JP7604801B2 - Inkjet ink for cell culture, cell culture member and its manufacturing method, and method for forming cell culture pattern - Google Patents

Inkjet ink for cell culture, cell culture member and its manufacturing method, and method for forming cell culture pattern Download PDF

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Description

本発明は、細胞接着性材料を含む細胞培養用インクジェットインキ、細胞培養用部材及びその製造方法、細胞培養パターンの形成方法に関する。 The present invention relates to an inkjet ink for cell culture containing a cell adhesive material, a cell culture member and its manufacturing method, and a method for forming a cell culture pattern.

近年、細胞工学の発展や再生医療に注目が集まっており、生体外にて細胞を適切な形で培養し、創薬研究や治療への応用、生体反応モデルとして使用する試みが活発に行われている。このような目的において、創薬研究や再生医療研究のツールの1つである細胞培養用基材の開発においては、一般的にはコラーゲン、ポリスチレンおよびポリメチルメタクリレートが良好であることが知られており、中でもポリスチレンが細胞毒性の低さと経済性、加工性に優位性があり、現行の組織培養においてはポリスチレンを親水化処理したものが使用されている。しかし、このような培養部材では細胞の接着、非接着を制御させることができないため、生体組織の神経節や血管のような個体差のある模様を再現するために細胞を配列、あるいは細胞を配向することは困難とされている。 In recent years, the development of cell engineering and regenerative medicine have attracted attention, and there have been active attempts to culture cells in appropriate forms outside the body and use them in drug discovery research, treatment applications, and as biological reaction models. For such purposes, in the development of cell culture substrates, which are one of the tools in drug discovery research and regenerative medicine research, collagen, polystyrene, and polymethyl methacrylate are generally known to be good materials, and polystyrene is particularly advantageous in terms of low cytotoxicity, economy, and workability, and hydrophilic-treated polystyrene is currently used in tissue culture. However, because it is not possible to control the adhesion or non-adhesion of cells with such culture materials, it is considered difficult to arrange or orient cells in order to reproduce patterns that vary from individual to individual, such as ganglia and blood vessels in biological tissues.

一方、培養細胞を基材上の微小な部分にのみ接着させ、配列させる技術が報告されている。このような技術により、培養細胞を人工臓器やバイオセンサ、バイオリアクターなどに応用することが可能になる。培養細胞を配列させる方法としては、細胞に対して接着の容易さが異なるような表面がパターンをなしているような基材を用い、この表面で細胞を培養し、細胞が接着するように加工した表面だけに細胞を接着させることによって細胞を配列させる方法がとられている。 Meanwhile, a technique has been reported for adhering and arranging cultured cells only on minute areas of a substrate. This technique makes it possible to apply cultured cells to artificial organs, biosensors, bioreactors, and so on. One method for arranging cultured cells is to use a substrate with a patterned surface that varies in ease of adhesion to cells, culture cells on this surface, and arrange the cells by adhering them only to the surface that has been treated to allow cells to adhere.

生体内の細胞の配列、配向を再現する方法としては、例えば、
(1)回路状に神経細胞を増殖させるなどの目的で、静電荷パターンを形成させた電荷保持媒体を細胞培養に応用したもの(特許文献1)。
(2)細胞接着阻害性あるいは細胞接着性の光感受性親水性高分子をフォトリソグラフィ法によりパターニングした表面上への培養細胞の配列を試みたもの(特許文献2)。
(3)細胞の接着率や形態に影響を与えるコラーゲンなどの物質がパターニングされた細胞培養用基材と、この基材をフォトリソグラフィ法によって作製したものが開示されている(特許文献3)。
このような基材の上で細胞を培養することによって、コラーゲンなどがパターニングされた表面により多くの細胞を接着させ、細胞のパターニングを実現している。
しかしながら、(1)は、電荷保持媒体は作成直後から電荷が弱まり、正電荷パターンが消え、安定性に課題がある。
Methods for reproducing the arrangement and orientation of cells in a living body include, for example:
(1) The application of a charge-retaining medium on which a static charge pattern is formed to cell culture for the purpose of, for example, growing nerve cells in a circuit-like manner (Patent Document 1).
(2) An attempt was made to arrange cultured cells on a surface patterned by photolithography using a cell adhesion-inhibiting or cell adhesive photosensitive hydrophilic polymer (Patent Document 2).
(3) A cell culture substrate on which a substance such as collagen that affects the adhesion rate and morphology of cells is patterned, and this substrate produced by a photolithography method are disclosed (Patent Document 3).
By culturing cells on such a substrate, more cells can be attached to the collagen or other patterned surface, thereby achieving cell patterning.
However, in the case of (1), the charge of the charge storage medium weakens immediately after production, and the positive charge pattern disappears, and there is a problem with stability.

