Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7841541B2 - Cell culture vessel, cell culture method, and method for manufacturing a cell culture vessel - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7841541B2 - Cell culture vessel, cell culture method, and method for manufacturing a cell culture vessel - Google Patents

Cell culture vessel, cell culture method, and method for manufacturing a cell culture vessel

Info

Publication number
JP7841541B2
JP7841541B2 JP2023556139A JP2023556139A JP7841541B2 JP 7841541 B2 JP7841541 B2 JP 7841541B2 JP 2023556139 A JP2023556139 A JP 2023556139A JP 2023556139 A JP2023556139 A JP 2023556139A JP 7841541 B2 JP7841541 B2 JP 7841541B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cell culture
gel composition
culture vessel
recess
cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023556139A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2023074090A1 (en
JPWO2023074090A5 (en
Inventor
詢子 榎本
勇人 松井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimadzu Corp
Original Assignee
Shimadzu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimadzu Corp filed Critical Shimadzu Corp
Publication of JPWO2023074090A1 publication Critical patent/JPWO2023074090A1/ja
Publication of JPWO2023074090A5 publication Critical patent/JPWO2023074090A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7841541B2 publication Critical patent/JP7841541B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M3/00Tissue, human, animal or plant cell, or virus culture apparatus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N5/00Undifferentiated human, animal or plant cells, e.g. cell lines; Tissues; Cultivation or maintenance thereof; Culture media therefor
    • C12N5/06Animal cells or tissues; Human cells or tissues

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Description

本発明は、細胞培養容器に関する。本発明は細胞培養容器を用いた細胞培養方法にも関する。This invention relates to a cell culture vessel. This invention also relates to a cell culture method using a cell culture vessel.

三次元培養された細胞は、平面培養したときに比べてより生体内に近い機能を発揮できることがある。細胞を三次元培養するために、例えば足場(スキャフォールド)が使用される。特許文献1(特開2018-113945号公報)には、ゼラチンと細胞とを接触させてスフェロイドを形成させる方法が開示されている。特許文献2(国際公開第2018/142633号)には、両親媒性ブロックポリマーを含むゲル組成物が三次元細胞培養の足場として使用されることが開示されている。Cells cultured in three dimensions can sometimes exhibit functions closer to those in vivo compared to those cultured in two dimensions. To culture cells in three dimensions, for example, a scaffold is used. Patent document 1 (Japanese Patent Publication No. 2018-113945) discloses a method for forming spheroids by contacting gelatin with cells. Patent document 2 (International Publication No. 2018/142633) discloses the use of a gel composition containing an amphiphilic block polymer as a scaffold for three-dimensional cell culture.

特開2018-113945号公報Japanese Patent Publication No. 2018-113945 国際公開第2018/142633号International Publication No. 2018/142633

細胞を三次元培養した際、細胞の種類や用途によっては均一な細胞塊を形成することが好ましい。細胞塊が均一であるとき、細胞塊の内側の細胞死が抑制されやすく、内側の細胞と外側の細胞との間で細胞の性質や種類の差異が生じにくい。本発明は、大きさのばらつきが小さい細胞塊を得ることを目的とする。When cells are cultured in three dimensions, it is preferable to form a uniform cell aggregate depending on the type and application of the cells. When the cell aggregate is uniform, cell death inside the cell aggregate is easily suppressed, and differences in cell properties and types between the inner and outer cells are less likely to occur. The present invention aims to obtain a cell aggregate with small size variations.

本発明の一実施形態は、
複数の凹部を有する細胞培養容器であって、
前記凹部は開口部から底に向かって縮径し、
前記凹部は親水性ブロック鎖と疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含むゲル組成物で覆われている細胞培養容器に関する。
One embodiment of the present invention is
A cell culture vessel having multiple recesses,
The aforementioned recess decreases in diameter from the opening towards the bottom.
The present invention relates to a cell culture vessel in which the recess is covered with a gel composition containing an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains and hydrophobic block chains.

本発明の一実施形態は、
細胞培養容器を用いた細胞培養方法であって、
凹部を有する細胞培養容器であって前記凹部にゲル組成物が塗布された前記細胞培養容器を準備する工程と、
前記ゲル組成物を湿潤させる工程と、を含む方法に関する。
One embodiment of the present invention is
A cell culture method using a cell culture vessel,
A step of preparing a cell culture vessel having a recess, wherein a gel composition is applied to the recess,
The present invention relates to a method comprising the step of wetting the gel composition.

本発明の一実施形態は、
細胞培養容器の製造方法であって、
凹部を有する前記細胞培養容器の前記凹部にゲル組成物を塗布する工程を含み、
前記ゲル組成物は親水性ブロック鎖と疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含む、製造方法に関する。
One embodiment of the present invention is
A method for manufacturing a cell culture vessel,
The process includes the step of applying a gel composition to the recess of the cell culture vessel having a recess,
The present invention relates to a method for producing the gel composition, which comprises an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains and hydrophobic block chains.

本発明によれば、大きさのばらつきが小さい細胞塊を安定して得ることができる。According to the present invention, cell aggregates with small size variations can be stably obtained.

両親媒性ブロックポリマーにより形成される三次元ネットワークを説明する図である。This diagram illustrates a three-dimensional network formed by amphiphilic block polymers. 本発明に係る細胞培養方法の一例を示す図である。This figure shows an example of a cell culture method according to the present invention. 実験2において、ゲル組成物コートなし(左図)およびゲル組成物コートあり(右図)のウェルで形成された細胞塊を示す写真である。These are photographs showing cell aggregates formed in wells without a gel composition coating (left figure) and with a gel composition coating (right figure) in Experiment 2.

[細胞培養容器]
本発明の一実施形態に係る細胞培養容器は、
複数の凹部を有する細胞培養容器であって、
前記凹部は開口部から底に向かって縮径し、
前記凹部は親水性ブロック鎖と疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含むゲル組成物で覆われている。
[Cell culture container]
A cell culture vessel according to one embodiment of the present invention is
A cell culture vessel having multiple recesses,
The aforementioned recess decreases in diameter from the opening towards the bottom.
The recess is covered with a gel composition containing an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains and hydrophobic block chains.

細胞培養容器が開口部から底に向かって縮径する凹部を有することで、細胞が凹部の底に集まり、大きさが均一な細胞塊(スフェロイド)が形成されやすくなる。凹部を覆う両親媒性ブロックポリマーを含むゲル組成物は細胞の凝集を補佐し、より細胞塊が形成されやすくなる。均一に形成された細胞塊は品質が安定し、用途に沿った機能を発揮しやすくなる。The cell culture vessel has a recess that narrows in diameter from the opening to the bottom, which encourages cells to gather at the bottom of the recess and facilitates the formation of uniformly sized cell aggregates (spheroids). A gel composition containing an amphiphilic blocking polymer covering the recess assists cell aggregation, further promoting cell aggregate formation. Uniformly formed cell aggregates have stable quality and are more likely to perform their intended function.

(複数の凹部を有する細胞培養容器)
本発明に係る細胞培養容器は、複数の凹部を有する。凹部は開口部から底に向かって縮径する。凹部には重力によって細胞が底面の一箇所に集合する。1つの凹部内では、1つの細胞塊を形成できる。凹部は全体または少なくとも一部が開口部から底に向かって縮径していてもよい。凹部は開口部から底に向かって径が変わらない部分を有してよい。複数の凹部は均一な大きさおよび形状を有していることが好ましい。
(Cell culture vessel with multiple recesses)
The cell culture vessel according to the present invention has a plurality of recesses. The recesses narrow in diameter from the opening towards the bottom. Cells gather in one place on the bottom surface of the recesses due to gravity. One cell aggregate can be formed within one recess. The recesses may be narrowed in diameter from the opening towards the bottom, either entirely or in part. The recesses may have portions where the diameter does not change from the opening towards the bottom. Preferably, the plurality of recesses have a uniform size and shape.

本発明に係る細胞培養容器の形態としては、マルチウェルプレート、ディッシュ、フラスコ等の容器が挙げられ、6~384穴のマルチウェルプレートまたはディッシュが好ましい。Examples of cell culture vessels according to the present invention include multi-well plates, dishes, and flasks, with multi-well plates or dishes having 6 to 384 wells being preferred.

本発明に係る細胞培養容器は、樹脂製の材料で成形することができる。この樹脂材料は、容器をディスポーザルタイプにすることができるのに加え、種々の形状を容易に成形することができる。樹脂材料としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン-プロピレン共重合体等のポリオレフィン系樹脂または環状ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン系樹脂等のポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のメタクリル系樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリアクリロニトリル等のアクリル系樹脂、プロピオネート樹脂等の繊維素系樹脂等が挙げられる。これらの中でも培養容器に求められる成形性、滅菌性の観点から、細胞培養容器はポリスチレン樹脂を含むことが好ましい。The cell culture vessel according to the present invention can be molded from a resin material. This resin material allows for the container to be disposable and can be easily molded into various shapes. Examples of resin materials include polyolefin resins such as polypropylene resin, polyethylene resin, and ethylene-propylene copolymer, or cyclic polyolefin resins; polystyrene resins such as polystyrene and acrylonitrile-butadiene-styrene resin; methacrylic resins such as polycarbonate resin, polyethylene terephthalate resin, and polymethyl methacrylate resin; vinyl chloride resin, polybutylene terephthalate resin, polyarylate resin, polysulfone resin, polyethersulfone resin, polyetheretherketone resin, polyetherimide resin, and fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene; acrylic resins such as polymethylpentene resin and polyacrylonitrile; and cellulose-based resins such as propionate resin. Among these, from the viewpoint of moldability and sterilization properties required for culture vessels, it is preferable that the cell culture vessel contains polystyrene resin.

細胞培養容器の凹部は細胞非接着性であることが好ましい。凹部を細胞非接着性にする方法としては、リン脂質ポリマー(2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン等)、ポリヒドロキシエチルメタアクリレート、フッ素含有化合物、ポリエチレングリコール等で凹部の表面を親水性処理する方法、タンパク質低吸着処理する方法が挙げられる。凹部を細胞非接着性の樹脂で形成してもよく、例えばシリコーン樹脂で細胞培養容器を成型してもよい。細胞培養容器の一例は、少なくとも凹部がポリスチレン樹脂で構成され、表面に親水性処理が施されている。本発明に係る細胞培養容器において親水性処理された凹部の表面はさらにゲル組成物が積層されるが、細胞培養時にはゲル組成物は凹部表面から分離される。露出した凹部表面が細胞非接着性であれば、凹部の内部で細胞が凝集して細胞塊が形成されやすく、細胞塊の取り出しも容易である。It is preferable that the recesses of the cell culture vessel are non-adherent to cells. Methods for making the recesses non-adherent to cells include hydrophilic treatment of the surface of the recesses with phospholipid polymers (such as 2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine), polyhydroxyethyl methacrylate, fluorine-containing compounds, polyethylene glycol, etc., and low protein adsorption treatment. The recesses may also be formed from a non-adherent resin, for example, the cell culture vessel may be molded from a silicone resin. In one example of a cell culture vessel, at least the recesses are made of polystyrene resin and the surface is hydrophilic. In the cell culture vessel according to the present invention, a gel composition is further laminated on the surface of the hydrophilic treated recesses, but the gel composition separates from the recess surface during cell culture. If the exposed recess surface is non-adherent to cells, cells tend to aggregate inside the recesses to form cell aggregates, and the cell aggregates can be easily removed.

