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JP2007297360A - Hydrogel, production method thereof and use thereof - Google Patents

Hydrogel, production method thereof and use thereof Download PDF

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JP2007297360A
JP2007297360A JP2006129086A JP2006129086A JP2007297360A JP 2007297360 A JP2007297360 A JP 2007297360A JP 2006129086 A JP2006129086 A JP 2006129086A JP 2006129086 A JP2006129086 A JP 2006129086A JP 2007297360 A JP2007297360 A JP 2007297360A
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JP
Japan
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collagen
group
polysaccharide
hydrogel
gel
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Pending
Application number
JP2006129086A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Uyama
浩 宇山
Kazuo Mori
一生 森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IHARA SUISAN KK
University of Osaka NUC
Original Assignee
IHARA SUISAN KK
Osaka University NUC
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Publication date
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Abstract

【課題】ヒアルロン酸等の多糖をベースとする親水性に優れたゲルにおいて細胞親和性を付与した高分子材料であり、特に細胞培養担体等の用途に好適に利用可能な高分子材料を提供すること。
【解決手段】フェノール性水酸基が導入された多糖の架橋物および線維化されたコラーゲンを含むことを特徴とするハイドロゲル。多糖としてはヒアルロン酸が好ましく、フェノール性水酸基の導入には、好ましくはチラミンを縮合させる。線維化されたコラーゲンとしては水生動物由来のものが好ましく、鮭由来のものがより好ましい。
【選択図】図3
Provided is a polymer material imparted with cell affinity in a gel based on polysaccharides such as hyaluronic acid and having excellent hydrophilicity, and particularly suitable for use as a cell culture carrier. thing.
A hydrogel comprising a polysaccharide cross-linked product having a phenolic hydroxyl group introduced therein and fibrillated collagen. As the polysaccharide, hyaluronic acid is preferable, and tyramine is preferably condensed to introduce a phenolic hydroxyl group. As the fibrillated collagen, those derived from aquatic animals are preferable, and those derived from cocoons are more preferable.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、ヒアルロン酸類などの多糖の架橋物と線維化コラーゲンを含むハイドロゲル、その製造方法およびそのハイドロゲルを含む細胞培養担体等の用途に関する。   The present invention relates to a hydrogel containing a cross-linked polysaccharide such as hyaluronic acid and a fibrillated collagen, a method for producing the hydrogel, and a cell culture carrier containing the hydrogel.

ヒアルロン酸(HA)は細胞外マトリックスの構成成分であり、関節、硝子体、皮膚などに多く存在するグリコサミノグリカンである。高い保水力や粘性、種々の生理活性を示し、体内の水分保持、潤滑・緩衝作用、創傷治癒の促進など、様々な機能を果たしていることから、HAは生体材料への応用が研究されている。
例えば、特許文献1には、HAなどの酸性多糖に1,1−カルボニルジイミダゾール等の縮合剤を用いてチラミン等のフェノール性水酸基を有する重合性化合物を結合させた後、酵素にて処理することで重合硬化させて多糖ハイドロゲルを製造することが提案されている。
Hyaluronic acid (HA) is a component of the extracellular matrix, and is a glycosaminoglycan that is abundant in joints, vitreous, skin and the like. HA has various functions such as high water retention and viscosity, various physiological activities, water retention in the body, lubrication / buffering action, promotion of wound healing, etc. HA has been studied for application to biomaterials. .
For example, in Patent Document 1, a polymerizable compound having a phenolic hydroxyl group such as tyramine is bound to an acidic polysaccharide such as HA using a condensing agent such as 1,1-carbonyldiimidazole and then treated with an enzyme. It has been proposed to produce a polysaccharide hydrogel by polymerization and curing.

特開2005−200494号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-200944

しかし、HAは細胞接着性が低いため、細胞培養担体への応用を考えると、細胞接着性を付与する必要がある。したがって、本発明の目的は、HAをベースとする親水性に優れたゲルにおいて細胞親和性を付与した高分子材料であり、特に細胞培養担体等の用途に好適に利用可能な高分子材料を提供することにある。   However, since HA has low cell adhesiveness, it is necessary to impart cell adhesiveness when considering application to cell culture carriers. Therefore, an object of the present invention is a polymer material imparted with cell affinity in an HA-based gel with excellent hydrophilicity, and particularly provides a polymer material that can be suitably used for applications such as cell culture carriers. There is to do.

本発明者らは、HA等の多糖ゲルへの細胞親和性付与を検討した結果、多糖を架橋しゲル化する際に線維化コラーゲンを複合化してなる高分子材料が上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成させた。コラーゲンは、皮膚、靭帯、骨などに多く存在するタンパク質であり、生体適合性や様々な生理活性を有し幅広く応用されている。
また、コラーゲンの原料としては牛、豚などの動物性コラーゲンが用いられてきたが、BSE(牛海綿状脳症)問題が発生して以来、異常プリオンに代表される各種病原体の存在が否定できないという指摘から、近年は安全性の高い水生生物由来のコラーゲン(海洋性コラーゲン等)が注目されており、上記においても水生生物由来のコラーゲンを用いることが適当なケースがある。しかし、水生生物由来のコラーゲンの変性温度は動物性コラーゲンよりも低いため、生体材料として利用する場合、生理条件下で熱安定性、強度等が劣るという問題がある。本発明では、このような問題も解決し得るものである。
すなわち、本発明は下記のヒアルロン酸とコラーゲンを含むハイドロゲル、その製造方法およびそのハイドロゲルを含む細胞培養担体等の用途を提供する。
As a result of studying imparting cell affinity to a polysaccharide gel such as HA, the present inventors have found that a polymer material obtained by complexing fibrotic collagen when the polysaccharide is cross-linked and gelled can achieve the above object. The present invention was completed. Collagen is a protein that is abundant in skin, ligaments, bones, and the like, and is widely applied with biocompatibility and various physiological activities.
In addition, animal collagen such as cattle and pigs has been used as a raw material for collagen, but since the BSE (bovine spongiform encephalopathy) problem has occurred, the existence of various pathogens typified by abnormal prions cannot be denied. As pointed out, in recent years, highly safe aquatic organism-derived collagen (such as marine collagen) has attracted attention, and there are cases where it is appropriate to use aquatic organism-derived collagen. However, since the denaturation temperature of aquatic organism-derived collagen is lower than that of animal collagen, there is a problem that when used as a biomaterial, thermal stability, strength, etc. are inferior under physiological conditions. In the present invention, such a problem can also be solved.
That is, this invention provides uses, such as a hydrogel containing the following hyaluronic acid and collagen, its manufacturing method, and a cell culture carrier containing the hydrogel.