また、(2)、(3)は、感光性材料を用いたフォトリソグラフィ法等によるパターニングを行っている場合、高精細なパターンを得ることはできるが、細胞接着性材料が感光性を有する必要があり、例えば生体高分子等にこのような感光性を付与するために化学的修飾することが困難な場合が多く、細胞接着性材料の選択性の幅を極めて狭くするといった問題があった。また、フォトレジストを用いたフォトリソグラフィ法では、現像液等を用いる必要性があり、これらが細胞培養に際して悪影響を及ぼす場合があった。
こうした問題点を背景に、優れた生体適合性高分子材料の実現を目指して、数多くの表面設計方法が研究されてきた。例えば、(4)は、ポリエチレンオキサイド構造を有する細胞非接着性ポリマーを用いてインクジェット印刷によるパターンを形成する技術を報告している(特許文献4)。インクジェット技術を用いることで、(1)より安定性を有する細胞パターンを再現することが可能となる。また、(2)、(3)のような感光性を付与するための化学的修飾の必要がなく、インクジェット印刷の際に複数の材料を基材に接触せず、パターンを形成できることから、凹凸面や湿潤表面、薄膜への修飾が可能となる。しかし、(4)では、生体内の細胞配向を再現するには十分ではなく、簡便的に細胞パターンを作製する技術が求められていた。
In addition, in the cases of (2) and (3), when patterning is performed by photolithography using a photosensitive material, a highly precise pattern can be obtained, but the cell adhesive material must have photosensitivity, and it is often difficult to chemically modify a biopolymer or the like to impart such photosensitivity, which results in a very narrow range of selectivity for the cell adhesive material. In addition, in the case of photolithography using a photoresist, it is necessary to use a developer, etc., which may have an adverse effect on cell culture.
In light of these problems, many surface design methods have been studied with the aim of realizing excellent biocompatible polymeric materials. For example, (4) reports a technique for forming a pattern by inkjet printing using a cell-non-adhesive polymer having a polyethylene oxide structure (Patent Document 4). By using the inkjet technique, it becomes possible to reproduce a cell pattern with greater stability than (1). In addition, there is no need for chemical modification to impart photosensitivity as in (2) and (3), and since a pattern can be formed without contacting multiple materials with the substrate during inkjet printing, modification of uneven surfaces, wet surfaces, and thin films is possible. However, (4) is not sufficient to reproduce the cell orientation in a living body, and a technique for easily producing a cell pattern has been required.

また、シリコーン材料は、生体適合性、酸素透過性に優れるため、医療用材料を含めた
広範な用途に使用されている。例えば、特許文献5では、シリコーン基板の表面にすり鉢状の溝を設計し、細胞外マトリクスゲルの重層を行わなくても、肝細胞を配列し、効率よく毛細胆管を構築する技術が開示されている。しかしながら、特許文献5は、肝細胞の配列により、毛細胆管組織を形成することはできているが、異方性ウェットエッチングを利用してシリコンウェハー上に微細凸凹を作製し、更に、その上にコラーゲンをコート処理しているため、成型加工が容易ではなく加工コストがかかるという問題があった。また、培地交換や組織の回収操作等も煩雑であった。
In addition, silicone materials are used in a wide range of applications, including medical materials, because of their excellent biocompatibility and oxygen permeability. For example, Patent Document 5 discloses a technique for designing a cone-shaped groove on the surface of a silicone substrate, arranging hepatocytes, and constructing bile canaliculi efficiently without layering extracellular matrix gel. However, Patent Document 5 discloses a technique for forming bile canaliculi tissue by arranging hepatocytes, but has a problem in that molding is not easy and processing costs are high because fine irregularities are created on a silicon wafer using anisotropic wet etching, and then collagen is coated on the silicon wafer. In addition, the operation of changing the culture medium and recovering the tissue is also complicated.

特開平2-245181号公報Japanese Patent Application Publication No. 2-245181 特開平3-7576号公報Japanese Patent Application Publication No. 3-7576 特開平5-176753号公報Japanese Patent Application Publication No. 5-176753 特開2017-104027Patent Publication 2017-104027 特開2014-187971Patent Publication 2014-187971

本発明の課題は、優れた細胞接着性を有する細胞培養用インクジェットインキ、生体内の細胞配向を再現することができる細胞培養部材及びその製造方法、細胞パターンの形成方法を提供することである。 The objective of the present invention is to provide an inkjet ink for cell culture that has excellent cell adhesiveness, a cell culture component that can reproduce cell orientation in a living body and a method for producing the same, and a method for forming a cell pattern.

本発明は、上記の課題を解決するため鋭意検討を行った結果、細胞接着材料(A)を含有するインクジェットインキを用いることで、細胞の配向を制御するのみならず、材料選択の幅を広げ、細胞毒性への悪影響を及ぼさないパターンを形成できること見出した。
これにより、生体内の細胞配向を再現する方法を提供し、医療用材料や創薬スクリニング等の広範な用途への展開が期待される。例えば、マイクロチップと呼ばれる細胞培養部材ではパターニング部材上に保持した細胞の化学反応を観察あるいは測定することで、分析時間の短縮などのメリットをもたらすと期待される。
As a result of extensive research conducted to solve the above problems, the present inventors have found that the use of an inkjet ink containing a cell adhesive material (A) not only controls the orientation of cells, but also widens the range of material options and enables the formation of patterns that do not have adverse effects on cytotoxicity.
This provides a method for reproducing in vivo cell orientation, and is expected to be applied to a wide range of applications, including medical materials and drug screening. For example, in cell culture components called microchips, observing or measuring the chemical reactions of cells held on a patterning component is expected to bring benefits such as shortening analysis time.