(1)凹部の一例は、培地を収容する部分の底面(培養面)に設けられた凹凸である。このとき、培養面は通常平坦である。細胞培養容器はマルチウェルプレートまたはディッシュであってよい。本発明に係る細胞培養容器の好ましい一例は、例えば6ウェル、12ウェル、24ウェルプレート等のマルチウェルプレートの各ウェル(培地を収容する部分)の平坦な底面に凹凸が設けられたプレートである。本発明に係る細胞培養容器の好ましい一例は、35mmディッシュ、60mmディッシュまたは100mmディッシュ等の細胞培養ディッシュの培養面に凹凸が設けられたディッシュである。凹凸形状は連続的な曲面によって構成されていることが好ましい。(1) An example of a recess is an irregularity provided on the bottom surface (culture surface) of the portion that contains the culture medium. In this case, the culture surface is usually flat. The cell culture vessel may be a multi-well plate or a dish. A preferred example of the cell culture vessel according to the present invention is a plate in which the flat bottom surface of each well (portion that contains the culture medium) of a multi-well plate such as a 6-well, 12-well, or 24-well plate is provided with irregularities. A preferred example of the cell culture vessel according to the present invention is a dish in which the culture surface of a cell culture dish such as a 35 mm dish, a 60 mm dish, or a 100 mm dish is provided with irregularities. The irregularity shape is preferably composed of a continuous curved surface.

培養面には、例えば10個以上の凹部が形成されている。例えば直径が85mmの円状の培養面には14200個程度(約250個/cm)、直径が35mmの円状の培養面には約2700個、直径が100mmの円状の培養面には約17000個の凹部を形成することができる。凹部は好ましくは培養面の単位面積あたり10個/cm以上、15個/cm以上または20個/cm以上形成でき、10000個/cm以下、5000個/cm以下または1000個/cm以下形成できる。 For example, more than 10 depressions are formed on the culture surface. For example, a circular culture surface with a diameter of 85 mm can form approximately 14,200 depressions (about 250 depressions/ cm² ), a circular culture surface with a diameter of 35 mm can form approximately 2,700 depressions, and a circular culture surface with a diameter of 100 mm can form approximately 17,000 depressions. Preferably, 10 or more depressions/ cm² , 15 or more depressions/ cm² , or 20 or more depressions can be formed per unit area of the culture surface, and 10,000 or less depressions/ cm² , 5,000 or less depressions/ cm² , or 1,000 or less depressions can be formed.

凹部は、例えば培養面に向けてのレーザ光の照射によって形成される。具体的には、培養面の平面方向をx-y軸とした場合、まず、レーザ照射装置の照射部をx軸の正方向に走査させつつ、一定の間隔(例えば800μm)ごとにレーザ光を照射して、x軸方向に並んだ複数の凹部を形成する。続けて、照射部をy軸方向に一定の距離(例えば400μm)だけ走査させた後、照射部をx軸の負方向に走査させつつ、一定の間隔(例えば800μm)ごとにレーザ光を照射して、x軸方向に並んだ複数の凹部を形成する。同様に、照射部をy軸方向に一定の距離(例えば400μm)だけ走査させる。これを繰り返して、培養面に規則的に配列された複数の凹部を形成できる。凹部の大きさを均一化するために、レーザの出力および照射速度を変えずにレーザ照射装置の照射部を走査することが好ましい。The recesses are formed, for example, by irradiating the culture surface with laser light. Specifically, assuming the x-y axis is the plane direction of the culture surface, first, the irradiation unit of the laser irradiation device is scanned in the positive x-axis direction, and laser light is irradiated at regular intervals (e.g., 800 μm) to form multiple recesses aligned in the x-axis direction. Subsequently, the irradiation unit is scanned in the y-axis direction for a certain distance (e.g., 400 μm), and then the irradiation unit is scanned in the negative x-axis direction, and laser light is irradiated at regular intervals (e.g., 800 μm) to form multiple recesses aligned in the x-axis direction. Similarly, the irradiation unit is scanned in the y-axis direction for a certain distance (e.g., 400 μm). By repeating this process, multiple regularly arranged recesses can be formed on the culture surface. To make the size of the recesses uniform, it is preferable to scan the irradiation unit of the laser irradiation device without changing the laser output and irradiation speed.

レーザによって凹部を形成する場合、レーザ光源には、COレーザを用い、レーザ光は、出力10W、照射速度6100mm/minでパルス照射してよい。照射スポットの形状は円形であり、その直径は例えば20μm以上1500μm以下であり、約400μm程度であってよい。 When forming a recess with a laser, a CO2 laser may be used as the laser light source, and the laser light may be pulsed at an output of 10 W and an irradiation speed of 6100 mm/min. The shape of the irradiation spot is circular, and its diameter is, for example, 20 μm to 1500 μm, and may be about 400 μm.

培養面にレーザ光が照射されると、培養面を構成する合成樹脂材料が溶解および気化して、滑らかな表面を持つ凹部を形成可能である。凹部の開口周辺には、溶解した合成樹脂材料が盛り上がって、土手が形成されてもよい。互いに隣り合う2個の凹部、および凹部と隣り合うウェルの周壁部は、1つまたは複数の土手を介して形成されており、互いに隣り合う凹部間、および凹部に隣り合う周壁部と凹部との間にある頂部には、平坦面が残らないことが好ましい。すなわち、互いに隣り合う凹部間、および凹部に隣り合う周壁部と凹部との間の培養面は、連続した曲面によって構成されることが好ましい。培養面の全体に凹凸が設けられていることが好ましいが、培養に使用しない部分は平坦面を有していてもよい。When a laser beam is shone on the culture surface, the synthetic resin material constituting the culture surface dissolves and vaporizes, making it possible to form depressions with smooth surfaces. Around the opening of the depressions, the dissolved synthetic resin material may rise up, forming a ridge. Two adjacent depressions, and the peripheral walls of wells adjacent to depressions, are formed by one or more ridges, and it is preferable that no flat surfaces remain between adjacent depressions, and between peripheral walls adjacent to depressions and depressions. In other words, it is preferable that the culture surface between adjacent depressions, and between peripheral walls adjacent to depressions and depressions, is composed of a continuous curved surface. It is preferable that the entire culture surface has irregularities, but parts not used for culture may have flat surfaces.

凹部の深さは、細胞数および細胞塊の大きさなどによって適宜調製してもよく、通常10μm以上1500μm以下であり、100μm以上であってよく、1000μm以下、900μm以下または500μm以下であってもよく、150μm~200μm程度であってよい。The depth of the recess may be adjusted as appropriate depending on the number of cells and the size of the cell aggregate, and is usually between 10 μm and 1500 μm, may be 100 μm or more, may be 1000 μm or less, 900 μm or less, or 500 μm or less, and may be around 150 μm to 200 μm.

開口の形状は、円形または楕円形であってもよく、多角形(三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等)であってもよい。開口面の長径は、例えば10μm以上2000μm以下であり、100μm以上または200μm以上であってよく、1500μm以下または1000μm以下であってよく、400μm~500μm程度であってもよい。The shape of the opening may be circular or elliptical, or it may be polygonal (triangle, quadrilateral, pentagon, hexagon, octagon, etc.). The major axis of the opening surface may be, for example, 10 μm or more and 2000 μm or less, 100 μm or more or 200 μm or more, 1500 μm or less or 1000 μm or less, or about 400 μm to 500 μm.

培養面に凹凸が設けられた細胞培養容器の市販品としては、「EZSPHERE」(AGCテクノグラス株式会社製)やElplasia(Corning社製)が挙げられる。Examples of commercially available cell culture vessels with uneven surfaces include "EZSPHERE" (manufactured by AGC Technoglass Co., Ltd.) and Elplasia (manufactured by Corning).

(2)複数の凹部を有する細胞培養容器の一例は、ウェルの底の垂直方向の断面形状が円錐状(V字)、円錐台状または半球状(U字)であるマルチウェルプレート(マイクロウェルプレート)である。プレートは、96ウェル、384ウェルまたは1536ウェルプレートであってよい。(2) An example of a cell culture vessel having multiple recesses is a multiwell plate (microwell plate) in which the vertical cross-sectional shape of the bottom of the wells is conical (V-shaped), frustoconical, or hemispherical (U-shaped). The plate may be a 96-well, 384-well, or 1536-well plate.

複数の凹部を有する細胞培養容器の市販品としては、「PrimeSurface」(住友ベークライト株式会社製)、「Nunclon Sphere」(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)が挙げられる。Examples of commercially available cell culture vessels with multiple recesses include "PrimeSurface" (manufactured by Sumitomo Bakelite Co., Ltd.) and "Nunclon Sphere" (manufactured by Thermo Fisher Scientific).

(両親媒性ブロックポリマーを含むゲル組成物)
本発明に係るゲル組成物は、親水性ブロック鎖と疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを主要構成要素とする組成物である。ゲル組成物は、実質的に分散媒を含有しないキセロゲルでもよく、分散媒としての水で湿潤されていてもよい。両親媒性ブロックポリマーを有機溶媒と混合することによりオルガノゲルが得られ、オルガノゲルから有機溶媒を除去することによりキセロゲルが形成される。キセロゲルと水とを混合することによりゲル組成物は湿潤し、例えばヒドロゾルまたはヒドロゲルが形成される。本発明に係るゲル組成物は、溶媒(分散媒)を含まないキセロゲルとして保持可能であり、常温で保管可能である。本発明に係るゲル組成物は、三次元細胞培養の足場物質として有用である。
(Gel composition containing amphiphilic block polymer)
The gel composition according to the present invention is a composition whose main component is an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains and hydrophobic block chains. The gel composition may be a xerogel substantially free of dispersion medium, or it may be wetted with water as a dispersion medium. An organogel is obtained by mixing the amphiphilic block polymer with an organic solvent, and a xerogel is formed by removing the organic solvent from the organogel. The gel composition is wetted by mixing the xerogel with water, forming, for example, a hydrosol or hydrogel. The gel composition according to the present invention can be maintained as a xerogel free of solvent (dispersion medium) and can be stored at room temperature. The gel composition according to the present invention is useful as a scaffold material for three-dimensional cell culture.

両親媒性ブロックポリマーを有機溶媒と混合することにより、ポリマーは自己組織化し、疎水性ブロック鎖を内側にしたロッド構造を形成する。有機溶媒を除いてキセロゲルとしても、ロッド構造は維持されると考えられる。水の添加によりキセロゲルが湿潤すると、ゲル組成物は膨潤して繊維状の三次元ネットワークを形成すると考えられる(図1)。この三次元ネットワーク間で、細胞は物理的に凝集する。水で湿潤させたゲル組成物は、細胞接着性を有する必要はなく、好ましくは細胞非接着性を有し、ポリマーにより形成された三次元ネットワークから細胞が反発し、細胞同士が凝集するのを補助する。When an amphiphilic block polymer is mixed with an organic solvent, the polymer self-assembles, forming a rod structure with hydrophobic block chains facing inward. Even when the organic solvent is removed, the rod structure is thought to be maintained as a xerogel. When the xerogel is moistened by the addition of water, the gel composition is thought to swell and form a fibrous three-dimensional network (Figure 1). Cells physically aggregate within this three-dimensional network. The water-moistened gel composition does not need to have cell-adherent properties; preferably, it has non-cell-adherent properties, allowing cells to repel each other from the three-dimensional network formed by the polymer, thus assisting in cell aggregation.

本発明に係るゲル組成物は凹部と共有結合していないため、湿潤させると凹部の表面から分離可能である。両親媒性ブロックポリマーおよび細胞塊は、細胞培養容器から容易に回収可能である。両親媒性ブロックポリマーおよび細胞塊にさらに水を加えることにより両親媒性ブロックポリマーの三次元ネットワークを崩壊して、細胞塊を回収してもよい。Since the gel composition according to the present invention is not covalently bonded to the recesses, it can be separated from the surface of the recesses when wetted. The amphiphilic block polymer and cell aggregates can be easily recovered from the cell culture vessel. The cell aggregates may be recovered by further adding water to the amphiphilic block polymer and cell aggregates to break down the three-dimensional network of the amphiphilic block polymer.

