化率、水接触角、引張弾性率をそれぞれ測定した。結果を表5~8に示す。なお、引張弾性率の値は当初の測定では23.9MPaであったが誤りがあり再測定した結果1.02GPaに訂正した。
≪実施例9≫6FDA/6FAP膜
 調製例8の含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法により含フッ素ポリイミドフィルムを得た。ポリイミドフィルムにおけるフッ素含有量、イミド化率、水接触角、引張弾性率、膜厚、酸素ガス透過係数、酸素ガス透過度をそれぞれ測定した。結果を表5~8に示す。なお、引張弾性率の値は当初の測定では27.6MPaであったが誤りがあり再測定した結果1.39GPaに訂正した。
≪実施例10≫6FDA/TFMB膜(熱イミド化)
 調製例9の含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物を用いた以外は実施例1と同様の方法により含フッ素ポリイミドフィルムを得た。
 得られた含フッ素ポリイミドフィルムの膜厚は26μm、フッ素含有量は31質量%、イミド化率は92%、水接触角は94°、引張弾性率は1.68GPa、酸素ガス透過係数は1.9×10-9cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)、酸素ガス透過度は48900cm(STP)/(m・24h・atm)であった。なお、引張弾性率の値は当初の測定では50.8MPaであったが誤りがあり再測定した結果1.68GPaに訂正した。結果を表5~8に示す。
≪実施例11≫6FDA/TFMB膜(化学イミド化)
 調製例9において得られた含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物20gを100mlガラス容器に移し、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン0.013g(0.1ミリモル)、無水酢酸0.84g(8.2ミリモル)を加え、5分間撹拌反応させた後24時間静置することで、含フッ素ポリイミド樹脂溶液を得た。得られた含フッ素ポリイミド樹脂溶液をアセトンで希釈し、水及びメタノール中に再沈させて、精製し、得られた粉末状含フッ素ポリイミド樹脂を15%濃度の2-ブタノン溶液に溶解させて含フッ素ポリイミド樹脂組成物を得た。この含フッ素ポリイミド樹脂組成物を、硝子基材上に、ダイコーターを用いて、焼成後の含フッ素ポリイミドフィルム厚みが30μmとなるようにフィルム状に製膜し、200℃で1時間、窒素雰囲気下で焼成を行った後、基材より剥離し、含フッ素ポリイミドフィルムを得た。得られた含フッ素ポリイミドフィルムのフッ素含有量は31質量%であり、イミド化率は93%であり、水接触角は94°であり、引張弾性率は1.45GPaであった。当該ポリイミドフィルムを溶媒に溶解して測定された重量平均分子量は25万であった。なお、引張弾性率の値は当初の測定では51.2MPaであったが誤りがあり再測定した結果1.45GPaに訂正した。
≪比較例1≫無水ピロメリット酸/ODA
 比較調製例1において得られたポリアミド酸樹脂組成物を、硝子基材上に、ダイコーターを用いて、焼成後のポリイミドフィルム厚みが30μmとなるようにフィルム状に製膜し、340℃で1時間、窒素雰囲気下で焼成を行った後、硝子基材より剥離し、ポリイミドフィルムを得た。得られたポリイミドフィルムのフッ素含有量は0質量%であり、イミド化率は95%であり、水接触角は68°であり、引張弾性率は3.0GPaであった。なお、引張弾性率の値は当初の測定では「100MPaよりも大きい値」であったが誤りがあり再測定した結果3.0GPaに訂正した。
 無水ピロメリット酸/ODAポリイミドフィルムの酸素ガス透過係数は文献(新訂 最新ポリイミド -基礎と応用-,第369頁,日本ポリイミド・芳香族系高分子研究会編,株式会社エヌ・ティー・エス発行)によれば0.076×10-10cm(STP)cm/(cm・s・cmHg)である。また、この文献値から算出される厚み30μmの無水ピロメリット酸/ODAポリイミドフィルムの酸素ガス透過度は約166cm(STP)/(m・24h・atm)である。
≪比較例2≫
 100ml容量の三口フラスコに2,2-ビス(4-アミノフェニル)ヘキサフルオロプロパン1.330g(3.98ミリモル)、N,N-ジメチルアセトアミド21.10gを仕込み溶解した。そこへ4,4’-ヘキサフルオロイソプロピリデンジフタル酸無水物1.768g(3.98ミリモル)を加え、室温で15時間攪拌することで、含フッ素ポリアミド酸樹脂組成物(固形分濃度12.8質量%)を得た。
 この溶液15gに5倍の脱水触媒である無水酢酸1.26g、トリエチルアミン1.25gを滴下し、24時間撹拌した。該ポリイミドの重量平均分子量は25万であった。この溶液のH-NMRを測定した。
 得られた、ポリマー溶液を貧溶媒であるメタノール中に滴下し、再沈殿した後、自然乾燥後、150℃15時間真空乾燥機で乾燥した。乾燥後のポリイミド粒0.55gにテトラヒドロフランを10.3gで溶解させ一晩撹拌してポリイミド溶液を得た。
 得られた溶液をシャーレに入れて、真空で10hr脱溶媒を行い、シャーレから剥離した後、150℃で15時間熱処理をした。得られた膜のH-NMRを測定し残存トリエチルアミン量を定量した。
 H-NMRを用いた測定では、熱処理後の上記ポリイミド膜における、ポリイミド及び残留するポリアミド酸の総和に対するトリエチルアミンの含有量は0.039質量%であった。なお、引張弾性率の値は当初の測定では28.5MPaであったが誤りがあり再測定した結果1.25GPaに訂正した。
≪比較例3≫ポリスチレン製マルチウェルプレート