すなわち、本発明は、
細胞接着性材料(A)を含有する細胞培養用インクジェットインキ(I)であって、下記(1)~(3)の条件を満たす細胞培養用インクジェットインキ(I)に関する。
(1)細胞培養用インクジェットインキ100重量%中、細胞接着性材料(A)の含有量が0.01質量%以上、10質量%以下である。
(2)25℃における粘度が50mPa・s以下である。
(3)表面張力が20mN/m以上、50mN/m以下である。
That is, the present invention provides
The present invention relates to an ink-jet ink for cell culture (I) that contains a cell adhesive material (A), and that satisfies the following conditions (1) to (3).
(1) The content of the cell adhesive material (A) is 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, based on 100% by weight of the ink-jet ink for cell culture.
(2) The viscosity at 25°C is 50 mPa·s or less.
(3) The surface tension is 20 mN/m or more and 50 mN/m or less.

また、本発明は、細胞接着性材料(A)が、細胞外マトリックスおよび合成基質からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む前記細胞培養用インクジェットインキ(I)に関する。 The present invention also relates to the inkjet ink for cell culture (I) in which the cell adhesive material (A) contains at least one material selected from the group consisting of extracellular matrices and synthetic substrates.

また、本発明は、更に、表面張力調整剤(B)及び溶媒(C)を含む前記細胞培養用インクジェットインキ(I)に関する。 The present invention also relates to the inkjet ink for cell culture (I) which further contains a surface tension adjuster (B) and a solvent (C).

また、本発明は、基材上に、前記細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着パターン層を有する細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to a cell culture member having a cell adhesion pattern layer formed on a substrate using the inkjet ink (I) for cell culture.

また、本発明は、基材上に、細胞非接着層、前記細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着パターン層の順で積層されてなる細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to a cell culture member having a non-cell adhesive layer and a cell adhesive pattern layer formed by the inkjet ink for cell culture (I) laminated in this order on a substrate.

また、本発明は、基材上に、前記細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着層、細胞非接着パターン層の順で積層されてなる細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to a cell culture member having a cell adhesion layer formed from the cell culture inkjet ink (I) and a cell non-adhesive pattern layer laminated in this order on a substrate.

また、本発明は、基材上に、前記細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着パターン層と、細胞非接着パターン層とを有する細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to a cell culture member having a cell adhesive pattern layer and a cell non-adhesive pattern layer formed on a substrate using the cell culture inkjet ink (I).

また、本発明は、細胞非接着層または細胞非接着パターン層が、細胞非接着性組成物(D)により形成されてなる前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member, in which the non-cell adhesive layer or the non-cell adhesive pattern layer is formed from a non-cell adhesive composition (D).

また、本発明は、細胞非接着性組成物(D)が、25℃における粘度が50mPa・s以下であり、表面張力が20mN/m以上、50mN/m以下である前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member, in which the non-cell-adhesive composition (D) has a viscosity of 50 mPa·s or less at 25°C and a surface tension of 20 mN/m or more and 50 mN/m or less.

また、本発明は、細胞非接着性組成物(D)100重量%中に、細胞非接着性樹脂(D1)を0.1質量%以上、50質量%以下含む前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member, which contains 0.1% by mass or more and 50% by mass or less of a non-cell-adhesive resin (D1) in 100% by weight of a non-cell-adhesive composition (D).

また、本発明は、培養面の平均表面粗さRaが、1.0μm以下である前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member, in which the average surface roughness Ra of the culture surface is 1.0 μm or less.

また、本発明は、基材がシリコーン基材上であり、ISO18369-4(FATT法)による酸素透過係数(Dk)が、200Barrer(1Barrer=1×10-11(STP)cm/cmmmHg)以上である前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member as described above, wherein the substrate is a silicone substrate and the oxygen permeability coefficient (Dk) according to ISO18369-4 (FATT method) is 200 Barrer (1 Barrer=1×10 −11 O 2 (STP) cm/cm 2 mmHg) or more.

また、本発明は、生体内の細胞配向を再現するための前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member for reproducing cell orientation in a living body.

また、本発明は、基材上に、前記細胞培養用インクジェットインキ(I)をインクジェット印刷し、培養層を形成する、細胞培養用部材の製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for producing a cell culture member, which comprises inkjet printing the inkjet ink (I) for cell culture onto a substrate to form a culture layer.

また、本発明は、基材上に、前記細胞培養用インクジェットインキ(I)および細胞非接着性組成物(D)をインクジェット印刷し、培養層を形成する、細胞培養用部材の製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for producing a cell culture member, which comprises inkjet printing the cell culture inkjet ink (I) and the non-cell adhesive composition (D) onto a substrate to form a culture layer.

また、本発明は、前記細胞培養用部材により細胞を配向する、細胞パターンの形成方法に関する。 The present invention also relates to a method for forming a cell pattern, in which cells are aligned using the cell culture member.

また、本発明は、前記方法により形成された細胞パターンに関する。 The present invention also relates to a cell pattern formed by the above method.