[1]フェノール性水酸基が導入された多糖の架橋物および線維化されたコラーゲンを含むことを特徴とするハイドロゲル。
[2]フェノール基が導入された多糖が、多糖と下記一般式(1)
(式中、Rは、水酸基、−NHR1基、またはカルボキシル基を表わし、R1は、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表わし、aは、1〜10の整数であり、A1〜A5は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基を表わす。A1〜A5の1つまたは2つは水酸基であり、2つが水酸基である場合には両水酸基はオルト位またはパラ位の位置関係にあるものとする。)
で示されるフェノール化合物との縮合物である前記1に記載のハイドロゲル。
[3]Rが水酸基、1級アミノ基または2級アミノ基である前記2に記載のハイドロゲル。
[4]多糖と一般式(1)で示されるフェノール化合物の縮合比が1:0.003〜0.1(質量比)である前記1〜3のいずれかに記載のハイドロゲル。
[5]多糖が、ヒアルロン酸、アルギン酸またそれらの誘導体である前記1〜4のいずれかに記載のハイドロゲル。
[6]一般式(1)で示されるフェノール化合物が、チラミンである前記2に記載のハイドロゲル。
[7]線維化されたコラーゲンが水生動物由来である前記1〜6のいずれかに記載のハイドロゲル。
[8]水生動物が鮭である前記7に記載のハイドロゲル。
[9]フェノール基が導入された多糖の架橋物と線維化コラーゲンと質量比が1:0.1〜5である前記1〜8のいずれかに記載のハイドロゲル。
[10]フェノール基が導入された多糖と非線維化コラーゲンを含むコラーゲンとを、酵素存在下、架橋と線維化を行ないゲル化することを特徴とするハイドロゲルの製造方法。
[11]酵素がラッカーゼ、チロシナーゼ、カタラーゼ及びペルオキシダーゼから選ばれる前記10に記載の製造方法。
[12]前記1〜9のいずれかのハイドロゲルを含むことを特徴とする細胞培養担体。
[1] A hydrogel comprising a polysaccharide cross-linked product having a phenolic hydroxyl group introduced therein and fibrillated collagen.
[2] A polysaccharide into which a phenol group is introduced is a polysaccharide and the following general formula (1)
(In the formula, R represents a hydroxyl group, —NHR 1 group, or carboxyl group; R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; a is an integer of 1 to 10; 1 to A 5 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, wherein one or two of A 1 to A 5 are a hydroxyl group, and two are hydroxyl groups. Is assumed that both hydroxyl groups are in the ortho-position or para-position.)
2. The hydrogel as described in 1 above, which is a condensate with a phenol compound represented by formula (1).
[3] The hydrogel as described in 2 above, wherein R is a hydroxyl group, a primary amino group or a secondary amino group.
[4] The hydrogel according to any one of 1 to 3, wherein the condensation ratio of the polysaccharide and the phenol compound represented by the general formula (1) is 1: 0.003 to 0.1 (mass ratio).
[5] The hydrogel as described in any one of 1 to 4 above, wherein the polysaccharide is hyaluronic acid, alginic acid or a derivative thereof.
[6] The hydrogel as described in 2 above, wherein the phenol compound represented by the general formula (1) is tyramine.
[7] The hydrogel according to any one of 1 to 6, wherein the fibrillated collagen is derived from an aquatic animal.
[8] The hydrogel as described in 7 above, wherein the aquatic animal is a rabbit.
[9] The hydrogel as described in any one of 1 to 8 above, wherein the mass ratio of the cross-linked polysaccharide having a phenol group introduced to the fibrillated collagen is 1: 0.1-5.
[10] A method for producing a hydrogel, characterized in that a polysaccharide into which a phenol group is introduced and collagen containing non-fibrotic collagen are subjected to crosslinking and fibrosis in the presence of an enzyme to form a gel.
[11] The production method according to 10 above, wherein the enzyme is selected from laccase, tyrosinase, catalase and peroxidase.
[12] A cell culture carrier comprising the hydrogel according to any one of 1 to 9 above.

本発明のハイドロゲルは、ヒアルロン酸などの多糖の架橋物中に線維化されたコラーゲンが複合化されており、ヒアルロン酸に基づく細胞増殖性とコラーゲンに基づく細胞接着性に優れているので、細胞培養担体等の生体材料として有用である。また、コラーゲンとして水生生物由来のものを用いることにより、BSE等の人獣共通感染症の心配がなく安全性の高い材料として使用することができる。   Since the hydrogel of the present invention is complexed with a fibrillated collagen in a polysaccharide cross-linked product such as hyaluronic acid, and is excellent in cell proliferation based on hyaluronic acid and cell adhesion based on collagen, It is useful as a biomaterial such as a culture carrier. Further, by using an aquatic organism-derived collagen as a collagen, it can be used as a highly safe material without worrying about zoonotic diseases such as BSE.

本発明においてフェノール性水酸基が導入された多糖の架橋物とは、フェノール性水酸基が導入された多糖のフェノール基部分において架橋状態を形成してなるものが挙げられる。   In the present invention, the cross-linked polysaccharide having a phenolic hydroxyl group introduced therein includes those formed in a cross-linked state at the phenol group portion of the polysaccharide having a phenolic hydroxyl group introduced.

本発明で用いる多糖としては、後述のフェノール化合物と縮合し、酵素の作用で架橋するものであれば特に制限はないが、フェノール性水酸基を導入するための官能基(例えばカルボン酸基またはそのエステル基等)を含んでいるものが好ましい。本発明のハイドロゲルを細胞培養担体などの生体材料として使用する場合には、多糖としてはヒアルロン酸、アルギン酸またはそれらの誘導体が好ましく、さらに好ましくはヒアルロン酸である。誘導体としては、各種変性物が挙げられ、変性される箇所及び変性基は本発明の作用効果を大きく損なうものでなければ特に制限はない。   The polysaccharide used in the present invention is not particularly limited as long as it is condensed with a phenol compound to be described later and crosslinks by the action of an enzyme, but a functional group for introducing a phenolic hydroxyl group (for example, a carboxylic acid group or an ester thereof). And the like are preferred. When the hydrogel of the present invention is used as a biomaterial such as a cell culture carrier, the polysaccharide is preferably hyaluronic acid, alginic acid or a derivative thereof, more preferably hyaluronic acid. Examples of the derivative include various modified products, and the site to be modified and the modifying group are not particularly limited as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.

このような多糖へのフェノール性の導入は、多糖と縮合するための官能基及びフェノール性水酸基を有する化合物を多糖と縮合反応させることにより得ることができる。多糖と縮合するための官能基及びフェノール性水酸基を有する化合物として、例えば下記一般式(1)
(式中、Rは、水酸基、−NHR1基、またはカルボキシル基を表わし、R1は、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表わし、aは、1〜10の整数であり、A1〜A5は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基を表わす。A1〜A5の1つまたは2つは水酸基であり、2つが水酸基である場合には両水酸基はオルト位またはパラ位の位置関係にあるものとする。)
で示されるフェノール化合物が挙げられる。
Such a phenolic introduction into a polysaccharide can be obtained by subjecting a compound having a functional group for condensing with a polysaccharide and a phenolic hydroxyl group to a condensation reaction with the polysaccharide. As a compound having a functional group for condensing with a polysaccharide and a phenolic hydroxyl group, for example, the following general formula (1)
(In the formula, R represents a hydroxyl group, —NHR 1 group, or carboxyl group; R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; a is an integer of 1 to 10; 1 to A 5 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, wherein one or two of A 1 to A 5 are a hydroxyl group, and two are hydroxyl groups. Is assumed that both hydroxyl groups are in the ortho-position or para-position.)
The phenol compound shown by these is mentioned.