 比較のために、表面がプラズマ処理されたポリスチレン製の24穴マルチウェルプレート(コーニング社製Falcon(登録商標)マルチウェルセルカルチャープレート,カタログ番号353047)を用いた。
 ポリスチレンの酸素ガス透過係数は文献(新訂 最新ポリイミド -基礎と応用-,第369頁,日本ポリイミド・芳香族系高分子研究会編,株式会社エヌ・ティー・エス発行)によれば2.6×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)である。また、この文献値から算出される厚み30μmのポリスチレンフィルムでの酸素ガス透過度は5691cm(STP)/(m・24h・atm)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000101
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000102
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000103
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000104
6.2.含フッ素ポリイミド膜を用いた細胞培養によるスフェロイドの形成-1
1:線維芽様細胞の培養
 線維芽様細胞であるL929細胞をDSファーマバイオメディカル社より購入した。L929細胞を、ウシ胎児血清(FBS)(DSファーマバイオメディカル社)を終濃度10vol%となるように添加したDMEM培地(DSファーマバイオメディカル社)で懸濁し、100mmセルカルチャーディッシュ(BD Falcon社)に播種、37℃,5%CO条件下で培養した。90%コンフルエントの状態となるまで培養後、0.25%トリプシン/50mM EDTA溶液で処理、10%FBS添加DMEM培地を添加してトリプシン反応を停止させ、L929細胞の浮遊細胞懸濁液を得た。L929細胞の浮遊細胞懸濁液中の細胞数を0.4w/v%トリパンブルー溶液(和光純薬)及び血球計算盤を用いて測定し、5.3×10cells/cmとなるようにマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)、実施例1で得られた6FDA/TPEQ膜、浮遊細胞用ペトリディッシュ(Nunc社)及び超低接着表面24ウェルプレート(Corning社)に播種、37℃,5%CO条件下で培養した。なお、6FDA/TPEQ膜は高圧蒸気滅菌処理後に細胞培養に使用した。培養5日目の位相差顕微鏡写真を図7に示す。
 一般的に付着細胞の培養で使用されるマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)では単層状に細胞が増殖し細胞凝集塊の形成は見られなかったが、6FDA/TPEQ膜、浮遊細胞用ペトリディッシュ(Nunc社)及び超低接着表面24ウェルプレート(Corning社)では3次元的な構造の細胞凝集塊の形成が確認された。この細胞凝集塊は大きさが均一で、適度なサイズであり、また基材全面に均一にスフェロイドが分布していた。
 培養5日後に、各試験区の細胞を0.25%トリプシン/50mM EDTA溶液で処理後、0.4w/v%トリパンブルー溶液(和光純薬)及び血球計算盤を用いたトリパンブルー色素排除法による生細胞数の測定を行った。以下に培養5日目の各試験区の細胞の生存率を示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000105
 本発明の6FDA/TPEQ膜では、一般的に付着細胞の培養で使用されるセルカルチャープレートと同程度の高い生存率が確認されたが、浮遊細胞用ペトリディッシュ(Nunc社)及び超低接着表面24ウェルプレート(Corning社)では死細胞が多く観察された。よって、6FDA/TPEQ膜では生存率が高い細胞凝集塊を形成可能なことが確認された。
2:ラット初代肝細胞の取得
 Wistarラット、オス、6週齢、体重130gを日本エスエルシー株式会社より購入した。ラット初代肝細胞の取得は培養細胞実験ハンドブック (羊土社) 第10章、肝細胞記載の方法を参考に実施した。具体的には、Wistarラットをペントバルビタール麻酔下で開腹し、門脈にカテーテルを挿入して前潅流液(Ca2+とMg2+不含のEGTA溶液)を注入した。同時に肝臓下部の下大静脈を切開して血液を放出させた。次に胸腔を開き、右心房に入る下大静脈を切開し、肝臓下部の下大静脈をかん止で止めて潅流を行った。肝臓からの脱血が十分になされたことを確認した後に潅流を止め、潅流液をコラゲナーゼ溶液に換えて、潅流を行った。細胞間組織がコラゲナーゼにより消化されたことを確認した後、潅流を止めた。肝臓を切り離し、ガラスシャーレに移した後、冷したハンクス溶液を添加して、ピペッティングにより細胞を分散させた。次に150mm濾過器により未消化の組織を除去した。細胞懸濁液は、50G、1分の遠心分離を数回繰り返して非実質細胞を除去した。得られた肝細胞の生存率はトリパンブルー排除法で計測し、生存率70%以上の肝細胞をラット初代肝細胞として培養試験に使用した。
3-1:ラット初代肝細胞の培養(1)
 前述の方法で取得したラット初代肝細胞を、以下組成の培地で懸濁し、5.3×10cells/cmとなるようにマルチウェルセルカルチャープレート 24well(BD Falcon社)、実施例1で得られた6FDA/TPEQ膜、NanoCulture(登録商標) Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)及びPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)に播種し、37℃,5% CO条件下で培養した。6FDA/TPEQ膜は高圧蒸気滅菌処理後に細胞培養に使用した。培地は毎日交換した。なお、NanoCulture(登録商標) Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)には微細な凹凸が存在するため、細胞懸濁液を播種する前に以下の操作を行い、凹凸内の気泡を除去する脱気作業を実施した。