また、本発明は、前記細胞パターンを用いて、分化誘導により生体組織を形成する方法に関する。 The present invention also relates to a method for forming biological tissue by inducing differentiation using the cell pattern.

本発明により、優れた細胞接着性を有する細胞培養用インクジェットインキ、生体内の細胞配向を再現することができる細胞培養部材及びその製造方法、細胞パターンの形成方法を提供することができる。
また、酸素透過性に優れ、細胞の配列を制御し、細胞毒性への悪影響を及ぼさない細胞培養用部材及びその製造方法、細胞パターンの形成方法を提供することができる。また、細胞の接着性に優れ、細胞の配列を制御し、分化誘導により生体組織を形成する細胞培養部材及びその製造方法を提供できる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides an inkjet ink for cell culture having excellent cell adhesiveness, a cell culture component capable of reproducing in vivo cell orientation and a method for producing the same, and a method for forming a cell pattern.
In addition, a cell culture member having excellent oxygen permeability, capable of controlling cell arrangement and not adversely affecting cytotoxicity, a manufacturing method thereof, and a method for forming a cell pattern can be provided. In addition, a cell culture member having excellent cell adhesiveness, capable of controlling cell arrangement, and capable of forming a biological tissue by inducing differentiation, and a manufacturing method thereof can be provided.

図1は、本発明の細胞培養用部材の一実施形態(第一の形態)を示す上面図および断面図である。FIG. 1 is a top view and a cross-sectional view showing one embodiment (first embodiment) of the cell culture component of the present invention. 図2は、本発明の細胞培養用部材の一実施形態(第二の形態)を示す上面図および断面図である。FIG. 2 is a top view and a cross-sectional view showing one embodiment (second embodiment) of the cell culture component of the present invention. 図3は、本発明の細胞培養用部材の一実施形態(第三の形態)を示す上面図および断面図である。FIG. 3 is a top view and a cross-sectional view showing one embodiment (third embodiment) of the cell culture component of the present invention. 図4は、本発明の細胞培養用部材の一実施形態(第四の形態)を示す上面図および断面図である。FIG. 4 is a top view and a cross-sectional view showing one embodiment (fourth embodiment) of the cell culture component of the present invention. 図5は、本発明の細胞培養用部材における播種直後または培養後7日目の細胞の配向性を示す透過式光学顕微鏡写真である。FIG. 5 is a transmission optical microscope photograph showing the orientation of cells immediately after seeding or on the 7th day after culture in the cell culture device of the present invention. 図6は、本発明のシリコーン細胞培養用部材における播種直後または培養後7日目の細胞の配向性を示す図である。FIG. 6 shows the orientation of cells immediately after seeding or 7 days after culture on the silicone cell culture component of the present invention. 図7は、本発明の細胞培養用部材における筋芽細胞の播種後3日目または培養後10日目のコンフルエント化を示す透過式光学顕微鏡写真である。FIG. 7 is a transmission optical microscope photograph showing confluence 3 days after seeding or 10 days after culturing myoblasts in the cell culture component of the present invention. 図8は、本発明の細胞培養用部材における筋芽細胞の培養後10日目の筋管形成を示す蛍光透過式光学顕微鏡写真である。FIG. 8 is a fluorescent transmission optical microscope photograph showing myotube formation on the 10th day after culturing myoblasts in the cell culture component of the present invention.

<細胞培養用インクジェットインキ(I)>
本発明の細胞培養用インクジェットインキ(I)は、インクジェットノズルからの吐出性が良好であり、基材に、細胞培養用インクジェットインキ(I)を印刷し、細胞接着性を有するパターニング培養層を形成することができる。
また、この細胞接着パターン層を有する細胞培養用部材に細胞を播種することで、細胞が細胞接着パターンに接着され、培養するにより、生体内の細胞の配向性を再現した細胞パターンを形成することができる。
<Inkjet ink for cell culture (I)>
The inkjet ink for cell culture (I) of the present invention has good ejection properties from an inkjet nozzle, and by printing the inkjet ink for cell culture (I) on a substrate, a patterned culture layer having cell adhesive properties can be formed.
Furthermore, by seeding cells onto a cell culture component having this cell adhesion pattern layer, the cells adhere to the cell adhesion pattern and are cultured, thereby forming a cell pattern that reproduces the orientation of cells in a living body.

また、本発明の細胞培養用部材により形成された細胞パターンを用いて、分化誘導により生体組織を形成することができる。 In addition, the cell patterns formed by the cell culture component of the present invention can be used to form biological tissues by inducing differentiation.

