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JP2006288217A - Cell culture substrate and cell culture method - Google Patents

Cell culture substrate and cell culture method Download PDF

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JP2006288217A
JP2006288217A JP2005109729A JP2005109729A JP2006288217A JP 2006288217 A JP2006288217 A JP 2006288217A JP 2005109729 A JP2005109729 A JP 2005109729A JP 2005109729 A JP2005109729 A JP 2005109729A JP 2006288217 A JP2006288217 A JP 2006288217A
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敢 武久
Makiko Ebato
真紀子 江波戸
Kazutoshi Haraguchi
和敏 原口
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Kawamura Institute of Chemical Research
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a flexible and tough cell culture substrate and a cell culture substrate that does not damage cells, is not mixed with a substrate in separating and recovering cultured cells and rapidly recovers cultured cells and to provide a cell culture method for easily recovering cultured cells. <P>SOLUTION: The cell culture substrate comprises a dried polymer hydrogel that is constituted of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral and has a three-dimensional network structure and reversibly changes from hydrophilicity to hydrophobicity with an external environmental change. The cell culture method comprises using the cell culture substrate, culturing cells at a temperature at which the cell culture substrate exhibits hydrophobicity, lowering the temperature of the cell culture substrate to a temperature at which the cell culture substrate exhibits hydrophilicity so as to separate the cultured cells from the cell culture substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、水溶性有機モノマーの重合体と水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する有機無機複合高分子ヒドロゲルの乾燥物からなる細胞培養基材に関する。   The present invention relates to a cell culture substrate comprising a dried organic-inorganic composite polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral.

従来、動物組織等の細胞培養基材としては、プラスチック(例:ポリスチレン)やガラスの容器が使用されてきた。これら容器には、細胞培養を有効に行わせるために、その表面にプラズマ処理や、シリコンや細胞接着因子等のコーティングなどの表面処理が施されている。従って、これら細胞培養容器を培養基材として用いた場合には、培養・増殖した細胞が表面処理された容器表面に接着しており、細胞を単離・回収するためには、トリプシン等のタンパク質加水分解酵素や化学薬品を用いて、容器表面から剥離する必要があった。このような酵素や化学薬品により細胞を剥離する操作は工程が煩雑であるほか、雑菌やDNAあるいはRNA等の不純物が混入する恐れがあった。また、細胞と基材の結合部分が切断されるだけではなく、細胞同士の結合も切断されるため、細胞を増殖している形状(例:シート状)のままで取り出すことができなかったり、細胞の性質が変化してしまう問題があった。また、複数種の細胞培養を行う際には、複数の培養液等を交換して用いる必要があるが、容器の交換が出来ないために、容器内部に各種薬品等が残留してしまい、これらが培養細胞に混入するおそれがあるなど、培養細胞の利用の点から多くの課題を抱えていた。   Conventionally, plastic (eg, polystyrene) or glass containers have been used as cell culture substrates for animal tissues and the like. These containers are subjected to surface treatment such as plasma treatment or coating of silicon, cell adhesion factor or the like in order to effectively perform cell culture. Therefore, when these cell culture vessels are used as a culture substrate, the cultured and proliferated cells adhere to the surface of the surface-treated vessel, and in order to isolate and recover the cells, a protein such as trypsin is used. It was necessary to peel from the container surface using a hydrolase or chemical. The operation of detaching cells with such enzymes and chemicals is not only complicated, but there is a risk that impurities such as bacteria and DNA or RNA may be mixed. In addition, not only the binding part of the cell and the base material is cut, but also the binding between the cells is cut, so that the cell can not be taken out in a proliferating shape (eg, a sheet shape) There was a problem that the properties of the cells changed. Also, when cultivating multiple types of cells, it is necessary to exchange a plurality of culture solutions, etc., but since the container cannot be replaced, various chemicals etc. remain inside the container. There were many problems from the viewpoint of the use of cultured cells, such as the possibility of contamination of cultured cells.

近年、細胞培養容器の表面に温度応答性ポリマーを極薄くコーティングした基材を使用して、細胞培養温度ではポリマーを疎水性状態に保持して細胞を接着させ、培養後にポリマーを低温処理して親水性状態にすることにより、細胞とポリマーとの接着性を低下させ、細胞を加水分解酵素や化学薬品を使用することなしに基材から細胞をシート状に剥離するという技術が報告されている(例えば特許文献1及び2、非特許文献1参照)。しかしながら、上記基材はポリマーの架橋度によって性能が大きく変化し、架橋が不十分な場合は、細胞を剥離する際に、細胞と共にポリマーも基材から一部剥離してしまい、細胞と基材との分離が困難であった。また架橋が十分な場合には、温度応答性の応答速度が非常に悪くなり、ポリマーを親水性にするために長時間を要する問題があり、且つ、その間、細胞も低温状態にさらされる問題があった。さらに、該基材を使用した場合には、培養した細胞を次の実験に用いる場合(例えば動物の体内に移植する場合や、他の細胞と共培養を行う場合など)、シート状となった細胞をポリマーコーティングされた容器から剥離して支持体なしで移動させる必要があり、非常に強度の弱い剥離細胞シートを強引に掴んで次の使用位置等に移動させなければならず、細胞シートが傷つきやすかったり、操作性が非常に悪いという問題を有していた。これらのことから、細胞を培養した後、汚染や損傷させることなく、短時間で完全に基材から分離させること、且つ任意の場所で細胞シートを取り出し、次の工程に移動させ用いられるようにすることなどが求められていた。   In recent years, using a substrate with a thin coating of a temperature-responsive polymer on the surface of a cell culture container, the cell is kept in a hydrophobic state at the cell culture temperature to adhere cells, and after the culture, the polymer is treated at a low temperature. A technique has been reported in which the adhesiveness between cells and polymers is lowered by making them hydrophilic, and the cells are peeled off from the base material in a sheet form without using hydrolase or chemicals. (For example, refer to Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1). However, the performance of the base material varies greatly depending on the degree of cross-linking of the polymer. When the cross-linking is insufficient, the polymer is partially detached from the base material together with the cells when the cells are peeled off. It was difficult to separate them. In addition, when the crosslinking is sufficient, the response speed of the temperature responsiveness becomes very poor, and there is a problem that it takes a long time to make the polymer hydrophilic, and in the meantime, the cell is also exposed to a low temperature state. there were. Furthermore, when the substrate is used, the cultured cells are used in the next experiment (for example, when transplanted into the body of an animal or when co-cultured with other cells), it becomes a sheet. The cells need to be peeled off from the polymer-coated container and moved without a support, and the peeled cell sheet with very low strength must be grabbed and moved to the next use position, etc. It had the problem that it was easy to get damaged or the operability was very bad. Therefore, after culturing the cells, it can be completely separated from the base material in a short time without being contaminated or damaged, and the cell sheet can be taken out at an arbitrary place, moved to the next step, and used. It was requested to do.

一方、水溶性有機高分子と層状粘土鉱物とが複合化して形成された三次元網目を有する高分子ヒドロゲルが開示されている(特許文献3参照)。該高分子化合物は優れた吸水性や極めて高い伸張性などの特徴を有し、各種分野において有用な材料であるが、細胞培養基材としての有用性は知られていなかった。   On the other hand, a polymer hydrogel having a three-dimensional network formed by combining a water-soluble organic polymer and a layered clay mineral is disclosed (see Patent Document 3). The polymer compound has characteristics such as excellent water absorption and extremely high extensibility, and is a useful material in various fields, but its usefulness as a cell culture substrate has not been known.

特公平6−104061公報Japanese Patent Publication No. 6-104061 特開平5−192138公報JP-A-5-192138 特開2002−53629号公報JP 2002-53629 A 大和雅之、岡野光夫「ナノバイオテクノロジーの最前線」第6章P.340−P.347、シーエムシー出版(2003年出版)Masayuki Yamato, Mitsuo Okano “The Frontiers of Nanobiotechnology”, Chapter 6 340-P. 347, CMC Publishing (published in 2003)

本発明が解決しようとする課題は、柔軟かつ強靱な細胞培養基材、さらには培養した細胞を分離回収する際に細胞の破損や基材の混入がなく、迅速に培養した細胞を回収できる細胞培養基材、及び培養した細胞の回収が容易な細胞培養方法を提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is a flexible and tough cell culture substrate, as well as a cell that can quickly recover cultured cells without cell breakage or substrate contamination when the cultured cells are separated and recovered It is an object of the present invention to provide a culture substrate and a cell culture method that allows easy collection of cultured cells.

本発明において使用する細胞培養基材は、水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルの乾燥物からなり、かつ、三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルは、その状態が外部環境変化により親水性と疎水性が可逆的に変化する特徴を有する。該高分子ヒドロゲルの乾燥物が、液体培地中で、水及び培地を吸収した時に、その表面が疎水性である状態では、その表面上で好適に細胞を培養、増殖させることができ、また親水性を示す条件下では、細胞との接着性を低下させることができるため、培養、増殖させた細胞の破損や、基材の剥離混入を生じることなく、容易かつ迅速に剥離回収することができる。また柔軟かつ強靱な材料であることから、細胞をその表面上で各種形状のシート状に培養して、その形状を保った状態で次の実験に用いることを実現できる。   The cell culture substrate used in the present invention comprises a dried polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic monomer polymer and a water-swellable clay mineral, and the three-dimensional network. The polymer hydrogel having a structure is characterized in that its state reversibly changes its hydrophilicity and hydrophobicity due to a change in the external environment. When the dried product of the polymer hydrogel absorbs water and the medium in a liquid medium, when the surface is hydrophobic, the cells can be suitably cultured and grown on the surface. Since the adhesion to the cells can be reduced under conditions that show the property, the cells can be easily and quickly peeled and recovered without causing damage to the cultured and grown cells and exfoliation of the base material. . Moreover, since it is a flexible and tough material, it can implement | achieve using a cell in the form of the sheet | seat of various shapes on the surface, and using it for the next experiment in the state which maintained the shape.