本発明に係るゲル組成物は、合成ポリマーをベースとするため、天然(例えば動物)由来タンパク質をベースとしたときに比べて不明成分が混入しにくく、ロット間の差も生じにくい。したがって、本発明に係るゲル組成物は、品質の安定性に優れる。本発明に係るゲル組成物は生分解性の合成ポリマーをベースとしているため、ヒト等の生体への適用も可能であり、再生医療のための組織培養分野への応用が可能である。また、本発明に係るゲル組成物は、培養した細胞を移植する際の細胞の保護材または細胞の保存基材としても使用できる。Because the gel composition according to the present invention is based on a synthetic polymer, it is less likely to contain unknown components and less likely to exhibit lot-to-lot variations compared to gel compositions based on natural (e.g., animal) derived proteins. Therefore, the gel composition according to the present invention has excellent quality stability. Because the gel composition according to the present invention is based on a biodegradable synthetic polymer, it can be applied to living organisms such as humans and can be used in the field of tissue culture for regenerative medicine. Furthermore, the gel composition according to the present invention can also be used as a cell protective material or cell preservation substrate when transplanting cultured cells.

親水性ブロック鎖のモノマー単位としては、アルキレンオキシド、サルコシン等が挙げられる。疎水性ブロック鎖のモノマー単位としては、グリコール酸、乳酸、ヒドロキシイソ酪酸等のヒドロキシ酸や、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、メチオニン、チロシン、トリプトファン、グルタミン酸メチル、グルタミン酸ベンジル、アスパラギン酸メチル、アスパラギン酸エチル、アスパラギン酸ベンジル等の疎水性アミノ酸またはそのアミノ酸誘導体が挙げられる。なかでも、親水性ブロック鎖がサルコシン単位を含み、疎水性ブロック鎖が乳酸単位を含む両親媒性ブロックポリマーは、細胞培養に適したゲルを形成しやすい。Examples of monomer units for hydrophilic block chains include alkylene oxides and sarcosine. Examples of monomer units for hydrophobic block chains include hydroxy acids such as glycolic acid, lactic acid, and hydroxyisobutyric acid, and hydrophobic amino acids or their amino acid derivatives such as glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, methionine, tyrosine, tryptophan, methyl glutamate, benzyl glutamate, methyl aspartate, ethyl aspartate, and benzyl aspartate. In particular, amphiphilic block polymers in which the hydrophilic block chain contains sarcosine units and the hydrophobic block chain contains lactic acid units tend to form gels suitable for cell culture.

(親水性ブロック鎖)
親水性ブロック鎖は、20個以上のサルコシン単位(N-メチルグリシン単位)を含むことが好ましい。サルコシンは、水溶性が高い。また、ポリサルコシンはN置換アミドを有することからシス-トランス異性化が可能であり、かつ、α炭素まわりの立体障害が少ないことから、高い柔軟性を有する。そのため、ポリサルコシン鎖を構成単位として用いることにより、高い親水性と柔軟性とを併せ持つ親水性ブロック鎖が形成される。
(Hydrophilic block chain)
Hydrophilic block chains preferably contain 20 or more sarcosine units (N-methylglycine units). Sarcosine has high water solubility. Furthermore, polysarcosine has an N-substituted amide, which allows for cis-trans isomerization, and has high flexibility due to minimal steric hindrance around the α-carbon. Therefore, by using polysarcosine chains as constituent units, hydrophilic block chains possessing both high hydrophilicity and flexibility are formed.

親水性ブロック鎖のサルコシン単位が20個以上であれば、隣接して存在するブロックポリマーの親水性ブロック同士が凝集しやすいため、水やアルコール等の親水性の分散媒が取り込まれたゲルが形成されやすくなる。親水性ブロック鎖中のサルコシン単位の数の上限は特に制限されない。隣接して存在するブロックポリマーの両親媒性ポリマーの疎水性ブロック同士を凝集させてゲルの構造を安定化する観点から、親水性ブロック鎖中のサルコシン単位の数は300個以下が好ましい。サルコシン単位の数は、25個以上200個以下がより好ましく、30個以上150個以下がさらに好ましい。If a hydrophilic block chain has 20 or more sarcosine units, adjacent hydrophilic blocks of block polymers tend to aggregate, making it easier to form a gel that incorporates a hydrophilic dispersion medium such as water or alcohol. There is no particular upper limit to the number of sarcosine units in a hydrophilic block chain. From the viewpoint of stabilizing the gel structure by agglomerating hydrophobic blocks of amphiphilic polymers of adjacent block polymers, the number of sarcosine units in a hydrophilic block chain is preferably 300 or less. The number of sarcosine units is more preferably 25 to 200, and even more preferably 30 to 150.

親水性ブロック鎖は、全てのサルコシン単位が連続していてもよく、上記のポリサルコシンの特性を損なわない限りにおいてサルコシン単位が非連続であってもよい。親水性ブロック鎖がサルコシン以外のモノマー単位を有する場合、サルコシン以外のモノマー単位は特に限定されないが、例えば親水性アミノ酸またはアミノ酸誘導体が挙げられる。アミノ酸は、α-アミノ酸、β-アミノ酸、γ-アミノ酸を含み、好ましくは、α-アミノ酸である。親水性のα-アミノ酸としては、セリン、スレオニン、リシン、アスパラギン酸、グルタミン酸等が挙げられる。また、親水性ブロックは、糖鎖やポリエーテル等を有していてもよい。親水性ブロックは、末端(疎水性ブロックとのリンカー部と反対側の末端)に、水酸基等の親水性基を有することが好ましい。The hydrophilic block chain may have all sarcosine units continuous, or the sarcosine units may be discontinuous as long as the properties of polysarcosine described above are not impaired. If the hydrophilic block chain has monomer units other than sarcosine, the monomer units other than sarcosine are not particularly limited, but examples include hydrophilic amino acids or amino acid derivatives. The amino acids include α-amino acids, β-amino acids, and γ-amino acids, and are preferably α-amino acids. Examples of hydrophilic α-amino acids include serine, threonine, lysine, aspartic acid, and glutamic acid. The hydrophilic block may also have sugar chains or polyethers. It is preferable that the hydrophilic block has a hydrophilic group such as a hydroxyl group at its terminal (the terminal opposite the linker portion to the hydrophobic block).

(疎水性ブロック鎖)
疎水性ブロック鎖は、10個以上の乳酸単位を含むことが好ましい。ポリ乳酸は、優れた生体適合性および安定性を有する。また、ポリ乳酸は、優れた生分解性を有することから、代謝が早く、生体内での集積性が低い。そのため、ポリ乳酸を構成ブロックとする両親媒性ポリマーは、生体、特に人体への応用においても有用である。また、ポリ乳酸は結晶性であるため、疎水性ブロック鎖が短い場合でも、アルコール等の溶媒中で疎水性ブロック鎖が凝集し、ゲルが形成されやすい。
(Hydrophobic block chain)
The hydrophobic block chain preferably contains 10 or more lactic acid units. Polylactic acid has excellent biocompatibility and stability. Furthermore, because polylactic acid has excellent biodegradability, it is rapidly metabolized and has low accumulation in the body. For this reason, amphiphilic polymers with polylactic acid as a constituent block are useful for applications in living organisms, especially the human body. In addition, because polylactic acid is crystalline, even if the hydrophobic block chain is short, the hydrophobic block chain aggregates in a solvent such as alcohol, and gel formation is easily achieved.

疎水性ブロック鎖中の乳酸単位の数の上限は特に制限されないが、構造を安定化させる観点からは1000個以下が好ましい。疎水性ブロックにおける乳酸単位の数は、10個以上1000個以下が好ましく、15個以上500個以下がより好ましく、20個以上100個以下がさらに好ましい。There is no particular upper limit to the number of lactic acid units in the hydrophobic block chain, but from the viewpoint of stabilizing the structure, it is preferable to have 1000 or fewer units. The number of lactic acid units in the hydrophobic block is preferably 10 to 1000, more preferably 15 to 500, and even more preferably 20 to 100.

疎水性ブロック鎖を構成する乳酸単位は、L-乳酸でもD-乳酸でもよい。また、L-乳酸とD-乳酸が混在していてもよい。疎水性ブロック鎖は、全ての乳酸単位が連続していてもよく、乳酸単位が非連続であってもよい。疎水性ブロック鎖に含まれる乳酸以外のモノマー単位は特に限定されないが、例えば、グリコール酸、ヒドロキシイソ酪酸等のヒドロキシ酸や、グリシン、アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、メチオニン、チロシン、トリプトファン、グルタミン酸メチルエステル、グルタミン酸ベンジルエステル、アスパラギン酸メチルエステル、アスパラギン酸エチルエステル、アスパラギン酸ベンジルエステル等の疎水性アミノ酸またはそのアミノ酸誘導体が挙げられる。The lactic acid units constituting the hydrophobic block chain may be either L-lactic acid or D-lactic acid. Furthermore, a mixture of L-lactic acid and D-lactic acid may be present. The hydrophobic block chain may consist entirely of continuous lactic acid units, or the lactic acid units may be discontinuous. The monomer units other than lactic acid included in the hydrophobic block chain are not particularly limited, but examples include hydroxy acids such as glycolic acid and hydroxyisobutyric acid, and hydrophobic amino acids or their amino acid derivatives such as glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, proline, methionine, tyrosine, tryptophan, methyl glutamate, benzyl glutamate, methyl aspartate, ethyl aspartate, and benzyl aspartate.

(両親媒性ブロックポリマーの構造および合成方法)
両親媒性ポリマーは、親水性ブロック鎖と疎水性ブロック鎖とを結合させたものである。親水性ブロック鎖と疎水性ブロック鎖とは、リンカーを介して結合していてもよい。リンカーとしては、疎水性ブロック鎖の構成単位である乳酸モノマー(乳酸やラクチド)またはポリ乳酸鎖と結合可能な官能基(例えば、水酸基、アミノ基等)と、親水性ブロックの構成単位であるサルコシンモノマー(例えばサルコシンやN-カルボキシサルコシン無水物)またはポリサルコシンと結合可能な官能基(例えばアミノ基)とを有するものが好ましく用いられる。リンカーを適宜に選択することにより、親水性ブロック鎖および疎水性ブロック鎖の分枝構造を制御することができる。
(Structure and synthesis methods of amphiphilic block polymers)
Amphiphilic polymers are formed by linking hydrophilic block chains and hydrophobic block chains. The hydrophilic and hydrophobic block chains may be linked via a linker. Preferably, the linker has a functional group (e.g., hydroxyl group, amino group, etc.) that can bond to lactic acid monomers (e.g., lactic acid or lactide) or polylactic acid chains, which are constituent units of the hydrophobic block chain, and a functional group (e.g., amino group) that can bond to sarcosine monomers (e.g., sarcosine or N-carboxysarcosine anhydride) or polysarcosine, which are constituent units of the hydrophilic block chain. By appropriately selecting the linker, the branching structure of the hydrophilic and hydrophobic block chains can be controlled.

両親媒性ブロックポリマーの合成法は、特に限定されず、公知のペプチド合成法、ポリエステル合成法、デプシペプチド合成法等を用いることができる。詳細には、WO2009/148121号等を参照して、両親媒性ブロックポリマーを合成することができる。The method for synthesizing amphiphilic block polymers is not particularly limited, and known peptide synthesis methods, polyester synthesis methods, depsipeptide synthesis methods, etc., can be used. For details, amphiphilic block polymers can be synthesized by referring to WO2009/148121, etc.

