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非球形ハイドロゲル粒子の合成法及び非球形ハイドロゲル粒子 新技術説明会

国内特許コード P120006672
整理番号 P10-098
掲載日 2012年2月22日
出願番号 特願2011-034026
公開番号 特開2012-170861
登録番号 特許第5939558号
出願日 平成23年2月18日(2011.2.18)
公開日 平成24年9月10日(2012.9.10)
登録日 平成28年5月27日(2016.5.27)
発明者
  • 関 実
  • 山田 真澄
  • 三山 文葵
出願人
  • 国立大学法人 千葉大学
発明の名称 非球形ハイドロゲル粒子の合成法及び非球形ハイドロゲル粒子 新技術説明会
発明の概要 【課題】
従来非球形ハイドロゲル粒子を合成するために必要であった、複雑な作製装置および操作を不要とし、簡便な操作のみで再現性良く非球形なハイドロゲル粒子の合成を可能とする新規手法を提供する。
【解決手段】
少なくとも2つの入口と、少なくとも1つの出口Oと、入口にそれぞれ接続される入口流路と、入口流路が同時にあるいは段階的に合流することによって形成され、出口Oに接続される流路部分J、を有する流路構造Xに対して、入口I1からハイドロゲルの原料となるゾル溶液Zを、入口I2からゲル化剤溶液Gをそれぞれ連続的に導入し、流路部分Jにおいてゾル溶液Zを少なくとも部分的にゲル化させたファイバーを、液滴内に閉じ込めることによって、ファイバーを切断することで、非球形ハイドロゲル粒子を作製する。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要


ハイドロゲル粒子は、体内での薬物送達のための担体、再生医療のための細胞培養材料、細胞移植のためのキャリア、バイオリアクターのための固定化担体などとして広く利用されている。



ハイドロゲル粒子を作製する既存の手法として、ゲルを形成する水溶液を、ゲル化剤を含む水溶液に滴下する手法がある。この手法では直径数mm程度の比較的大きなハイドロゲル粒子が得られ、その形状は球形あるいは球形に準ずる形状であることが多い。



一方近年、微細加工技術を利用して作製したマイクロ流路を用いることで、より微小な直径数十~数百μmのハイドロゲル粒子を合成する手法が提案されており、例として、流路内で、油相を連続相とし、ハイドロゲル構成物質を含む水溶液を分散相として液滴を形成し、その液滴をゲル化する手法が提案されている。この手法では、ハイドロゲル構成物質としてアルギン酸ナトリウムを用い、ゲル化剤として液滴内部に混合した炭酸カルシウムを用い、流路下流において酢酸を含む油を導入すると、液滴内の炭酸カルシウムが溶解することで、液滴がゲル化し、直径100μm程度の球形アルギン酸カルシウムハイドロゲル粒子が得られる。



これらの既存の手法では、得られるハイドロゲル粒子の形状は主に球形、あるいはそれに準ずる形状であるが、たとえばハイドロゲル粒子を細胞移植のキャリアとして用いる場合には、その形状は血流を阻害しないものが望ましい。また、細胞や酵素などの固定化担体としてハイドロゲル粒子を利用する場合には、内部への効率的な酸素や栄養の供給を可能とする、比表面積が大きい形状が望ましく、その観点からは、非球形なハイドロゲル粒子は好ましい。



非球形なハイドロゲル粒子を作製する手法として、マイクロ流路内で光硬化性モノマーに光を照射しゲル化を行う手法も提案されている。例えば、マイクロ流路内に導入した光硬化性モノマーであるpoly(ethylene glycol)diacrylate (PEG-DA)の水溶液に対し、任意の形状のマスクを通してUVを照射し、stopped flow lithography (SFL)というシステムを用いて、周期的かつ自動的に流れを停止させることによって、流れが停止する間に、UV照射された領域のPEG-DA分子は架橋されてポリマーとなり、マスクの形状に応じた様々な形状のハイドロゲル粒子を得るための手法も報告されている。

産業上の利用分野


本発明は、非球形ハイドロゲル粒子の合成法及び非球形ハイドロゲル粒子に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の入口流路と、
前記複数の入口流路が段階的に合流して一つの出口に接続される流路部分を有する流路構造に対して、
前記複数の入口流路において、ハイドロゲルの原料となるゾル溶液を、前記ゾル溶液を挟むようにバッファー溶液を、前記バッファー溶液を挟むようにゲル化剤溶液を、更に前記ゲル化剤溶液を挟むように油を、段階的にかつそれぞれ連続的に導入し、前記流路部分においてゾル溶液を少なくとも部分的にゲル化させたファイバーを形成し、
さらに、前記流路部分の内部又は前記流路構造の外部において、ゾル溶液を少なくとも部分的にゲル化させたファイバーを液滴内に閉じ込めることによってファイバーを切断することで、毛糸玉状の非球形ハイドロゲル粒子を作製する、非球形ハイドロゲル粒子の合成方法。

【請求項2】
前記流路構造の深さ、幅及び直径のいずれか1つの値が1μm~1cmの範囲にある、請求項1に記載の非球形ハイドロゲル粒子の合成方法。

【請求項3】
前記ゾル溶液はアルギン酸ナトリウム水溶液であり、前記ゲル化剤溶液は多価の金属カチオンを含む溶液である、請求項1に記載の非球形ハイドロゲル粒子の合成方法。

【請求項4】
前記ゲル化剤溶液と前記バッファー溶液のうち少なくとも1つに増粘剤が予め添加されている、請求項1に記載の非球形ハイドロゲル粒子の合成方法。

【請求項5】
ゲル化剤溶液、油、及びバッファー溶液のうち少なくとも1つに界面活性剤が予め添加されている、請求項1に記載の非球形ハイドロゲル粒子の合成方法。

【請求項6】
前記流路構造は、ゾル溶液を導入するための入口を少なくとも2つ有しており、同じ或いは異なる蘇生のゾル溶液を導入する、請求項1に記載の非球形ハイドロゲル粒子の形成方法。

【請求項7】
前記非球形ハイドロゲル粒子の直径は1mm以下である請求項1に記載の非球形ハイドロゲル粒子の合成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2011034026thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) 2012年2月21日(火) 千葉大学 新技術説明会
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