[細胞]
本発明に用いられる細胞としては、一般に、増殖のために適切な表面に自身を接着させる必要がある細胞であれば特に限定されないが、配向性を示す細胞として、筋芽細胞、線維芽細胞、骨芽細胞、神経細胞などが挙げられる。例えば、神経細胞をパターン状に培養した神経組織を形成したり、筋芽細胞を分化誘導により培養して連続した筋管組織を形成することができる。また、主としてヒト由来のものを用いるが、ヒト以外の動物(具体的には、マウス、ラット、ウサギ、ブタ、イヌ、サル、ウシ、ウマ、ヒツジ、ニワトリなど)由来の細胞を用いてもよい。
また、肝細胞を用いることができ、ヒト由来または動物から肝細胞を単離する方法は、公知の方法に従って行うことができる。肝細胞の由来は胎児、新生児、成体のいずれであってもよい。また、胚性幹(ES) 細胞および誘導多能性(iPS)幹細胞、または臍帯血、骨髄、脂肪、血液由来組織性幹細胞から分化誘導される肝細胞を用いることもできる。これらの細胞から肝細胞を誘導する方法は公知の方法に従って行うことができる。
[cell]
The cells used in the present invention are not particularly limited as long as they generally need to adhere to an appropriate surface for proliferation, but examples of cells that exhibit orientation include myoblasts, fibroblasts, osteoblasts, and nerve cells. For example, nerve tissue can be formed by culturing nerve cells in a pattern, and continuous myotube tissue can be formed by culturing myoblasts through differentiation induction. In addition, cells derived from humans are mainly used, but cells derived from animals other than humans (specifically, mice, rats, rabbits, pigs, dogs, monkeys, cows, horses, sheep, chickens, etc.) may also be used.
Hepatocytes can also be used, and methods for isolating hepatocytes from humans or animals can be carried out according to known methods. Hepatocytes may be derived from fetuses, newborns, or adults. Hepatocytes induced to differentiate from embryonic stem (ES) cells and induced pluripotent (iPS) stem cells, or from umbilical cord blood, bone marrow, adipose, or blood-derived tissue stem cells can also be used. Hepatocytes can be induced from these cells according to known methods.

[細胞接着性材料(A)]
本発明の細胞接着性材料(A)とは、細胞接着性を有するものであれば、いかなるものも使用できるが、細胞外マトリクスおよび/または合成基質を使用することが好ましい。
[Cell adhesive material (A)]
Any cell adhesive material (A) can be used in the present invention so long as it has cell adhesiveness, but it is preferable to use an extracellular matrix and/or a synthetic substrate.

[細胞外マトリクス]
細胞外マトリクスとしては、具体的には、コラーゲン、ラミニン、フィブロネクチン、ヒアルロン酸、ビトロネクチン、カドヘリンからなる少なくとも1種のものが挙げられる。
[Extracellular matrix]
Specific examples of the extracellular matrix include at least one of collagen, laminin, fibronectin, hyaluronic acid, vitronectin, and cadherin.

好ましくは、コラーゲン、ラミニン、ヒアルロン酸及びフィブロネクチンである。
コラーゲンは、結合組織と基底膜の主要なタンパク質成分で、伸張強度と組織分布の異なる多数の型が存在している。多くの体内組織中の構造の硬さや柔軟さ、構造変化は、細胞の制限や区分化と同様に、コラーゲン組成の変化によるものである。コラーゲンの市販品としては、Collagentype i~v(ニッピ社製の酸抽出コラーゲン)、ペプシン可溶化コラーゲン(ニッピ社製)、AteloCellシリーズ(高研社製のウシ皮由来の高純度コラーゲン酸性溶液)、Cellmatrixシリーズ(新田ゼラチン社製の豚腱由来のペプシン可溶化コラーゲン)、セルキャンパスシリーズ(多木化学社製の鱗由来コラーゲン)等が利用可能である。
Preferred are collagen, laminin, hyaluronic acid and fibronectin.
Collagen is the main protein component of connective tissues and basement membranes and exists in many types with different tensile strengths and tissue distributions. The stiffness, flexibility, and structural changes in many body tissues are due to changes in collagen composition, as well as cellular restriction and compartmentalization. Commercially available collagen products include Collagentypes i-v (acid-extracted collagen from Nippi Corporation), pepsin-solubilized collagen (from Nippi Corporation), AteloCell series (high-purity collagen acid solution derived from bovine hide from Koken Co., Ltd.), Cellmatrix series (pepsin-solubilized collagen derived from porcine tendons from Nitta Gelatin Co., Ltd.), and Cellcampus series (collagen derived from scales from Taki Chemical Co., Ltd.).