ゲルの硬度、安定性、分解性(溶解性)等を調整するためには、疎水性ブロック鎖の鎖長(乳酸単位の数)や、疎水性ブロック鎖と親水性ブロック鎖の鎖長の比(乳酸単位の数とサルコシン単位の数の比)を調整することが好ましい。疎水性ブロック鎖の鎖長の制御を容易とするためには、両親媒性ブロックポリマーの合成の際に、一端にリンカーが導入された疎水性ブロック鎖(例えばポリ乳酸)を先に合成した後、親水性ブロック鎖(例えばポリサルコシン)を導入することが好ましい。重合反応における開始剤とモノマーとの仕込み比、反応時間、温度等の条件を調整することにより、疎水性ブロック鎖および親水性ブロック鎖の鎖長を調整できる。親水性ブロック鎖および疎水性ブロック鎖の鎖長(両親媒性ブロックポリマーの分子量)は、例えば1H-NMRによって確認できる。両親媒性ポリマーの生分解性を高める観点から、重量平均分子量は、10000以下が好ましく、9000以下がより好ましい。本発明に用いられる両親媒性ポリマーは、ゲルの形成促進、ゲルの安定性向上等の目的で、分子間に化学架橋を形成してもよい。To adjust the hardness, stability, and degradability (solubility) of the gel, it is preferable to adjust the chain length of the hydrophobic block chain (number of lactic acid units) and the ratio of the chain lengths of the hydrophobic block chain to the hydrophilic block chain (ratio of the number of lactic acid units to the number of sarcosine units). To facilitate the control of the chain length of the hydrophobic block chain, it is preferable to first synthesize a hydrophobic block chain (e.g., polylactic acid) with a linker introduced at one end, and then introduce a hydrophilic block chain (e.g., polysarcosine) during the synthesis of the amphiphilic block polymer. The chain lengths of the hydrophobic and hydrophilic block chains can be adjusted by adjusting conditions such as the initial-to-monomer ratio, reaction time, and temperature in the polymerization reaction. The chain lengths of the hydrophilic and hydrophobic block chains (molecular weight of the amphiphilic block polymer) can be confirmed, for example, by 1H-NMR. From the viewpoint of improving the biodegradability of the amphiphilic polymer, the weight-average molecular weight is preferably 10,000 or less, and more preferably 9,000 or less. The amphiphilic polymer used in the present invention may have chemical crosslinks formed between its molecules for purposes such as promoting gel formation and improving gel stability.

(ゲル組成物の調製)
オルガノゲルを形成するための有機溶媒としては、両親媒性ポリマーの親水性ブロック鎖を溶解しやすく、疎水性ブロック鎖を溶解し難い溶媒が好ましい。例えば、疎水性ブロック鎖としてポリ乳酸を含み、親水性ブロック鎖としてポリサルコシンを含む両親媒性ブロックポリマーに対しては、ポリサルコシンを溶解しポリ乳酸を溶解しない有機溶媒が好ましく用いられる。このような有機溶媒を用いることにより、両親媒性ポリマーと有機溶媒との混合下において、両親媒性ポリマーの疎水ブロック部分が凝集し、物理的に架橋したマトリクスが形成されやすくなる。また、このような有機溶媒を用いてオルガノゲルを形成すれば、有機溶媒を除去後のキセロゲルも、疎水性ブロック部分が凝集した構造を取りやすい。そのため、キセロゲルに水を接触させた際に、親水性ブロック鎖部分に水が浸透しやすく、オルガノゲルと同様のポリマーマトリクス構造を有するヒドロゾルまたはヒドロゲルが形成されると考えられる。
(Preparation of gel composition)
For forming organogels, a solvent that readily dissolves the hydrophilic block chains of an amphiphilic polymer and poorly dissolves the hydrophobic block chains is preferred. For example, for an amphiphilic block polymer containing polylactic acid as the hydrophobic block chain and polysarcosine as the hydrophilic block chain, an organic solvent that dissolves polysarcosine but not polylactic acid is preferred. By using such an organic solvent, the hydrophobic block portions of the amphiphilic polymer aggregate under the mixture of the amphiphilic polymer and the organic solvent, making it easier to form a physically crosslinked matrix. Furthermore, if an organogel is formed using such an organic solvent, the xerogel after removal of the organic solvent also tends to adopt a structure in which the hydrophobic block portions aggregate. Therefore, when water is brought into contact with the xerogel, water easily penetrates the hydrophilic block chain portions, and it is thought that a hydrosol or hydrogel having a polymer matrix structure similar to that of an organogel is formed.

オルガノゲルの形成に用いられる有機溶媒としては、炭素数1~6のアルコールが好ましい。中でも、親水性ブロック鎖の溶解性が高く、有機溶媒の除去によるキセロゲルの形成が容易であることから、炭素数1~4のアルコールが好ましい。好ましい有機溶媒の具体的としては、メタノール、エタノール、プロパノール、2-プロパノール、ブタノール、2-ブタノールが挙げられる。Alcohols having 1 to 6 carbon atoms are preferred as organic solvents used for organogel formation. Among these, alcohols having 1 to 4 carbon atoms are preferred because they offer high solubility for hydrophilic block chains and facilitate the formation of xerogels by removing the organic solvent. Specific examples of preferred organic solvents include methanol, ethanol, propanol, 2-propanol, and butanol.

有機溶媒は2種以上を混合して用いてもよい。2種以上の有機溶媒を混合することにより、疎水性ブロック鎖および親水性ブロック鎖の溶解性を調整してもよい。溶解性の高い有機溶媒を用いて両親媒性ポリマーを溶解させた後、疎水性ブロック鎖に対する溶解性の低い有機溶媒を加えることにより、疎水性ブロックの凝集による物理架橋を促進し、ゲルのマトリクスを形成することもできる。2種以上の有機溶媒が用いられる場合、少なくとも1種が上記のアルコールであることが好ましい。2種以上のアルコールを用いてもよい。有機溶媒が2種以上の有機溶媒の混合溶媒である場合、有機溶媒全量の50重量%以上が上記のアルコールであることが好ましい。有機溶媒全量に対するアルコールの量は、60重量%以上がより好ましく、70重量%以上がさらに好ましい。Two or more organic solvents may be used in mixture form. The solubility of hydrophobic and hydrophilic block chains may be adjusted by mixing two or more organic solvents. After dissolving the amphiphilic polymer with a highly soluble organic solvent, adding an organic solvent with low solubility for hydrophobic block chains can promote physical crosslinking by aggregation of hydrophobic blocks, thereby forming a gel matrix. When two or more organic solvents are used, it is preferable that at least one of them is the alcohol described above. Two or more alcohols may be used. When the organic solvent is a mixed solvent of two or more organic solvents, it is preferable that 50% by weight or more of the total amount of organic solvent is the alcohol described above. The amount of alcohol relative to the total amount of organic solvent is more preferably 60% by weight or more, and even more preferably 70% by weight or more.

両親媒性ポリマーと有機溶媒との比は特に限定されず、両親媒性ポリマーの分子量や、有機溶媒の種類等に応じて、両親媒性ポリマーを溶解または膨潤可能な範囲で設定すればよい。隣接する両親媒性ポリマーの距離を適切に保ち、ゲルの形成を抑制する観点から、有機溶媒の量は、両親媒性ポリマー100重量部に対して、100重量部以上1500重量部以下が好ましく、200重量部以上1000重量部以下がより好ましい。オルガノゲル組成物中の両親媒性ブロックポリマーの含有量は、10重量%以上であることが好ましい。The ratio of the amphiphilic polymer to the organic solvent is not particularly limited and should be set within a range that allows the amphiphilic polymer to dissolve or swell, depending on the molecular weight of the amphiphilic polymer and the type of organic solvent. From the viewpoint of appropriately maintaining the distance between adjacent amphiphilic polymers and suppressing gel formation, the amount of organic solvent is preferably 100 to 1500 parts by weight, and more preferably 200 to 1000 parts by weight, per 100 parts by weight of amphiphilic polymer. The content of amphiphilic block polymer in the organogel composition is preferably 10% by weight or more.

オルガノゲルの形成においては、加熱下で、両親媒性ポリマーと有機溶媒とを共存させることにより、両親媒性ブロックポリマーを有機溶媒に溶解または膨潤させて流動性を有する粘性液体を調製することが好ましい。加熱によりポリマーの分子運動が活性化されるため、有機溶媒による両親媒性ポリマーの膨潤・溶解が促進される。加熱温度は、溶媒の沸点以下の範囲であればよく、例えば50~95℃程度であり、60~90℃程度が好ましい。両親媒性ブロックポリマーの溶液または膨潤物が冷却され、ゲル化点以下になると、疎水性ブロック鎖が物理架橋の形成が促進され、流動性の低い(あるいは流動性を有さない)オルガノゲルが得られる。In organogel formation, it is preferable to prepare a fluid, viscous liquid by dissolving or swelling the amphiphilic block polymer in an organic solvent by coexisting the amphiphilic polymer and the organic solvent under heating. Heating activates the molecular motion of the polymer, thus promoting the swelling and dissolution of the amphiphilic polymer by the organic solvent. The heating temperature should be within the range of the boiling point of the solvent, for example, around 50 to 95°C, with 60 to 90°C being preferred. When the solution or swollen product of the amphiphilic block polymer cools below its gelation point, the formation of physical crosslinks in the hydrophobic block chains is promoted, resulting in an organogel with low fluidity (or no fluidity).

オルガノゲルから分散媒としての有機溶媒を除去することにより、キセロゲル(乾燥ゲル)が得られる。オルガノゲルからの有機溶媒の除去方法は特に限定されず、非溶媒との接触によりゲルを沈殿させる方法、窒素等のガスによる乾燥、真空乾燥、加熱乾燥、加熱真空乾燥、凍結乾燥、超臨界乾燥等が含まれる。有機溶媒除去の促進等の目的で、オルガノゲルを粉砕して粒子化した後、溶媒の除去を行ってもよい。溶媒を除去しながらゲルを粉砕してもよい。A xerogel (dry gel) can be obtained by removing the organic solvent used as a dispersion medium from the organogel. The method for removing the organic solvent from the organogel is not particularly limited and includes methods such as precipitating the gel by contact with a non-solvent, drying with a gas such as nitrogen, vacuum drying, heat drying, heat vacuum drying, freeze-drying, and supercritical drying. For purposes such as accelerating the removal of the organic solvent, the organogel may be pulverized into particles before removing the solvent. Alternatively, the gel may be pulverized while removing the solvent.

有機溶媒の除去の程度は特に限定されないが、湿潤性を有さない固体状になるまで溶媒を除去することが好ましい。キセロゲルは実質的に分散媒を含有しないことが好ましい。キセロゲルにおける分散媒の含有量は、ゲル組成物全量に対して20重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましく、5重量%以下がさらに好ましく、1重量%以下であってもよい。オルガノゲルからキセロゲルを形成する際に、有機溶媒を十分に除去することにより、キセロゲルから形成されるヒドロゾルまたはヒドロゲル中の有機溶媒の含有量を低減させ、細胞に対する毒性を低下させるとともに、生体安全性を高めることができる。The degree to which the organic solvent is removed is not particularly limited, but it is preferable to remove the solvent until it becomes a solid that does not wet. It is preferable that the xerogel contains substantially no dispersion medium. The content of the dispersion medium in the xerogel is preferably 20% by weight or less, more preferably 10% by weight or less, even more preferably 5% by weight or less, and may be 1% by weight or less, based on the total amount of the gel composition. By sufficiently removing the organic solvent when forming the xerogel from the organogel, the content of the organic solvent in the hydrosol or hydrogel formed from the xerogel can be reduced, thereby lowering toxicity to cells and improving biosafety.

