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スフェロイド含有ハイドロゲルおよびその製造方法、ならびにスフェロイド含有ハイドロゲル積層体

国内特許コード P10P007205
掲載日 2010年4月16日
出願番号 特願2008-230223
公開番号 特開2010-065082
登録番号 特許第5388092号
出願日 平成20年9月8日(2008.9.8)
公開日 平成22年3月25日(2010.3.25)
登録日 平成25年10月18日(2013.10.18)
発明者
  • 大塚 英典
  • 里見 智美
  • 上野 耕治
  • 山本 雅
  • 中曽根 佑一
出願人
  • 学校法人東京理科大学
発明の名称 スフェロイド含有ハイドロゲルおよびその製造方法、ならびにスフェロイド含有ハイドロゲル積層体
発明の概要 【課題】内包される複数のスフェロイドの機能維持性が良好なスフェロイド含有ハイドロゲルを提供する。
【解決手段】ハイドロゲルと、前記ハイドロゲル内に、互いに接触しないように配置され、直径70μm~400μmの均一な大きさを有する2以上のスフェロイドと、を含むスフェロイド含有ハイドロゲルである。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要


近年の細胞工学の発展および再生医療への注目と相まって、生体外にて細胞を適切な形で培養し、治療への応用および生体反応のシュミレーターとして使用する試みが現在活発に行われている。このような目的において、培養される細胞は各種臓器機能の担い手である実質細胞が中心であるが、一般に生体外にて実質細胞の機能を維持した状態で長期の培養を行うことは困難であり、この点を解決するための様々な試みがなされている。



例えば、多数の細胞の三次元的凝集状態を作って培養を行うスフェロイド(細胞凝集塊)培養系は、細胞極性および細胞間相互作用の維持という観点から、生体外における優れた実質細胞培養系として、様々な報告がなされており、膵細胞、骨芽細胞、肝細胞、など多種の細胞に適用された例が存在する。いずれも単層培養系とは異なった生物学的応答を示し、分化マーカーが高レベルで維持されている例も報告されている。



スフェロイド形成の手法としては、細胞接着性U字底を有する96穴プレートに細胞数を定めて細胞を播種することによってサイズをコントロールしたスフェロイドを形成する手法(例えば、非特許文献1参照)などが報告されている。
また、ゾル-ゲル転移を示すゲル化物質中にスフェロイドを形成する方法(例えば、特許文献1参照)が知られている。
【特許文献1】
特開平8-140673号公報
【非特許文献1】
Yamauchi et al.J.Reprod.Dev.47(2001)165-171

産業上の利用分野


本発明は、スフェロイド含有ハイドロゲルおよびその製造方法、ならびにスフェロイド含有ハイドロゲル積層体に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ハイドロゲルと、
前記ハイドロゲル内に互いに接触しないように配置された、直径70μm~400μmの均一な大きさを有する2以上のスフェロイドと、を含み、
前記ハイドロゲルは、末端に重合性置換基を有するポリアルキレングリコール基の3以上と前記ポリアルキレングリコール基と結合する3価以上の連結基とを有するハイドロゲル形成用マクロモノマーに由来する高分子化合物を含み、
前記重合性置換基の少なくとも1つは下記一般式(5)で表される、スフェロイド含有ハイドロゲル。
【化1】



一般式(5)中、Lは単結合又は2価の連結基を表し、iは0、1又は2を表し、Rは一般式(5)で表される重合性置換基の極大吸収波長を変化させることができる置換基であり、iが2の場合、2つのRは同一でも異なっていてもよい。

【請求項2】
前記ハイドロゲル形成用マクロモノマーは、末端に重合性置換基を有するポリアルキレングリコール基の4以上と前記ポリアルキレングリコール基と結合する4価以上の連結基とを有し、重量平均分子量が10000以上である請求項1に記載のスフェロイド含有ハイドロゲル。