 実施例9で得られた熱イミド化6FDA/6FAP膜についても、前述の方法で取得したラット初代肝細胞を、以下組成の培地で懸濁し、5.3×10cells/cmとなるようにマルチウェルセルカルチャープレート 24well(BD Falcon社)、実施例8記載の方法で取得した熱イミド化6FDA/6FAP膜に播種し、37℃,5%CO条件下で培養した。なお、6FDA/6FAP膜は高圧蒸気滅菌処理後に細胞培養に使用した。培地は毎日交換した。
 実施例10で得られた6FDA/TFMB膜についても、前述の方法で取得したラット初代肝細胞を、以下組成の培地で懸濁し、5.3×10cells/cmとなるようにポリスチレン製のマルチウェルセルカルチャープレート 24well(BD Falcon社)、6FDA/TFMB膜(実施例10で得られたもの)、NanoCulture(登録商標) Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)に播種し、37℃,5% CO条件下で培養した。6FDA/TFMB膜は高圧蒸気滅菌処理後に細胞培養に使用した。培地は毎日交換した。なお、NanoCulture(登録商標) Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)には微細な凹凸が存在するため、細胞懸濁液を播種する前に以下の操作を行い、凹凸内の気泡を除去する脱気作業を実施した。
 脱気作業
 ・William's E medium(和光純薬)を1wellあたり500μLづつ分注した。
  ・300-500×g、3分間遠心分離。
  ・室温で30分間静置。
 培地組成
 William's E medium(和光純薬)+10% FBS(和光純薬) + 8.6nM インスリン + 255nM デキサメサゾン + 50ng/mL EGF + 5KIU/mL アプロチニン + 抗生物質(ペニシリン(100unit/mL)/ストレプトマイシン(100μg/mL)/アムホテリシンB(0.25μg/mL))
培養5日目の位相差顕微鏡写真を図8(実施例1)、図9(実施例9)及び図10(実施例10)に示した。
 一般的に付着細胞の培養で使用されるマルチウェルセルカルチャープレート 24well(BD Falcon社)では単層状に細胞が増殖し細胞凝集塊の形成は見られなかったが、6FDA/TPEQ膜、NanoCulture(登録商標) Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)及びPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)では3次元的な構造の細胞凝集塊の形成が確認された(図8)。なお、PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)では細胞凝集塊は確認できたが、その数は極僅かであった。培地交換時に細胞が培地とともに除去されたと考えられる。加えて、Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)及びPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)で形成された細胞凝集塊は大きさが不均一で、かつ細胞凝集塊のほとんどがウェル中央部分に密集していた。一方で、本発明の培養基材上で培養した細胞凝集塊は大きさが均一で、適度なサイズであり、かつ基材全面にスフェロイドが分布していた。
 熱イミド化6FDA/6FAP膜についても、一般的に付着細胞の培養で使用されるマルチウェルセルカルチャープレート 24well(BD Falcon社)では単層状に細胞が増殖し細胞凝集塊の形成は見られなかったが、熱イミド化6FDA/6FAP膜、NanoCulture(登録商標) Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)では3次元的な構造の細胞凝集塊の形成が確認された(図9)。この細胞凝集塊は大きさが均一で、適度なサイズであり、また基材全面に均一にスフェロイドが分布していた。
 実施例10で得られた6FDA/TFMB膜についても、一般的に付着細胞の培養で使用されるマルチウェルセルカルチャープレート 24well(BD Falcon社)では単層状に細胞が増殖し細胞凝集塊の形成は見られなかったが、6FDA/TFMB膜、NanoCulture(登録商標) Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)では3次元的な構造の細胞凝集塊の形成が確認された(図10)。なお、Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)で形成された細胞凝集塊は大きさが不均一で、かつ細胞凝集塊のほとんどがウェル中央部分に密集していた。一方で、本発明の培養基材上で培養した細胞凝集塊は大きさが均一で、適度なサイズであり、かつ基材全面にスフェロイドが分布していた。
 培養24時間毎に0.25%トリプシン/50mM EDTA溶液で処理後、0.4w/v%トリパンブルー溶液(和光純薬)及び血球計算盤を用いて総細胞数の測定を行った。また、培養24時間毎に培養液をサンプリングし、-20℃で保存した。