キセロゲルと水とを混合することにより、ヒドロゾルまたはヒドロゲルが得られる。ヒドロゾルはゲル状である部分を含んでいてもよい。オルガノゲルから溶媒を除去したキセロゲルでは、オルガノゲル形成時の物理架橋構造を維持しやすく、キセロゲルに水を接触させて湿潤させたヒドロゾルまたはヒドロゲルにおいても物理架橋構造が維持されやすい。水を添加してキセロゲルを湿潤させることで残存有機溶媒も低減できる。A hydrosol or hydrogel can be obtained by mixing xerogel and water. The hydrosol may contain gel-like portions. In xerogels from which the solvent has been removed from organogels, the physical cross-linking structure from the organogel formation is easily maintained, and the physical cross-linking structure is also easily maintained in hydrosols or hydrogels obtained by wetting the xerogel with water. The amount of residual organic solvent can also be reduced by wetting the xerogel with water.

キセロゲルを湿潤させる際に用いられる水は、蒸留水であってもよく、水溶液であってもよい。水溶液としては、生理食塩水、緩衝液、培地等の細胞に傷害を起こさない液体が好ましい。細胞が懸濁された水溶液をキセロゲルに加えてヒドロゾルまたはヒドロゲルを形成してもよい。細胞および培地を添加して形成したヒドロゾルまたはヒドロゲルは、そのまま細胞培養に用いることができる。この場合、ヒドロゾルまたはヒドロゲル中に細胞を移植する必要がなく、ゲル組成物中に細胞を分散させることができるため、作業性に優れる。The water used to wet the xerogel may be distilled water or an aqueous solution. Preferably, the aqueous solution is a liquid that does not damage cells, such as physiological saline, buffer solution, or culture medium. An aqueous solution containing suspended cells may be added to the xerogel to form a hydrosol or hydrogel. The hydrosol or hydrogel formed by adding cells and culture medium can be used directly for cell culture. In this case, there is no need to transplant cells into the hydrosol or hydrogel, and the cells can be dispersed within the gel composition, resulting in excellent workability.

ゲル組成物中には、細胞培養に用いられる各種の物質が含まれていてもよい。細胞培養に用いられる物質としては、各種の無機塩類、炭水化物、アミノ酸、ビタミン、脂肪酸、脂質、タンパク質、ペプチド等が挙げられる。ゲル組成物中には、細胞接着エピトープ、受容体アゴニスト、受容体アンタゴニスト、リガンド、細胞外マトリックス成分等が含まれていてもよい。これらの機能を有する官能基で両親媒性ポリマーを修飾してもよい。ゲル組成物中には、防腐剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤、安定剤、緩衝剤、pH調整剤、浸透圧調整剤、等張化剤等が含まれていてもよい。The gel composition may contain various substances used in cell culture. Examples of substances used in cell culture include various inorganic salts, carbohydrates, amino acids, vitamins, fatty acids, lipids, proteins, peptides, etc. The gel composition may also contain cell adhesion epitopes, receptor agonists, receptor antagonists, ligands, extracellular matrix components, etc. Amphiphilic polymers may be modified with functional groups having these functions. The gel composition may also contain preservatives, plasticizers, surfactants, defoamers, stabilizers, buffers, pH adjusters, osmotic pressure adjusters, isotonic agents, etc.

ヒドロゾルまたはヒドロゲルの調製において、両親媒性ポリマーと水の比は特に限定されず、両親媒性ポリマーの分子量や質量等に応じて、ゲルを湿潤可能な範囲で設定すればよい。隣接する両親媒性ブロックポリマーの分子間距離を適切に保つ観点から、水の混合量は両親媒性ポリマー100重量部に対して、50重量部以上1500重量部以下が好ましく、100重量部以上1000重量部以下がより好ましい。ヒドロゾルにおいて、湿潤されたゲル組成物中の両親媒性ブロックポリマーの含有量は、0.1重量%以上であることが好ましい。ヒドロゲルにおいて、湿潤されたゲル組成物中の両親媒性ブロックポリマーの含有量は、10重量%以上であることが好ましい。In the preparation of hydrosols or hydrogels, the ratio of amphiphilic polymer to water is not particularly limited and should be set within a range that allows the gel to be wetted, depending on the molecular weight and mass of the amphiphilic polymer. From the viewpoint of appropriately maintaining the intermolecular distance between adjacent amphiphilic block polymers, the amount of water mixed is preferably 50 parts by weight or more and 1500 parts by weight or less, and more preferably 100 parts by weight or more and 1000 parts by weight or less, per 100 parts by weight of amphiphilic polymer. In hydrosols, the content of amphiphilic block polymer in the wetted gel composition is preferably 0.1% by weight or more. In hydrogels, the content of amphiphilic block polymer in the wetted gel composition is preferably 10% by weight or more.

ヒドロゾルまたはヒドロゲルを形成後に、水を除去してキセロゲルを形成してもよい。例えば、有機溶媒に不溶の物質や、有機溶媒により分解されやすい物質等をゲル組成物中に含める場合は、ヒドロゾルまたはヒドロゲル中にこれらの物質を混合後に、水を除去することにより、これらの物質を含有するキセロゲルが得られる。得られたキセロゲルを、再度、水に湿潤させることによりヒドロゾルまたはヒドロゲルが得られる。After forming a hydrosol or hydrogel, water may be removed to form a xerogel. For example, if the gel composition contains substances insoluble in organic solvents or substances that are easily decomposed by organic solvents, these substances can be mixed into the hydrosol or hydrogel, and then water can be removed to obtain a xerogel containing these substances. The obtained xerogel can then be re-wetted with water to obtain a hydrosol or hydrogel.

生体への毒性や刺激性を低減する観点から、ヒドロゾルまたはヒドロゲルは、有機溶媒の含有量が極力少ないことが好ましい。ヒドロゾルまたはヒドロゲルの分散媒全体に占める水の割合は、80重量%以上が好ましく、90重量%以上がより好ましく、95重量%以上がさらに好ましく、98重量%以上が特に好ましい。有機溶媒の含有量を低減するために、オルガノゲルからキセロゲルを形成する際の有機溶媒の除去率を高めることが好ましい。オルガノゲルからキセロゲルを形成後に、ヒドロゾルまたはヒドロゲルの形成と分散媒の除去によるキセロゲルの形成とを繰り返し行うことによっても、有機溶媒の含有量を低減できる。From the viewpoint of reducing toxicity and irritation to living organisms, it is preferable that the hydrosol or hydrogel contains as little organic solvent as possible. The proportion of water in the total dispersion medium of the hydrosol or hydrogel is preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, even more preferably 95% by weight or more, and particularly preferably 98% by weight or more. To reduce the organic solvent content, it is preferable to increase the removal rate of organic solvents when forming xerogels from organogels. The organic solvent content can also be reduced by repeatedly forming a hydrosol or hydrogel and then removing the dispersion medium to form a xerogel after forming a xerogel from an organogel.

[細胞培養容器の製造方法]
本発明の一実施形態に係る細胞培養容器の製造方法は、
凹部を有する前記細胞培養容器の前記凹部にゲル組成物を塗布する工程を含む。ゲル組成物は親水性ブロック鎖と疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含む。
[Method for manufacturing cell culture vessels]
A method for manufacturing a cell culture vessel according to one embodiment of the present invention is:
The process includes the step of applying a gel composition to the recesses of a cell culture vessel having recesses. The gel composition comprises an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains and hydrophobic block chains.

細胞培養容器は好ましくは複数の凹部を有する。細胞培養容器の凹部は好ましくは開口部から底に向かって縮径する。細胞培養容器の凹部およびゲル組成物は、上述の細胞培養容器の欄に記載のとおりであってよい。本発明に係る製造方法の各工程は、上述の細胞培養容器の記載を参照できる。本製造方法によれば、均一な細胞塊の製造に適した細胞培養容器を製造できる。The cell culture vessel preferably has a plurality of recesses. The recesses of the cell culture vessel preferably decrease in diameter from the opening towards the bottom. The recesses and gel composition of the cell culture vessel may be as described in the cell culture vessel section above. Each step of the manufacturing method according to the present invention can be followed by referring to the description of the cell culture vessel above. According to this manufacturing method, a cell culture vessel suitable for producing a uniform cell aggregate can be manufactured.

凹部にゲル組成物を塗布する工程において、流動性を有する状態のゲル組成物を細胞を培養する部分(例えばウェル)に滴下すればよい。塗布する際のゲル組成物はオルガノゲル、ヒドロゾルまたはヒドロゲルであってよいが、好ましくはオルガノゲルである。両親媒性ブロックポリマーを有機溶媒と混合することにより、両親媒性ブロックポリマーは自己組織化し、ロッド状(繊維状)の構造をとる。オルガノゲルにおける両親媒性ブロックポリマーの濃度は例えば0.1mg/mL以上200mg/mL以下であってよく、1mg/mL、2mg/mL、10mg/mLまたは50mg/mL程度であってもよい。In the step of applying the gel composition to the recess, the gel composition in a fluid state can be dropped onto the cell culture area (e.g., well). The gel composition used for application may be an organogel, hydrosol, or hydrogel, but an organogel is preferred. By mixing the amphiphilic block polymer with an organic solvent, the amphiphilic block polymer self-assembles and takes on a rod-like (fibrous) structure. The concentration of the amphiphilic block polymer in the organogel may be, for example, 0.1 mg/mL or more and 200 mg/mL or less, and may be around 1 mg/mL, 2 mg/mL, 10 mg/mL, or 50 mg/mL.

本発明に係る製造方法は、好ましくは塗布したゲル組成物を乾燥させる工程を含む。この工程により、分散媒が除去されたキセロゲルが凹部に積層(固着)された細胞培養容器が得られる。分散媒を除去する方法は特に限定されず、非溶媒との接触によりゲルを沈殿させる方法、窒素等のガスによる乾燥、真空乾燥、加熱乾燥、加熱真空乾燥、凍結乾燥、超臨界乾燥等であってよい。分散媒が有機溶媒である場合、分散媒を除去することで細胞への毒性を軽減できる。分散媒を除去したあとも、両親媒性ブロックポリマーのロッド構造は維持されると考えられる。The manufacturing method according to the present invention preferably includes a step of drying the coated gel composition. This step yields a cell culture vessel in which the xerogel, from which the dispersion medium has been removed, is laminated (fixed) in the recesses. The method for removing the dispersion medium is not particularly limited and may include precipitating the gel by contact with a non-solvent, drying with a gas such as nitrogen, vacuum drying, heat drying, heat vacuum drying, freeze-drying, supercritical drying, etc. If the dispersion medium is an organic solvent, removing the dispersion medium can reduce toxicity to cells. It is believed that the rod structure of the amphiphilic block polymer is maintained even after the dispersion medium is removed.

キセロゲルは室温でも保管が可能であり、冷蔵や冷凍による管理を必要としない。そのため、当該キセロゲルを備える細胞培養用容器も室温での保管が可能である。この形態では、用時調製によりキセロゲルに水を加えることにより湿潤されたゲル組成物が得られるため、取り扱い性に優れる。Xerogel can be stored at room temperature and does not require refrigeration or freezing. Therefore, cell culture containers containing the xerogel can also be stored at room temperature. In this form, a moistened gel composition is obtained by adding water to the xerogel during preparation, resulting in excellent handling.

