JP4660713B2

JP4660713B2 - 細胞接着材料

Info

Publication number: JP4660713B2
Application number: JP2003274530A
Authority: JP
Inventors: 泰治安達; 雅人田川
Original assignee: New Industry Research Organization NIRO
Current assignee: New Industry Research Organization NIRO
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2023-07-15
Also published as: JP2005036106A

Description

本発明は、細胞培養に用いられる各種医療用材料として使用可能な細胞接着材料に関するものである。

生体と人工材料との適合メカニズムの理解が深まるにつれ、新規生体材料の研究開発やその実用化が、様々な分野で進められてきた。特に、インプラントや人工血管などに用いられる生体材料においては、材料表面が基本的な生体機能の発現に密接に関連していることから、生体の最小単位である細胞と材料表面との親和性の向上が求められている。

これまでにも、材料表面と細胞との親和性に関する様々な研究が行われてきた（非特許文献１−３）。例えば、細胞接着阻害タンパク質や細胞接着タンパク質などを材料表面に修飾し、細胞接着を制御することで、材料表面において細胞接着パターンを作成した研究が報告されている（非特許文献４，５）。これらの研究の多くは、基板となる材料表面へのタンパク質等の修飾によるものであり、様々な細胞機能の制御が期待される。しかしながら、複雑な表面処理が必要であり、また、生体内では、修飾したタンパク質自体が、様々な生化学的反応を受けるため、安定した接着制御の維持が容易ではない。そのため、基板材料表面自体の組成や構造の直接的な改質による細胞親和性を向上させる方法も提案されている（特許文献１）。
特開平５−４９６８９号公報 Wang, J.H.-C., Jia, F., Gilbert, T. W., and Woo, S. L.-Y., Cell orientation determines the alignment of cell-produced collagenous matrix, J.Biomech., 36, (2003), 97-102. Liao, H., Andersson, A.-S., Sutherland, D., Petronis, S., Kasemo, B., and Thomsen, P., Response of rat osteoblast-like cells to microstructured model surfaces in vitro, Biomat., 24, (2003), 649-654. Iwasaki, Y., Sawada, S., Nakabayashi, N., Khang, G., Lee, H.B., and Ishihara, K., The effect of the chemical structure of the phospholipid polymer onfibronectin adsorption and fibroblast adhesion on the gradient phospholipid surface, Biomat., 20, (1999), 2185-2191. Zhang, S., Yan, L., Altman,M., Lassle,M., Nugent, H., Frankel, F., Lauffenburger, D. A., Whitesides, G. M., and Rich, A., Biological surface engineering: A simple system for cell pattern formation, Biomat., 20, (1999), 1213-1220 Barbucci, R., Lamponi, S., Magnani, A., and Pasqui, D., Micropatterned surfaces for the control of endothelial cell behaviour, Biomol. Eng., 19, (2002), 161-170.

しかしながら、細胞接着阻害タンパク質や細胞接着タンパク質などを材料表面に修飾し、細胞接着を制御する方法の場合、基板と細胞間の接着力が比較的弱いという問題がある。また、これらタンパク質により材料表面を修飾した場合、基板材料の再利用を行うことが困難であるという問題もある。さらに、特許文献１のものは、イオンを注入することによって基板表面の化学構造を変化させ、基板表面の化学的特性を変化させたものである。また、プラズマ等によって基板表面を物理的に改質する方法も知られているが、この特許文献１にも記載されているように、細胞の付着を促進する反面、増殖を抑制する傾向にある。また、プラズマの状態は、装置ごとに異なる為、処理条件の統一化が困難であり、実用化することが困難である。

そこで本発明は、基板材料の表面に原子状ビームを照射することにより、表面を物理的に変化させ、これにより、基板材料表面と細胞との親和性を制御することで、細胞との親和性を向上させた細胞接着材料を提供することを目的とする。

本発明は、前述の課題を解決する為になされたものであり、すなわち、本発明に係る細胞接着材料は、レーザーデトネーション現象により、酸素分子を解離、加速して得られる原子状酸素ビームを、ＦＥＰ（４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合樹脂）からなる基板材料の表面に照射することにより、前記基板材料表面が物理的に改質されてなるものである。また、前記原子状酸素ビームの照射量が、１．５×１０ ^1９ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上であるものである。