ラミニンとは、ほとんどの組織の基底膜に存在している糖タンパク質である。α1、β1、γ1の3本鎖から構成される。コラーゲンやヘパラン硫酸と結合して、基底膜の構成および機能を担っている。培養系においては主に上皮細胞、内皮細胞、肝細胞等を接着し、また、神経細胞の軸索伸展を促進し、分化、走化性などにも関わっている。癌の転移能と関係が深く、高転移性の癌細胞は細胞表面にラミニンレセプターが多くなることが知られている。ラミニンの市販品としては、マウスEHS肉腫由来のラミニン溶液(富士フイルム和光純薬社)、Recombinant Human Laminin(オリエンタル酵母社)、通常ヒトES細胞で発現分泌されるラミニンLaminin521(BioLamina社製)、i Matrix-511(タカラバイオ社製:ラミニンのα鎖、β鎖、γ鎖のC末端領域から構成されるもの)等が利用可能である。
ヒアルロン酸とは、真皮などの皮下組織に多く含まれ、細胞間で水分を保持したり、緩衝剤として機能している。また、硝子体などの眼球組織にも多く含まれ、緩衝剤として機能したり、組織の形状を保つ役割をしている。また、関節液や軟骨のような関節組織にも多く含まれ、潤滑剤や緩衝剤として機能している。このため、ヒアルロン酸は、医薬品や化粧品の成分として多用されている。
ヒアルロン酸の市販品としては、ヒアロオリゴ(キユーピー社:低分子ヒアルロン酸)バイオヒアロ12、アセチル化ヒアルロン酸(資生堂社)、ヒアルロン酸(東京化成工業社)が挙げられる。
フィブロネクチンとは、血漿フィブロネクチン、細胞性フィブロネクチン、胎児性フィブロネクチン、単鎖フィブロネクチンの4種類がある。フィブロネクチンは、細胞外マトリクスを形成する糖タンパク質で、ポリペプチドが二量体を形成している。
フィブロネクチンの市販品としては、ヒト血漿由来のフィブロネクチン溶液(富士フイルム和光純薬社製)、ウシ血漿由来のフィブロネクチン溶液(シグマアルドリッチ社)等が利用可能である。
Laminin is a glycoprotein present in the basement membrane of most tissues. It is composed of three chains: α1, β1, and γ1. It binds to collagen and heparan sulfate to form and function as a basement membrane. In culture systems, it mainly adheres epithelial cells, endothelial cells, hepatic cells, etc., and also promotes axon extension in nerve cells and is involved in differentiation, chemotaxis, etc. It is closely related to the metastatic ability of cancer, and it is known that highly metastatic cancer cells have more laminin receptors on the cell surface. Commercially available laminin products include a laminin solution derived from mouse EHS sarcoma (FUJIFILM Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), Recombinant Human Laminin (Oriental Yeast Co., Ltd.), Laminin 521 (BioLamina, Inc.), which is normally expressed and secreted by human ES cells, and i Matrix-511 (Takara Bio Inc.: composed of the C-terminal regions of the α-chain, β-chain, and γ-chain of laminin).
Hyaluronic acid is found in large amounts in subcutaneous tissues such as the dermis, where it retains moisture between cells and functions as a buffer. It is also found in large amounts in eye tissues such as the vitreous body, where it functions as a buffer and helps maintain the shape of the tissue. It is also found in large amounts in joint tissues such as synovial fluid and cartilage, where it functions as a lubricant and buffer. For this reason, hyaluronic acid is often used as an ingredient in pharmaceuticals and cosmetics.
Commercially available products of hyaluronic acid include Hyalo-Oligo (Kewpie Corporation: low molecular weight hyaluronic acid), Bio-Hyalo 12, acetylated hyaluronic acid (Shiseido Co., Ltd.), and hyaluronic acid (Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).
There are four types of fibronectin: plasma fibronectin, cellular fibronectin, fetal fibronectin, and single-chain fibronectin. Fibronectin is a glycoprotein that forms the extracellular matrix, and its polypeptides form dimers.
Commercially available fibronectin products include a human plasma-derived fibronectin solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and a bovine plasma-derived fibronectin solution (Sigma-Aldrich Co., Ltd.).

これらの細胞外マトリクスは単独で使用してもよく、複数を混合して使用することもできる。複数を混合して使用する市販品としては、マトリゲル(コーニング社製:ラミニン、ivコラーゲン、ヘパリン硫酸プロテオグリカン、エンタクチン/ニドゲン及び成長因子の混合物)等が利用可能である。 These extracellular matrices may be used alone or in combination. A commercially available product that can be used in combination is Matrigel (manufactured by Corning: a mixture of laminin, IV collagen, heparin sulfate proteoglycan, entactin/nidogen, and growth factors).

[合成基質]
合成基質としては、オリゴペプチド担持ポリマー、ポリリジン、ヘパリン模倣ヒアルロン酸が挙げられる。オリゴペプチド担持ポリマーは、アルギニン-グリシン-アスパラギン酸(RGD)配列を有するオリゴペプチドをポリマーに共有結合させた基質である。市販品としてSynthemaxシリーズ(コーニング社製)等が利用可能である。ポリリジンは、必須アミノ酸のリジン分子をペプチド結合させた基質である。市販品としてε-ポリ-L-リジン コーティング溶液(コスモ・バイオ社製)等が利用可能である。ヘパリン模倣ヒアルロン酸はヒアルロン酸の水酸基をスルホン酸へ置換処理した基質である。市販品としては硫酸化ヒアルロン酸(東京化成工業社製)等が利用可能である。
[Synthetic substrate]
Examples of synthetic substrates include oligopeptide-supported polymers, polylysine, and heparin-mimicking hyaluronic acid. The oligopeptide-supported polymer is a substrate in which an oligopeptide having an arginine-glycine-aspartic acid (RGD) sequence is covalently bonded to a polymer. Commercially available products include the Synthemax series (manufactured by Corning). Polylysine is a substrate in which an essential amino acid lysine molecule is bound by a peptide bond. Commercially available products include ε-poly-L-lysine coating solution (manufactured by Cosmo Bio). Heparin-mimicking hyaluronic acid is a substrate in which the hydroxyl groups of hyaluronic acid are replaced with sulfonic acid. Commercially available products include sulfated hyaluronic acid (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.).