即ち本発明は、水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルの乾燥物からなり、該高分子ヒドロゲルが外部環境変化にともない親水性と疎水性とが可逆的に変化することを特徴とする細胞培養基材、該細胞培養基材上で細胞を培養する細胞培養方法、および該細胞培養基材上で細胞を培養した後、該基材について親水性を示す温度とすることで培養した細胞を該細胞培養基材から分離する細胞分離方法を提供する。   That is, the present invention comprises a dried product of a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral, and the polymer hydrogel becomes hydrophilic as the external environment changes. Cell culture substrate characterized by reversibly changing the property and hydrophobicity, a cell culture method for culturing cells on the cell culture substrate, and culturing cells on the cell culture substrate, Provided is a cell separation method for separating cells cultured from the cell culture substrate by setting the substrate to a temperature exhibiting hydrophilicity.

本発明の細胞培養基材は、水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルの乾燥物であり、且つ、該高分子ヒドロゲルが外部環境変化にともない親水性と疎水性が可逆的に変化することを特徴とするため、高分子ヒドロゲルの表面の平滑性及び疎水性等を細胞の接着及び伸展に適した状態に制御出来るため、優れた培養性能を有する。また本発明の細胞培養基材は、高分子ヒドロゲルを乾燥させることにより、特に細胞培養に適した表面状態を得ることが出来る。また、該乾燥物を細胞培養用培地に浸漬することにより、細胞培養に適した含水率を得ることが出来、それらの結果から、様々な種類の細胞に対して、優れた培養特性を示すことが出来る。また、本発明の高分子ヒドロゲルを乾燥させることによって得られる乾燥物を再度膨潤させた時に、優れた柔軟性と強靱さを有することから、培養した細胞を基材ごと移送する際にも形状を保持したまま、安定に培養した細胞を移送できる。さらに最初の細胞培養後に共培養を行う場合等には、培養液や薬品による汚染がなく、再度の培養を行うことが可能である。また、本発明の高分子ヒドロゲルの乾燥物は、溶媒を含んだ高分子ヒドロゲルに比べて、汚染されにくく、培養基材として使用前に安定して長期間の保存が可能である。   The cell culture substrate of the present invention is a dried product of a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral, and the polymer hydrogel Since the hydrophilicity and hydrophobicity change reversibly as the external environment changes, the surface smoothness and hydrophobicity of the polymer hydrogel can be controlled to a state suitable for cell adhesion and extension. Excellent culture performance. The cell culture substrate of the present invention can obtain a surface state particularly suitable for cell culture by drying the polymer hydrogel. In addition, by immersing the dried product in a cell culture medium, it is possible to obtain a moisture content suitable for cell culture. From these results, excellent culture characteristics are exhibited for various types of cells. I can do it. In addition, when the dried product obtained by drying the polymer hydrogel of the present invention is swollen again, it has excellent flexibility and toughness. The cells cultured stably can be transferred while being held. Further, when co-culture is performed after the initial cell culture, the culture can be performed again without contamination by the culture medium or chemicals. Moreover, the dried product of the polymer hydrogel of the present invention is less contaminated than the polymer hydrogel containing a solvent, and can be stably stored for a long period before use as a culture substrate.

親水性と疎水性とが外部環境により可逆的に変化する高分子ヒドロゲルの乾燥物からなる細胞培養基材は、疎水性条件下では細胞と優れた接着性を示すため、細胞を好適に培養、増殖させることができ、また親水性条件下では、細胞との接着性を低下させることができるため、トリプシン等のタンパク質加水分解酵素や化学薬品を使用せずに細胞を剥離できるため、細胞の破損や、基材の剥離混入を生じることなく、容易に細胞の回収が可能である。さらに、疎水性から親水性、あるいは親水性から疎水性への変化が迅速であるため、温度をはじめとする外部環境を変化させる際に細胞に与える影響が少ない。   A cell culture substrate made of a dried polymer hydrogel whose hydrophilicity and hydrophobicity reversibly change depending on the external environment shows excellent adhesion to cells under hydrophobic conditions. It can be grown, and under hydrophilic conditions, it can reduce adhesion to cells, so cells can be detached without the use of protein hydrolases such as trypsin or chemicals. In addition, the cells can be easily collected without causing the substrate to be peeled and mixed. Furthermore, since the change from hydrophobic to hydrophilic or from hydrophilic to hydrophobic is rapid, there is little influence on cells when changing the external environment including temperature.

本発明の細胞培養基材は、水溶性有機モノマーの重合体と水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルの乾燥物からなる。   The cell culture substrate of the present invention comprises a dried polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a polymer of a water-soluble organic monomer and a water-swellable clay mineral.

本発明の細胞培養基材に用いる水溶性有機モノマーは、水に溶解する性質を有し、水に均一分散可能な水膨潤性の粘土鉱物と相互作用を有するものであればよく、例えば、粘土鉱物と水素結合、イオン結合、配位結合、共有結合等を形成できる官能基を有するものが好ましい。これらの官能基を有する水溶性有機モノマーとしては、具体的には、アミド基、アミノ基、エステル基、水酸基、テトラメチルアンモニウム基、シラノール基、エポキシ基などを有する水溶性有機モノマーが挙げられ、なかでもアミド基を有する水溶性有機モノマーが好ましい。また、本発明で言う水には、水と混和する有機溶媒との混合溶媒で水を主成分とするものを含む。   The water-soluble organic monomer used for the cell culture substrate of the present invention is not limited as long as it has a property of being dissolved in water and interacts with a water-swellable clay mineral that can be uniformly dispersed in water. Those having a functional group capable of forming a hydrogen bond, an ionic bond, a coordination bond, a covalent bond and the like with a mineral are preferable. Specific examples of water-soluble organic monomers having these functional groups include water-soluble organic monomers having an amide group, amino group, ester group, hydroxyl group, tetramethylammonium group, silanol group, epoxy group, and the like. Of these, water-soluble organic monomers having an amide group are preferred. In addition, the water referred to in the present invention includes a mixed solvent with an organic solvent miscible with water, the main component of which is water.

本発明における水溶性有機モノマーの重合体は、水膨潤性粘土鉱物と三次元網目構造を形成して形状が安定な高分子ヒドロゲルを形成できることが必要で、アクリル系化合物や、ビニル系化合物などを使用できる。なかでも、得られる細胞培養基材から容易に培養した細胞を分離できることから、外部環境変化にともない水溶性または水を吸湿する親水性と疎水性が可逆的に変化するものであることが有効である。特に水溶液中でのポリマーの親水性と疎水性が温度、pH、溶質濃度、溶媒組成で変化するものが好んで用いられる。具体的には、例えば温度の場合、臨界温度(Tc)以上では疎水性となる下限臨界共溶温度(Lower Critical Solution Temperature:以下LCSTと略記する。)を持つポリマーや、Tc以上で親水性となる、上限臨界共溶温度(Upper Critical Solution Temperature:以下UCSTと略記する。)を持つポリマーがより好んで用いられる。また、溶質濃度の場合は、例えばある温度において、溶媒中の塩化ナトリウムの濃度が一定濃度以上では疎水性となり、一定濃度以下では親水性となるポリマーも好んで用いられる。さらに、溶媒組成の場合は、例えばある温度において、溶媒中の水に対するメタノール濃度が一定以上の濃度の場合は疎水性となり、一定濃度以下では親水性となるポリマーも好んで用いられる。   The polymer of the water-soluble organic monomer in the present invention needs to be able to form a polymer hydrogel having a stable shape by forming a three-dimensional network structure with a water-swellable clay mineral, such as an acrylic compound or a vinyl compound. Can be used. In particular, since the cultured cells can be easily separated from the obtained cell culture substrate, it is effective that the water-soluble or water-absorbing hydrophilicity and hydrophobicity reversibly change in accordance with changes in the external environment. is there. Particularly preferred are those in which the hydrophilicity and hydrophobicity of the polymer in an aqueous solution vary with temperature, pH, solute concentration, and solvent composition. Specifically, for example, in the case of temperature, a polymer having a lower critical solution temperature (hereinafter abbreviated as LCST) that becomes hydrophobic at a critical temperature (Tc) or higher, or a hydrophilic polymer at Tc or higher. A polymer having an upper critical solution temperature (hereinafter abbreviated as UCST) is more preferably used. In the case of the solute concentration, for example, a polymer that becomes hydrophobic when the concentration of sodium chloride in the solvent is a certain concentration or higher and hydrophilic when the concentration is less than a certain concentration is preferably used. Further, in the case of a solvent composition, for example, at a certain temperature, a polymer that becomes hydrophobic when the methanol concentration with respect to water in the solvent is a certain concentration or more and becomes hydrophilic when the concentration is below a certain concentration is also preferably used.

このような重合体を与える水溶性有機モノマーの例としては、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体などを好ましく使用することができ、具体的にはN−イソプロピルアクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−n−プロピルメタクリルアミド、N−シクロプロピルアクリルアミド、N−シクロプロピルメタクリルアミド、N−エトキシエチルアクリルアミド、N−エトキシエチルメタクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリルメタクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチル−N−メチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルピペリディン、N−アクリロイルピロリディンがあげられる。   Examples of water-soluble organic monomers that give such polymers are preferably N-substituted acrylamide derivatives, N, N-disubstituted acrylamide derivatives, N-substituted methacrylamide derivatives, N, N-disubstituted methacrylamide derivatives, and the like. Specifically, N-isopropylacrylamide, N-isopropylmethacrylamide, Nn-propylacrylamide, Nn-propylmethacrylamide, N-cyclopropylacrylamide, N-cyclopropylmethacrylamide, N -Ethoxyethyl acrylamide, N-ethoxyethyl methacrylamide, N-tetrahydrofurfuryl acrylamide, N-tetrahydrofurfuryl methacrylamide, N-ethyl acrylamide, N-ethyl-N-methyl acrylamide, N, N-di Chill acrylamide, N- methyl -N-n-propyl acrylamide, N- methyl -N- isopropylacrylamide, N- acryloyl Lupi Peri Dinh, N- acryloylpyrrolidine Din and the like.