本発明に係る細胞接着材料は、原子状酸素ビームの照射により表面改質を行い、原子状酸素ビームの照射による表面に形成された新たな凹凸によりぬれ性が低下し、撥水性が増加するとともに、細胞親和性の向上が可能となる。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係る細胞接着材料を実施する為の最良の形態の一例を具体的に説明する。

本発明に係る細胞接着材料の基板材料としては、一般的な高分子材料を使用することができ、ＦＥＰ、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）等を例示することができ、特に、ＦＥＰにおいて顕著な効果を得ることができる。

そして、これら基板材料の表面を改質するためのレーザーデトネーション型原子状ビーム発生装置の概略図を図１に示す。本装置は、図１に示すように、ピエゾ駆動のパルスバルブにより真空チャンバー内に導入された酸素分子に５〜７Ｊ／Ｐｕｌｓｅの炭酸ガスレーザー光を集光し、レーザーデトネーション現象により、酸素分子を解離、加速することで、原子状酸素を、５ｅＶ程度の並進エネルギーを有するビームとして材料表面に照射することができる。生成された原子状酸素ビームのフラックスおよび並進エネルギーは、水晶振動子マイクロバランスと飛行時間スペクトルを用いて、“その場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）”測定することができる。

原子状酸素の照射量は、５．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上、好ましくは１．５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上であることが好ましい。

以下、実施例により、本発明に係る細胞接着材料を、より具体的に説明する。基板材料としては、ＦＥＰを使用し、厚さ５０μｍのシートから直径１８ｍｍの円板試料を作成した。シート状試料を使用することで、材料表面に接着した細胞の透過光による観察が可能となる。なお、ＦＥＰとの比較のために、ＬＤＰＥを基板として、ＦＥＰと同様にして厚さ５０μｍのシートから直径１８ｍｍの円板試料を作成した。

各基板となる試料は、エチルアルコール、ジエチルエーテルおよび純水で超音波洗浄を行った。洗浄後、試料を真空チャンバー内に入れ、原子ビームを照射した。なお、原子状酸素照射条件は、原子状酸素の並進エネルギー約５．０ｅＶ、原子状酸素のフラックス８．４×１０¹⁵ａｔｏｍｓ／ｃｍ²／ｓであり、原子状酸素の照射量が、１．５×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²、５．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²、１．５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²、および６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²の４つの改質表面を作成した。

原子状酸素照射前後における基板の表面性状の評価は、ＸＰＳによる表面化学組成および化学状態分析、接触角測定によるぬれ性の評価、ならびに、ＡＦＭによる表面構造観察により行った。

原子状酸素ビーム照射による表面酸素濃度の変化をＸＰＳを用いて測定した。測定は各試料表面上の任意の２点で行い、サンプル数は、ＦＥＰおよびＬＤＰＥに対して、それぞれｎ＝３である。

照射した原子状酸素の照射量とＬＤＰＥ表面における酸素濃度の関係を図２に示す。ＬＤＰＥ表面においては、原子状酸素の照射量の違いにより酸素濃度に差が見られ、原子状酸素の照射量の増加と共に、酸素濃度が有意（ｐ＜０．００１、ＡＮＯＶＡ）に上昇する傾向が見られた。

一方、ＦＥＰ表面においては、図３に示すように、原子状酸素の照射量によらず有意な酸素濃度の上昇は見られなかった。

原子状酸素ビーム照射にともなう材料表面構造の変化をＡＦＭを用いて観察した。また、観察画像から表面粗さを計測した。観察は、各試料表面上の任意の２点で行い、サンプル数は、ＦＥＰおよびＬＤＰＥに対して、それぞれｎ＝４である。観察領域の大きさは５μｍ×５μｍであり、コンタクトモードで観察した。

まず、原子状酸素ビーム未照射のＬＤＰＥ表面のＡＦＭ観察画像を図４（ａ）に、原子状酸素を６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射したＬＤＰＥ表面の観察画像を図４（ｂ）に示す。また、原子状酸素の照射量とＬＤＰＥ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）との関係を図５に示す。ＡＦＭによるＬＤＰＥ表面の観察より、ＬＤＰＥ表面では、原子状酸素ビーム照射による顕著な構造変化は認められなかった。また、表面粗さにおいても、原子状酸素ビーム照射による有意な変化は見られなかった。