ここで、炭素数1〜6のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基及びこれらの異性体基を表わし、炭素数1〜6のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基及びこれらの異性体基を表わす。   Here, as a C1-C6 alkyl group, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, a hexyl group, and these isomer groups are represented, As a C1-C6 alkoxy group, Methoxy group, ethoxy group, propoxy group, butoxy group, pentyloxy group, hexyloxy group and isomers thereof.

Rとして好ましくは水酸基または−NHR1基であり、aとして好ましくは1〜6の整数である。A1〜A5として好ましくは、水酸基以外の基が水素原子であり、さらに好ましくは水酸基が1つであり、他が水素原子である。 R is preferably a hydroxyl group or —NHR 1 group, and a is preferably an integer of 1 to 6. A 1 to A 5 are preferably a group other than a hydroxyl group, more preferably a hydroxyl group, and the other is a hydrogen atom.

一般式(1)で示されるフェノール化合物として好ましくは、フェノール性水酸基を1つ有するものとしてチラミンおよびホモバニリン酸誘導体類が挙げられ、フェノール性水酸基を2つ有するものとしてはドーパミン、ノルアドレナリンあるいはアドレナリンなどのカテコールアミン誘導体類が挙げられる。これらの中では、チラミン誘導体類が好ましい。   As the phenol compound represented by the general formula (1), tyramine and homovanillic acid derivatives are preferable as those having one phenolic hydroxyl group, and those having two phenolic hydroxyl groups include dopamine, noradrenaline or adrenaline. Catecholamine derivatives are mentioned. Of these, tyramine derivatives are preferred.

多糖と一般式(1)で示されるフェノール化合物との縮合反応条件には特に制限はなく、従来より知られた方法により行うことができる。例えば、縮合に用いる縮合剤としては、1,1−カルボニルジイミダゾール、ジシクロヘキシルカルボジイミド、3−(3−ジメチルアミノプロピル)−1−エチルカルボジイミド・塩酸塩などが挙げられる。用いる溶媒としては、例えばジメチルホルムアミドおよびジメチルスルホキシドが挙げられるが、特にジメチルホルムアミドが好ましい。ヒアルロン酸などの多糖が良く分散するからである。   There is no particular limitation on the condensation reaction conditions between the polysaccharide and the phenol compound represented by the general formula (1), and the reaction can be carried out by a conventionally known method. Examples of the condensing agent used for condensation include 1,1-carbonyldiimidazole, dicyclohexylcarbodiimide, 3- (3-dimethylaminopropyl) -1-ethylcarbodiimide / hydrochloride, and the like. Examples of the solvent to be used include dimethylformamide and dimethylsulfoxide, and dimethylformamide is particularly preferable. This is because polysaccharides such as hyaluronic acid are well dispersed.

また、多糖に対して一般式(1)で示されるフェノール化合物の配合比(縮合比)は多糖1に対して0.003〜0.1(質量比)が好ましく、さらに好ましくは0.01〜0.05(質量比)である。フェノール化合物の量が少なすぎると架橋が十分に行われず、強度が低くなりすぎ、フェノール化合物の量が多すぎると得られる架橋体ゲルが硬くなり過ぎ、脆くなる。   Further, the blending ratio (condensation ratio) of the phenol compound represented by the general formula (1) with respect to the polysaccharide is preferably 0.003 to 0.1 (mass ratio) with respect to the polysaccharide 1, and more preferably 0.01 to 0.05 (mass ratio). If the amount of the phenol compound is too small, crosslinking is not sufficiently performed and the strength becomes too low. If the amount of the phenol compound is too large, the resulting crosslinked gel becomes too hard and brittle.

本発明で用いるフェノール性水酸基が導入された多糖として好ましくは、下記繰り返し単位
を含むものが挙げられる。
The polysaccharide introduced with a phenolic hydroxyl group used in the present invention is preferably the following repeating unit:
The thing containing is mentioned.

本発明のハイドロゲルに含まれる線維化コラーゲンは、線維化能を有するコラーゲンを線維化してなる。線維化能を有するコラーゲンとしては、特に限定されないが、工業的な利用という観点からは、収量の多いI型コラーゲンあるいはそれを主成分とするコラーゲンが好ましい。
また、線維化能を有するコラーゲンとしては分子構造についても特に限定されるものではない。コラーゲン分子の両末端に存在する非螺旋領域(テロペプチド)は抗原性を有するという報告があり、本発明で用いるコラーゲンはこのテロペプチドがテロペプチドが除去されていても除去されていなくてもよい。
The fibrotic collagen contained in the hydrogel of the present invention is formed by fibrosis of collagen having fibrotic ability. Although it does not specifically limit as collagen which has a fibrosis ability, From a viewpoint of industrial utilization, type I collagen with a high yield or collagen which has it as a main component is preferable.
Further, the molecular structure of the collagen having fibrotic ability is not particularly limited. It has been reported that non-helical regions (telopeptides) present at both ends of the collagen molecule have antigenicity, and the collagen used in the present invention may or may not be removed from the telopeptide. .

本発明で用いる線維化能を有するコラーゲンは、その変性について特に限定されるものではない。一度変性させたコラーゲンでも、部分的にコラーゲン螺旋構造を回復し、線維化能を回復することが知られている。本発明を達成するには、線維化能の観点から、螺旋率(%)が50以上であることが好ましい。上記螺旋率(%)とはJournal of Food Chemistry 60, p.1233(1995)に記載されている螺旋回復率(%)と同義である。すなわち、旋光度計で測定した比旋光度より求めた螺旋回復率(%)のことを示す。   The collagen having fibrosis used in the present invention is not particularly limited with respect to its denaturation. It is known that even once denatured collagen, the collagen helical structure is partially restored and the fibrosis ability is restored. In order to achieve the present invention, the spiral rate (%) is preferably 50 or more from the viewpoint of fibrosis ability. The spiral rate (%) is synonymous with the spiral recovery rate (%) described in Journal of Food Chemistry 60, p.1233 (1995). That is, it shows the helical recovery rate (%) obtained from the specific optical rotation measured with the polarimeter.

本発明で用いる線維化能を有するコラーゲンは、その由来について特に限定されるものではない。資源量およびコラーゲン収率の観点から脊椎動物の真皮に由来するコラーゲンが好ましく用いられる。中でも、BSE等の病原体を保有する可能性が家畜よりも潜在的に低い水生生物由来のコラーゲンが好ましい。具体的には魚類真皮コラーゲン、例えば、鮭皮、サメ皮、マグロ皮、タラ皮、カレイ皮等、特に好ましくは鮭皮である。   The origin of the collagen having fibrosis used in the present invention is not particularly limited. Collagen derived from vertebrate dermis is preferably used from the viewpoint of the amount of resources and collagen yield. Among these, collagen derived from aquatic organisms that have a lower possibility of holding pathogens such as BSE than livestock is preferable. Specifically, fish dermis collagen such as scab, shark skin, tuna skin, cod skin, and flounder skin is particularly preferable.

本発明におけるコラーゲン線維とは、文献(Journal of Agricultural Food Chemistry, 48, p.2028〜2032(2000))の走査型電子顕微鏡写真に示されているような糸状構造のことを意味する。   The collagen fiber in the present invention means a thread-like structure as shown in a scanning electron micrograph in the literature (Journal of Agricultural Food Chemistry, 48, p.2028-2032 (2000)).

