JP7348281B2 - 細胞培養基材 - Google Patents
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Description
本発明の細胞培養基材は、親水性高分子基材の少なくとも一方の面に、上記重合体を特定の被覆量で含む被覆層が形成されてなる。
被覆層は、下記で説明する重合体を単位面積あたり2μg/cm2を超える量で含む。単位面積あたりの重合体量の割合が2μg/cm2以下であると十分な細胞増殖活性が得られないおそれがある。また、単位面積あたりの重合体量の割合の上限は、細胞培養基材に求められる他の機能(培地透過性、ガス交換性など)を考慮すると100000μg/cm2以下である。なお、当該割合は、好ましくは10μg/cm2以上700μg/cm2以下であり、より好ましくは36μg/cm2以上600μg/cm2以下であり、さらに好ましくは60μg/cm2以上500μg/cm2以下であり、特に好ましくは100μg/cm2以上400μg/cm2以下である。上記割合であれば、細胞接着活性と細胞増殖活性とをバンランよく両立できる。
本発明に係る重合体は、下記式(1)で表されるフルフリル(メタ)アクリレート由来の構成単位(1)を有する。当該重合体を用いることで、親水性高分子基材に優れた細胞増殖性(さらには細胞接着性)を付与することができる。加えて、当該重合体の溶液を親水性高分子基材表面に塗布することによって、様々な形状の基材に対しても被覆層を簡便に形成できる。このため、本発明に係る重合体であれば、様々な形状・設計の細胞培養基材(細胞培養容器)対して、細胞増殖性(さらには細胞接着性)に優れた被覆層を形成できる。
構成単位(1)は、下記式(1)のフルフリル(メタ)アクリレート由来である。なお、重合体を構成する構成単位(1)は、1種単独であってもよいし、2種以上の組み合わせであってもよい。すなわち、構成単位(1)は、1種単独の下記式(1)のフルフリル(メタ)アクリレート由来の構成単位のみから構成されても、あるいは下記式(1)のフルフリル(メタ)アクリレート由来の2種以上の構成単位から構成されてもよい。なお、後者の場合、各構成単位は、ブロック状に存在しても、ランダム状に存在してもよい。
る。具体的には、重合体をテトラヒドロフラン(THF)に10mg/mlの濃度となるように溶解し、試料を調製する。このようにして調製された試料について、GPCシステムLC-20((株)島津製作所製)にGPCカラムLF-804(昭和電工(株)製)を取り付け、移動相としてTHFを流し、標準物質としてポリスチレンを用いて、重合体のGPCを測定する。標準ポリスチレンで較正曲線を作製した後、この曲線に基づいて重合体の重量平均分子量(Mw)を算出する。
本発明では、親水性高分子基材の少なくとも一方の面に、上記重合体を含む被覆層が形成される。ここで、親水性高分子基材とは、高分子基材の表面が親水性である(すなわち、高分子基材表面の水に対する接触角が50°以下、好ましくは40°以下である)高分子基材をいう。なお、親水性高分子基材の水に対する接触角の下限値は特に制限されない(下限値0)。高分子基材表面の水に対する接触角は、被覆層を形成する前の基材が入手可能な場合には、被覆層を形成する前の基材について接触角計(測定方法;JIS R 3257:1999(静滴法)準拠)により測定することで求めることができる。一方、細胞培養基材をアルコール等の有機溶媒等で洗浄することにより被覆層を除去した後、得られた高分子基材について上記測定方法により接触角を求めることもできる。
誘導体、ポリソルベート、ポリエチレン-ポリプロピレンオキサイド共重合体等の親水性ポリマーなどが挙げられる。疎水性ポリマーは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。親水性ポリマーは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
3層は、好ましくは約20~約60μmの厚さを有する。
親水性高分子基材表面に本発明に係る重合体を含む被覆層を形成する方法は特に制限されない。例えば、親水性高分子基材の表面が平面な皿(プレート)構造を有する場合には、本発明に係る重合体を溶解させた重合体含有溶液を所定の面に塗布(例えば、ウェルに添加)した後、乾燥する方法が使用できる。また、例えば、親水性高分子基材が中空糸または多孔質膜である場合には、本発明に係る重合体を溶解させた重合体含有溶液を中空糸の細胞接触部に接触させた(例えば、中空糸内表面(内腔)または外表面に流通させた)後、乾燥する方法が使用できる。なお、親水性高分子基材が複数の中空糸からなる多孔質膜である場合には、重合体含有溶液による被覆は、1本の中空糸に対して行った後中空糸を束ねても、または複数の中空糸を束ねて多孔質膜を作製した後に行ってもよい。
本発明の細胞培養基材は、細胞増殖性(さらには細胞接着性)に優れる。このため、本発明の細胞培養基材は、バイオリアクターに好適に使用できる。すなわち、本発明は、本発明の細胞培養基材を有するバイオリアクターを提供する。ここで、バイオリアクターは、平面型バイオリアクターであっても中空糸型バイオリアクターであってもよいが、中空糸型バイオリアクターが特に好ましい。このため、以下では、好ましい実施形態として、中空糸型バイオリアクターについて説明するが、本発明のバイオリアクターは平面型バイオリアクターであってもよく、この場合でも下記実施の形態を適宜変更することによって適用できる。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