本発明の細胞培養用インクジェットインキ(I)100質量%中の細胞接着性材料(A)の含有量は、0.01質量以上%、10質量以下%であり、0.01質量%以上%、8質量以下%含が好ましい。細胞接着性材料(A)の含有量を0.01質量%以上とすることで、構造による細胞接着促進の効果を発揮することができる。細胞接着性材料(A)を10質量%以下とすることで、インクジェットヘッドからの吐出が良好となり、高精細なパターンを形成することができる。 The content of the cell adhesive material (A) in 100% by mass of the inkjet ink (I) for cell culture of the present invention is 0.01% by mass or more and 10% by mass or less, and preferably 0.01% by mass or more and 8% by mass or less. By making the content of the cell adhesive material (A) 0.01% by mass or more, the effect of promoting cell adhesion due to the structure can be exerted. By making the content of the cell adhesive material (A) 10% by mass or less, ejection from the inkjet head becomes good and a highly precise pattern can be formed.

また、本発明の細胞接着制御インクジェットインキ(I)は、細胞接着性材料(A)の以外の成分を含んでもよい。 The cell adhesion control inkjet ink (I) of the present invention may also contain components other than the cell adhesive material (A).

[表面張力調整剤(B)]
本発明の細胞培養用インクジェットインキ(I)は、表面張力調整剤(B)を含有することが好ましい。表面張力調整剤(B)を含有することでインクジェットヘッドからの吐出性や基材に対する濡れ性を制御できる。
表面張力調整剤(B)としては、界面活性剤や消泡剤、湿潤剤、湿潤調整剤が挙げられ、細胞毒性の観点から厚生労働省が発行する「医薬品添加物規格2018」に記載のものが好ましい。
[Surface tension adjuster (B)]
The ink-jet ink for cell culture (I) of the present invention preferably contains a surface tension adjuster (B), which makes it possible to control the ejection properties from an ink-jet head and the wettability to a substrate.
Examples of the surface tension adjuster (B) include surfactants, antifoaming agents, wetting agents, and wetting adjusters. From the viewpoint of cytotoxicity, those listed in the "Pharmaceutical Additives Standards 2018" issued by the Ministry of Health, Labor and Welfare are preferred.

界面活性剤としては、ショ糖脂肪酸エステル、セタノール、コレステロール、アルキルアリルポリエーテルアルコール、N-ココイル-N-メチルアミノエチルスルホン酸ナトリウム、ラウリルピロリンドン等が挙げられる。消泡剤としては、エタノール、グリセリン脂肪酸エステル、ステアリン酸ポリオキシル等が挙げられる。湿潤剤としては、アジピン酸イソブチル、アラントイン、塩化マグネシウム、ジブナートナトリウム、尿素、グリセリン、ジオクチルソジウムスルホサクシネート等が挙げられる。湿潤調整剤としては、オリブ油、水酸化ナトリウム、乳酸、水酸化カリウム等が挙げられる。 Surfactants include sucrose fatty acid esters, cetanol, cholesterol, alkylaryl polyether alcohols, sodium N-cocoyl-N-methylaminoethyl sulfonate, lauryl pyrrolindone, etc. Antifoaming agents include ethanol, glycerin fatty acid esters, polyoxyl stearate, etc. Wetting agents include isobutyl adipate, allantoin, magnesium chloride, sodium dibutyryl acetate, urea, glycerin, dioctyl sodium sulfosuccinate, etc. Wetting regulators include olive oil, sodium hydroxide, lactic acid, potassium hydroxide, etc.

この中でも、ショ糖脂肪酸エステルを含有することが好ましい。ショ糖脂肪酸エステルとしてはリョートーシュガーエステルシリーズ(三菱ケミカルフーズ社製)、DKエステルシリーズ(第一工業製薬社製)などが挙げられる。
本発明の細胞培養用インクジェットインキ(I)100質量%中の表面張力調整剤(B)の含有量は、0.001質量以上%、10質量以下%であることが好ましく、0.01質量以上%、1.0質量以下%であることがより好ましい。
表面張力調整剤(B)の含有量を0.001質量%以上とすることで、インクジェットヘッドからの吐出性や基材に対する濡れ性の制御効果を発揮することができる。表面張力調整剤(B)を10質量%以下とすることで、高い生体適合性を確保することができる。
Among these, it is preferable to contain sucrose fatty acid esters. Examples of sucrose fatty acid esters include the Ryoto Sugar Ester series (manufactured by Mitsubishi Chemical Foods Corporation) and the DK Ester series (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.).
The content of the surface tension adjuster (B) in 100% by mass of the ink-jet ink for cell culture (I) of the present invention is preferably 0.001% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 0.01% by mass or more and 1.0% by mass or less.
By making the content of the surface tension modifier (B) 0.001% by mass or more, it is possible to exert the effect of controlling the ejection property from an inkjet head and the wettability to a substrate, and by making the content of the surface tension modifier (B) 10% by mass or less, it is possible to ensure high biocompatibility.