<化学イミド化により形成されたポリイミドフィルム上での培養(比較例)>
 ラット初代肝細胞を使用して比較例2記載の方法で調製した化学イミド化6FDA/6FAP膜の培養試験を実施した。上述と同様の方法でWistarラット、オス、6週齢、体重130gからラット初代肝細胞を取得し、上述と同様の培養条件及び培地を用いて培養試験を行った。培養5日目に位相差顕微鏡を用いて培養細胞の様子を観察したところ、化学イミド化6FDA/6FAP膜上では細胞凝集塊の形成が確認されなかった。
3-2:ラット初代肝細胞の培養(2)
 前述の方法で取得したラット初代肝細胞を、以下組成の培地で懸濁し、5.3×10cells/cmとなるように比較例3のポリスチレン製マルチウェルセルカルチャープレート、実施例1の6FDA/TPEQ膜、実施例10の6FDA/TFMB膜に播種し、37℃,5%CO条件下で培養した。6FDA/TPEQ膜及び6FDA/TFMB膜は高圧蒸気滅菌処理後に細胞培養に使用した。培地は毎日交換した。
 6FDA/TPEQ膜又は6FDA/TFMB膜上での細胞培養は、細胞及び液体培地を収容する収容部の底を形成する底壁部の一部を、6FDA/TPEQ膜又は6FDA/TFMB膜のみにより形成した細胞培養用容器を用いて行った。当該容器は、それを実験台表面に載置したとき、実験台表面と前記膜の下面(容器外に露出する面)とが接触せずそれらの間に大気が介在するように形成されている。当該培養容器を用いることで、図3に示すように、前記膜(基材)10の一方の面が細胞3を含む液体培地2と接して培養細胞3の足場を提供し、且つ、前記膜10の他方の面が容器外の大気4に露出した状態で細胞培養を行うことができる。
 培地組成
 William's E medium(和光純薬)+10% FBS(和光純薬) + 8.6nM インスリン + 255nM デキサメサゾン + 50ng/mL EGF + 5KIU/mL アプロチニン + 抗生物質(ペニシリン(100unit/mL)/ストレプトマイシン(100μg/mL)/アムホテリシンB(0.25μg/mL))
 培養5日目の位相差顕微鏡写真を図11に示した。
 一般的に付着細胞の培養で使用される比較例3のマルチウェルセルカルチャープレートでは単層状に細胞が増殖し細胞凝集塊の形成は見られなかったが、6FDA/TPEQ膜及び6FDA/TFMB膜では3次元的な構造の細胞凝集塊の形成が確認され、かつ細胞凝集塊は大きさが均一で、適度なサイズであり、基材全面に均一にスフェロイドが分布していた。
 培養24時間毎に0.25%トリプシン/50mM EDTA溶液で処理後、0.4w/v%トリパンブルー溶液(和光純薬)及び血球計算盤を用いて総細胞数の測定を行った。また、培養24時間毎に培養液をサンプリングし、-20℃で保存した。
4:免疫染色
 培養5日目に6FDA/TPEQ膜又は6FDA/TFMB膜上に形成された細胞凝集塊のカドヘリン及びアクチンの免疫染色を実施した。具体的には、固定液として4%パラホルムアルデヒド/PBS(-)溶液、ブロッキング液として0.1% BSA添加PBS(-)溶液、洗浄液として0.05% Triton-X/PBS(-)溶液を使用した。また、抗体としては、Rabbit E-cadherin polyclonal antibody(Santa Cruz社)、Biotinylated anti-rabbit IgG antibody(Vector Laboratories社)、Streptavidin-Fluorescein(PerkinElumer社)、Rhodamine phalloidin(Invitrogen社)を使用し、共焦点レーザースキャン顕微鏡 LSM700 (ZEISS社)を使用して蛍光顕微鏡写真の撮影を行った。図12(6FDA/TPEQ膜:実施例1)及び図13(6FDA/TFMB膜:実施例10)に蛍光顕微鏡像を示した。緑色がカドヘリン(A)、赤色がアクチン(B)である。(C)は、(A)と(B)の像を重ね合わせたものである。
 これにより、6FDA/TPEQ膜上に形成された細胞凝集塊がカドヘリンを発現したスフェロイドであることが確認された(図12)。
 また、6FDA/TFMB膜上に形成された細胞凝集塊がカドヘリンを発現したスフェロイドであることが確認された(図13)。
5:アルブミン定量
 培養5日目の各試験区の培養液を用いてアルブミンの定量を実施した。アルブミンの定量にはRat Albumin ELISA Quantitation Set (Bethyl Laboratories社)を使用し、添付されているプロトコールに従ってアルブミンの定量実験を行った。各試験区のアルブミン定量の結果を図14及び16(6FDA/TPEQ膜)と図15及び16(6FDA/TFMB膜)に示した。なお、PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)ではアルブミンが検出されなかった。
 凹凸がない6FDA/TPEQ膜を使用してもNanoCulture Plate MSパターン/高接着と同程度のアルブミン生成が可能であることがわかった。
 アルブミン生成量は6FDA/TFMB膜、6FDA/TPEQ膜、マルチウェルセルカルチャープレート 24well(BD Falcon社)の順で高く、酸素透過性の高い材料を用いることで肝細胞の機能を高いレベルで維持できることが明らかとなった。
6:他の基材を用いた細胞培養によるスフェロイドの形成