かかる有機モノマーの重合体としては、例えば、ポリ(N−イソプロピルアクリルアミド)、ポリ(N−n−プロピルアクリルアミド)、ポリ(N−シクロプロピルメタクリルアミド)、ポリ(N−イソプロピルメタクリルアミド)、ポリ(N−n−プロピルメタクリルアミド)、ポリ(N−エトキシエチルアクリルアミド)、ポリ(N−エトキシエチルメタクリルアミド)、ポリ(N−テトラヒドロフルフリルアクリルアミド)、ポリ(N−テトラフルフリルメタクリルアミド)、ポリ(N−エチルアクリルアミド)、ポリ(N,N−ジエチルアクリルアミド)、ポリ(N−アクリロイルピペリディン)、ポリ(N−アクリロイルピロリディン)が例示される。   Examples of the polymer of the organic monomer include poly (N-isopropylacrylamide), poly (Nn-propylacrylamide), poly (N-cyclopropylmethacrylamide), poly (N-isopropylmethacrylamide), poly ( Nn-propylmethacrylamide), poly (N-ethoxyethylacrylamide), poly (N-ethoxyethylmethacrylamide), poly (N-tetrahydrofurfurylacrylamide), poly (N-tetrafurfurylmethacrylamide), poly Examples thereof include (N-ethylacrylamide), poly (N, N-diethylacrylamide), poly (N-acryloylpiperidine), and poly (N-acryloylpyrrolidine).

また水溶性有機モノマーの重合体としては、以上のような単一水溶性有機モノマーからの重合体の他、これらから選ばれる複数の異なる水溶性有機モノマーを重合して得られる共重合体を用いることも有効である。また上記水溶性有機モノマーからなる重合体が好ましいが、上記水溶性有機モノマーとそれ以外の水溶性有機モノマーまたは有機溶媒可溶性有機モノマーとの共重合体も、得られた重合体が親水性及び疎水性の両方を示すものであれば使用することが出来る。共重合に用いられる有機モノマーとしては、具体的にはN−アルキルアクリルアミド、N,N−ジアルキルアクリルアミド、アクリルアミド等のアクリルアミド類、または、N−アルキルメタクリルアミド、N,N−ジアルキルメタクリルアミド、メタクリルアミド等のメタクリルアミド類が挙げられる。なお、より好ましくは、N−アルキルアクリルアミドまたはN,N−ジアルキルアクリルアミドが用いられる。アルキル基としては、炭素数が1〜4のものが好ましく選択される。その他には、アクリロイルモルフォリン、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルメチルホモピペラディン、N−アクリロイルメチルピペラディン等も用いることが出来る。   As the polymer of the water-soluble organic monomer, in addition to the polymer from the single water-soluble organic monomer as described above, a copolymer obtained by polymerizing a plurality of different water-soluble organic monomers selected from these is used. It is also effective. A polymer composed of the above water-soluble organic monomer is preferred, but a copolymer of the above water-soluble organic monomer and other water-soluble organic monomer or organic solvent-soluble organic monomer is also hydrophilic and hydrophobic. Any material that exhibits both sexes can be used. Specific examples of the organic monomer used for copolymerization include acrylamides such as N-alkylacrylamide, N, N-dialkylacrylamide, and acrylamide, or N-alkylmethacrylamide, N, N-dialkylmethacrylamide, and methacrylamide. And other methacrylamides. More preferably, N-alkylacrylamide or N, N-dialkylacrylamide is used. As the alkyl group, those having 1 to 4 carbon atoms are preferably selected. In addition, acryloylmorpholine, N, N-dimethylaminopropylacrylamide, N-acryloylmethyl homopiperadin, N-acryloylmethylpiperazine, and the like can also be used.

本発明の細胞培養基材に用いられる粘土鉱物は、水又は水溶液中で層間が膨潤する性質を有することが必要である。より好ましくは少なくとも一部が水中で層状に剥離して分散できるものであり、更に好ましくは水中で1ないし10層以内の厚みに、特に好ましくは水中で1ないし3層以内の厚みに層状に剥離して均一分散できる層状粘土鉱物である。例えば、水膨潤性スメクタイトや水膨潤性雲母などを用いることができ、具体的には、ナトリウムを層間イオンとして含む水膨潤性ヘクトライト、水膨潤性モンモリロナイト、水膨潤性サポナイト、水膨潤性合成雲母が挙げられる。   The clay mineral used for the cell culture substrate of the present invention is required to have a property of swelling between layers in water or an aqueous solution. More preferably, at least a part can be peeled and dispersed in layers in water, more preferably in water to a thickness of 1 to 10 layers, particularly preferably in water to a thickness of 1 to 3 layers. It is a layered clay mineral that can be dispersed uniformly. For example, water-swellable smectite or water-swellable mica can be used. Specifically, water-swellable hectorite containing sodium as an interlayer ion, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, water-swellable synthetic mica Is mentioned.

本発明の細胞培養基材を構成する水溶性有機モノマーと粘土鉱物との比率は、用いる水溶性有機モノマーや粘土鉱物の種類により適宜選択すればよいが、ゲルの合成が容易であることや、力学物性及び均一性に優れることなどから、水溶性有機モノマー重合体に対する粘土鉱物の質量比が0.01〜10であることが好ましく、より好ましくは0.03〜2、特に好ましくは0.1〜1である。かかる質量比の範囲であれば、高分子ヒドロゲルの乾燥物の特性が十分に発揮され、調製が容易であり、また得られる細胞培養基材がより高い強度を示す。   The ratio of the water-soluble organic monomer and the clay mineral constituting the cell culture substrate of the present invention may be appropriately selected depending on the type of the water-soluble organic monomer and clay mineral to be used. In view of excellent mechanical properties and uniformity, the mass ratio of the clay mineral to the water-soluble organic monomer polymer is preferably 0.01 to 10, more preferably 0.03 to 2, particularly preferably 0.1. ~ 1. When the mass ratio is in this range, the characteristics of the dried polymer hydrogel are sufficiently exhibited, the preparation is easy, and the obtained cell culture substrate exhibits higher strength.

本発明の細胞培養基材は、上記水溶性有機モノマーの重合体と水膨潤性粘土鉱物とが三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルの乾燥物からなるものであるが、乾燥させる前の高分子ヒドロゲルは、溶媒として水、あるいは塩などを含む水溶液を構造中に含有する。   The cell culture substrate of the present invention comprises a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure, wherein the polymer of the water-soluble organic monomer and the water-swellable clay mineral are a polymer before drying. The hydrogel contains in its structure an aqueous solution containing water or a salt as a solvent.

該高分子ヒドロゲルに含まれる溶媒の量は、目的に応じて設定され一概には規定されないが、高分子ヒドロゲルが下記に述べる力学物性を発揮するためには、好ましくは高分子ヒドロゲル中の固形分に対する溶媒の質量比が0.1〜50のものが用いられ、さらに好ましくは0.1〜10のものが用いられる。これらの溶媒量は、重合時の溶媒量、または重合後に高分子ヒドロゲルを可逆的に親水性と疎水性に状態を変化させることにより、任意に制御することが可能である。   The amount of the solvent contained in the polymer hydrogel is set according to the purpose and is not generally defined. However, in order for the polymer hydrogel to exhibit the mechanical properties described below, the solid content in the polymer hydrogel is preferably set. A solvent having a mass ratio of 0.1 to 50 is more preferably 0.1 to 10. The amount of these solvents can be arbitrarily controlled by changing the amount of the solvent during polymerization or by reversibly changing the state of the polymer hydrogel from hydrophilic to hydrophobic after polymerization.

また、本発明に用いられる細胞培養基材は、水溶性有機モノマーの重合体と水膨潤性粘土鉱物とが三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルを乾燥させたものであるが、細胞培養を行うときには、液体培地中に浸漬された状態で使用する。その時には該細胞培養基材は、培地を含浸して膨潤した高分子ヒドロゲルとなっているが、その含水率は、乾燥前の該高分子ヒドロゲルの含水率とは異なるものである。該含水率は高分子ヒドロゲルを構成する水溶性有機モノマーの重合物と粘土鉱物との比率を変化させること、及び高分子ヒドロゲルを可逆的に親水性と疎水性に状態を変化させることにより、任意に制御することが可能であるが、高分子ヒドロゲルの有する下限臨界共溶温度よりも高温で高分子ヒドロゲルを培地に含浸することにより、細胞培養に適した含水率に制御され、好ましくは高分子ヒドロゲル中の固形分に対する溶媒の質量比が、0.01〜5のものが用いられ、さらに好ましくは0.01〜1のものが用いられる。かかる質量比の範囲であれば、高分子ヒドロゲルの表面状態が、平滑性や含水率などから細胞培養に適した状態となっており、様々な種類の細胞に対して、優れた培養特性を示すことが出来る。   The cell culture substrate used in the present invention is obtained by drying a polymer hydrogel having a three-dimensional network structure of a water-soluble organic monomer polymer and a water-swellable clay mineral. Sometimes it is used in a state immersed in a liquid medium. At that time, the cell culture substrate is a polymer hydrogel swollen by impregnating the medium, but the moisture content is different from the moisture content of the polymer hydrogel before drying. The water content can be arbitrarily set by changing the ratio of the polymer of water-soluble organic monomer constituting the polymer hydrogel and the clay mineral, and reversibly changing the state of the polymer hydrogel from hydrophilic to hydrophobic. However, by impregnating the medium with the polymer hydrogel at a temperature higher than the lower critical solution temperature of the polymer hydrogel, the moisture content is suitable for cell culture. The thing whose mass ratio of the solvent with respect to solid content in hydrogel is 0.01-5 is used, More preferably, the thing of 0.01-1 is used. Within such a mass ratio range, the surface state of the polymer hydrogel is suitable for cell culture due to its smoothness and water content, and exhibits excellent culture characteristics for various types of cells. I can do it.