本発明のハイドロゲルはフェノール性水酸基が導入された多糖の架橋とコラーゲンの線維化を行うことにより製造する。好ましくはワンポットで反応させる。   The hydrogel of the present invention is produced by cross-linking polysaccharides having phenolic hydroxyl groups introduced and collagen fibrosis. The reaction is preferably carried out in one pot.

多糖の架橋には酵素を用いることができる。
酵素としてはラッカーゼ、チロシナーゼ、カタラーゼ、ペルオキシダーゼなどが挙げられる。ラッカーゼ及びチロシナーゼは、ゲルの構成要素とならない他の薬品を一切加える必要がないので、ゲル化の際に機能発現物質が変性するおそれが全くない点で優れる。ペルオキシダーゼは、過酸化水素等の酸化剤と併用することで瞬時にゲル化させることができ、医療現場などで瞬間接着剤や止血剤などに適している。これらの酵素は単独でまたは2種以上併用することができる。
An enzyme can be used to crosslink the polysaccharide.
Examples of the enzyme include laccase, tyrosinase, catalase, and peroxidase. Laccase and tyrosinase are excellent in that there is no possibility that the function-expressing substance is denatured during gelation because there is no need to add any other chemicals that do not constitute gel components. Peroxidase can be instantly gelled when used in combination with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide, and is suitable as an instantaneous adhesive or hemostatic agent at medical sites. These enzymes can be used alone or in combination of two or more.

酵素の起源については特に限定されるわけではないが次のものが挙げられる。
ラッカーゼ、チロシナーゼ(フェノールオキシダーゼ)等の銅酵素類の起源は、例えばウルシ、キノコ(ツチカブリ、マッシュルーム)、カビ(Polyporus vericolor)が挙げられる。またカタラーゼ、ペルキシダーゼ等のヒドロペルオキシダーゼ類の起源は、例えばウシ肝臓、ウマ血球、ヒト血球、M. lysodeikticus、西洋ワサビ、大豆、ダイコン、カブ、甲状腺、牛乳、腸、白血球、赤血球、酵母、Caldariomyces fumago、Steptococcus faecalisが挙げられる。
これらの中では、チロシナーゼとしてはマッシュルーム由来、ペルオキシダーゼとしては西洋ワサビ由来のものが好ましい。
The origin of the enzyme is not particularly limited, but includes the following.
Examples of the origins of copper enzymes such as laccase and tyrosinase (phenol oxidase) include urushi, mushrooms (Tuchikaburi, mushrooms), and molds (Polyporus vericolor). The origins of hydroperoxidases such as catalase and peroxidase are, for example, bovine liver, horse blood cells, human blood cells, M. lysodeikticus, horseradish, soybean, radish, turnip, thyroid, milk, intestine, leukocytes, erythrocytes, yeast, Caldariomyces Examples include fumago and Steptococcus faecalis.
Among these, tyrosinase is preferably derived from mushrooms and peroxidase is preferably derived from horseradish.

本発明のハイドロゲルは、例えばフェノール性水酸基が導入された多糖と酵素を混合した緩衝溶液にコラーゲン溶液及びコラーゲンの線維化に必要な塩を配合し、好ましくは過酸化水素等の酸化剤を配合し、反応させることにより調製することができる。これによりフェノール性水酸基が導入された多糖の架橋体に線維化コラーゲンが差し込まれたようなハイブリッド複合構造を含む組織が形成される。   The hydrogel of the present invention contains, for example, a collagen solution and a salt necessary for fibrosis of collagen in a buffer solution in which a phenolic hydroxyl group-introduced polysaccharide and enzyme are mixed, and preferably contains an oxidizing agent such as hydrogen peroxide. And can be prepared by reacting. As a result, a tissue including a hybrid composite structure in which fibrillated collagen is inserted into a cross-linked polysaccharide having a phenolic hydroxyl group introduced therein is formed.

コラーゲン溶液のpHは、コラーゲン原料の製造方法に応じて変わる。コラーゲンは主に、酸性水溶液もしくはたんぱく質分解酵素を含有した酸性水溶液で抽出される酸可溶化コラーゲンと、アルカリ水溶液で抽出されるアルカリ可溶化コラーゲンに分けられる。コラーゲン溶液が酸可溶化コラーゲン溶液の場合、そのpHは2.0〜6.0の間であることが好ましい。pHが2.0よりも低い場合、コラーゲン分子が加水分解を受ける場合があり好ましくない。pHが6.0よりも高い場合、コラーゲンが十分に可溶化されない場合があり好ましくない。一方、コラーゲン溶液がアルカリ可溶化コラーゲン溶液の場合、pHは5.5〜10の間であることが好ましい。pHが5.5よりも低い場合、コラーゲンが十分に可溶化されない場合があり好ましくない。pHが10よりも高い場合、コラーゲン分子が加水分解を受ける場合があり好ましくない。   The pH of the collagen solution varies depending on the method for producing the collagen raw material. Collagen is mainly divided into an acid-solubilized collagen extracted with an acidic aqueous solution or an acidic aqueous solution containing a proteolytic enzyme, and an alkali-solubilized collagen extracted with an alkaline aqueous solution. When the collagen solution is an acid-solubilized collagen solution, the pH is preferably between 2.0 and 6.0. When the pH is lower than 2.0, the collagen molecules may be hydrolyzed, which is not preferable. If the pH is higher than 6.0, collagen may not be sufficiently solubilized, which is not preferable. On the other hand, when the collagen solution is an alkali-solubilized collagen solution, the pH is preferably between 5.5 and 10. When the pH is lower than 5.5, the collagen may not be sufficiently solubilized, which is not preferable. When the pH is higher than 10, the collagen molecule may undergo hydrolysis, which is not preferable.

コラーゲン溶液の溶媒としては、酸性溶媒の場合、最終用途から見て安全で、工業用として広く使用されている水、あるいは塩酸、酢酸、クエン酸、フマル酸等の水溶液が望ましい。中性〜アルカリ性の場合、上記と同様の理由から、水、あるいはリン酸塩、酢酸塩、Tris等の水溶液が望ましい。   As the solvent for the collagen solution, in the case of an acidic solvent, water that is safe from the end use and widely used for industrial use, or an aqueous solution of hydrochloric acid, acetic acid, citric acid, fumaric acid, or the like is desirable. In the case of neutral to alkaline, water or an aqueous solution of phosphate, acetate, Tris or the like is desirable for the same reason as described above.

上記酸性溶媒および中性〜アルカリ性溶媒の溶質濃度としては、用いられるコラーゲンが可溶化されるpHを溶媒に付与できれば、特に限定されるものではない。しかし、溶質濃度が高すぎると、溶質によっては目的範囲のpHを付与できない場合、コラーゲンの線維化を阻害する場合、あるいは得られるゲルの細胞接着性などの物性を阻害する場合があり好ましくない。好ましくは1.0M以下であり、より好ましくは0.50M以下である。   The solute concentrations of the acidic solvent and the neutral to alkaline solvent are not particularly limited as long as the pH at which the collagen used is solubilized can be imparted to the solvent. However, if the solute concentration is too high, depending on the solute, the pH in the target range cannot be imparted, collagen fibrosis is inhibited, or physical properties such as cell adhesion of the resulting gel may be inhibited. Preferably it is 1.0M or less, More preferably, it is 0.50M or less.