凹部にゲル組成物を塗布する工程において、予め親水性処理された凹部にゲル組成物を塗布することが好ましい。水で湿潤されたゲル組成物は凹部表面から分離し得る。親水性処理された凹部は細胞非接着性を示し、細胞塊を安定して得ることができる。In the step of applying the gel composition to a recess, it is preferable to apply the gel composition to a recess that has been pre-treated to be hydrophilic. The water-moistened gel composition can be separated from the surface of the recess. The hydrophilic treated recess exhibits cell non-adhesion, allowing for the stable acquisition of cell aggregates.

[細胞培養方法]
本発明の一実施形態に係る細胞培養方法は、
細胞培養容器を用いた細胞培養方法であって、
凹部を有する細胞培養容器であって前記凹部にゲル組成物が塗布された前記細胞培養容器を準備する工程と、
前記ゲル組成物を湿潤させる工程とを含む。
[Cell culture method]
A cell culture method relating to one embodiment of the present invention is
A cell culture method using a cell culture vessel,
A step of preparing a cell culture vessel having a recess, wherein a gel composition is applied to the recess,
The process includes a step of wetting the gel composition.

凹部を有する細胞培養容器は、上述の細胞培養容器であってもよい。細胞培養容器を準備する方法は、例えば凹部にゲル組成物が予め塗布された(凹部の少なくとも一部がゲル組成物で覆われている)細胞培養容器を購入してもよいし、細胞培養容器の凹部にゲル組成物を塗布してもよい。The cell culture vessel having a recess may be the cell culture vessel described above. Methods for preparing the cell culture vessel include, for example, purchasing a cell culture vessel with the recess pre-coated with a gel composition (at least a portion of the recess is covered with the gel composition), or applying the gel composition to the recess of an existing cell culture vessel.

本発明に係る細胞培養方法は、ゲル組成物を湿潤させる工程を含む。凹部のゲル組成物は、湿潤されて三次元ネットワークを形成できる。この三次元ネットワークの中で細胞が培養され、好ましくは細胞塊が形成される。本発明に係る細胞培養方法によれば、大きさが均一な細胞塊を製造しやすくなる。また、湿潤されたゲル組成物により、細胞塊の凝集力が増加し、細胞塊の形成をより補佐する。ゲル組成物中で細胞塊を培養することで、より大きな細胞塊が得られたり、細胞の性質をより生体内の性質または所望の性質に近づけることができる。The cell culture method according to the present invention includes a step of wetting a gel composition. The gel composition in the recesses can be wetted to form a three-dimensional network. Cells are cultured within this three-dimensional network, and preferably, cell aggregates are formed. According to the cell culture method according to the present invention, it is easier to produce cell aggregates of uniform size. Furthermore, the wetted gel composition increases the cohesive force of the cell aggregates, further assisting in the formation of cell aggregates. By culturing cell aggregates in the gel composition, larger cell aggregates can be obtained, or the properties of the cells can be brought closer to in vivo properties or desired properties.

ゲル組成物は水で湿潤させればよく、例えば凹部に水を添加すればよい。水は生理食塩水、緩衝液または培地等の水溶液であってもよい。キセロゲルであるゲル組成物を湿潤させた後に細胞を添加または埋め込んでもよいが、細胞および水を同時にゲル組成物に添加してもよい。細胞が懸濁された培地を凹部に添加してゲル組成物を湿潤させることで、作業工程を簡易にすることができ、細胞を均一に分散することもできる。The gel composition can be moistened with water; for example, water can be added to the depressions. The water may be an aqueous solution such as physiological saline, buffer solution, or culture medium. Cells may be added or embedded after moistening the xerogel gel composition, or cells and water may be added to the gel composition simultaneously. Moistening the gel composition by adding a culture medium in which cells are suspended to the depressions simplifies the work process and allows for uniform dispersion of cells.

ゲル組成物は好ましくは湿潤後に凹部の表面から分離される。ゲル組成物は凹部から分離して、三次元ネットワークを構成し得る。これにより、細胞はより凝集しやすくなり、凹部から分離した両親媒性ブロックポリマーおよび細胞塊を容易に得ることができる。また、培養後の細胞塊を細胞培養容器から容易に回収することができる。The gel composition is preferably separated from the surface of the recesses after wetting. The gel composition can separate from the recesses to form a three-dimensional network. This makes the cells more likely to aggregate, and allows for easy acquisition of amphiphilic block polymers and cell aggregates separated from the recesses. Furthermore, the cell aggregates can be easily recovered from the cell culture vessel after culturing.

本発明に係る細胞培養方法の一例を図2に示す。(1)細胞培養容器10はディッシュであり、培養面には凹凸が設けられている。細胞培養容器の凹部11の表面はキセロゲルであるゲル組成物12によって覆われている。(2)この細胞培養容器に培地を添加するとともに細胞20を播種する。(3)水分の添加によって、ゲル組成物12は湿潤される。両親媒性ブロックポリマーは細胞培養容器の表面から分離し、繊維状の三次元ネットワークを形成する。(4)細胞が凹部内で凝集し、均一な大きさの凝集塊30が形成される。An example of a cell culture method according to the present invention is shown in Figure 2. (1) The cell culture vessel 10 is a dish, and its culture surface is provided with irregularities. The surface of the recesses 11 of the cell culture vessel is covered with a gel composition 12 which is a xerogel. (2) A culture medium is added to this cell culture vessel and cells 20 are seeded. (3) By adding water, the gel composition 12 is moistened. The amphiphilic block polymer separates from the surface of the cell culture vessel and forms a fibrous three-dimensional network. (4) The cells aggregate in the recesses, and aggregates 30 of uniform size are formed.

培養する細胞の種類は特に限定されない。細胞は例えば動物細胞であってよく、哺乳動物細胞であってよく、非ヒト動物細胞またはヒト細胞であってよい。細胞は例えば人工多能性幹細胞、胚性幹細胞、幹細胞、骨芽細胞、線維芽細胞、血球系細胞、抗体産生細胞、肝細胞、脾臓細胞、腎臓細胞、消化管由来細胞、平滑筋細胞、心筋細胞、肺細胞、神経細胞、脂肪細胞およびこれらの前駆細胞等であってよい。The type of cells to be cultured is not particularly limited. The cells may be, for example, animal cells, mammalian cells, non-human animal cells, or human cells. Examples of cells may include induced pluripotent stem cells, embryonic stem cells, stem cells, osteoblasts, fibroblasts, hematopoietic cells, antibody-producing cells, hepatocytes, spleen cells, kidney cells, gastrointestinal tract-derived cells, smooth muscle cells, cardiomyocytes, lung cells, nerve cells, adipocytes, and their precursor cells.

各凹部に播種する細胞数は、例えば50個以上または1×10個以上であってよく、1×10個以下であってよい。培養後の細胞塊を構成する細胞数は例えば50個以上であってよく1×10個以下であってよい。 The number of cells seeded in each recess may be, for example, 50 or more or 1 × 10² or more, and may be 1 × 10⁶ or less. The number of cells constituting the cell aggregate after culture may be, for example, 50 or more, and may be 1 × 10⁴ or less.

細胞の培養条件は特に限定されず、一般的な細胞培養条件を適用できる。細胞の培養期間は、所望の細胞の性質によって適宜選択すればよく、例えば6時間以上100日以下であってよく、1日以上または2日以上60日以下または30日以下であってよい。細胞塊を回収後、その用途によってさらに培養を継続してもよいし、他の細胞と組み合わせてさらに培養してもよい。The cell culture conditions are not particularly limited, and general cell culture conditions can be applied. The cell culture period can be appropriately selected depending on the desired cell properties, for example, it may be between 6 hours and 100 days, or between 1 day and 2 days and 60 days or 30 days or less. After harvesting the cell aggregate, the culture may be continued further depending on its intended use, or it may be cultured further in combination with other cells.

培養後の細胞は、ゲル組成物の三次元ネットワークに内包された状態で回収してもよく、ゲル組成物の三次元ネットワークを分解して培養後の細胞を回収してもよい。ゲルに水を加えてゲル組成物の濃度を低下させることにより、隣接するポリマー間の相互作用が弱められて両親媒性ポリマーの三次元ネットワークは容易に分解される。例えば、ヒドロゾル内で細胞を培養後、培地等の水分をヒドロゾルに添加することにより細胞塊を回収できる。ピペッティング等によりゲル組成物の三次元ネットワークを分解および遠心分離を行うことによっても、細胞塊を回収できる。The cultured cells may be recovered while still encapsulated within the three-dimensional network of the gel composition, or the three-dimensional network of the gel composition may be decomposed to recover the cultured cells. By adding water to the gel to reduce the concentration of the gel composition, the interactions between adjacent polymers are weakened, and the three-dimensional network of amphiphilic polymers is easily decomposed. For example, after culturing cells in a hydrosol, the cell aggregate can be recovered by adding water such as culture medium to the hydrosol. The cell aggregate can also be recovered by decomposing the three-dimensional network of the gel composition by pipetting and then centrifuging it.

ゲル組成物のベースとなる両親媒性ブロックポリマーは生分解性を有し、生体に移植した場合でも、毒性を示し難い。このため、培養した細胞塊は両親媒性ブロックポリマーを含んだ状態でそのまま生体に移植可能である。培養された細胞は、薬物スクリーニング等にも適用可能である。The amphiphilic block polymer that forms the base of the gel composition is biodegradable and unlikely to exhibit toxicity even when transplanted into living organisms. Therefore, cultured cell aggregates containing the amphiphilic block polymer can be directly transplanted into living organisms. The cultured cells can also be used for drug screening and other applications.

[実験1]
国際公開第2009/148121号に記載の方法を参照して、グリコール酸、O-(ベンゾトリアゾル-1-イル)-N,N,N’,N’-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩(HATU)およびN,N‐ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)の存在下で、アミノ化ポリL-乳酸へのサルコシン無水物の重合を行い、サルコシン単位108個からなる親水性ブロックとL-乳酸単位32個からなる疎水性ブロックとを有する直鎖状の両親媒性ブロックポリマー(PLA32-PSar108)を合成した。
[Experiment 1]
Referring to the method described in International Publication No. 2009/148121, sarcosine anhydride was polymerized to aminated poly-L-lactic acid in the presence of glycolic acid, O-(benzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HATU), and N,N-diisopropylethylamine (DIEA) to synthesize a linear amphiphilic block polymer (PLA 32 -PSar 108 ) having a hydrophilic block consisting of 108 sarcosine units and a hydrophobic block consisting of 32 L-lactic acid units.

両親媒性ブロックポリマー2mgに1mLの95%エタノールを添加し、70℃に加温して溶解した。この溶液を24wellプレート(底面に凹凸のあるEZsphereプレート、ポリスチレン製、AGCテクノグラス株式会社)の1ウェルに添加した。プレートを安全キャビネット内で一晩風乾し、キセロゲルを形成した。残存するエタノールの量は、0.04質量%以下であった。キセロゲルが形成されたウェルに細胞懸濁液を添加し、37℃、5%CO環境下で培養した。細胞懸濁液の添加により、キセロゲルは吸水し、ヒドロゾルが形成されていた。培養後、均一な細胞塊を形成されたことを確認した。 2 mg of amphiphilic block polymer was dissolved in 1 mL of 95% ethanol by heating to 70°C. This solution was added to one well of a 24-well plate (EZsphere plate with a textured bottom surface, made of polystyrene, AGC Technoglass Co., Ltd.). The plate was air-dried overnight in a safety cabinet to form a xerogel. The amount of residual ethanol was 0.04% by mass or less. A cell suspension was added to the well in which the xerogel had formed, and the cells were cultured at 37°C in a 5% CO2 environment. Upon addition of the cell suspension, the xerogel absorbed water, and a hydrosol was formed. After culturing, it was confirmed that a uniform cell aggregate had been formed.