【請求項3】
前記ハイドロゲル形成用マクロモノマーは、重合度が50~5000のポリアルキレングリコール基を4以上有する請求項2に記載のスフェロイド含有ハイドロゲル。

【請求項4】
前記iが1又は2であり、Rがそれぞれ独立にニトロ基、水酸基、アルキルオキシ基、ジアルキルアミノ基、シアノ基及びニトロソ基からなる群より選択される、請求項1~請求項3のいずれか1項に記載のスフェロイド含有ハイドロゲル。

【請求項5】
請求項1~請求項4のいずれか1項に記載のスフェロイド含有ハイドロゲルの2以上が積層されたスフェロイド含有ハイドロゲル積層体。

【請求項6】
基材ならびに前記基材上に形成された複数の親水性領域および疎水性領域を含む基板上に、細胞を播種する工程と、
播種された細胞を培養して、培養された細胞に由来するスフェロイドを前記基板上の疎水性領域に形成するスフェロイド形成工程と、
前記基板上の前記スフェロイドが形成された側にハイドロゲルを配置してハイドロゲル複合体を形成するハイドロゲル複合体形成工程と、
前記ハイドロゲル複合体から前記基板を剥離して、スフェロイド含有ハイドロゲルを得る工程と、を含み、
前記ハイドロゲル複合体形成工程は、
親水性高分子を含む感光性組成物を、前記基板上の前記スフェロイドが形成された側に配置して前記スフェロイドと接触させる工程と、
前記感光性組成物を硬化させる工程と、を有し、
前記感光性組成物は、末端に重合性置換基を有するポリアルキレングリコール基の3以上と前記ポリアルキレングリコール基と結合する3価以上の連結基とを有するハイドロゲル形成用マクロモノマーを含み、
前記重合性置換基の少なくとも1つは下記一般式(5)で表される、スフェロイド含有ハイドロゲルの製造方法。
【化2】



一般式(5)中、Lは単結合又は2価の連結基を表し、iは0、1又は2を表し、Rは一般式(5)で表される重合性置換基の極大吸収波長を変化させることができる置換基であり、iが2の場合、2つのRは同一でも異なっていてもよい。

【請求項7】
前記ハイドロゲル形成用マクロモノマーは、末端に重合性置換基を有するポリアルキレングリコール基の4以上と前記ポリアルキレングリコール基と結合する4価以上の連結基とを有し、重量平均分子量が10000以上である請求項に記載のスフェロイド含有ハイドロゲルの製造方法。

【請求項8】
前記ハイドロゲル形成用マクロモノマーは、重合度が50~5000のポリアルキレングリコール基を4以上有する請求項に記載のスフェロイド含有ハイドロゲルの製造方法。

【請求項9】
前記iが1又は2であり、Rがそれぞれ独立にニトロ基、水酸基、アルキルオキシ基、ジアルキルアミノ基、シアノ基及びニトロソ基からなる群より選択される、請求項6~請求項8のいずれか1項に記載のスフェロイド含有ハイドロゲルの製造方法。

【請求項10】
前記スフェロイド形成工程における細胞の培養を、少なくとも5日間行う請求項6~請求項のいずれか1項に記載のスフェロイド含有ハイドロゲルの製造方法。

【請求項11】
前記基材上の親水性領域は、末端に重合性置換基を有するポリアルキレングリコール基の3以上と前記ポリアルキレングリコール基と結合する3価以上の連結基とを有する分岐ポリアルキレングリコール誘導体に由来するポリマーを含む請求項6~請求項10のいずれか1項に記載のスフェロイド含有ハイドロゲルの製造方法。

【請求項12】
前記親水性領域は、温度応答性層上に形成されている請求項6~請求項11のいずれか1項に記載のスフェロイド含有ハイドロゲルの製造方法。

【請求項13】
前記疎水性領域は前記基材上にアレイ状に形成されている請求項6~請求項12のいずれか1項に記載のスフェロイド含有ハイドロゲルの製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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