本発明の細胞培養基材に用いられる高分子ヒドロゲルの乾燥物は、上記水膨潤性粘土鉱物と水溶性有機モノマーの重合体が三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルの乾燥物からなるものであることから、細胞を培養した後、高分子ヒドロゲルから細胞を剥離する際に破壊することがなく、形状を維持できる特徴を有する。また本発明の細胞培養基材に用いられる高分子ヒドロゲルの乾燥物は、細胞を培養後、次の実験位置まで移動させる必要がある場合に、培養した細胞のシートを破壊することなく移動できる。該高分子ヒドロゲルの乾燥物は、乾燥前の含水率90%の状態において、1kPa以上の引っ張り弾性率、20kPa以上の引っ張り強度、および50%以上の破断伸びのものを実現でき、これら特性を有するものは好ましく使用できる。また引っ張り弾性率が5kPa以上、引っ張り強度が50kPa以上、破断伸びが50%以上であればより好ましく、引っ張り弾性率が10kPa以上、引っ張り強度が80kPa以上、破断伸びが100%以上であればさらに好ましい。このような機械物性を持つ高分子ヒドロゲルは、乾燥物にすることにより、細胞培養に適した表面状態を得ることが出来る。さらに、細胞培養基材として使用する際に、該高分子ヒドロゲルの乾燥物を、細胞培養用液体培地に浸漬することにより、再度含水させ、細胞培養に適した含水率の高分子ヒドロゲルになる。また含水率90%の条件において、このような力学物性をもつ高分子ヒドロゲルは、乾燥後、培地に浸漬してから細胞培養を行う際、疎水性を示す状態においても優れた力学物性を保持し、細胞を培養後、形状にかかわらず、優れた形状安定性、取り扱い性、移動性などを示す。   The dried product of the polymer hydrogel used for the cell culture substrate of the present invention is a dried product of the polymer hydrogel having a three-dimensional network structure in which the polymer of the water-swellable clay mineral and the water-soluble organic monomer is used. Therefore, after culturing cells, the cells can be maintained in shape without being destroyed when the cells are peeled from the polymer hydrogel. Further, the dried polymer hydrogel used for the cell culture substrate of the present invention can move without destroying the sheet of cultured cells when it is necessary to move the cells to the next experimental position after culturing. The dried product of the polymer hydrogel can realize a tensile elastic modulus of 1 kPa or more, a tensile strength of 20 kPa or more, and a elongation at break of 50% or more in a state where the moisture content is 90% before drying, and has these characteristics. Those can be preferably used. Further, it is more preferable if the tensile elastic modulus is 5 kPa or more, the tensile strength is 50 kPa or more, and the elongation at break is 50% or more, and more preferable if the tensile elastic modulus is 10 kPa or more, the tensile strength is 80 kPa or more, and the elongation at break is 100% or more. . A polymer hydrogel having such mechanical properties can obtain a surface state suitable for cell culture by making it dry. Furthermore, when used as a cell culture substrate, the dried product of the polymer hydrogel is immersed in a liquid culture medium for cell culture so that it is rehydrated and becomes a polymer hydrogel having a water content suitable for cell culture. Under the condition of a moisture content of 90%, the polymer hydrogel having such mechanical properties retains excellent mechanical properties even in a hydrophobic state when cell culture is performed after immersing in a medium after drying. After cell culture, it exhibits excellent shape stability, handleability, mobility, etc. regardless of shape.

該高分子ヒドロゲルは、三次元網目構造を形成する上記水溶性有機モノマーの重合体により、外部環境条件に応じて親水性と疎水性とを有する。また、該高分子ヒドロゲルの乾燥物を細胞培養用培地で再膨潤させたものは、同様に外部環境条件に応じて親水性と疎水性とを有する。このため、該高分子ヒドロゲルの乾燥物からなる細胞培養基材は細胞を好適に培養でき、かつ培養した細胞の破壊や基材の剥離混入を生じることなく、培養した細胞を容易かつ迅速に剥離回収することができる。   The polymer hydrogel has hydrophilicity and hydrophobicity depending on external environmental conditions due to the polymer of the water-soluble organic monomer forming a three-dimensional network structure. Moreover, what re-swelled the dry thing of this polymer hydrogel with the culture medium for cell culture similarly has hydrophilic property and hydrophobicity according to external environmental conditions. For this reason, the cell culture substrate made of the dried polymer hydrogel can cultivate the cells suitably, and the cultured cells can be easily and quickly detached without causing the destruction of the cultured cells and the contamination of the substrate. It can be recovered.

細胞を培養する際には、細胞培養基材を滅菌してから用いる必要があるが、該滅菌工程は、高分子ヒドロゲルの乾燥物に対する放射線照射、蒸気滅菌、ガス滅菌等が可能であるが、ガンマ線等の放射線照射により行うことが好ましい。これにより高分子ヒドロゲルの性質を大きく低減させることなく、また、細胞に対して悪影響を与える物質が残留することなく細胞培養基材の滅菌を行うことができる。   When culturing cells, it is necessary to sterilize the cell culture substrate, and the sterilization step can be performed by irradiation with radiation, steam sterilization, gas sterilization, etc. on the dried polymer hydrogel. It is preferably performed by irradiation with radiation such as gamma rays. As a result, the cell culture substrate can be sterilized without greatly reducing the properties of the polymer hydrogel and without leaving a substance that adversely affects the cells.

高分子ヒドロゲルの乾燥物を細胞培養用培地で再膨潤させたものが有する親水性と疎水性とが変化する臨界温度は、細胞を好適に培養・剥離できることから、該臨界温度は0〜50℃程度の温度範囲にあることが好ましい。該臨界温度以上の条件で細胞培養を行い、培養後、該臨界温度以下に変化させることにより、細胞の剥離が可能である。該臨界温度は、使用するモノマーの重合体が有するUCST、LCSTに影響されるため、UCST、LCSTが概ね該温度範囲内にあるものを選択し、使用する水膨潤性粘土鉱物の種類や、水溶性有機モノマーと水膨潤性粘土鉱物との比率などを適宜調整することで実現できる。   The critical temperature at which the hydrophilicity and hydrophobicity of the dried polymer hydrogel re-swelled with the cell culture medium can change the hydrophilicity and hydrophobicity suitably, so that the critical temperature is 0 to 50 ° C. It is preferable that the temperature is within a range. Cell culturing is performed under conditions above the critical temperature, and the cells can be detached by changing the temperature below the critical temperature after culturing. Since the critical temperature is affected by UCST and LCST of the polymer of the monomer used, a material having UCST and LCST within the temperature range is selected, and the type of water-swellable clay mineral to be used, This can be realized by appropriately adjusting the ratio of the water-soluble swellable clay mineral and the like.

本発明の細胞培養基材に用いられる高分子ヒドロゲルの乾燥物は、単独で用いられる他、金属、セラミック、プラスチック等の平滑表面または凹凸表面を有する支持体に被覆して用いられる。また、高い力学物性のため、各種形状に形成が可能であり、シート状、繊維状、中空繊維状、球状で用いることができる。   The dried polymer hydrogel used for the cell culture substrate of the present invention can be used alone or coated on a support having a smooth or uneven surface such as metal, ceramic, or plastic. In addition, since it has high mechanical properties, it can be formed into various shapes, and can be used in sheet form, fiber form, hollow fiber form, and spherical form.

本発明の細胞培養基材を使用して培養を行うことが可能な細胞は、ヒト及び動物の組織細胞であれば特に制限はなく、例えば、血管細胞、繊維芽細胞、筋肉細胞、神経細胞、軟骨細胞、骨芽細胞、肝細胞、膵臓細胞、角膜細胞などが挙げられる。これらのうち、血管内皮細胞、皮膚繊維芽細胞、肝実質細胞、肝ガン細胞、軟骨細胞等好ましく用いられる。特に本発明においては、皮膚繊維芽細胞、血管内皮細胞、軟骨細胞などの培養に好適に使用できる。   The cells that can be cultured using the cell culture substrate of the present invention are not particularly limited as long as they are human and animal tissue cells. For example, vascular cells, fibroblasts, muscle cells, nerve cells, Examples include chondrocytes, osteoblasts, hepatocytes, pancreatic cells, corneal cells and the like. Of these, vascular endothelial cells, dermal fibroblasts, hepatocytes, hepatoma cells, chondrocytes and the like are preferably used. In particular, in the present invention, it can be suitably used for culturing skin fibroblasts, vascular endothelial cells, chondrocytes and the like.

本発明の細胞培養基材の製造方法としては、例えば、水溶性有機モノマーと水膨潤性粘土鉱物と水を含む均一分散液を調製した後、水膨潤性粘土鉱物共存下で水溶性有機モノマーを重合させることにより、高分子ヒドロゲルを調製する。ここで層状に剥離した粘土鉱物が架橋剤の働きをすることにより水溶性有機モノマー重合体と粘土鉱物との三次元網目が形成される。得られた高分子ヒドロゲルを乾燥させることにより乾燥物とし、本発明の細胞培養基材とすることができる。得られた高分子ヒドロゲルの乾燥物は、必要に応じて支持体上への被覆や、形状を調節することで、より好ましく細胞培養基材として使用できる。   As a method for producing the cell culture substrate of the present invention, for example, after preparing a uniform dispersion containing a water-soluble organic monomer, a water-swellable clay mineral, and water, the water-soluble organic monomer is added in the presence of the water-swellable clay mineral. A polymer hydrogel is prepared by polymerization. Here, the three-dimensional network of the water-soluble organic monomer polymer and the clay mineral is formed by the clay mineral exfoliated in the form of a layer acting as a crosslinking agent. The obtained polymer hydrogel is dried to obtain a dried product, which can be used as the cell culture substrate of the present invention. The obtained dried polymer hydrogel can be more preferably used as a cell culture substrate by adjusting the coating on the support or the shape as necessary.

水膨潤性粘土鉱物共存下での水溶性有機モノマーの重合反応は例えば、過酸化物を重合開始剤として使用して重合させる方法、加熱または放射線照射などの慣用の方法を用いたラジカル重合により行わせることが出来る。ラジカル重合開始剤及び触媒としては、慣用のラジカル重合開始剤及び触媒のうちから適宜選択して用いることが出来、好ましくは水に分散性を有し、系全体に均一に含まれるものを用いることができる。特に好ましくは層状に剥離した粘土鉱物と強い相互作用を有するラジカル重合開始剤である。重合開始剤としては水溶性の過酸化物、例えばペルオキソ二硫酸カリウムやペルオキソ二硫酸アンモニウム、水溶性のアゾ化合物などを好ましく使用でき、具体的には、和光純薬工業株式会社製のVA−044、V−50、V−501などが好ましく使用できる。その他、ポリエチレンオキシド鎖を有する水溶性ラジカル開始剤なども使用できる。また触媒としては、3級アミン化合物であるN,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミンやβ−ジメチルアミノプロピオニトリルなどを好適に使用できる。   The polymerization reaction of the water-soluble organic monomer in the presence of the water-swelling clay mineral is carried out by, for example, a method of polymerizing using a peroxide as a polymerization initiator, or a radical polymerization using a conventional method such as heating or radiation irradiation. It can be made. The radical polymerization initiator and the catalyst can be appropriately selected from conventional radical polymerization initiators and catalysts, and preferably have a dispersibility in water and are uniformly contained in the entire system. Can do. Particularly preferred is a radical polymerization initiator having a strong interaction with the layered clay mineral. As the polymerization initiator, water-soluble peroxides such as potassium peroxodisulfate and ammonium peroxodisulfate, water-soluble azo compounds and the like can be preferably used. Specifically, VA-044 manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd. V-50, V-501 and the like can be preferably used. In addition, a water-soluble radical initiator having a polyethylene oxide chain can also be used. As the catalyst, tertiary amine compounds such as N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine and β-dimethylaminopropionitrile can be suitably used.