[実験2]
両親媒性ブロックポリマー量が50mg/wellとなるように調製したこと以外は実験1と同じ方法で、キセロゲルが設けられた24wellプレートを準備した。キセロゲルを有するウェルに5.0×10個のHepG2細胞を含む培地500μLを添加した。細胞を37℃、5%CO環境下で24時間培養した。比較例としては、ゲル組成物をコートしないEZsphereプレートのウェルを使用した。ゲル組成物をコートしない場合と比較して、ゲル組成物をコートしたウェルでは凹部内に均一な細胞塊を形成させることができた(図3)。ゲル組成物をコートしていないウェルでは、凹部からの細胞のはみ出しが多く見られた。ゲル組成物によって細胞塊の凝集力が高まるため、ゲル組成物をコートしたウェルでは細胞のはみだしが少なく、大きい細胞塊が得られる。
[Experiment 2]
A 24-well plate equipped with xerogel was prepared in the same manner as in Experiment 1, except that the amount of amphiphilic blocking polymer was adjusted to 50 mg/well. 500 μL of culture medium containing 5.0 × 10⁵ HepG2 cells was added to the wells containing the xerogel. The cells were cultured at 37°C in a 5% CO₂ environment for 24 hours. As a comparative example, wells from an EZsphere plate without a gel composition coating were used. Compared to the case without a gel composition coating, the wells coated with the gel composition were able to form uniform cell aggregates in the depressions (Figure 3). In the wells without a gel composition coating, a lot of cell spillage from the depressions was observed. Because the gel composition increases the cohesive force of the cell aggregates, there is less cell spillage and larger cell aggregates are obtained in the wells coated with the gel composition.

[態様]
上述した複数の例示的な実施形態および実施例は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
[Pattern]
Those skilled in the art will understand that the above-described exemplary embodiments and examples are specific examples of the following embodiments.

(第1項)
一態様に係る細胞培養容器は、
複数の凹部を有する細胞培養容器であって、
前記凹部は開口部から底に向かって縮径し、
前記凹部は親水性ブロック鎖と疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含むゲル組成物で覆われている。
(Section 1)
A cell culture vessel according to one embodiment is:
A cell culture vessel having multiple recesses,
The aforementioned recess decreases in diameter from the opening towards the bottom.
The recess is covered with a gel composition containing an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains and hydrophobic block chains.

第1項に記載の細胞培養容器によれば、大きさが均一な細胞塊が形成されやすくなる。
(第2項)
第1項に記載の細胞培養容器において、前記親水性ブロック鎖はサルコシン単位を含み、前記疎水性ブロック鎖は乳酸単位を含む。
According to the cell culture vessel described in paragraph 1, it is easier to form cell aggregates of uniform size.
(Section 2)
In the cell culture vessel described in paragraph 1, the hydrophilic block chain contains sarcosine units, and the hydrophobic block chain contains lactate units.

第2項に記載の細胞培養容器によれば、より細胞培養に適したヒドロゾルを形成することができる。According to the cell culture vessel described in paragraph 2, a hydrosol more suitable for cell culture can be formed.

(第3項)
第1項または第2項に記載の細胞培養容器において、前記ゲル組成物はキセロゲルである。
(Section 3)
In the cell culture vessel described in paragraph 1 or 2, the gel composition is a xerogel.

第3項に記載の細胞培養容器において、両親媒性ブロックポリマーは疎水性ブロック部分が凝集したロッド構造を維持したまま、キセロゲルとすることができる。キセロゲルは室温でも安定であるため、キセロゲルを備えた細胞培養容器も室温での保管が可能である。In the cell culture vessel described in paragraph 3, the amphiphilic block polymer can be formed into a xerogel while maintaining a rod structure in which the hydrophobic block portions are aggregated. Since the xerogel is stable even at room temperature, the cell culture vessel containing the xerogel can also be stored at room temperature.

(第4項)
第3項に係る細胞培養容器において、湿潤させた前記ゲル組成物は前記凹部の表面から分離可能である。
(Section 4)
In the cell culture vessel according to paragraph 3, the moistened gel composition is separable from the surface of the recess.

第4項に記載の細胞培養容器によれば、凹部から分離した両親媒性ブロックポリマーにより細胞の凝集力が高められるため、より安定して細胞塊を得ることができる。According to the cell culture vessel described in Section 4, the amphiphilic block polymer separated from the recess enhances the cohesive force of the cells, thus allowing for the more stable acquisition of cell aggregates.

(第5項)
第1項~第4項のいずれかに記載の細胞培養容器において、湿潤させた前記ゲル組成物は細胞非接着性を有する。
(Section 5)
In the cell culture vessel described in any of paragraphs 1 to 4, the moistened gel composition has cell non-adhesion properties.

第5項に記載の細胞培養容器によれば、細胞の凝集力が高められるため、より安定して細胞塊を得ることができる。According to the cell culture vessel described in Section 5, the cohesive force of the cells is enhanced, making it possible to obtain cell aggregates more stably.

(第6項)
第1項~第5項のいずれかに記載の細胞培養容器において、細胞培養容器はポリスチレン樹脂を含む。
(Section 6)
In the cell culture vessel described in any of paragraphs 1 to 5, the cell culture vessel contains polystyrene resin.

第6項に記載の細胞培養容器は、成形性および滅菌性に優れる。
(第7項)
第1項~第6項のいずれかに記載の細胞培養容器において、親水性処理された前記凹部の表面に前記ゲル組成物が積層されている。
The cell culture vessel described in paragraph 6 has excellent moldability and sterilization properties.
(Section 7)
In the cell culture vessel described in any of paragraphs 1 to 6, the gel composition is laminated on the surface of the hydrophilically treated recess.

第7項に記載の細胞培養容器は、親水性処理されていることにより凹部は細胞非接着性となる。このとき凹部の内部で細胞が凝集して細胞塊が形成されやすく、細胞塊の取り出しも容易である。The cell culture vessel described in paragraph 7 is treated with a hydrophilic coating, which prevents cells from adhering to the recessed areas. This facilitates cell aggregation and the formation of cell aggregates within the recessed areas, and also makes it easy to remove these cell aggregates.

(第8項)
第1項~第6項のいずれかに記載の細胞培養容器において、
前記細胞培養容器はマルチウェルプレートまたはディッシュであり、
前記凹部は培地を収容する部分の底面に設けられた凹凸である。
(Section 8)
In a cell culture vessel described in any of paragraphs 1 to 6,
The cell culture vessel is a multi-well plate or dish.
The aforementioned recess is an uneven surface provided on the bottom of the portion that contains the culture medium.

(第9項)
第1項~第6項のいずれかに記載の細胞培養容器において、
前記細胞培養容器はマルチウェルプレートであり、
各ウェルの底の垂直方向の断面形状が円錐状、円錐台状または半球状である。
(Section 9)
In a cell culture vessel described in any of paragraphs 1 to 6,
The cell culture vessel is a multi-well plate.
The vertical cross-sectional shape of the bottom of each well is conical, frustoconical, or hemispherical.

(第10項)
一態様に係る細胞培養方法は、
細胞培養容器を用いた細胞培養方法であって、
凹部を有する細胞培養容器であって前記凹部にゲル組成物が塗布された前記細胞培養容器を準備する工程と、
前記ゲル組成物を湿潤させる工程とを含む。
(Section 10)
A cell culture method relating to one embodiment is:
A cell culture method using a cell culture vessel,
A step of preparing a cell culture vessel having a recess, wherein a gel composition is applied to the recess,
The process includes a step of wetting the gel composition.

第10項に記載の細胞培養方法によれば、大きさが均一な細胞塊を得やすくなる。
(第11項)
第10項に記載の細胞培養方法において、細胞が懸濁された培地を前記凹部に添加して前記ゲル組成物を湿潤させる。
According to the cell culture method described in Section 10, it becomes easier to obtain cell aggregates of uniform size.
(Section 11)
In the cell culture method described in paragraph 10, the culture medium in which the cells are suspended is added to the recess to wet the gel composition.

第11項に記載の細胞培養方法によれば、細胞と培地とを同時に添加することで作業工程を簡素化することができる。細胞が懸濁された培地をゲル組成物がコートされた凹部に添加することで、ゲル組成物を湿潤させ、膨潤した両親媒性ブロックポリマーの三次元ネットワーク中で細胞を培養することができる。According to the cell culture method described in paragraph 11, the work process can be simplified by adding the cells and culture medium simultaneously. By adding the culture medium in which the cells are suspended to the recesses coated with the gel composition, the gel composition is moistened, and the cells can be cultured in a three-dimensional network of swollen amphiphilic block polymers.

(第12項)
第10項または第11項に記載の細胞培養方法において、前記ゲル組成物は湿潤後に前記凹部の表面から分離される。
(Section 12)
In the cell culture method described in paragraph 10 or 11, the gel composition is separated from the surface of the recess after wetting.

第12項に記載の細胞培養方法によれば、ゲル組成物を構成する両親媒性ブロックポリマーによって細胞の凝集力が高くなり、より安定して細胞塊を形成することができる。According to the cell culture method described in paragraph 12, the amphiphilic block polymer constituting the gel composition enhances the cohesive force of the cells, allowing for the formation of more stable cell aggregates.

(第13項)
一態様に係る細胞培養容器の製造方法は、
凹部を有する前記細胞培養容器の前記凹部にゲル組成物を塗布する工程を含み、
前記ゲル組成物は親水性ブロック鎖と疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含む。
(Section 13)
A method for manufacturing a cell culture vessel according to one embodiment is:
The process includes the step of applying a gel composition to the recess of the cell culture vessel having a recess,
The gel composition comprises an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains and hydrophobic block chains.

第13項に記載の製造方法によれば、細胞塊の大きさが均一となりやすい細胞培養容器を得ることができる。According to the manufacturing method described in paragraph 13, a cell culture vessel can be obtained in which the size of the cell aggregate tends to be uniform.

(第14項)
第13項に記載の製造方法において、前記塗布する際のゲル組成物はオルガノゲルである。
(Section 14)
In the manufacturing method described in paragraph 13, the gel composition used for coating is an organogel.

第14項に記載の製造方法によれば、両親媒性ブロックポリマーが自己組織化したロッド状の構造を凹部の表面に構成することができる。According to the manufacturing method described in paragraph 14, a rod-shaped structure formed by the self-assembly of an amphiphilic block polymer can be constructed on the surface of the recess.

(第15項)
第13項または第14項に記載の製造方法において、前記塗布したゲル組成物を乾燥させる工程を含む。
(Section 15)
The manufacturing method described in paragraph 13 or 14 includes a step of drying the coated gel composition.

第15項に記載の製造方法によれば、キセロゲルが凹部の表面に形成される。キセロゲルは室温でも保管が可能であり、該キセロゲルを備える細胞培養用容器も室温での保管が可能である。According to the manufacturing method described in paragraph 15, the xerogel is formed on the surface of the recess. The xerogel can be stored at room temperature, and the cell culture container containing the xerogel can also be stored at room temperature.

(第16項)
第13項~第15項に記載の製造方法において、親水性処理された前記凹部に前記ゲル組成物を塗布する。
(Section 16)
In the manufacturing method described in paragraphs 13 to 15, the gel composition is applied to the hydrophilically treated recess.