 6FDA/TPEQ膜(実施例2)6FDA/AFDM膜(実施例3)、6FDA/HFBAPP膜(実施例4)、6FDA/BAPP膜(実施例5)、6FDA/BAPB膜(実施例6)、6FDA/ODA膜(実施例7)、6FDA/TPER膜(実施例8)、6FDA/TFMB(実施例11)、ピロメリット酸/ODA膜(比較例1)を用いた培養試験を実施した。なお、各試験膜は高圧蒸気滅菌後に培養試験に使用した。上述と同様の方法でWistarラット、オス、6週齢、体重130gからラット初代肝細胞を取得し、上述と同様の培養条件及び培地を用いて培養試験を行った。培養5日目に位相差顕微鏡を用いて各試験区の培養細胞の様子を観察したところ、比較例1以外の試験区では細胞凝集塊の形成が確認された。ただし、実施例2で得られた6FDA/TPEQ膜上で形成された細胞凝集塊は、実施例3~8で得られた膜上の細胞凝集塊と比較して、凝集塊の大きさが小さく凝集塊の個数も少なかった。
7:フッ素を含まないポリイミド膜上での培養
 比較例1の無水ピロメリット酸/ODAポリイミド膜(フッ素原子を含まない)上でのラット初代肝細胞の培養を、上記3-2にて説明した6FDA/TPEQ膜又は6FDA/TFMB膜上でのラット初代肝細胞の培養と同様の方法で行った。すなわち、図3に示すように、無水ピロメリット酸/ODAポリイミド膜10の一方の面が細胞3を含む液体培地2と接して培養細胞3の足場を提供し、且つ、該膜10の他方の面が容器外の大気4に露出した状態でラット初代肝細胞の培養を行った。ラット初代肝細胞の取得も上記1に記載した手順で行った。
 培養5日目に位相差顕微鏡を用いて培養細胞の様子を観察したところ細胞凝集塊の形成は確認できなかった。
6.3.含フッ素ポリイミド膜を用いた細胞培養によるスフェロイドの形成-2
1:ラット初代肝細胞の取得
 Specific viral pathogen freeのWistarラット、オス、9週齢、体重200gを日本エスエルシー株式会社より購入した。ラット初代肝細胞の取得は培養細胞実験ハンドブック (羊土社) 第10章、肝細胞記載の方法を参考に実施した。具体的には、Wistarラットをイソフルラン麻酔下で開腹し、門脈にカテーテルを挿入して以下の表10に示す組成の前潅流液を注入した。同時に肝臓下部の下大静脈を切開して血液を放出させた。次に胸腔を開き、右心房に入る下大静脈を切開し、肝臓下部の下大静脈をかん止で止めて潅流を行った。肝臓からの脱血が十分になされたことを確認した後に潅流を止め、潅流液を以下の表10に示す組成のコラゲナーゼ溶液に換えて、潅流を行った。細胞間組織がコラゲナーゼにより消化されたことを確認した後、潅流を止めた。肝臓を切り離し、ガラスシャーレに移した後、冷したハンクス溶液を添加して、ピペッティングにより細胞を分散させた。次に150mm濾過器により未消化の組織を除去した。細胞懸濁液は、50G、1分の遠心分離を数回繰り返して非実質細胞を除去した。得られた肝細胞の生存率はトリパンブルー排除法で計測し、生存率85%以上の肝細胞をラット初代肝細胞として培養試験に使用した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000106
2:無血清培地を用いたラット初代肝細胞の培養
 前述の方法で取得したラット初代肝細胞を、以下の表11に示す組成の無血清培地で懸濁し、1.33×10細胞/cmとなるように、6.25×10細胞/mLのラット初代肝細胞懸濁液0.4mLを、NanoCulture Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)、PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)、及び6FDA/TPEQ(実施例1)24wellプレートに添加し、37℃,5%CO条件下で培養を行った。培地交換は播種後4時間、培養1日目、3日目、5日目に培地を全量除去後、無血清培地を0.4mL添加して行った。なお、NanoCulture Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)には微細な凹凸が存在するため、細胞懸濁液を播種する前に以下の操作を行い、凹凸内の気泡を除去する脱気作業を実施した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000107
 図17に、培養5日目のNanoCulture Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)(図17A)、PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)(図17B)、及び6FDA/TPEQ(実施例1)24wellプレート(図17C)の位相差顕微鏡写真を示した。
 PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)では細胞凝集体を形成したが凝集体は培地中に浮遊し、大きな塊を形成していた(図17B)。さらに、細胞の数も少なく、培地交換時に培地中に浮遊した細胞を培地とともに除去したことが原因と考えられる。また、NanoCulture Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)では一部凝集体の形成は確認できたが、大半の細胞は単層状に細胞が基材に付着していた(図17A)。一方で、FDA/TPEQ(実施例1)24wellプレートでは単層状に基材に付着した細胞は少なく、3次元的な構造の細胞凝集塊が形成された(図17C)。
3:CYP1A活性測定