上記重合反応時の温度は、用いる水溶性有機モノマー、重合触媒及び開始剤の種類などに合わせて適宜選択すればよく、例えば0℃〜100℃の範囲に設定出来る。また、重合温度を得られる高分子ヒドロゲルのLCST以下(またはUCST以上)の温度とする場合、重合後の高分子ヒドロゲルは親水性となり、得られる乾燥物も親水性となるが、細胞培養用培地に含浸して、LCST以上(またはUCST以下)の温度にて保持することにより、親水性から疎水性の状態に変化させることが出来、細胞培養に適した状態となる。また、LCST以上(またはUCST以下)の温度で重合を行った場合は、高分子ヒドロゲルは疎水性の状態となって得られるので、得られる乾燥物も疎水性となり、そのまま細胞培養を行うことが出来る。即ち、どちらの重合方法を用いても、細胞培養基材として用いられる高分子ヒドロゲルの乾燥物を得ることは可能である。但し、LCST以下(またはUSCT以上)の温度にて重合を行うと、重合により得られる高分子ヒドロゲルを疎水性の状態に変化させた時に収縮が起こるが、LCST以上(またはUCST以下)の温度で重合を行うと、重合により得られる高分子ヒドロゲルは疎水性状態のまま保たれるため、そのまま収縮せずに細胞培養を行うことが出来るので好適である。以上のことは、その他の外部環境(溶液のpH、重合時の親水性または疎水性を制御するために加える塩や、添加物等の溶質濃度、水と混和する有機溶剤等の溶媒組成)を変えても行うことも、有機モノマーの重合に差し支えない限り可能である。   What is necessary is just to select suitably the temperature at the time of the said polymerization reaction according to the kind of water-soluble organic monomer to be used, a polymerization catalyst, an initiator, etc., for example, it can set to the range of 0 to 100 degreeC. In addition, when the polymerization temperature is set to a temperature lower than or equal to the LCST of the polymer hydrogel (or more than UCST), the polymer hydrogel after polymerization becomes hydrophilic and the resulting dried product becomes hydrophilic. By impregnating and maintaining at a temperature of LCST or higher (or UCST or lower), the hydrophilic state can be changed to a hydrophobic state, which is suitable for cell culture. In addition, when polymerization is performed at a temperature of LCST or higher (or UCST or lower), the polymer hydrogel is obtained in a hydrophobic state, so that the obtained dried product is also hydrophobic and cell culture can be performed as it is. I can do it. That is, it is possible to obtain a dried product of a polymer hydrogel used as a cell culture substrate by using either polymerization method. However, when polymerization is performed at a temperature of LCST or lower (or USCT or higher), shrinkage occurs when the polymer hydrogel obtained by polymerization is changed to a hydrophobic state, but at a temperature of LCST or higher (or UCST or lower). When polymerization is performed, the polymer hydrogel obtained by polymerization is kept in a hydrophobic state, which is preferable because cell culture can be performed without shrinking as it is. The above is the other external environment (solvent composition such as salt added to control the pH of the solution, hydrophilicity or hydrophobicity during polymerization, solute concentration of additives, etc., organic solvent miscible with water) It is possible to carry out the change as long as it does not interfere with the polymerization of the organic monomer.

重合時間は触媒、開始剤、重合温度、重合溶液量(厚み)などの重合条件によって異なり、一概に規定できないが、一般に数十秒〜十数時間の間で行える。   The polymerization time varies depending on the polymerization conditions such as the catalyst, the initiator, the polymerization temperature, and the amount (thickness) of the polymerization solution, and cannot be defined unconditionally.

上記により得られる高分子ヒドロゲルを乾燥させる方法としては、公知の一般に試料を乾燥させる方法が用いられるが、例えば、乾燥雰囲気中で3日間静置することにより、目的とする高分子ヒドロゲルの乾燥物が得られる。本発明の高分子ヒドロゲルの乾燥物は、完全乾燥状態だけではなく、空気中の水分を吸湿した状態でも上記に記載した内容の特徴を示すことが出来る。   As a method for drying the polymer hydrogel obtained as described above, a known method for drying a sample is generally used. For example, by leaving it in a dry atmosphere for 3 days, a dried product of the target polymer hydrogel is obtained. Is obtained. The dried product of the polymer hydrogel of the present invention can exhibit the characteristics described above not only in a completely dry state but also in a state of absorbing moisture in the air.

本発明の細胞培養基材の製造においては、重合時に重合容器の形状を変化させたり、重合後のゲルを切削加工したりすることにより種々の大きさや形状をもった細胞培養基材を調製できる。例えば、繊維状、棒状、平板状、円柱状、中空状、らせん状、あるいは球状など任意の形状を有する細胞培養基材を調製することが可能である。また重合反応時に慣用の界面活性剤を共存させる等の方法で、得られる細胞培養基材を微粒子形態で製造することも可能である。また、本発明の細胞培養基材は、一般に細胞培養に用いられているプラスチック製やガラス製のシャーレ等の非親水性の支持体の上に積層して用いることが好ましい。このような積層部材は、支持体上部で重合を行い、そのまま細胞培養に使用してもよいし、他の容器で重合後、基材表面に充填して細胞培養に使用しても良い。   In the production of the cell culture substrate of the present invention, cell culture substrates having various sizes and shapes can be prepared by changing the shape of the polymerization vessel at the time of polymerization or by cutting the gel after polymerization. . For example, it is possible to prepare a cell culture substrate having an arbitrary shape such as a fibrous shape, a rod shape, a flat plate shape, a cylindrical shape, a hollow shape, a spiral shape, or a spherical shape. It is also possible to produce the obtained cell culture substrate in the form of fine particles by a method in which a conventional surfactant is allowed to coexist during the polymerization reaction. The cell culture substrate of the present invention is preferably used by being laminated on a non-hydrophilic support such as a plastic or glass petri dish generally used for cell culture. Such a laminated member may be polymerized at the upper part of the support and used for cell culture as it is, or after polymerization in another container, it may be filled on the surface of the substrate and used for cell culture.

高分子ヒドロゲルの調製時には、その特性を改良する目的で、重合時に公知慣用の有機架橋剤を使用してもよい。使用する有機架橋剤濃度は特に限定されず、目的に応じて選択できる。使用できる有機架橋剤としては、従来から公知のN,N’−メチレンビスアクリルアミド、N,N’−プロピレンビスアクリルアミド、ジ(アクリルアミドメチル)エーテル、1,2−ジアクリルアミドエチレングリコール、1,3−ジアクリロイルエチレンウレア、エチレンジアクリレート、N,N’−ジアリルタータルジアミド、N,N’−ビスアクリリルシスタミンなどの二官能性化合物や、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどの三官能性化合物が例示できる。   In preparing the polymer hydrogel, a known and commonly used organic crosslinking agent may be used in the polymerization for the purpose of improving the properties. The concentration of the organic crosslinking agent to be used is not particularly limited and can be selected according to the purpose. Examples of the organic crosslinking agent that can be used include conventionally known N, N′-methylenebisacrylamide, N, N′-propylenebisacrylamide, di (acrylamidomethyl) ether, 1,2-diacrylamide ethylene glycol, 1,3- Bifunctional compounds such as diacryloyl ethylene urea, ethylene diacrylate, N, N′-diallyl tartaramide, N, N′-bisacrylyl cystamine, and trifunctional compounds such as triallyl cyanurate and triallyl isocyanurate Can be exemplified.

高分子ヒドロゲルの調製時には、本発明の効果を損なわない範囲で添加剤として、水溶性有機モノマーの重合体以外に、高分子化合物または低分子化合物を含有させたものが含まれる。例えばコラーゲンやヒアルロン酸等の細胞接着性因子、細胞増殖因子、ヒドロキシアパタイト粒子などを添加することができる。   In the preparation of the polymer hydrogel, an additive containing a polymer compound or a low-molecular compound in addition to the polymer of the water-soluble organic monomer is included as long as the effects of the present invention are not impaired. For example, cell adhesion factors such as collagen and hyaluronic acid, cell growth factors, hydroxyapatite particles and the like can be added.

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲がこれらの実施例にのみ限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, the scope of the present invention is not limited only to these Examples.

(実施例1)
粘土鉱物には、[Mg5.34Li0.66Si20(OH)]Na 0.66の組成を有する水膨潤性合成ヘクトライト(Rockwood Ltd.製「ラポナイトXLG」)を真空乾燥して用いた。有機モノマーは、N−イソプロピルアクリルアミド(興人株式会社製:以下、NIPAと略記。)を既知の方法により精製して、重合禁止剤を取り除いてから使用した。重合開始剤は、ペルオキソ二硫酸カリウム(関東化学株式会社製:以下、KPSと略記。)をKPS/水=0.40/20(g/g)の割合で脱酸素した超純水中に溶解し、水溶液にして使用した。有機架橋剤は、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(和光純薬工業株式会社性:以下BISと略記。)を使用した。触媒は、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミン(和光純薬工業株式会社製:以下、TEMEDと略記。)を使用した。超純水は、全て微粒子除去用フィルターを通した高純度窒素をあらかじめ充分にバブリングさせ、含有酸素を除去してから使用した。
Example 1
For the clay mineral, water-swellable synthetic hectorite (“Laponite XLG” manufactured by Rockwood Ltd.) having a composition of [Mg 5.34 Li 0.66 Si 8 O 20 (OH) 4 ] Na + 0.66 is vacuumed. Used after drying. The organic monomer was used after purifying N-isopropylacrylamide (manufactured by Kojin Co., Ltd .: hereinafter abbreviated as NIPA) by a known method to remove the polymerization inhibitor. The polymerization initiator was dissolved in ultrapure water obtained by deoxidizing potassium peroxodisulfate (manufactured by Kanto Chemical Co., Inc .: hereinafter abbreviated as KPS) at a rate of KPS / water = 0.40 / 20 (g / g). And used as an aqueous solution. N, N′-methylenebisacrylamide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: hereinafter abbreviated as BIS) was used as the organic crosslinking agent. As the catalyst, N, N, N ′, N′-tetramethylethylenediamine (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: hereinafter abbreviated as TEMED) was used. The ultrapure water was used after thoroughly bubbling high-purity nitrogen through a particulate removal filter in advance to remove the oxygen contained therein.