第16項に記載の製造方法によれば、親水性処理により細胞非接着性となった凹部の表面にゲル組成物が積層された細胞培養容器が得られる。凹部が細胞非接着性であるとき、凹部の内部で細胞が凝集して細胞塊が形成されやすく、細胞塊の取り出しも容易である。According to the manufacturing method described in paragraph 16, a cell culture vessel is obtained in which a gel composition is laminated on the surface of a recess that has become cell-non-adherent due to hydrophilic treatment. When the recess is cell-non-adherent, cells tend to aggregate inside the recess to form cell clumps, and the cell clumps can be easily removed.

10 細胞培養容器、11 凹部、12 ゲル組成物、 20 細胞、30 細胞塊。10 Cell culture vessel, 11 Recess, 12 Gel composition, 20 Cells, 30 Cell aggregate.

Claims (18)

複数の凹部を有する細胞培養容器であって、
前記凹部は開口部から底に向かって縮径し、開口面の長径は1500μm以下であり、
前記凹部は20個以上のサルコシン単位を含む親水性ブロック鎖と10個以上の乳酸単位を含む疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含むゲル組成物で覆われている細胞培養容器。
A cell culture vessel having multiple recesses,
The recessed portion tapers in diameter from the opening towards the bottom, and the major axis of the opening surface is 1500 μm or less.
A cell culture vessel in which the recess is covered with a gel composition comprising an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains containing 20 or more sarcosine units and hydrophobic block chains containing 10 or more lactate units .
前記ゲル組成物はキセロゲルである、請求項1に記載の細胞培養容器。 The cell culture vessel according to claim 1, wherein the gel composition is a xerogel. 湿潤させた前記ゲル組成物は前記凹部の表面から分離可能である、請求項に記載の細胞培養容器。 The cell culture vessel according to claim 2 , wherein the moistened gel composition is separable from the surface of the recess. 湿潤させた前記ゲル組成物は細胞非接着性を有する、請求項1に記載の細胞培養容器。 The cell culture vessel according to claim 1, wherein the moistened gel composition has cell non-adhesion properties. 前記細胞培養容器はポリスチレン樹脂を含む、請求項1に記載の細胞培養容器。 The cell culture vessel according to claim 1, wherein the cell culture vessel comprises polystyrene resin. 親水性処理された前記凹部の表面に前記ゲル組成物が積層されている、請求項1に記載の細胞培養容器。 The cell culture vessel according to claim 1, wherein the gel composition is laminated on the surface of the hydrophilically treated recess. 前記細胞培養容器はマルチウェルプレートまたはディッシュであり、
前記凹部は培地を収容する部分の底面に設けられた凹凸である、請求項1に記載の細胞培養容器。
The cell culture vessel is a multi-well plate or dish.
The cell culture vessel according to claim 1, wherein the recess is an uneven surface provided on the bottom surface of the portion that contains the culture medium.
前記細胞培養容器はマルチウェルプレートであり、
各ウェルの底の垂直方向の断面形状が円錐状、円錐台状または半球状である、請求項1に記載の細胞培養容器。
The cell culture vessel is a multi-well plate.
The cell culture vessel according to claim 1, wherein the vertical cross-sectional shape of the bottom of each well is conical, frustoconical, or hemispherical.
複数の凹部を有する細胞培養容器であって、
前記凹部は開口部から底に向かって縮径し、底面に、連続的な曲面によって形成される凹凸があり、
前記凹部は20個以上のサルコシン単位を含む親水性ブロック鎖と10個以上の乳酸単位を含む疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含むゲル組成物で覆われている細胞培養容器。
A cell culture vessel having multiple recesses,
The recessed portion tapers in diameter from the opening towards the bottom, and the bottom surface has irregularities formed by a continuous curved surface.
A cell culture vessel in which the recess is covered with a gel composition comprising an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains containing 20 or more sarcosine units and hydrophobic block chains containing 10 or more lactate units .
細胞培養容器を用いた細胞培養方法であって、
凹部を有し、凹部の開口面の長径が1500μm以下である細胞培養容器であって前記凹部にゲル組成物が塗布された前記細胞培養容器を準備する工程であって、前記ゲル組成物は20個以上のサルコシン単位を含む親水性ブロック鎖と10個以上の乳酸単位を含む疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含む、工程と、
前記ゲル組成物を湿潤させる工程とを含む、方法。
A cell culture method using a cell culture vessel,
A step of preparing a cell culture vessel having a recess, wherein the major axis of the opening surface of the recess is 1500 μm or less, and a gel composition is applied to the recess, wherein the gel composition comprises an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains containing 20 or more sarcosine units and hydrophobic block chains containing 10 or more lactic acid units ,
A method comprising the step of wetting the gel composition.
細胞が懸濁された培地を前記凹部に添加して前記ゲル組成物を湿潤させる、請求項10に記載の細胞培養方法。 The cell culture method according to claim 10 , wherein a culture medium in which cells are suspended is added to the recess to wet the gel composition. 前記ゲル組成物は湿潤後に前記凹部の表面から分離される、請求項10に記載の細胞培養方法。 The cell culture method according to claim 10 , wherein the gel composition is separated from the surface of the recess after wetting. 細胞培養容器を用いた細胞培養方法であって、
凹部を有し、前記凹部は開口部から底に向かって縮径し、底面に、連続的な曲面によって形成される凹凸がある細胞培養容器であって前記凹部にゲル組成物が塗布された前記細胞培養容器を準備する工程であって、前記ゲル組成物は20個以上のサルコシン単位を含む親水性ブロック鎖と10個以上の乳酸単位を含む疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含む、工程と、
前記ゲル組成物を湿潤させる工程とを含む、方法。
A cell culture method using a cell culture vessel,
A step of preparing a cell culture vessel having a recess, the recess tapering in diameter from the opening towards the bottom, and the bottom surface having irregularities formed by a continuous curved surface, wherein a gel composition is applied to the recess , the gel composition comprising an amphiphilic block polymer having hydrophilic block chains containing 20 or more sarcosine units and hydrophobic block chains containing 10 or more lactic acid units ,
A method comprising the step of wetting the gel composition.
細胞培養容器の製造方法であって、
凹部を有し、凹部の開口面の長径が1500μm以下である前記細胞培養容器の前記凹部にゲル組成物を塗布する工程を含み、
前記ゲル組成物は20個以上のサルコシン単位を含む親水性ブロック鎖と10個以上の乳酸単位を含む疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含む、製造方法。
A method for manufacturing a cell culture vessel,
The process includes applying a gel composition to the recess of a cell culture vessel having a recess, wherein the major axis of the opening surface of the recess is 1500 μm or less.
A method for producing the gel composition comprising an amphiphilic block polymer having a hydrophilic block chain containing 20 or more sarcosine units and a hydrophobic block chain containing 10 or more lactic acid units .
前記塗布する際のゲル組成物はオルガノゲルである、請求項14に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 14 , wherein the gel composition used for coating is an organogel. 前記塗布したゲル組成物を乾燥させる工程を含む、請求項14に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 14 , further comprising the step of drying the coated gel composition. 親水性処理された前記凹部に前記ゲル組成物を塗布する、請求項14に記載の製造方法。 The manufacturing method according to claim 14 , wherein the gel composition is applied to the hydrophilically treated recess. 細胞培養容器の製造方法であって、
凹部を有し、前記凹部は開口部から底に向かって縮径し、底面に、連続的な曲面によって形成される凹凸がある前記細胞培養容器の前記凹部にゲル組成物を塗布する工程を含み、
前記ゲル組成物は20個以上のサルコシン単位を含む親水性ブロック鎖と10個以上の乳酸単位を含む疎水性ブロック鎖とを有する両親媒性ブロックポリマーを含む、製造方法。
A method for manufacturing a cell culture vessel,
The process includes applying a gel composition to the recess of a cell culture vessel having a recess, the recess being smaller in diameter from the opening towards the bottom, and the bottom surface having irregularities formed by a continuous curved surface,
A method for producing the gel composition comprising an amphiphilic block polymer having a hydrophilic block chain containing 20 or more sarcosine units and a hydrophobic block chain containing 10 or more lactic acid units .
JP2023556139A 2021-10-29 2022-08-17 Cell culture vessel, cell culture method, and method for manufacturing a cell culture vessel Active JP7841541B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021177744 2021-10-29
JP2021177744 2021-10-29
PCT/JP2022/031013 WO2023074090A1 (en) 2021-10-29 2022-08-17 Cell culturing container, cell culturing method, and method for manufacturing cell culturing container

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPWO2023074090A1 JPWO2023074090A1 (en) 2023-05-04
JPWO2023074090A5 JPWO2023074090A5 (en) 2024-06-03
JP7841541B2 true JP7841541B2 (en) 2026-04-07

Family

ID=86159340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023556139A Active JP7841541B2 (en) 2021-10-29 2022-08-17 Cell culture vessel, cell culture method, and method for manufacturing a cell culture vessel

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7841541B2 (en)
WO (1) WO2023074090A1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018142633A1 (en) 2017-02-01 2018-08-09 株式会社島津製作所 Gel composition for culturing cells, production method thereof, method for culturing cells, and substrate for culturing cells

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016069892A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-06 Corning Incorporated Devices and methods for generation and culture of 3d cell aggregates

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018142633A1 (en) 2017-02-01 2018-08-09 株式会社島津製作所 Gel composition for culturing cells, production method thereof, method for culturing cells, and substrate for culturing cells

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ACS Appl. Bio Mater.,2021年09月08日,Vol. 4,pp. 7290-7299
バイオクリニカ,2016年,Vol.31,No.11,pp.1201-1204
化学とマイクロ・ナノシステム学会第39回研究会講演要旨集,2019年05月27日,p. 109

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2023074090A1 (en) 2023-05-04
WO2023074090A1 (en) 2023-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2002314317B2 (en) Porous matrix comprising cross-linked particules
KR20050071520A (en) Programmable scaffold and methods for making and using the same
US20040147016A1 (en) Programmable scaffold and methods for making and using the same
Xia et al. Injectable stem cell laden open porous microgels that favor adipogenesis: in vitro and in vivo evaluation
ES2690062T3 (en) Non-covalent, self-organizing hydrogel matrix for biotechnological applications
Kumar et al. Synthetic polymer hydrogels
AU2002314317A1 (en) Porous matrix comprising cross-linked particules
Godoy-Gallardo et al. Nucleoside-based supramolecular hydrogels: From synthesis and structural properties to biomedical and tissue engineering applications
AU762250B2 (en) Macroporous chitosan beads and preparation method thereof
CN104203295A (en) Process for modifying surface morphology of medical devices
Shi et al. Cell-compatible hydrogels based on a multifunctional crosslinker with tunable stiffness for tissue engineering
Gao et al. Gelatin-based hydrogel for three-dimensional neuron culture application
EP3358003A1 (en) Method for manufacturing sheet-shaped cell structure, and sheet-shaped cell structure
JP7841541B2 (en) Cell culture vessel, cell culture method, and method for manufacturing a cell culture vessel
US11471564B2 (en) Angiogenic agent and method of manufacturing the same
JP2019030733A (en) Tubular structure, apparatus for producing tubular structure, and method for producing tubular structure
CN107427609A (en) Regenerating bone or cartilage material
JP6711424B2 (en) Cell culture gel composition and method for producing the same, cell culture method and cell culture substrate
Łabowska et al. A review on the adaption of alginate-gelatin hydrogels for 3D cultures and bioprinting. Materials 2021; 14: 858
EP3597731B1 (en) Method for producing cell structures
Sivak et al. Controlling Hydrogel Biodegradability
CN121653057A (en) Microsphere based on self-assembled polypeptide and application thereof
Carvalho et al. Injectable hydrogels for biomedical formulations
Jaroš et al. 3D Collagen Scaffolds as Supports for Neural Cell Expansion

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240312

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250513

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20251007

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20251204

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20260224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20260309

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7841541

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150