次に、原子状酸素ビーム未照射のＦＥＰ表面のＡＦＭ観察画像を図６（ａ）に、原子状酸素を６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射したＦＥＰ表面の観察画像を図６（ｂ）に示す。また、原子状酸素の照射量とＦＥＰ表面の表面粗さとの関係を図７に示す。ＡＦＭによるＦＥＰ表面の観察より、原子状酸素未照射のＦＥＰ表面は、高さ１０ｎｍ程度の凹凸構造を有していることがわかった。一方、原子状酸素ビームを照射したＦＥＰ表面では、原子状酸素未照射表面と比較して、凹凸構造の高さが大きくなっており、原子状酸素の照射量の増加と共にその凹凸構造の高さが、有意（ｐ＜０．００１、ＡＮＯＶＡ）に増加する傾向が見られた。また、原子状酸素を１．５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上照射した表面では、高さ１００ｎｍ以上の新たな凹凸構造の形成が観察された。

原子状酸素ビーム照射による材料表面の純水の接触角変化を接触角測定装置を用いて、ＳｅｓｓｉｌｅＤｒｏｐ法により測定した。ＳｅｓｓｉｌｅＤｒｏｐ法では、表面に液滴を置いた直後は、液滴が拡がるため、大気、液滴および表面の交わる三層境界は前進し、その後、液滴の蒸発によりその境界は後退する。そこで、液滴を表面に置いた直後からの接触角の経時的変化を測定し、時刻０における接触角の外挿値を前進接触角とした。また、三層境界が後退している間、接触角はほぼ一定値をとり、これを後退接触角とした。この方法により、動的接触角を精度良く測定することができる。液滴のサイズは、約２．０μｍであり、重力の影響は無視できる。測定は、各試料表面上の任意の２点で行い、サンプル数は、ＬＤＰＥおよびＦＥＰに対して、それぞれｎ＝３である。

図８（ａ）に原子状酸素未照射のＬＤＰＥ表面、図８（ｂ）に原子状酸素６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射後のＬＤＰＥ表面における純水の液滴の写真を示す。また、図９に原子状酸素の照射量とＬＤＰＥ表面における接触角の関係を示す。原子状酸素未照射のＬＤＰＥ表面での純水の前進接触角は、約１００°であり、後退接触角は、約６０°であった。これに対して、原子状酸素６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射後の表面では、前進接触角が約４０°まで減少し、後退接触角も約２０°まで減少した。このように、ＬＤＰＥ表面においては、原子状酸素の照射量の増加にともなって、前進および後退接触角が、共に有意（ｐ＜０．００１、ＡＮＯＶＡ）に減少する傾向が見られた。

次に、図１０（ａ）に原子状酸素未照射のＦＥＰ表面、図１０（ｂ）に原子状酸素６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射後のＦＥＰ表面における純水の液滴の写真を示す。また、図１１に原子状酸素の照射量とＦＥＰ表面における接触角との関係を示す。原子状酸素未照射のＦＥＰ表面での純水の前進接触角は、約１１０°であり、後退接触角は、約１００°であった。原子状酸素５．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²までの照射では、ほとんど変化は見られなかったが、その後、原子状酸素の照射量の増加にともなって前進および後退接触角とも増加する傾向が見られた。原子状酸素６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射後の表面では、前進接触角が、約１４０°となり、後退接触角も約１２０°まで増加した。このように、ＦＥＰ表面においては、原子状酸素の照射量が１．５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以上の場合に、前進および後退接触角が共に増加する傾向がみられた。

原子状酸素ビームの照射によるＬＤＰＥ表面とＦＥＰ表面の改質結果を表１にまとめて示す。

表１より、ＸＰＳによる表面酸素濃度の測定の結果、ＬＤＰＥ表面においては、原子状酸素ビームの照射により、酸素濃度が増加した。しかしながら、ＦＥＰ表面においては、酸素濃度の増加は見られなかった。ＬＤＰＥ表面では、酸素濃度の増加により材料表面のぬれ性が増大し、前進および後退接触角が共に減少した。同様な現象は、ポリイミド等の他の炭化水素系高分子においても観察されている。一方、ＦＥＰ表面では、酸素濃度の変化は見られなかったが、表面粗さの増加によりぬれ性が低下し、前進および後退接触角が共に増大した。以上のように、原子状酸素ビームの照射により、ＬＤＰＥ表面のぬれ性は増大し、逆にＦＥＰ表面のぬれ性は低下した。