20℃の恒温室において、内部を窒素置換した平底ガラス容器に、超純水57.06gとテフロン(登録商標)製攪拌子を入れ、攪拌しながら2.88gのラポナイトXLGを加え、無色透明の溶液を調製した。これにNIPA6.78gを加え、窒素雰囲気内で攪拌して溶解させ無色透明溶液を得た。次に、KPS水溶液3gとTEMED48μlを攪拌しながら無色透明溶液に加えた。この溶液をあらかじめ窒素雰囲気中に静置して容器内の酸素を除去しておいた蓋付きのポリスチレン製容器(9cm×15cm)2枚にそれぞれ酸素にふれないようにして移した後、密栓をし、20℃の恒温水槽中で20時間静置して重合を行った。なお、これらの溶液調製から重合までの操作は、全てクリーンベンチ内にて行い、さらに酸素を遮断した窒素雰囲気下で行った。重合開始から20時間後に、ポリスチレン製容器内にほぼ無色透明で均一なシート状のヒドロゲル(A)が得られた。   In a constant temperature room at 20 ° C., 57.06 g of ultrapure water and a Teflon (registered trademark) stirrer were placed in a flat bottom glass container purged with nitrogen, and 2.88 g of Laponite XLG was added while stirring, A solution was prepared. 6.78 g of NIPA was added thereto, and dissolved by stirring in a nitrogen atmosphere to obtain a colorless transparent solution. Next, 3 g of KPS aqueous solution and 48 μl of TEMED were added to the colorless transparent solution with stirring. This solution was placed in a nitrogen atmosphere in advance and transferred to two polystyrene containers (9 cm × 15 cm) with lids, from which oxygen in the container had been removed. Then, the polymerization was carried out by standing in a constant temperature water bath at 20 ° C. for 20 hours. The operations from preparation of the solution to polymerization were all performed in a clean bench, and further performed in a nitrogen atmosphere in which oxygen was blocked. 20 hours after the start of polymerization, a substantially colorless and transparent uniform sheet-like hydrogel (A) was obtained in a polystyrene container.

このシート状のヒドロゲル(A)を20℃の水中で少し膨潤させ含水率90%に調整した後、1cm×5cmの大きさに切り取り、チャック部での滑りの無いようにして引っ張り試験装置(株式会社島津製作所製「卓上型万能試験機AGS−H」)に装着し、評点間距離=30mm、引っ張り速度=100mm/分にて引っ張り試験を行った結果、引っ張り破断強度が120kPa、破断伸びが1050%、弾性率が13.3kPaであった。 このヒドロゲル(A)の表面に付着した水分をていねいに取り除いてから、該ヒドロゲル(A)表面の20℃および50℃における水に対する接触角を接触角測定装置(協和界面科学株式会社製「CA−X200」)を用いて測定した。各々の温度における水の接触角は20℃では30°、50℃保持状態では59°であった。このことから、得られたヒドロゲル(A)は、温度条件により親水性と疎水性の両特性を示すことが確認された。   The sheet-like hydrogel (A) is slightly swollen in water at 20 ° C. and adjusted to a moisture content of 90%, then cut into a size of 1 cm × 5 cm, and a tensile test apparatus (stock) It was mounted on Shimadzu Corporation "table type universal testing machine AGS-H"), and a tensile test was conducted at a distance between grades of 30 mm and a tensile speed of 100 mm / min. % And the elastic modulus was 13.3 kPa. After carefully removing the water adhering to the surface of the hydrogel (A), the contact angle with water at 20 ° C. and 50 ° C. of the surface of the hydrogel (A) was determined using a contact angle measuring device (“CA-” manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.). X200 "). The contact angle of water at each temperature was 30 ° at 20 ° C. and 59 ° at 50 ° C. holding state. From this, it was confirmed that the obtained hydrogel (A) exhibits both hydrophilic and hydrophobic characteristics depending on temperature conditions.

一方、シート状のヒドロゲル(A)を、20℃で2Lの超純水に2日間浸漬して、ヒドロゲルを膨潤させてから取り出し、次いで50℃の超純水1Lに2日間浸漬して、ヒドロゲルを収縮させてから取り出した。該洗浄による精製操作を3回繰り返した後、精製したシート状のヒドロゲル(A)の四辺を変形しないように末端をクリップで固定して、クリーンベンチ内で3日間乾燥させることにより、ほぼ透明なヒドロゲルの乾燥物(A)を得た。得られたヒドロゲルの乾燥物(A)を、ガス遮断ポリ袋に入れて密封し、ガンマ線照射を行った(線源:コバルト60、ラジエ工業株式会社)。照射量は、25kGyとした。照射後のヒドロゲルの乾燥物(A)には特に変形や変色は見られなかった。得られたガンマ線照射後のヒドロゲルの乾燥物(A)を直径8cmの大きさに切断し、ヒドロゲルの乾燥物(A)からなる細胞培養基材(A)とした。それを細胞培養用ディッシュ(ベクトン・ディッキンソン・ラブウェア社製「ファルコン3003」)の中に移し替えてから蓋をして37℃で静置した。なお、これらの精製から細胞培養ディッシュ内に細胞培養基材(A)を移し替えるまでの操作は、すべてクリーンベンチ内で行った。   On the other hand, the sheet-like hydrogel (A) is immersed in 2 L of ultrapure water at 20 ° C. for 2 days to swell the hydrogel and then taken out, and then immersed in 1 L of 50 ° C. ultrapure water for 2 days. It was taken out after shrinking. After repeating the purification operation by washing three times, the ends of the purified sheet-like hydrogel (A) are fixed with clips so as not to deform, and are dried in a clean bench for 3 days, so that it is almost transparent. A dried hydrogel (A) was obtained. The obtained dried hydrogel (A) was sealed in a gas barrier plastic bag and irradiated with gamma rays (radiation source: Cobalt 60, Radier Kogyo Co., Ltd.). The irradiation dose was 25 kGy. No particular deformation or discoloration was observed in the dried hydrogel (A) after irradiation. The obtained dried hydrogel (A) after irradiation with gamma rays was cut into a size of 8 cm in diameter to obtain a cell culture substrate (A) comprising the dried hydrogel (A). It was transferred into a dish for cell culture (“Falcon 3003” manufactured by Becton Dickinson Labware), covered, and allowed to stand at 37 ° C. In addition, all operations from the purification to the transfer of the cell culture substrate (A) into the cell culture dish were performed in a clean bench.

このようにして得られた細胞培養基材(A)を入れた細胞培養ディッシュを用いて、細胞の培養を行った。培養する細胞は、ヒト肝上皮細胞由来のガン細胞HepG2細胞株(大日本製薬株式会社製)を使用した。培養は、ウシ胎児血清(ICN製)を10%含有するミニマム・エッセンシャル・イーグル培地(SIGMA製)(ピルビン酸(ICN製)及び非必須アミノ酸(ICN製)を添加剤として含有)を使用して、5%二酸化炭素含有37℃恒温器内で行った。また細胞培養基材(A)を入れたディッシュは2枚用意し、同じ条件で同時に播種を行った。播種してから1週間後、この細胞培養基材(A)を入れたディッシュ1枚を20℃恒温槽内に5分間静置してから、表面を光学顕微鏡にて観察したところ、細胞が細胞培養基材(A)上に接着して、また十分に増殖していたことが確認された。この培養を行ったもう1枚の細胞培養基材(A)を入れたディッシュから細胞培養基材(A)を培養した細胞ごと取り出して、あらかじめ20℃に保持しておいたウシ胎児血清を10%含有するミニマム・エッセンシャル・イーグル培地を含む組織培養ディッシュに移し替えた。蓋をしてから20℃で10分間静置後、細胞培養基材(A)上に増殖した細胞をピンセットで摘むことにより、細胞を細胞培養基材(A)から分離できた。この時、細胞培養基材(A)に何ら損傷はなく、また分離した細胞にも何ら付着物は見られなかった。この取り出した細胞について、トリプシン−EDTA処理を行うことにより、各細胞を個々の状態に分離した後、トリパンブルー染色を行うことによって、生細胞数を計測したところ、培養開始時には2.0×10個であった細胞数が、培養後は1.2×10個に増加したことが確認された。 The cells were cultured using the cell culture dish containing the cell culture substrate (A) thus obtained. The cells to be cultured were human hepatic epithelial cell-derived cancer cell HepG2 cell line (Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.). The culture is performed using a minimum essential eagle medium (manufactured by SIGMA) containing 10% fetal bovine serum (manufactured by ICN) (containing pyruvic acid (manufactured by ICN) and non-essential amino acids (manufactured by ICN) as additives). This was carried out in a 37 ° C. incubator containing 5% carbon dioxide. Two dishes containing the cell culture substrate (A) were prepared and seeded simultaneously under the same conditions. One week after seeding, one dish containing the cell culture substrate (A) was left in a constant temperature bath at 20 ° C. for 5 minutes, and the surface was observed with an optical microscope. It was confirmed that it adhered on the culture substrate (A) and sufficiently proliferated. The cell culture substrate (A) was removed from the dish containing the other cell culture substrate (A), and the fetal bovine serum that had been kept at 20 ° C. It was transferred to a tissue culture dish containing a minimum essential eagle medium containing 1%. The cells were allowed to stand at 20 ° C. for 10 minutes after being covered, and then the cells grown on the cell culture substrate (A) were picked with forceps to separate the cells from the cell culture substrate (A). At this time, the cell culture substrate (A) was not damaged at all, and no adherent was observed on the separated cells. The extracted cells were treated with trypsin-EDTA to separate each cell into individual states, and then subjected to trypan blue staining to measure the number of viable cells. It was confirmed that the number of cells, which was 6 , increased to 1.2 × 10 8 after culture.