 各培養5日目にPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)及び6FDA/TPEQ(実施例1)24wellプレート上の細胞を用いて、CYP1A活性の測定を実施した。培地を除去し、3-メチルコラントレンが終濃度で2μMとなるように調整した上記無血清培地を添加した。培地を添加してから24時間経過した後に、培地を除去した。次に、エトキシ-レゾルフィンが終濃度で10μMとなるように調整した上記無血清培地を添加して、37℃,5%CO条件下で75分インキュベートした。インキュベート後の各ウェル内の蛍光強度を蛍光光度計を用いて測定した。結果を図18に示した。
 6FDA/TPEQ(実施例1)24wellプレート上の細胞と比較して、PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)上の細胞はCYP1A活性が低い値となった。PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)上の細胞は大きな塊を形成していたために、細胞塊中央部の細胞に培地成分や酸素が十分に供給されなかったため、細胞の機能が低下したと考えられる。また、PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)上の大きな細胞塊では、3-メチルコラントレンやエトキシ-レゾルフィンの細胞内への取り込みが効率的に行われずCYP1A遺伝子の発現量が低下したことも原因と考えられる。
4:血清培地を用いたラット初代肝細胞の培養
 前述の方法で取得したラット初代肝細胞を、以下組成の血清培地で懸濁し、1.33×10細胞/cmとなるように、6.25×10細胞/mLのラット初代肝細胞懸濁液0.4mLを、コラーゲンタイプIコートマイクロプレート24ウェル(旭硝子社)、NanoCulture Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)、PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)、Lumoxマルチウェルプレート24ウェル(グライナー社)、及び6FDA/TPEQ(実施例1)24wellプレートに添加し、37℃,5%CO条件下で培養を行った。培地交換は播種後4時間、培養1日目、3日目、5日目に培地を全量除去後、血清培地を0.4mL添加して行った。
 血清培地の組成
 William's E medium(和光純薬)+10%FBS(和光純薬) + 8.6nMインスリン+255nMデキサメサゾン+50ng/mL EGF+5KIU/mLアプロチニン+抗生物質(ペニシリン(100unit/mL)/ストレプトマイシン(100μg/mL)/アムホテリシンB(0.25μg/mL))
 培養5日目の各ウェル上の細胞の位相差顕微鏡写真を図19に示した。
 コラーゲンタイプIコートマイクロプレート24ウェル(旭硝子社)(図19A)及びLumoxマルチウェルプレート24ウェル(グライナー社)(図19D)では多数の細胞が単層状に増殖し細胞凝集塊の形成はほとんど見られなかった。また、NanoCulture Plate MSパターン/高接着/24ウェル(サイバックス社)(図19B)及びPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)(図19C)では細胞凝集塊は形成されたが細胞凝集塊は基材には付着せずに培地中に浮遊しており、浮遊した細胞凝集塊同士がさらに大きな塊を形成していた。細胞凝集塊のサイズが大きすぎると細胞凝集塊中央部の細胞まで培地成分や酸素が供給されないため、中央部の細胞が壊死することが知られている。一方で、6FDA/TPEQ(実施例1)24wellプレートでは適度な大きさの細胞凝集塊が基材に付着した状態でウェル全体に均一に分布して形成された(図19E)。細胞凝集塊が基材に付着したことで、細胞凝集塊同士が会合することが抑制され、適度な大きさを保てていると考えられる。さらに、細胞凝集塊が基材に付着していることで、培地交換時に培地とともに細胞が取り除かれることも抑制されたと考えられる。
5:アルブミン定量
 培養5日目の各試験区の培養液を用いてアルブミンの定量を実施した。アルブミンの定量にはRat Albumin ELISA Quantitation Set (Bethyl Laboratories社)を使用し、添付されているプロトコールに従ってアルブミンの定量実験を行った。各試験区のアルブミン定量の結果を図20に示した。
 6FDA/TPEQ(実施例1)24wellプレートでもっとも高いアルブミン生成を確認した。6FDA/TPEQ(実施例1)24wellプレート上で形成された適切な大きさの細胞凝集塊では効率的に培地成分や酸素が細胞に供給され、高い肝機能を発現したと考えられる。
6:HepG2細胞の培養
 HepG2細胞をDSファーマバイオメディカル社より購入した。HepG2細胞を、終濃度10%のウシ胎児血清(FBS)(DSファーマバイオメディカル社)、100×MEM用非必須アミノ酸(DSファーマバイオメディカル社)、及び終濃度2mMのグルタミン溶液(DSファーマバイオメディカル社)を添加したEMEM培地(DSファーマバイオメディカル社)で懸濁し、100mmセルカルチャーディッシュ(BD Falcon社)に播種、37℃,5%CO条件下で培養した。70%コンフルエントの状態となるまで培養後、0.25%トリプシン/50mM EDTA溶液で処理、前述の培地を添加してトリプシン反応を停止させ、HepG2細胞の浮遊細胞懸濁液を得た。HepG2細胞の浮遊細胞懸濁液中の細胞数を0.4w/v%トリパンブルー溶液(和光純薬)を用いて測定し、3.13×10細胞/cmとなるようにマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)、6FDA/TPEQ膜(実施例1)、PrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)に播種し、37℃,5%CO条件下で培養した。培養4日目に培地全量を除去後、前述の培地1mLを添加して培地交換を実施した。なお、6FDA/TPEQ膜は高圧蒸気滅菌処理後に細胞培養に使用した。