コラーゲン溶液には、熱安定性の高いコラーゲンゲルを得るという本発明の効果を阻害しない範囲であれば、コラーゲンゲルの機能をさらに高めるべく種々の機能性物質を加えることができる。具体的には、細胞増殖因子などの機能性タンパク質、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、ポリ乳酸、β1−3グルカン、キチン、あるいはキトサンなどの機能性多糖類が挙げられる。   Various functional substances can be added to the collagen solution so as to further enhance the function of the collagen gel as long as the effect of the present invention of obtaining a highly heat-stable collagen gel is not inhibited. Specific examples include functional proteins such as cell growth factors, and functional polysaccharides such as hyaluronic acid, chondroitin sulfate, polylactic acid, β1-3 glucan, chitin, and chitosan.

コラーゲン溶液のコラーゲン濃度としては、コラーゲンの溶解性、溶液の粘性あるいはゲルの物性の観点から0.01〜3.0(w/v)%の範囲であることが好ましい。濃度が0.01(w/v)%よりも低い場合、ゲルの強度が不足する場合があり好ましくない。濃度が3.0(w/v)%よりも高い場合、コラーゲン溶液の粘性が高すぎてゲルの製造が困難になる場合があり好ましくない。好ましくは0.05〜2.0(w/v)%の範囲である。   The collagen concentration of the collagen solution is preferably in the range of 0.01 to 3.0 (w / v)% from the viewpoint of collagen solubility, solution viscosity, or gel physical properties. When the concentration is lower than 0.01 (w / v)%, the gel strength may be insufficient, which is not preferable. When the concentration is higher than 3.0 (w / v)%, the viscosity of the collagen solution is too high, and it may be difficult to produce a gel. Preferably it is the range of 0.05-2.0 (w / v)%.

コラーゲンの線維化を起こすための溶媒としては、特に限定されるものではない。しかし、細胞担体あるいは医療材料などの最終用途を考慮すれば、細胞毒性が無いかあるいは低く、工業用として広く使用されているリン酸塩、酢酸塩、炭酸塩、Tris等の緩衝能を有する塩水溶液を用いることが好ましい。コラーゲンの線維化に適するpHは、コラーゲンの種類によって変化するが、pH5〜9の範囲である場合が多く、その範囲で高い緩衝能を有するリン酸塩が特に好ましく用いられる。   The solvent for causing collagen fibrosis is not particularly limited. However, considering the end use of cell carriers or medical materials, salts having a buffering capacity such as phosphates, acetates, carbonates, Tris and the like that are not or low in cytotoxicity and are widely used for industrial use. It is preferable to use an aqueous solution. The pH suitable for collagen fibrillation varies depending on the type of collagen, but it is often in the range of pH 5 to 9, and a phosphate having a high buffering capacity in that range is particularly preferably used.

コラーゲン溶液と線維化を起こすための溶液とを混合する操作は、これらの溶液温度を、変性温度を大きく超えない温度に保って行なわれる。好ましくは使用するコラーゲンの変性温度+5℃以下であり、より好ましくは使用するコラーゲンの変性温度以下である。   The operation of mixing the collagen solution and the solution for causing fibrosis is performed while keeping the solution temperature at a temperature that does not greatly exceed the denaturation temperature. It is preferably the denaturation temperature of the collagen used + 5 ° C. or lower, more preferably the collagen denaturation temperature used or lower.

上記のコラーゲンの変性温度は、Journal of Food Chemistry 60, p.1233(1995)に記載されている、コラーゲン溶液を段階的に加温した場合のコラーゲン溶液の旋光度変化から決定される値である。   The above-mentioned collagen denaturation temperature is a value determined from a change in optical rotation of a collagen solution when the collagen solution is heated stepwise as described in Journal of Food Chemistry 60, p.1233 (1995). .

本発明のハイドロゲルにおける線維化コラーゲンの量は、フェノール基が導入された多糖の架橋物1に対して0.1〜5(質量比)が好ましく、さらに好ましくは0.3〜2(質量比)である。線維化コラーゲンの量が多いとゲルの物性が低下し、線維化コラーゲンの量が少ないとゲル上で細胞の増殖作用が低下する。   The amount of the fibrillated collagen in the hydrogel of the present invention is preferably 0.1 to 5 (mass ratio), more preferably 0.3 to 2 (mass ratio) with respect to the polysaccharide cross-linked product 1 having a phenol group introduced therein. ). When the amount of fibrotic collagen is large, the physical properties of the gel are lowered, and when the amount of fibrotic collagen is small, the cell proliferation action on the gel is lowered.

以上の方法により得られる本発明のハイドロゲルは、コラーゲン部分による強度低下がなく優れた機械強度を有しており、同時に熱安定性にも優れる。このため、変性温度の低い水生生物由来コラーゲンを使用しても、再生医療におけるマテリアル等の細胞担体あるいは医療用材料へ応用するに十分な機械強度と熱安定性を有するハイドロゲルを得ることができる。   The hydrogel of the present invention obtained by the above method has excellent mechanical strength with no decrease in strength due to the collagen portion, and at the same time, excellent thermal stability. Therefore, even when aquatic organism-derived collagen having a low denaturation temperature is used, a hydrogel having sufficient mechanical strength and thermal stability for application to cell carriers such as materials in regenerative medicine or medical materials can be obtained. .

以下に本発明を実施例を挙げてさらに詳細に説明するが、本発明は下記の実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to the following examples.

例1:フェノール基含有ヒアルロン酸誘導体の合成
ヒアルロン酸(HA)100mg(0.23mmol)を脱イオン水40mLに溶解させ、チラミン4.0mg(0.029mmol)、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)27mg(0.23mmol)を添加し溶解させた。更に、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(EDC)44mg(0.23mmol)を添加し、24時間室温で攪拌した。その後、反応溶液を減圧下に濃縮し、得られた濃縮液を透析膜(cut-off分子量 2000)に流し込み、水中で2日間(水を5回交換)透析を行った。透析膜後、反応溶液に1.0gの陽イオン交換樹脂(アンバーライトIR120B H)を添加し、12時間攪拌後、ろ過により陽イオン交換樹脂を除去した。得られた反応溶液を大過剰のエタノール中に滴下することにより再沈殿操作を行い、沈殿生成物を遠心分離により回収した。洗浄、減圧下乾燥を行うことによりフェノール基含有ヒアルロン酸誘導体(HA誘導体)を得た。
Example 1: Synthesis of phenol group-containing hyaluronic acid derivative 100 mg (0.23 mmol) of hyaluronic acid (HA) was dissolved in 40 mL of deionized water, and 4.0 mg (0.029 mmol) of tyramine, 27 mg of N-hydroxysuccinimide (NHS) ( 0.23 mmol) was added and dissolved. Furthermore, 44 mg (0.23 mmol) of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide hydrochloride (EDC) was added and stirred at room temperature for 24 hours. Thereafter, the reaction solution was concentrated under reduced pressure, and the resulting concentrated solution was poured into a dialysis membrane (cut-off molecular weight 2000), followed by dialysis in water for 2 days (changing water 5 times). After the dialysis membrane, 1.0 g of a cation exchange resin (Amberlite IR120BH) was added to the reaction solution, and after stirring for 12 hours, the cation exchange resin was removed by filtration. The obtained reaction solution was dropped into a large excess of ethanol to perform reprecipitation, and the precipitated product was collected by centrifugation. A phenol group-containing hyaluronic acid derivative (HA derivative) was obtained by washing and drying under reduced pressure.