また、ヒドロゲル(A)を乾燥することにより得られたヒドロゲルの乾燥物(A)を上記実験で用いた培地に浸漬して、37℃恒温器内で24時間保持したところ、含水率が30%のヒドロゲルに戻ることが確認された。   Moreover, when the dried hydrogel (A) obtained by drying the hydrogel (A) was immersed in the medium used in the above experiment and kept in a 37 ° C. incubator for 24 hours, the water content was 30%. It was confirmed to return to the hydrogel.

(実施例2)
上記実施例1で得られた細胞培養基材(A)を入れた細胞培養ディッシュを用いて、細胞の培養を行った。培養する細胞は、正常ヒト皮膚繊維芽細胞(大日本製薬株式会社製)を使用した。培養は、CS−C培地(大日本製薬株式会社製)を使用して、5%二酸化炭素含有37℃恒温器内で行った。また細胞培養基材(A)を入れたディッシュは2枚用意し、同じ条件で同時に播種を行った。播種してから1週間後、この培養を行った細胞培養基材(A)を入れたディッシュ1枚を20℃恒温槽内に5分間静置してから、表面を光学顕微鏡にて観察したところ、細胞が細胞培養基材(A)上に接着して、また十分に増殖していたことが確認された。この培養を行ったもう1枚の細胞培養基材(A)を入れたディッシュから細胞培養基材(A)を培養した細胞ごと取り出して、あらかじめ20℃に保持しておいたCS−C培地を含む組織培養ディッシュに移し替えた。蓋をしてから20℃で10分間静置後、細胞培養基材(A)上に増殖した細胞をピンセットで摘むことにより、細胞をシート状に細胞培養基材(A)から分離できた。この時、細胞培養基材(A)に何ら損傷はなく、またシート状の細胞にも何ら付着物は見られなかった。この取り出したシート状細胞についてトリプシン−EDTA処理を行うことにより、各細胞を個々の状態に分離した後、トリパンブルー染色を行うことによって、生細胞数を計測したところ、培養開始時には2.5×10個であった細胞数が、培養後は9.9×10個に増加したことが確認された。
(Example 2)
Cells were cultured using the cell culture dish containing the cell culture substrate (A) obtained in Example 1 above. Normal human skin fibroblasts (Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.) were used as the cells to be cultured. Culturing was performed in a 37 ° C. incubator containing 5% carbon dioxide using CS-C medium (Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.). Two dishes containing the cell culture substrate (A) were prepared and seeded simultaneously under the same conditions. One week after seeding, one dish containing the cultured cell culture substrate (A) was left in a constant temperature bath at 20 ° C. for 5 minutes, and the surface was observed with an optical microscope. It was confirmed that the cells adhered on the cell culture substrate (A) and proliferated sufficiently. Remove the whole cell culture substrate (A) from the dish in which the other cell culture substrate (A) was cultured, and remove the CS-C medium kept at 20 ° C. in advance. It was transferred to a tissue culture dish containing. The cells were allowed to stand at 20 ° C. for 10 minutes after being covered, and then the cells grown on the cell culture substrate (A) were picked with forceps to separate the cells from the cell culture substrate (A) in a sheet form. At this time, the cell culture substrate (A) was not damaged at all, and no adhesion was observed on the sheet-like cells. The extracted sheet-like cells were treated with trypsin-EDTA to separate each cell into individual states and then subjected to trypan blue staining to count the number of viable cells. At the start of culture, 2.5 × It was confirmed that the number of cells, which was 10 6 , increased to 9.9 × 10 7 after culturing.

また、ヒドロゲル(A)を乾燥することにより得られたヒドロゲルの乾燥物(A)を上記実験で用いた培地に浸漬して、37℃恒温器内で24時間保持したところ、含水率が30%のヒドロゲルに戻ることが確認された。   Moreover, when the dried hydrogel (A) obtained by drying the hydrogel (A) was immersed in the medium used in the above experiment and kept in a 37 ° C. incubator for 24 hours, the water content was 30%. It was confirmed to return to the hydrogel.

(実施例3)
添加するラポナイトXLGの量を1.44gとする以外は実施例1と同様にして、ほぼ無色透明で均一なシート状のヒドロゲル(B)を合成した。得られたヒドロゲル(B)を用いて、実施例1と同様にして、20℃および50℃における水に対する接触角を測定したところ、20℃では30°、50℃保持状態では60°であり、得られた細胞培養基材(B)は、温度条件により親水性と疎水性の両特性を示すことが確認された。
また、得られたヒドロゲル(B)を用いて、実施例1と同様にしてヒドロゲルの乾燥物(B)を作製した。得られたヒドロゲルの乾燥物(B)について、実施例1と同様の方法でガンマ線照射を行った。照射後のヒドロゲルの乾燥物(B)には特に変形や変色は見られなかった。得られたガンマ線照射後のヒドロゲルの乾燥物(B)を直径8cmの大きさに切断し、ヒドロゲルの乾燥物(B)からなる細胞培養基材(B)とした。
このようにして得られた細胞培養基材(B)を用いて、細胞及び培地、培養条件は実施例1と同様の方法で、HepG2細胞の培養を行った。細胞播種から1週間後に、実施例1と同様の方法で光学顕微鏡により表面を観察したところ、細胞が細胞培養基材(B)上に接着して、また十分に増殖していたことが確認された。実施例1と同様にして、もう1枚の細胞培養基材(B)を用いて、細胞培養を行った後、細胞培養基材(B)を入れたディッシュから細胞培養基材(B)を培養した細胞ごと取り出して、あらかじめ20℃に保持しておいたウシ胎児血清を10%含有するミニマム・エッセンシャル・イーグル培地を含む組織培養ディッシュに移し替えた。蓋をしてから20℃で10分間静置後、細胞培養基材(B)上に増殖した細胞をピンセットで摘むことにより、細胞を細胞培養基材(B)から分離できた。この時、細胞培養基材(B)に何ら損傷はなく、また分離した細胞にも何ら付着物は見られなかった。実施例1と同様の方法で生細胞数を計測したところ、培養開始時には2.0×10個であった細胞数が、培養後は4.9×10個に増加したことが確認された。
(Example 3)
A substantially colorless and transparent, uniform sheet-like hydrogel (B) was synthesized in the same manner as in Example 1 except that the amount of Laponite XLG to be added was 1.44 g. Using the obtained hydrogel (B), the contact angle with water at 20 ° C. and 50 ° C. was measured in the same manner as in Example 1. As a result, 30 ° at 20 ° C. and 60 ° at 50 ° C. holding state, It was confirmed that the obtained cell culture substrate (B) exhibits both hydrophilic and hydrophobic characteristics depending on the temperature conditions.
In addition, a dried hydrogel (B) was prepared in the same manner as in Example 1 using the obtained hydrogel (B). The dried hydrogel (B) obtained was irradiated with gamma rays in the same manner as in Example 1. No particular deformation or discoloration was observed in the dried hydrogel (B) after irradiation. The obtained dried hydrogel (B) after irradiation with gamma rays was cut into a size of 8 cm in diameter to obtain a cell culture substrate (B) comprising the dried hydrogel (B).
Using the cell culture substrate (B) thus obtained, HepG2 cells were cultured in the same manner as in Example 1, with the cells, medium, and culture conditions. One week after cell seeding, the surface was observed with an optical microscope in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that the cells adhered to the cell culture substrate (B) and proliferated sufficiently. It was. In the same manner as in Example 1, after another cell culture substrate (B) was used for cell culture, the cell culture substrate (B) was removed from the dish containing the cell culture substrate (B). The cultured cells were taken out and transferred to a tissue culture dish containing a minimum essential eagle medium containing 10% of fetal bovine serum previously maintained at 20 ° C. The cells were allowed to stand at 20 ° C. for 10 minutes after being capped, and then the cells grown on the cell culture substrate (B) were picked with forceps to separate the cells from the cell culture substrate (B). At this time, the cell culture substrate (B) was not damaged at all, and no adherent was observed on the separated cells. When the number of viable cells was measured by the same method as in Example 1, it was confirmed that the number of cells that was 2.0 × 10 6 at the start of the culture increased to 4.9 × 10 7 after the culture. It was.

また、ヒドロゲル(B)を乾燥することにより得られたヒドロゲルの乾燥物(B)を上記実験で用いた培地に浸漬して、37℃恒温器内で24時間保持したところ、含水率が28%のヒドロゲルに戻ることが確認された。   Moreover, when the dried hydrogel (B) obtained by drying hydrogel (B) was immersed in the culture medium used in the above experiment and kept in a 37 ° C. incubator for 24 hours, the water content was 28%. It was confirmed to return to the hydrogel.

(比較例1)
細胞培養用ディッシュ「ファルコン3003」を何も表面処理を行わずに使用して、細胞培養を行った。細胞及び培地、培養条件は実施例1と同様にして行った。培養開始から1週間後にディッシュ表面を光学顕微鏡にて観察したところ、細胞が接着して増殖していることが確認された。この培養を行ったディッシュを20℃の恒温槽に入れて,10分間静置後、ディッシュ上の細胞を取り出そうとしたが、全く剥離しなかった。また、公知の方法により、トリプシンを用いて培養細胞の分離を行ったところ、細胞が個々の細胞に分かれてしまい、細胞をシート状に取り出すことは不可能であった。
(Comparative Example 1)
Cell culture was performed using the cell culture dish “Falcon 3003” without any surface treatment. Cells, medium and culture conditions were the same as in Example 1. One week after the start of the culture, the dish surface was observed with an optical microscope, and it was confirmed that the cells adhered and proliferated. The cultured dish was placed in a constant temperature bath at 20 ° C., allowed to stand for 10 minutes, and then the cells on the dish were taken out. In addition, when cultured cells were separated using trypsin by a known method, the cells were separated into individual cells, and it was impossible to take out the cells in a sheet form.