これらの結果より、原子状酸素ビームの照射により、改質結果の異なる二つの細胞接着材料を作製することができた。ＬＤＰＥ表面では、細胞と接着基板表面との親和性における酸素濃度の影響を、ＦＥＰ表面では、表面構造の影響を検討することができる。

次に、各表面を改質した基板材料の表面に培養細胞を播種し、接着した細胞数の時間変化の測定と細胞形状の観察から、細胞と改質表面との親和性の検討を行った。

培養細胞には、理化学研究所細胞銀行より入手した骨芽細胞様細胞ＭＣ３Ｔ３−Ｅ１を用いた。この細胞は、コラーゲン線維等のタンパク質を細胞外に産生し、これを媒介として、基板底面に接着する。この細胞を１０％ＦＢＳを加えたα−ＭＥＭを使用し、温度３７℃、湿度１００％、５％ＣＯ₂−９５％Ａｉｒの環境下で培養した。観察試料は、培地を満たしたφ＝３５ｍｍのディッシュ底に表面改質した基板材料を沈め、Ｔｒｙｐｓｉｎ／ＥＤＴＡにより分散した細胞を、約１０⁴ｃｅｌｌｓ／ｄｉｓｈの密度となるように播種し作製した。

基板表面に接着した細胞の観察を、位相差顕微鏡（ＴＥ２００、Ｎｉｋｏｎ）を用いて、細胞播種から３０分後、２時間後、１２時間後、それ以降は１２時間ごとに９６時間後まで行った。接着細胞数の計測後、計測領域の面積で除することにより、細胞密度を算出した。細胞数計測は、各ディッシュ内の任意の２領域（２．５μｍ×３．３μｍ）で行い、サンプル数は、それぞれｎ＝３である。

まず、ＬＤＰＥ表面における細胞密度の時間変化を図１２に示す。計測の結果、どの時刻おいても、原子状酸素未照射のＬＤＰＥ表面と原子状酸素を照射した各改質ＬＤＰＥ表面に接着した細胞密度に有意な差は見られなかった。

次に、ＦＥＰ表面における細胞密度の時間変化を図１３に示す。計測の結果、ＦＥＰ表面において、播種から４８時間以降、原子状酸素の照射量の増加に対して有意（ｐ＜０．００１、ＡＮＯＶＡ）に細胞密度が増加した。細胞播種から９６時間後、原子状酸素を６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射して改質した表面では、細胞密度が８０ｃｅｌｌｓ／ｍｍ²となり、原子状酸素未照射の基板表面に接着した細胞数（２０ｃｅｌｌｓ／ｍｍ²）の約４倍の細胞が接着していた。また、原子状酸素を１．５×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射して改質した表面においても、細胞密度が５４ｃｅｌｌｓ／ｍｍ²となり、原子状酸素未照射の基板表面に接着した細胞数の約３倍の細胞が接着していた。しかしながら、原子状酸素の照射量が５．０×１０¹⁸ａｔｏｍｓ／ｃｍ²以下の照射による改質表面では、どの時刻においても、原子状酸素未照射の基板表面と比較して、接着数に有意な差は見られなかった。

細胞播種から９６時間後に、原子状酸素未照射の基板表面と原子状酸素を照射した改質表面（原子状酸素照射量：６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²）に接着した細胞の接着形状の比較を行った。原子状酸素未照射の基板表面に接着した代表的な細胞形状の位相差顕微鏡画像を図１４（ａ）に、原子状酸素を６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射して改質した表面に接着した細胞の画像を図１４（ｂ）にそれぞれ示す。原子状酸素未照射の基板のＦＥＰ表面に接着した細胞は、改質を行った表面に接着した細胞と比較して小さく、形状も本来の骨芽細胞の形状を維持できていない。これに対して、原子状酸素を照射した基板の改質表面に接着した細胞は大きく広がり、本来の形状を維持している。