 培養7日目の倒立顕微鏡写真を図21に示した。
 一般的に付着細胞の培養で使用されるマルチウェルセルカルチャープレート24well(BD Falcon社)では単層状に細胞が増殖し細胞凝集塊の形成は見られなかった(図21A)。またPrimeSurfaceマルチウェルプレート24well(住友ベークライト社)では細胞凝集塊は形成されたが細胞凝集塊は基材には付着せずに培地中に浮遊しており、浮遊した細胞凝集塊同士がさらに大きな塊を形成していた(図21B)。細胞凝集塊のサイズが大きすぎると細胞凝集塊中央部の細胞まで培地成分や酸素が供給されないため、中央部の細胞が壊死することが知られている。一方で、6FDA/TPEQ膜(実施例1)上では適度な大きさの細胞凝集塊が基材に付着した状態でウェル全体に均一に分布して形成された(図21C)。細胞凝集塊が基材に付着したことで、細胞凝集塊同士が会合することが抑制され、適度な大きさを保てていると考えられる。さらに、細胞凝集塊が基材に付着していることで、培地交換時に培地とともに細胞が取り除かれることも抑制されたと考えられる。
6.4.フッ素含有ポリマーの調製
≪調製例1≫含フッ素ポリアリールエーテルケトン樹脂(FPEK)
 225ml容の三つ口フラスコに、4,4’-ビス(2,3,4,5,6-ペンタフルオロベンゾイル)ジフェニルエーテル(略称p,p-BPDE)16.74g、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン(6FBA)10.14g、炭酸カリウム(KCO)4.14g及びN-メチルピロリジノン90gを仕込んだ。この混合物を60℃に加熱し5時間加熱した。反応終了後、冷却し、この溶液をブレンダーで激しく攪拌しながら、1%酢酸水溶液中に注加した。析出した重合体を濾別し、蒸留水及びメタノールで洗浄した後、減圧乾燥した。
 得られた粉末状含フッ素ポリアリールエーテルケトンを15%濃度になるよう2-ブタノン溶液に溶解させて、以下の構造を有する含フッ素ポリアリールエーテルケトン(FPEK)溶液を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000108
≪実施例1≫FPEK膜
 調製例1において得られたFPEK溶液を、硝子基材上に、ダイコーターを用いて、焼成後のポリマーフィルムの厚みが60μmとなるようにフィルム状に製膜し、150℃で1時間加熱し、焼成を行った後、硝子より剥離し、含フッ素ポリアリールエーテルケトン膜(FPEK膜)を得た。
 得られたFPEK膜は60μmの厚みであり、水の接触角は89°、引っ張り弾性率は1.2GPa、酸素透過係数は3.21×10-10cm(STP)cm/(cm・s・cmHg)であった。
6.5.フッ素含有ポリマー膜を用いた細胞培養によるスフェロイドの形成
1:ラット初代肝細胞の取得
 Specific viral pathogen freeのWistarラット、オス、9週齢、体重200gを日本エスエルシー株式会社より購入した。ラット初代肝細胞の取得は培養細胞実験ハンドブック (羊土社) 第10章、肝細胞記載の方法を参考に実施した。具体的には、Wistarラットをイソフルラン麻酔下で開腹し、門脈にカテーテルを挿入して上記表10に示す組成の前潅流液を注入した。同時に肝臓下部の下大静脈を切開して血液を放出させた。次に胸腔を開き、右心房に入る下大静脈を切開し、肝臓下部の下大静脈をかん止で止めて潅流を行った。肝臓からの脱血が十分になされたことを確認した後に潅流を止め、潅流液を以下の上記表10に示す組成のコラゲナーゼ溶液に換えて、潅流を行った。細胞間組織がコラゲナーゼにより消化されたことを確認した後、潅流を止めた。肝臓を切り離し、ガラスシャーレに移した後、冷したハンクス溶液を添加して、ピペッティングにより細胞を分散させた。次に150mm濾過器により未消化の組織を除去した。細胞懸濁液は、50G、1分の遠心分離を数回繰り返して非実質細胞を除去した。得られた肝細胞の生存率はトリパンブルー排除法で計測し、生存率70%以上の肝細胞をラット初代肝細胞として培養試験に使用した。
2:ラット初代肝細胞の培養
 前述の方法で取得したラット初代肝細胞を、以下組成の培地で懸濁し、2.66×10細胞/cmとなるように、1.25×10細胞/mLのラット初代肝細胞懸濁液0.4mLを、蓋付きコラーゲンタイプIコートマイクロプレート24Well(旭硝子社)及びFPEK膜に添加し、37℃,5%CO条件下で培養を行った。なお、実施例1で調製したFPEK膜は高圧蒸気滅菌処理後に細胞培養に使用した。培地交換は播種後3時間、培養1日目、3日目、5日目に実施した。
 培地組成
 William's E medium(和光純薬)+10%FBS(和光純薬)+8.6nMインスリン+255nMデキサメサゾン+50ng/mL EGF+5KIU/mLアプロチニン+抗生物質(ペニシリン(100unit/mL)/ストレプトマイシン(100μg/mL)/アムホテリシンB(0.25μg/mL))
 培養5日目の蓋付きコラーゲンタイプIコートマイクロプレート24Well(旭硝子社)及びFPEK膜の位相差顕微鏡写真を、それぞれ図22の(A)及び(B)に示す。
 一般的に付着細胞の培養で使用される蓋付きコラーゲンタイプIコートマイクロプレート24Well(旭硝子社)では単層状に細胞が基材に付着し細胞凝集塊の形成はほとんど見られなかったが、FPEK膜では単層状に付着した細胞は観察されず、3次元的な構造の細胞凝集塊が形成された。この細胞凝集塊の大きさは均一で、適度なサイズであり、基材全面に均一にスフェロイドが分布していた。
