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三次元造形体及びその製造方法

国内特許コード P180015171
整理番号 N17081
掲載日 2018年7月13日
出願番号 特願2018-059892
公開番号 特開2019-171605
出願日 平成30年3月27日(2018.3.27)
公開日 令和元年10月10日(2019.10.10)
発明者
  • 秋山 佳丈
  • 鈴木 大介
  • 湊 遥香
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 三次元造形体及びその製造方法
発明の概要 【課題】 ゲル微粒子等の人工材料から構成した粒子を利用して、任意の三次元形態として構成した三次元造形体を提供する。
【解決手段】 本発明は、磁性液体に非磁性体からなる粒子を分散させた分散液を調製する工程と、前記分散液を容器に供給する工程と、前記分散液中の粒子に磁力を作用させ前記分散液中で前記粒子からなる三次元造形体を構成する工程とを備える三次元造形体の製造方法であって、前記粒子として、相互に吸着性を備える粒子を使用することを特徴とする。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

本発明者は、培養液中において細胞を特定のパターンのスフェロイドとして作製する方法を提案した(特許文献1、2、非特許文献1)。その方法は、磁性化合物を溶解して常磁性とした培養液に多数個の細胞を加え、培養液を収容した容器に外部から磁力を作用させることで特定のパターンにスフェロイドを作製するものである。この方法は、磁性を付与した培養液中では細胞が擬似的に反磁性体として作用することを利用している(磁気アルキメデス効果)。
溶媒中の粒子が受ける磁力は、溶媒と粒子との磁化率の差によって決まる。培養液に磁性を付与すると、培養液中の細胞の磁化率は溶媒の磁化率よりも小さくなり、細胞は外部磁界に対し反磁性体として作用し、磁気アルキメデス効果が作用する。この効果を利用すれば、外部から培養液に作用させる磁力のパターンを制御することにより、任意の三次元形態のスフェロイドを構成することができる。

近年、生体内に近い培養環境を基板上で人工的に再現し、細胞から組織や器官を作り出すOrgan-on-chip関連の研究が注目されている。本発明者は微小な構造体上で生体組織や細胞を培養し、機械部品として活用する研究を行ってきた。たとえば、筋組織を利用したバイオロボット(非特許文献2、3)、細胞を磁場で操作する方法を利用して細胞を三次元アセンブリし、そのまま培養して分化誘導することにより、構造体上に筋組織を構築するもの(非特許文献4)等である。

産業上の利用分野

本発明は、三次元造形体及びその製造方法に関し、より詳細には粒子の集合体として構成される三次元造形体及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
吸着性を備える粒子が相互に吸着して集積することにより構成された三次元造形体であって、
前記粒子が、正に帯電した粒子と負に帯電した粒子とが静電的作用により相互に吸着する作用を備えるもの、または物理的作用あるいは化学的作用により相互に吸着する作用を備えるものであることを特徴とする三次元造形体。

【請求項2】
前記正に帯電した粒子と、負に帯電した粒子が、ゲル微粒子からなる荷電粒子であることを特徴とする請求項1記載の三次元造形体。

【請求項3】
前記ゲル微粒子からなる荷電粒子は、ゲルを構成するポリマーの反応基に荷電基が修飾されて正または負に帯電してなることを特徴とする請求項2記載の三次元造形体。

【請求項4】
前記ゲル微粒子からなる荷電粒子は、ゲルを構成するポリマーが荷電基を含むものから構成されて正または負に帯電してなることを特徴とする請求項2記載の三次元造形体。

【請求項4】
前記正に帯電した粒子と、負に帯電した粒子が、コア粒子の表面に帯電被膜が形成された荷電粒子であることを特徴とする請求項1記載の三次元造形体。

【請求項5】
前記帯電被膜が、該帯電被膜を構成するポリマーの反応基に荷電基が修飾されて正または負に帯電してなることを特徴とする請求項4記載の三次元造形体。

【請求項6】
前記帯電被膜が、該帯電被膜を構成するポリマーが荷電基を含むものから構成されて正または負に帯電してなることを特徴とする請求項4記載の三次元造形体。

【請求項7】
磁性液体に非磁性体からなる粒子を分散させた分散液を調製する工程と、
前記分散液を容器に供給する工程と、
前記分散液中の粒子に磁力を作用させ前記分散液中で前記粒子からなる三次元造形体を構成する工程と、を備える三次元造形体の製造方法であって、
前記粒子として、相互に吸着性を備える粒子を使用することを特徴とする三次元造形体の製造方法。

【請求項8】
前記分散液として、正に帯電した粒子と負に帯電した荷電粒子を分散させた分散液を使用することを特徴とする請求項7記載の三次元造形体の製造方法。

【請求項9】
前記荷電粒子が、正または負に帯電したゲル微粒子であることを特徴とする請求項8記載の三次元造形体の製造方法。

【請求項10】
前記荷電粒子が、ゲル微粒子を作製した後に改質処理を施すことにより、正または負に帯電させたものであることを特徴とする請求項9記載の三次元造形体の製造方法。

【請求項11】
前記荷電粒子が、ゲル微粒子を作製する際に、荷電基モノマーを重合することにより、正または負に帯電させたものであることを特徴とする請求項9記載の三次元造形体の製造方法。

【請求項12】
前記荷電粒子が、コア粒子の表面に帯電被膜を形成することにより、正または負に帯電させたものであることを特徴とする請求項8記載の三次元造形体の製造方法。

【請求項13】
前記帯電被膜が、該帯電被膜を構成するポリマーの反応基に荷電基を修飾する改質処理を施して、正または負に帯電させたものであることを特徴とする請求項12記載の三次元造形体の製造方法。

【請求項14】
前記帯電被膜が、該帯電被膜を作成する際に、荷電基モノマーを重合することにより、、正または負に帯電させたものであることを特徴とする請求項12記載の三次元造形体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018059892thum.jpg
出願権利状態 公開
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