次に、観察により得られた画像をもとに、原子状酸素未照射の基板表面と原子状酸素を照射した基板の改質表面（原子状酸素照射量：６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²）に接着した個々の細胞の接着面積の定量的な比較を行った。原子状酸素未照射の基板表面と改質表面に接着した単一の骨芽細胞の接着面積の比較を図１５に示す。細胞画像の取得は、試料内の任意の領域において行い、サンプル数はそれぞれｎ＝７である。細胞接着面積は、観察から得られた画像を、画像処理ソフトに取り込み、細胞の輪郭を手動で抽出して求めた。接着面積の比較から、原子状酸素未照射の基板表面に接着した細胞より改質表面に接着した細胞の方が、図１５に示すように、有意（ｐ＜０．０１、ｔ−ｔｅｓｔ）に接着面積が大きいことがわかる。

ＬＤＰＥ表面では、原子状酸素ビームの照射により表面の酸素濃度が上昇し、ぬれ性が増大したが、原子状酸素未照射の基板表面と原子状酸素を照射した基板の改質表面の接着細胞数に有意な差は見られず、細胞の接着形状も、両者の間に明確な差が見られなかった。この結果から、ＬＤＰＥの場合、基板表面の酸素量の増加は、細胞との親和性に大きく影響を与えないと考えられる。一方、ＦＥＰ表面では、原子状酸素ビームの照射により、表面に新たな構造が形成され、ぬれ性が低下した。その結果、原子状酸素未照射の基板表面と改質表面の接着細胞数に有意な差が見られ、細胞の接着形状および接着面積においても、両者の間に有意な差が見られた。この結果から、原子状酸素ビーム照射による改質により、ＦＥＰ表面と細胞との親和性が増加したと考えることができる。すなわち、ＦＥＰのように、炭素基が表面に存在する高分子材料の場合は、原子状酸素ビームの照射により、酸素がこれら炭素基と反応し、ＣＯガスやＣＯ₂ガス等となって脱離し、表面に凹凸構造を形成しやすくなるものと考えられる。

このように、親和性向上の要因として、原子状酸素ビームの照射により、物理的に改質されたＦＥＰ表面に新たに形成された凹凸構造が、影響を及ぼしている可能性がある。表面の凹凸構造が、細胞が自らの接着のために産生したタンパク質を材料表面に固定する役割を果たし、細胞がより接着しやすい表面状態になったと考えられる。あるいは、基板表面の凹凸構造の形成により生じた超撥水性により、細胞の産生した細胞外マトリックスと基板表面との間にこの表面吸着水層の形成が抑制され、結果として、両者間の親和性が向上したことも一因として考えられる。

ＦＥＰ表面のパターン改質を行い、改質部と未改質部の細胞の親和性の差を利用し、細胞接着パターンの作成を試みた。図１６に示す０．５ｍｍ×２ｍｍの開口部が等間隔に並んだメッシュマスクを使用した。このメッシュマスクをＦＥＰ表面に被せ、原子状酸素ビームを照射することにより、ＦＥＰ表面のパターン改質を行った。

メッシュマスクを使用し、原子状酸素を６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射してパターン改質したＦＥＰ表面における細胞接着パターンの形成過程を図１７に示す。各時刻における観察領域は、それぞれ異なる領域である。細胞播種から２時間後、図１７（ａ）に示すように、改質表面上で細胞がランダムに接着を開始した。播種から９６時間後には、図１７（ｂ）に示すように、細胞密度の密な領域と疎な領域が生じ、破線で示すような輪郭が確認できた。その後、領域内の細胞が増殖し、播種から１２０時間後では、細胞密度の密な領域と疎な領域がさらに広い範囲で顕著に現れ、図１７（ｃ）に示すような細胞接着パターンが確認できた。形成された細胞接着パターンの形状および寸法が、メッシュマスク開口部のそれらとほぼ一致していることから、本方法により、ＦＥＰ表面において、細胞接着パターンが作製可能であることが確認できる。

本発明は、以上のように構成されており、細胞接着基板材料の基板としてＦＥＰを、比較用基板としてＬＤＰＥを使用し、原子状酸素ビームの照射により表面改質を行い、その改質表面を評価した。改質の結果、ＬＤＰＥ表面では、原子状酸素ビームの照射量に対して、表面粗さには変化はないものの酸素濃度が上昇し、ぬれ性が増大した。一方、ＦＥＰ表面では、原子状酸素ビームの照射による酸素濃度の上昇は見られなかったが、表面に新たな凹凸構造が形成され、表面粗さが増加し、その結果、ぬれ性が低下した。