 培養24時間毎に0.25%トリプシン/50mM EDTA溶液で処理後、0.4w/v%トリパンブルー溶液(和光純薬)及び血球計算盤を用いて総細胞数の測定を行った。また、培養24時間毎に培養液をサンプリングし、-20℃で保存した。
3:アルブミン定量
 培養5日目の各試験区の培養液を用いてアルブミンの定量を実施した。アルブミンの定量にはRat Albumin ELISA Quantitation Set(Bethyl Laboratories社)を使用し、添付されているプロトコールに従ってアルブミンの定量実験を行った。各試験区のアルブミン定量の結果を図23に示す。
 図23に示されたように、FPEK膜では蓋付きコラーゲンタイプIコートマイクロプレート24Well(旭硝子社)よりも多量のアルブミン生成が確認された。FPEK膜上で形成された適切な大きさの細胞凝集塊では効率的に培地成分や酸素が細胞に供給され、高い肝機能を発現したと考えられる。

Claims (13)

  1.  細胞培養用基材であって、表面の少なくとも一部が、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有するフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成され、
     前記細胞培養用基材の酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である
    ことを特徴とする細胞培養用基材。
  2.  前記フッ素含有ポリマーが、
    (a)繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミドであって、前記ポリイミドを構成する重合繰り返し単位中でのエーテル結合及びチオエーテル結合の総和が1以上である含フッ素ポリイミド、
    (b)ポリアミド酸を加熱処理によりイミド化させて得られ、かつ、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有する含フッ素ポリイミド、並びに
    (c)主鎖中に式(3):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    〔式(3)中、
     Xは4価の有機基であり、Yは2価の有機基であり、
     X及びYに含まれるフッ素原子の合計は1個以上であり、
     Yは、ビフェニル基を含み、該ビフェニル基の2つのベンゼン環の各々が1つのアミノ基で置換されたジアミン化合物の構造であって、前記各アミノ基が窒素原子への単結合に置換された構造を有する。〕
    で示される繰り返し単位を含む含フッ素ポリイミド
    からなる群より選択される少なくとも1種の含フッ素ポリイミドを含む、請求項1に記載の細胞培養用基材。
  3.  前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%であり、イミド化率が20%以上である、請求項2に記載の細胞培養用基材。
  4.  前記フッ素含有ポリマーが、フッ素含有芳香族環を有し、主鎖にエーテル結合を有するポリマーを含む、請求項1に記載の細胞培養用基材。
  5.  前記樹脂組成物におけるフッ素含有量が1~60質量%である、請求項4に記載の細胞培養用基材。
  6.  前記樹脂組成物の酸素ガス透過係数が0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上である、請求項1~5のいずれか1項に記載の細胞培養用基材。
  7.  細胞培養用容器であって、
     前記容器の少なくとも一部が請求項1~6のいずれか1項に記載の細胞培養用基材により構成されている
    ことを特徴とする細胞培養用容器。
  8.  細胞培養用容器であって、
     一方の表面が、細胞及び培地の収容部の底面を形成し、他方の表面が容器外に露出するように配置された基材、を少なくとも一部に備え、
     前記基材が請求項1~6のいずれか1項に記載の細胞培養用基材であり、
     前記基材の前記一方の表面の少なくとも一部が前記樹脂組成物により構成されていることを特徴とする細胞培養用容器。
  9.  細胞を培養する方法であって、
     請求項1~6のいずれか1項に記載の細胞培養用基材の、前記樹脂組成物により構成される表面上で細胞を培養する工程を含む方法。
  10.  細胞を培養する方法であって、
     一方の表面の少なくとも一部がフッ素含有ポリマーを含む樹脂組成物により構成される基材を用いて、前記基材の前記一方の表面に細胞及び培地が接し、前記基材の他方の表面が酸素含有ガスに接した状態で細胞を培養する工程を含み、
     前記フッ素含有ポリマーが、繰り返し単位中に1個以上のフッ素原子を有するフッ素含有ポリマーであり、
     前記基材の酸素ガス透過度が219cm(STP)/(m・24h・atm)以上である
    ことを特徴とする方法。
  11.  前記樹脂組成物の酸素ガス透過係数が0.10×10-10cm(STP)・cm/(cm・s・cmHg)以上である、請求項10に記載の方法。
  12.  前記培養工程が、細胞を三次元培養する工程である、請求項9~11のいずれか1項に記載の方法。
  13.  細胞を三次元培養する前記工程が、前記細胞を培養してスフェロイド又は三次元細胞集合体を形成する工程である、請求項12に記載の方法。
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