例2:ゲルの合成
上記で得たHA誘導体をリン酸バッファー(PBS)に溶解し、2.0%(w/v)のHA溶液を準備し、各ゲルの製造に用いた。リン酸バッファーとしては、PBS−1としてNaClを含有しない0.10Mのリン酸バッファー(pH7.0)、PBS−2としてNaCl=105mM、リン酸ナトリウム=52.5mMのリン酸バッファー(pH6.8)のいずれかを使用した。
またコラーゲン溶液は以下のようにして調製した。
鱗と身をメスで除去した鮭(シロサケ、学名;Oncorhynchus Keta)の皮をおよそ3cm四方に細断した。これをクロロホルム/メタノールの等容混合溶媒で3回繰り返して脱脂を行い、メタノールで2回洗浄してクロロホルムを除去したのち、水で3回洗浄してメタノールを除去した。これ以降の工程は、全て4℃で行った。
得られた脱脂鮭皮130gを4℃の0.5M酢酸5Lに浸漬し、4日間静置した。膨潤した鮭皮を医療用ガーゼでろ過し、ろ液を10,000×gで30分遠心して不溶物を沈殿させ、1.5Lの上清を回収した。上清にペプシン粉末50mgを混合して2日間おだやかに撹拌した。得られた上記コラーゲン溶液に対し、終濃度5%になるように塩化ナトリウムを加え、ガラス棒で1分間おだやかに撹拌した後、24時間静置した。塩析により生じた白い不溶物を遠心(上記と同様の条件)して沈殿を回収し、沈殿を0.5M酢酸2Lに加え、おだやかに撹拌して溶解した。溶解まで3日間を要した。この操作を一回繰り返して、無色透明なコラーゲン溶液を得た。このコラーゲン溶液を、セルロースチューブを用いて脱イオン水に対して透析した。透析外液のpHが中性を示すまで脱イオン水を繰り返し交換して、得られた中性コラーゲン溶液を凍結乾燥し、白色のスポンジ状コラーゲンを得た。
このスポンジ状コラーゲンをシリカゲル入りデシケーターで減圧乾燥し、その精秤値を用いて0.50(w/v)%になるように4℃に予備冷却したpH3.0希塩酸に加え、おだやかに撹拌して完全に溶解した。これをコラーゲン溶液として用いた。
なお、各ゲルは、24well plate内で合成した。
(1)ヒアルロン酸ゲルの合成
2.0%のHA溶液(PBS−1)125μLにPBSを334μL、10units/mLの西洋わさびペルオキシダーゼ(HRP)溶液(溶媒:PBS−1)を10μL添加しよく攪拌した。その後、0.06%(v/v)の過酸化水素水溶液31μLを添加し、1〜2分攪拌させ、ヒアルロン酸ゲルを得た。
(2)ヒアルロン酸−非線維化コラーゲンハイブリッドゲルの合成
2.0%のHA溶液(PBS−1)125μLにコラーゲン溶液を334μL、10units/mLのHRP溶液(溶媒:PBS−1)を10μL添加しよく攪拌した。その後、0.06%(v/v)の過酸化水素水溶液31μLを添加し、1〜2分攪拌させ、ヒアルロン酸−非線維化コラーゲンハイブリッドゲルを得た。
(3)ヒアルロン酸−線維化コラーゲンハイブリッドゲルの合成
2.0%のHA溶液(PBS−2)125μLに、10units/mLのHRP溶液(溶媒:PBS−2)を10μL添加しよく攪拌し、その後、コラーゲン溶液334μLと0.06%(v/v)の過酸化水素水溶液31μLを素早く添加し、1〜2分攪拌させ、ヒアルロン酸−線維化コラーゲンハイブリッドゲルを得た。ゲル内のNaClおよびリン酸ナトリウムの終濃度はそれぞれ35mM、17.5mMである。
Example 2: Synthesis of gel The HA derivative obtained above was dissolved in a phosphate buffer (PBS) to prepare a 2.0% (w / v) HA solution, which was used for the production of each gel. As a phosphate buffer, PBS-1 does not contain NaCl as a 0.10M phosphate buffer (pH 7.0), and PBS-2 includes NaCl = 105 mM and sodium phosphate = 52.5 mM phosphate buffer (pH 6.8). ) Was used.
A collagen solution was prepared as follows.
The skin of a salmon (white salmon, scientific name: Oncorhynchus Keta) from which scales and body were removed with a scalpel was cut into approximately 3 cm squares. This was repeated three times with an equal volume mixed solvent of chloroform / methanol, degreased, washed twice with methanol to remove chloroform, and then washed three times with water to remove methanol. All subsequent steps were performed at 4 ° C.
130 g of the obtained defatted husk was immersed in 5 L of 0.5 M acetic acid at 4 ° C. and allowed to stand for 4 days. The swollen scab was filtered with medical gauze, and the filtrate was centrifuged at 10,000 × g for 30 minutes to precipitate insoluble matter, and 1.5 L of supernatant was collected. The supernatant was mixed with 50 mg of pepsin powder and gently stirred for 2 days. Sodium chloride was added to the obtained collagen solution so as to have a final concentration of 5%, and after gently stirring with a glass rod for 1 minute, it was allowed to stand for 24 hours. The white insoluble matter produced by salting out was centrifuged (same conditions as above) to recover the precipitate, and the precipitate was added to 2 L of 0.5 M acetic acid and dissolved by gently stirring. It took 3 days to dissolve. This operation was repeated once to obtain a colorless and transparent collagen solution. This collagen solution was dialyzed against deionized water using a cellulose tube. Deionized water was repeatedly exchanged until the pH of the dialyzed external solution was neutral, and the resulting neutral collagen solution was lyophilized to obtain white sponge-like collagen.
This sponge-like collagen was dried under reduced pressure using a desiccator containing silica gel, and added to pH 3.0 dilute hydrochloric acid preliminarily cooled to 4 ° C. so as to be 0.50 (w / v)% using the exact balance value, and gently stirred. And completely dissolved. This was used as a collagen solution.
Each gel was synthesized in a 24 well plate.
(1) Synthesis of hyaluronic acid gel Add 334 μL of PBS to 125 μL of 2.0% HA solution (PBS-1), 10 μL of 10 units / mL horseradish peroxidase (HRP) solution (solvent: PBS-1), and stir well did. Thereafter, 31 μL of a 0.06% (v / v) aqueous hydrogen peroxide solution was added and stirred for 1 to 2 minutes to obtain a hyaluronic acid gel.
(2) Synthesis of hyaluronic acid-non-fibrotic collagen hybrid gel To 125 μL of 2.0% HA solution (PBS-1), 334 μL of collagen solution and 10 μL of 10 units / mL HRP solution (solvent: PBS-1) were added. Stir well. Thereafter, 31 μL of a 0.06% (v / v) aqueous hydrogen peroxide solution was added and stirred for 1 to 2 minutes to obtain a hyaluronic acid-non-fibrotic collagen hybrid gel.
(3) Synthesis of hyaluronic acid-fibrotic collagen hybrid gel To 125 μL of 2.0% HA solution (PBS-2), 10 μL of 10 units / mL HRP solution (solvent: PBS-2) was added and stirred well. Then, 334 μL of collagen solution and 31 μL of 0.06% (v / v) hydrogen peroxide aqueous solution were quickly added and stirred for 1 to 2 minutes to obtain a hyaluronic acid-fibrotic collagen hybrid gel. The final concentrations of NaCl and sodium phosphate in the gel are 35 mM and 17.5 mM, respectively.