(比較例2)
粘土鉱物を用いないこと、またNIPAモノマーを添加した後、有機架橋剤をモノマーの5モル%添加すること以外は実施例1と同様にして、有機架橋ヒドロゲルを重合した。有機架橋剤としては、N,N’−メチレンビスアクリルアミド(和光純薬工業株式会社製)をそのまま使用した。その結果、20℃において白色化したシート状のヒドロゲル(E)が得られた。この得られたシート状のヒドロゲル(E)を実施例1と同様にして、精製を行ってから、細胞培養用ディッシュに移し替えたが、ヒドロゲルシート(E)は非常に脆く、精製及び移し替えは困難であった。またこのヒドロゲルシート(E)の接触角は、50℃保持状態で49°であった。
(Comparative Example 2)
The organic cross-linked hydrogel was polymerized in the same manner as in Example 1 except that no clay mineral was used and that the NIPA monomer was added and then 5 mol% of the organic cross-linking agent was added. As the organic crosslinking agent, N, N′-methylenebisacrylamide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used as it was. As a result, a sheet-like hydrogel (E) whitened at 20 ° C. was obtained. The obtained sheet-like hydrogel (E) was purified in the same manner as in Example 1, and then transferred to a cell culture dish. However, the hydrogel sheet (E) was very brittle and was purified and transferred. Was difficult. Moreover, the contact angle of this hydrogel sheet (E) was 49 degrees in a 50 degreeC holding state.

次に、このヒドロゲルシート(E)を入れた細胞培養ディッシュを用いて、実施例2と同様の方法で細胞培養を行った。培養開始から1週間後、このディッシュ内のヒドロゲルシートを一部切り取り、トリパンブルーにて染色したところ、ヒドロゲルシート上での細胞の増殖は確認されなかった。また、このヒドロゲルシートをディッシュから取り出そうとしたが、ヒドロゲルシートが破壊してしまい、取り出すことが出来なかった。
Next, cell culture was performed in the same manner as in Example 2 using the cell culture dish containing the hydrogel sheet (E). One week after the start of culture, a portion of the hydrogel sheet in the dish was cut out and stained with trypan blue, and no cell growth on the hydrogel sheet was confirmed. In addition, an attempt was made to remove the hydrogel sheet from the dish, but the hydrogel sheet was destroyed and could not be removed.

Claims (13)

水溶性有機モノマーの重合体と、水膨潤性粘土鉱物とから構成される三次元網目構造を有する高分子ヒドロゲルの乾燥物からなり、かつ、該高分子ヒドロゲルが外部環境変化にともない親水性と疎水性とが可逆的に変化することを特徴とする細胞培養基材。 It is composed of a dried polymer hydrogel having a three-dimensional network structure composed of a water-soluble organic monomer polymer and a water-swellable clay mineral, and the polymer hydrogel becomes hydrophilic and hydrophobic as the external environment changes. A cell culture substrate characterized by reversibly changing sex. 前記高分子ヒドロゲルが、一定の温度を境界にして親水性と疎水性とが可逆的に変化する高分子ヒドロゲルである請求項1に記載の細胞培養基材。 The cell culture substrate according to claim 1, wherein the polymer hydrogel is a polymer hydrogel in which hydrophilicity and hydrophobicity reversibly change at a certain temperature as a boundary. 前記水溶性有機モノマーの重合体が、下限臨界共溶温度を有する請求項1又は2に記載の細胞培養基材。 The cell culture substrate according to claim 1 or 2, wherein the polymer of the water-soluble organic monomer has a lower critical solution temperature. 前記水溶性有機モノマーが、N−置換アクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換アクリルアミド誘導体、N−置換メタクリルアミド誘導体、N,N−ジ置換メタクリルアミド誘導体からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項3に記載の細胞培養基材。 The water-soluble organic monomer is at least one selected from the group consisting of N-substituted acrylamide derivatives, N, N-disubstituted acrylamide derivatives, N-substituted methacrylamide derivatives, and N, N-disubstituted methacrylamide derivatives. 4. The cell culture substrate according to 3. 前記水溶性有機モノマーが、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−シクロプロピル(メタ)アクリルアミド、N−エトキシエチル(メタ)アクリルアミド、N−テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリルアミド、N−エチルアクリルアミド、N−エチル−N−メチルアクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピルアクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピルアクリルアミド、N−アクリロイルピペリディン、N−アクリロイルピロリディンからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項3に記載の細胞培養基材。 The water-soluble organic monomer is N-isopropyl (meth) acrylamide, Nn-propyl (meth) acrylamide, N-cyclopropyl (meth) acrylamide, N-ethoxyethyl (meth) acrylamide, N-tetrahydrofurfuryl (meth) ) Acrylamide, N-ethylacrylamide, N-ethyl-N-methylacrylamide, N, N-diethylacrylamide, N-methyl-Nn-propylacrylamide, N-methyl-N-isopropylacrylamide, N-acryloylpiperidine The cell culture substrate according to claim 3, which is at least one selected from the group consisting of N-acryloylpyrrolidine. 前記水膨潤性粘土鉱物が、水膨潤性のヘクトライト、水膨潤性のモンモリロナイト、水膨潤性のサポナイト、水膨潤性の合成雲母からなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項1〜5のいずれかに記載の細胞培養基材。 The water-swellable clay mineral is at least one selected from the group consisting of water-swellable hectorite, water-swellable montmorillonite, water-swellable saponite, and water-swellable synthetic mica. A cell culture substrate according to any one of the above. 前記高分子ヒドロゲルが、水に均一に分散した水膨潤性粘土鉱物の存在下で、水溶性有機モノマーを重合させてなる高分子ヒドロゲルである請求項1〜6のいずれかに記載の細胞培養基材。 The cell culture medium according to any one of claims 1 to 6, wherein the polymer hydrogel is a polymer hydrogel obtained by polymerizing a water-soluble organic monomer in the presence of a water-swellable clay mineral uniformly dispersed in water. Wood. 前記高分子ヒドロゲルが、含水率90%の条件において、1kPa以上の引っ張り弾性率、20kPa以上の引っ張り強度、および50%以上の破断伸びを有する高分子ヒドロゲルである請求項1〜7のいずれかに記載の細胞培養基材。 The polymer hydrogel is a polymer hydrogel having a tensile elastic modulus of 1 kPa or more, a tensile strength of 20 kPa or more, and a breaking elongation of 50% or more under the condition of a moisture content of 90%. The cell culture substrate described. 請求項1〜8のいずれかに記載の細胞培養基材を使用して、前記細胞培養基材に放射線照射して滅菌した後、培地液を吸収させた状態で細胞培養することを特徴とする細胞培養方法。 A cell culture substrate according to any one of claims 1 to 8, wherein the cell culture substrate is irradiated with radiation and sterilized, and then cell culture is performed in a state in which a medium solution is absorbed. Cell culture method. 前記培地液を吸収させる量が、細胞培養基材の質量に対して0.01〜5の範囲の質量である請求項9に記載の細胞培養方法。 The cell culture method according to claim 9, wherein the amount of the medium solution to be absorbed is a mass in the range of 0.01 to 5 with respect to the mass of the cell culture substrate. 前記培地液を吸収させる温度が、下限臨界共溶温度より高温である請求項9又は10に記載の細胞培養方法。 The cell culture method according to claim 9 or 10, wherein a temperature at which the medium solution is absorbed is higher than a lower critical solution temperature. 前記細胞培養が、細胞培養基材が疎水性を示す温度下での培養である請求項9〜11のいずれかに記載の細胞培養方法。 The cell culture method according to any one of claims 9 to 11, wherein the cell culture is a culture at a temperature at which the cell culture substrate exhibits hydrophobicity. 請求項9〜12に記載の方法により細胞を培養した後、細胞培養基材の温度を下げ、該細胞培養基材が親水性を示す温度とすることにより培養した細胞を該細胞培養基材から分離する培養細胞分離方法。
After culturing the cells by the method according to claim 9 to 12, the temperature of the cell culture substrate is lowered, and the cells cultured by setting the temperature of the cell culture substrate to be hydrophilic are removed from the cell culture substrate. A method for separating cultured cells to be separated.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2112196A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-28 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO A liquid composition comprising polymer chains and particles of an inorganic material in a liquid
JP2010017128A (en) * 2008-07-10 2010-01-28 Toyota Central R&D Labs Inc Cultured cell-handling article, production method thereof and use thereof
WO2015029723A1 (en) 2013-08-30 2015-03-05 Jsr株式会社 Adherend recovery method, adherend recovery device, gas generation membrane, and resin composition
WO2016085688A1 (en) * 2014-11-25 2016-06-02 3M Innovative Properties Company Devices and kits for the propagation or storage of microorganisms, and methods of making and using

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11160703A (en) * 1997-11-21 1999-06-18 Sony Corp Display device
JP2002053629A (en) * 2000-05-29 2002-02-19 Kawamura Inst Of Chem Res Organic/inorganic complex hydrogel and method for producing the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11160703A (en) * 1997-11-21 1999-06-18 Sony Corp Display device
JP2002053629A (en) * 2000-05-29 2002-02-19 Kawamura Inst Of Chem Res Organic/inorganic complex hydrogel and method for producing the same

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2112196A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-28 Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk onderzoek TNO A liquid composition comprising polymer chains and particles of an inorganic material in a liquid
WO2009131454A1 (en) * 2008-04-25 2009-10-29 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno A liquid composition comprising polymer chains and particles of an inorganic material in a liquid
US20110068289A1 (en) * 2008-04-25 2011-03-24 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast- Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Liquid composition comprising polymer chains and particles of an inorganic material in a liquid
JP2011518913A (en) * 2008-04-25 2011-06-30 ネーデルランドセ オルガニサティエ フォール トエゲパストナトールヴェテンシャッペリク オンデルゾエク ティエヌオー Liquid composition containing polymer chains and inorganic particles in liquid
US10138356B2 (en) * 2008-04-25 2018-11-27 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Liquid composition comprising polymer chains and particles of an inorganic material in a liquid
JP2010017128A (en) * 2008-07-10 2010-01-28 Toyota Central R&D Labs Inc Cultured cell-handling article, production method thereof and use thereof
JP4553038B2 (en) * 2008-07-10 2010-09-29 株式会社豊田中央研究所 Cultured cell handling body, method for producing the same, and use thereof
WO2015029723A1 (en) 2013-08-30 2015-03-05 Jsr株式会社 Adherend recovery method, adherend recovery device, gas generation membrane, and resin composition
US10415011B2 (en) 2013-08-30 2019-09-17 Jsr Corporation Adherend recovery method, adherend recovery apparatus, gas-generating film and resin composition
WO2016085688A1 (en) * 2014-11-25 2016-06-02 3M Innovative Properties Company Devices and kits for the propagation or storage of microorganisms, and methods of making and using
US10344253B2 (en) 2014-11-25 2019-07-09 3M Innovative Properties Company Devices and kits for the propagation or storage of microorganisms, and methods of making and using

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