上述したように、本発明のバイオリアクターは、細胞増殖性(さらには細胞接着性)に優れる細胞培養基材を備えている。ここで、本発明のバイオリアクターで培養できる細胞は、接着(足場依存)性細胞、非接着性細胞、またはこれらの任意の組み合わせのいずれであってもよいが、細胞接着性に優れる細胞培養基材を備えていることから、本発明のバイオリアクターは、接着(足場依存)性細胞の培養に特に好適に使用できる。ここで、接着(足場依存)性細胞としては、間葉系幹細胞(MSC)等の幹細胞、線維芽細胞などの、動物の細胞などがある。上述したように、幹細胞が再生医療や創薬の開発にあたって注目が集めている。このため、本発明のバイオリアクターは、幹細胞の培養に好適に使用できる。すなわち、本発明は、本発明のバイオリアクターを用いて幹細胞を培養する、幹細胞の培養方法を提供する。ここで、幹細胞の培養方法は、特に制限されず、通常の培養方法が同様にしてあるいは適宜修飾して適用できる。
[製造例1:重合体1の合成]
20ml容量のガラス製耐圧試験管に、テトラヒドロフルフリルアクリレート2.00g(0.0128mol)、メタノール3gを加えた後、窒素ガスを10秒間バブリングした。次いで、重合開始剤として2,2’-アゾビス(4-メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)0.004g(0.013mmol)を加えた後、45℃に設定したヒートブロックで6時間加熱した。重合液をヘキサン50mlに加え、析出したポリマー成分を回収、減圧乾燥し、ポリテトラヒドロフルフリルアクリレート(PTHFA)(重合体1)を得た。重合体1の重量平均分子量は470000であった。
(実施例1)
上記製造例1で得た重合体1を水:イソプロパノールの混合比(体積比)が、1:9の混合溶媒に溶解させ、濃度1.0質量%の重合体溶液を調製した。市販の親水化ポリエーテルスルホン膜(親水性PES膜、ポアサイズ0.1μm、表面積20cm2、メンブレンソリューションズ社製、表面の水に対する接触角20°)を上記重合体溶液に浸漬し、25℃で2分静置した。親水性PES膜を引き揚げ、室温で50時間乾燥し、親水性PES膜の表面に被覆層を有する細胞培養フィルム1を得た。なお、コート前後の膜の質量差を表面積で除した値を被覆層における重合体の単位面積あたりの質量として算出したところ、400μg/cm2であった。
実施例1において、重合体溶液の濃度をそれぞれ0.1質量%、0.05質量%、0.01質量%、0.001質量%としたこと以外は実施例1と同様にして、親水性PES膜の表面に被覆層を形成し、細胞培養フィルム2~5を得た。なお、被覆層における重合体の単位面積あたりの質量は、それぞれ、60μg/cm2、36μg/cm2、10μg/cm2、2μg/cm2であった。
重合体1をコーティングする前の親水化ポリエーテルスルホン膜をそのまま細胞培養フィルム6とした。
接触角計(測定方法;JIS R 3257:1999(静滴法)準拠)により、被覆層表面の水に対する接触角を測定した。結果を下記表1に示す。
細胞として、ヒト脂肪組織由来間葉系幹細胞(ロンザ、ウォーカーズビル、メリーランド州、アメリカ合衆国)を使用した。ドナーは22歳男性で、CD13、CD29、CD44、CD73、CD90、CD105、SD166≧90%、CD14、CD31、CD45≦5%のものを使用した。
Growth Medium 2(プロモセル、ベッドフォード、マサチューセッツ州、アメリカ合衆国)で1日培養した。培養終了後、10%WST-1(Premix WST-1 Cell Proliferation Assay System、タカラバイオ、滋賀、日本)を含むMesenchymal Stem Cell Growth Medium 2に交換して、加湿、常圧下(37℃、5%CO2)で4時間インキュベートしたのち、マイクロプレートリーダーで吸光度(450nm、対照600nm)を測定して、細胞接着活性とした。結果を下記表1に示す。
上記細胞培養フィルム1~6を配置した96穴組織培養用ポリスチレンディッシュに上記細胞接着活性測定で用いたものと同じヒト脂肪組織由来間葉系幹細胞を4×103細胞/ウェルとなるように播種したのち、37℃にて、加湿、5%CO2存在下で、Mesenchymal Stem Cell Growth Medium 2(プロモセル、ベッドフォード、マサチューセッツ州、アメリカ合衆国)で3日培養した。培養終了後、10%WST-1(Premix WST-1 Cell Proliferation
Assay System、タカラバイオ、滋賀、日本)を含むMesenchymal Stem Cell Growth Medium 2に交換して、加湿、常圧下(37℃、5%CO2)で4時間インキュベートしたのち、マイクロプレートリーダーで吸光度(450nm、対照600nm)を測定して、細胞増殖活性とした。結果を下記表1に示す。
2…細胞培養基材、
3…細胞培養チャンバー、
4,8…入口ポート、
6,10…出口ポート。
Claims (3)
- 親水性高分子基材の少なくとも一方の面に、
テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート由来の構成単位(1)のみから構成される重合体を含む被覆層を有し、
前記被覆層の単位面積あたりに含まれる前記重合体の質量の割合が、2μg/cm2を超え、
前記親水性高分子基材が、親水化ポリエーテルスルホンである、細胞培養基材。 - 請求項1に記載の細胞培養基材を有する、バイオリアクター。
- 請求項2に記載のバイオリアクターを用いて幹細胞を培養する、幹細胞の培養方法。
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