例3:細胞増殖実験
(1)細胞培養
ゲルが入った24well plateにPBS2.0mLを添加し、数時間放置する操作を3回行い、HRP、H22を除去した。また、この操作中、ゲルにUVを照射しゲルを滅菌した。このゲルに3T3細胞を1.0×104cells/mLの密度で播種した。培地としては、ダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)にウシ胎児血清(FBS)とペニシリン−ストレプトマイシンを終濃度がそれぞれ10%、1units/mLとなるように添加したものを用いた。培地は、培養3日ごとに交換した。
Example 3: Cell proliferation experiment (1) Cell culture The operation of adding 2.0 mL of PBS to a 24 well plate containing gel and allowing it to stand for several hours was performed three times to remove HRP and H 2 O 2 . During this operation, the gel was irradiated with UV to sterilize the gel. This gel was seeded with 3T3 cells at a density of 1.0 × 10 4 cells / mL. The medium used was Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) with fetal bovine serum (FBS) and penicillin-streptomycin added to a final concentration of 10% and 1 units / mL, respectively. The medium was changed every 3 days of culture.

(2)SEMによるゲル表面の観察
培養1,3,5,7日後、well内にある培地を除去した。そこに2.5%のグルタルアルデヒド1mLを添加し、回転数200rpmにしたバイオシェイカー内で、1時間インキュベートすることによりゲル表面の細胞を固定化した。その後、グルタルアルデヒドを除去し、PBSで3回洗浄した。洗浄したゲルを順に30%,50%,70%,90%,100%のエタノール水溶液に15分ずつ浸漬させることで、ゲル内の水を徐々にエタノールで置換し、完全にエタノールで置換したゲルをt−ブタノールに浸漬してt−ブタノールで置換した後、ゲルを凍結乾燥しスポンジを得た。スポンジ表面に金を蒸着させ、SEMでその表面を観察した。
結果を図1〜3に示す。コラーゲンを含まないヒアルロン酸ゲルの場合には、図1に示すように細胞はゲルに全く接着しておらず、凝集体を形成していた。コラーゲンを含むものの線維化されていないコラーゲンの場合には、図2に示すように、培養1日後の観察では細胞はゲル表面にわずかしか接着しておらず、3日後には小さな細胞の凝集体が見られた。培養日数の経過とともに細胞の凝集体は増大したものの、ゲル表面に接着した細胞の量は少なかった。それに対して、本発明のゲルでは、図3に示すように、培養1日後には、多くの細胞がゲル表面に接着しており、3日後にはゲル表面に接着した細胞が増殖し、層を形成していた。5日後には広範囲にわたって細胞がゲルを被覆するようになり、7日後にはゲルのほぼ全面を被覆し、コンフルエントになっていた。
(2) Observation of gel surface by SEM After 1, 3, 5, and 7 days of culture, the medium in the well was removed. 1 mL of 2.5% glutaraldehyde was added thereto, and the cells on the gel surface were immobilized by incubating for 1 hour in a bioshaker at a rotation speed of 200 rpm. Thereafter, glutaraldehyde was removed and washed with PBS three times. The gel in which the washed gel is immersed in 30%, 50%, 70%, 90%, and 100% ethanol aqueous solutions for 15 minutes in order to gradually replace the water in the gel with ethanol and completely replace with ethanol. Was immersed in t-butanol and replaced with t-butanol, and then the gel was freeze-dried to obtain a sponge. Gold was deposited on the sponge surface, and the surface was observed with SEM.
The results are shown in FIGS. In the case of a hyaluronic acid gel containing no collagen, the cells did not adhere to the gel at all as shown in FIG. 1 and formed aggregates. In the case of collagen that contains collagen but is not fibrotic, as shown in FIG. 2, the cells are only slightly adhered to the gel surface after 1 day of culture, and small cell aggregates after 3 days. It was observed. Although the aggregates of cells increased with the passage of the culture days, the amount of cells adhered to the gel surface was small. On the other hand, in the gel of the present invention, as shown in FIG. 3, many cells adhere to the gel surface after 1 day of culture, and after 3 days, the cells adhered to the gel surface grow and Was forming. After 5 days, the cells covered the gel over a wide area, and after 7 days, almost the entire surface of the gel was covered and became confluent.

(3)細胞数の測定
各ゲル上で増殖した細胞数を測定した。測定は、予め作成した検量線を用いて行った。検量線は以下に従い作成した。
0cells/mL,1×103cells/mL,5×103cells/mL,1×104cells/mL,2.5×104cells/mL,5×104cells/mL,7.5×104cells/mL,1×105cells/mL,2.5×105cells/mL,5×105cells/mL,1×106cells/mLの各細胞懸濁液を24 well plateに1mLずつ添加した後、CO2インキュベータ(温度:37℃,CO2濃度:5%)内で1時間インキュベートし、wellに細胞を接着させた。各wellの培地を交換した後、WST−1(テトラゾリウム塩)を100μL添加し、CO2インキュベータ内で3時間インキュベートした。その後、100mMの塩酸を100μL添加することにより反応を停止させ、新たに用意した24 well plateに反応溶液を1mLずつとり、プレートリーダによりwell内の反応溶液に450nmの光を照射し、吸光度を測定した。得られたデータを用いて検量線を作成した(横軸:細胞数、縦軸:吸光度)。
(3) Measurement of the number of cells The number of cells grown on each gel was measured. The measurement was performed using a calibration curve prepared in advance. A calibration curve was prepared according to the following.
0 cells / mL, 1 × 10 3 cells / mL, 5 × 10 3 cells / mL, 1 × 10 4 cells / mL, 2.5 × 10 4 cells / mL, 5 × 10 4 cells / mL, 7.5 × 10 4 cells / mL, 1 × 10 5 cells / mL, 2.5 × 10 5 cells / mL, 5 × 10 5 cells / mL, 1 × 10 of 6 cells / mL of each cell suspension in 24 well plate After adding 1 mL at a time, the cells were incubated in a CO 2 incubator (temperature: 37 ° C., CO 2 concentration: 5%) for 1 hour to allow the cells to adhere to the wells. After the medium of each well was changed, 100 μL of WST-1 (tetrazolium salt) was added and incubated in a CO 2 incubator for 3 hours. Thereafter, the reaction is stopped by adding 100 μL of 100 mM hydrochloric acid, 1 mL of the reaction solution is taken to a newly prepared 24 well plate, 450 nm light is irradiated to the reaction solution in the well with a plate reader, and the absorbance is measured. did. A calibration curve was created using the obtained data (horizontal axis: number of cells, vertical axis: absorbance).