改質表面に骨芽細胞様細胞を播種し、改質表面と細胞との親和性について検討した。その結果、ＬＤＰＥ表面では、改質による有意な接着細胞数の変化が見られなかったが、ＦＥＰ表面では、有意に接着細胞数が増加した。また、ＦＥＰ表面に接着した細胞形状からも、細胞親和性の向上が認められた。

ＦＥＰ表面のパターン改質を行い、改質部と未改質部の細胞親和性の差を利用して細胞接着パターンを作成した。接着パターン形成過程の観察より、初期においては、細胞がランダムに接着を開始し、その後、改質部に接着した細胞が、原子状酸素未照射の基板表面に接着した細胞よりも早く増殖することで、細胞密度に差が生じ、パターンが形成されることがわかった。

また、本発明に係る細胞接着材料は、以上のように、表面構造を物理的に改質することにより、細胞と材料表面との親和性を制御するものであるため、細胞を基板材料から除いた後、再度、原子状ビームにより改質するか、或いは、そのままの状態で基板を細胞接着用材料として再利用することができる可能性も有している。

本発明に係る細胞接着材料は、表面構造を物理的に改質することにより、細胞と材料表面の親和性を制御し、その結果として、細胞接着等の機能を制御できる可能性を示唆するものであり、各種細胞基礎研究用材料および各種医療用材料として産業上の利用価値を有するものである。

レーザーデトネーション型原子状ビーム発生装置の概略図である。照射した原子状酸素の照射量とＬＤＰＥ表面における酸素濃度の関係を示す図である。照射した原子状酸素の照射量とＦＥＰ表面における酸素濃度の関係を示す図である。（ａ）は原子状酸素ビーム未照射のＬＤＰＥ表面のＡＦＭ観察画像を示す図であり、（ｂ）は原子状酸素を６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射したＬＤＰＥ表面の観察画像を示す図である。原子状酸素の照射量とＬＤＰＥ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）との関係を示す図である。（ａ）は原子状酸素ビーム未照射のＦＥＰ表面のＡＦＭ観察画像を示す図であり、（ｂ）は原子状酸素を６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射したＬＤＰＥ表面の観察画像を示す図である。原子状酸素の照射量とＦＥＰ表面の算術平均粗さ（Ｒａ）との関係を示す図である。（ａ）に原子状酸素未照射のＬＤＰＥ表面、（ｂ）に原子状酸素６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射後のＬＤＰＥ表面における純水の液滴の写真を示す図である。原子状酸素の照射量とＬＤＰＥ表面における接触角の関係を示す図である。（ａ）に原子状酸素未照射のＦＥＰ表面、（ｂ）に原子状酸素６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射後のＦＥＰ表面における純水の液滴の写真を示す図である。原子状酸素の照射量とＦＥＰ表面における接触角の関係を示す図である。ＬＤＰＥ表面における細胞密度の時間変化を示す図である。ＦＥＰ表面における細胞密度の時間変化を示す図である。（ａ）は原子状酸素未照射の基板表面に接着した代表的な細胞形状の位相差顕微鏡画像を示す図であり、（ｂ）は原子状酸素を６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射して改質した表面に接着した細胞の画像を示す図である。原子状酸素未照射の基板表面と改質表面に接着した単一の骨芽細胞の接着面積の比較を示す図である。メッシュマスクの一例を示す図である。メッシュマスクを使用し、原子状酸素を６．０×１０¹⁹ａｔｏｍｓ／ｃｍ²照射してパターン改質したＦＥＰ表面における細胞接着パターンの形成過程を示す図であり、（ａ）は２時間後、（ｂ）は９６時間後、（ｃ）は１２０時間後を示す図である。

Claims

レーザーデトネーション現象により、酸素分子を解離、加速して得られる原子状酸素ビームを、ＦＥＰ（４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合樹脂）からなる基板材料の表面に、１．５×１０ ^1９ａｔｏｍｓ／ｃｍ ² 以上の照射量で照射することにより、前記基板材料表面が物理的に改質されてなる細胞接着材料。