各ゲル上の細胞数を測定する方法は以下の通りである。
各ゲルの培地を交換後、WST−1を100μL添加し、CO2インキュベータ(温度:37度,CO2濃度:5%)内で3時間インキュベートした。3時間後、100mMの塩酸を100μL添加することにより反応を停止させ、新たに用意した24 well plateに反応溶液を1mLずつとり、プレートリーダによりwell内の反応溶液に450nmの光を照射して吸光度を測定し、予め作成した検量線に基づいて相対的な細胞数を求めた。
The method for measuring the number of cells on each gel is as follows.
After replacing the medium in each gel, 100μL added WST-1, CO 2 incubator (temperature: 37 °, CO 2 concentration: 5%) were incubated for 3 hours in a. After 3 hours, the reaction was stopped by adding 100 μL of 100 mM hydrochloric acid, and 1 mL each of the reaction solution was taken into a newly prepared 24 well plate, and the reaction solution in the well was irradiated with 450 nm light by a plate reader to absorb the absorbance. Was measured, and the relative cell number was determined based on a calibration curve prepared in advance.

結果を図4に示す。コラーゲンを含まないヒアルロン酸ゲルと非線維化コラーゲンを含むゲルの場合には、細胞がほとんど増殖していないことがわかる。それに対して、本発明のゲルでは、著しい細胞の増殖がみられ、培養7日後には播種時の約120倍になった。
以上の結果より、線維化コラーゲンを含む本発明のハイドロゲルは細胞親和性が高く優れた細胞培養担体となり得ることが分かる。
The results are shown in FIG. In the case of the hyaluronic acid gel not containing collagen and the gel containing non-fibrotic collagen, it can be seen that the cells hardly grew. On the other hand, in the gel of the present invention, remarkable cell proliferation was observed, and after 7 days of culture, it was about 120 times that at the time of seeding.
From the above results, it can be seen that the hydrogel of the present invention containing fibrotic collagen can be an excellent cell culture carrier having high cell affinity.

コラーゲンを含まないヒアルロン酸ゲルで細胞培養を行い、培養1,3,5,7日後の状態を示す顕微鏡写真。The microscope picture which shows the state after culture | cultivating with hyaluronic acid gel which does not contain collagen, and culture | cultivation 1,3,5,7 days. 非線維化コラーゲンを含むヒアルロン酸ゲルで細胞培養を行い、培養1,3,5,7日後の状態を示す顕微鏡写真。The photomicrograph which shows the state after culture | cultivating the cell culture with the hyaluronic acid gel containing a non-fibrotic collagen and culture | cultivating 1,3,5,7 days. 線維化コラーゲンを含むヒアルロン酸ゲルで細胞培養を行い、培養1,3,5,7日後の状態を示す顕微鏡写真。The photomicrograph which shows the state after culture | cultivation by the hyaluronic acid gel containing a fibrosis collagen and culture | cultivation 1, 3, 5, and 7 days. 各ゲルを用いた細胞の増殖数を示すグラフ。The graph which shows the proliferation number of the cell using each gel.

Claims (12)

フェノール性水酸基が導入された多糖の架橋物および線維化されたコラーゲンを含むことを特徴とするハイドロゲル。   A hydrogel comprising a polysaccharide cross-linked product having a phenolic hydroxyl group introduced therein and fibrotic collagen. フェノール基が導入された多糖が、多糖と下記一般式(1)
(式中、Rは、水酸基、−NHR1基、またはカルボキシル基を表わし、R1は、水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表わし、aは、1〜10の整数であり、A1〜A5は、それぞれ独立して、水素原子、水酸基または炭素数1〜6のアルコキシ基を表わす。A1〜A5の1つまたは2つは水酸基であり、2つが水酸基である場合には両水酸基はオルト位またはパラ位の位置関係にあるものとする。)
で示されるフェノール化合物との縮合物である請求項1に記載のハイドロゲル。
A polysaccharide into which a phenol group has been introduced is a polysaccharide and the following general formula (1)
(In the formula, R represents a hydroxyl group, —NHR 1 group, or carboxyl group; R 1 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms; a is an integer of 1 to 10; 1 to A 5 each independently represents a hydrogen atom, a hydroxyl group, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, wherein one or two of A 1 to A 5 are a hydroxyl group, and two are hydroxyl groups. Is assumed that both hydroxyl groups are in the ortho-position or para-position.)
The hydrogel according to claim 1, which is a condensate with a phenol compound represented by the formula:
Rが水酸基、1級アミノ基または2級アミノ基である請求項2に記載のハイドロゲル。   The hydrogel according to claim 2, wherein R is a hydroxyl group, a primary amino group, or a secondary amino group. 多糖と一般式(1)で示されるフェノール化合物の縮合比が1:0.003〜0.1(質量比)である請求項1〜3のいずれかに記載のハイドロゲル。   The hydrogel according to any one of claims 1 to 3, wherein the condensation ratio of the polysaccharide and the phenol compound represented by the general formula (1) is 1: 0.003 to 0.1 (mass ratio). 多糖が、ヒアルロン酸、アルギン酸またそれらの誘導体である請求項1〜4のいずれかに記載のハイドロゲル。   The hydrogel according to any one of claims 1 to 4, wherein the polysaccharide is hyaluronic acid, alginic acid or a derivative thereof. 一般式(1)で示されるフェノール化合物が、チラミンである請求項2に記載のハイドロゲル。   The hydrogel according to claim 2, wherein the phenol compound represented by the general formula (1) is tyramine. 線維化されたコラーゲンが水生動物由来である請求項1〜6のいずれかに記載のハイドロゲル。   The hydrogel according to any one of claims 1 to 6, wherein the fibrillated collagen is derived from an aquatic animal. 水生動物が鮭である請求項7に記載のハイドロゲル。   The hydrogel according to claim 7, wherein the aquatic animal is a rabbit. フェノール基が導入された多糖の架橋物と線維化コラーゲンと質量比が1:0.1〜5である請求項1〜8のいずれかに記載のハイドロゲル。   The hydrogel according to any one of claims 1 to 8, wherein the mass ratio of the cross-linked polysaccharide having a phenol group introduced to the fibrillated collagen is 1: 0.1-5. フェノール基が導入された多糖と非線維化コラーゲンを含むコラーゲンとを、酵素存在下、架橋と線維化を行ないゲル化することを特徴とするハイドロゲルの製造方法。   A method for producing a hydrogel, characterized in that a polysaccharide having a phenol group introduced therein and collagen containing non-fibrotic collagen are subjected to cross-linking and fibrosis in the presence of an enzyme to form a gel. 酵素がラッカーゼ、チロシナーゼ、カタラーゼ及びペルオキシダーゼから選ばれる請求項10に記載の製造方法。   The production method according to claim 10, wherein the enzyme is selected from laccase, tyrosinase, catalase and peroxidase. 請求項1〜9のいずれかのハイドロゲルを含むことを特徴とする細胞培養担体。
A cell culture carrier comprising the hydrogel according to claim 1.
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