[溶媒(C)]
本発明の細胞培養用インクジェットインキ(I)は、溶剤(C)を含有することが好ましい。溶剤(C)を含有することでインクジェットヘッドの粘度や基材に対する濡れ性を好適に制御できる。
溶媒(C)としては、基材を溶解させない点から、水溶性溶媒を使用するのが好ましく、グリコールエーテル類、ジオール類がよく、中でも(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテル、(ポリ)アルキレングリコールジアルキルエーテル、炭素数3~6のアルカンジオールが効果的である。これらは、インクジェット印刷の際の乾燥が速く、正確な印字を実現することができる。また、沸点が高いため、保湿剤としての機能も備えている。グリコールエーテル類の具体例としては、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノペンチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノプロピルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、テトラエチレングリコールモノメチルエーテル、テトラエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等が挙げられる。ジオール類の具体例としては、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール等が挙げられる。この中でも効果が高いのは、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、1,2-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオールである。これらの溶剤は単独で使用してもよく、水や酢酸水溶液、乳酸水溶液、などの水溶液を複数混合して使用することもできる。
本発明の細胞培養用インクジェットインキ(I)100質量%中の溶剤(C)の含有量は、90質量%以上であることがより好ましい。
溶剤(C)の含有量を90質量%以上とすることで、インクジェットヘッドからの吐出性や基材に対する濡れ性の制御効果を発揮することができる。
[Solvent (C)]
The ink-jet ink for cell culture (I) of the present invention preferably contains a solvent (C). By containing the solvent (C), the viscosity of the ink-jet head and the wettability to the substrate can be suitably controlled.
As the solvent (C), it is preferable to use a water-soluble solvent so as not to dissolve the substrate, and glycol ethers and diols are good, among which (poly)alkylene glycol monoalkyl ethers, (poly)alkylene glycol dialkyl ethers, and alkane diols having 3 to 6 carbon atoms are effective. These can be dried quickly during inkjet printing, and can realize accurate printing. In addition, because of their high boiling points, they also function as moisturizers. Specific examples of glycol ethers include ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monopropyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monopentyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monopropyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, tetraethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, and dipropylene glycol dimethyl ether. Specific examples of diols include 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,2-pentanediol, 1,5-pentanediol, 1,2-hexanediol, 1,6-hexanediol, and 2-methyl-2,4-pentanediol. Among these, diethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monohexyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, 1,2-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,2-hexanediol, and 2-methyl-2,4-pentanediol are highly effective. These solvents may be used alone, or multiple aqueous solutions such as water, an aqueous acetic acid solution, and an aqueous lactic acid solution may be mixed and used.
The content of the solvent (C) in 100% by mass of the ink-jet ink for cell culture (I) of the present invention is more preferably 90% by mass or more.
By setting the content of the solvent (C) to 90% by mass or more, it is possible to exert an effect of controlling the ejection property from an inkjet head and the wettability to a substrate.

[(I)の粘度、表面張力]
本発明の細胞培養用インクジェットインキは、インクジェットヘッドからの吐出性、着弾後のドット形成の信頼性とのバランスの観点から、25℃における粘度は50mPa・s以下である。また、2mPa・s以上20mPa・s以下が好ましく、5mPa・s以上15mPa・s以下がより好ましい。
同様の観点から、25℃における表面張力が20mN/m以上、50mN/mである。また、25mN/m以上40mN/m以下であることが好ましい。粘度、表面張力は、樹脂(A)の配合量によって適宜調整すればよく、さらに、表面張力調整剤や溶剤等を用いて適宜調整すればよい。
なお、表面張力は、協和界面科学社製 自動表面張力計CBVP-Zを用いて、25℃の環境下で白金プレートをインキで濡らしたときの表面張力を確認することにより測定することができる。粘度は、東機産業社製TVE25L型粘度計を用いて、25℃環境下で、50rpm時の粘度を読み取ることにより測定することができる。
[Viscosity and surface tension of (I)]
From the viewpoint of a balance between the ejection property from the inkjet head and the reliability of dot formation after landing, the inkjet ink for cell culture of the present invention has a viscosity of 50 mPa·s or less at 25° C. Furthermore, the viscosity is preferably from 2 mPa·s to 20 mPa·s, and more preferably from 5 mPa·s to 15 mPa·s.
From the same viewpoint, the surface tension at 25° C. is 20 mN/m or more and 50 mN/m or less. Also, it is preferable that the surface tension is 25 mN/m or more and 40 mN/m or less. The viscosity and surface tension may be appropriately adjusted by the blending amount of the resin (A), and may be appropriately adjusted by using a surface tension adjuster, a solvent, or the like.
The surface tension can be measured by checking the surface tension when a platinum plate is wetted with the ink in an environment of 25° C. using an automatic surface tensiometer CBVP-Z manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The viscosity can be measured by reading the viscosity at 50 rpm in an environment of 25° C. using a TVE25L viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd.

[(I)の製造方法]
本発明の細胞培養用インクジェットインキ(I)は公知の方法によって製造することができる。具体的に例示すると、所望の細胞培養用インクジェットインキ(I)特性を発揮するように、細胞接着性材料(A)に対し、表面張力調整剤(B)、溶媒(C)を添加したのち、フィルター等により粗大粒子を除去することで得ることができる。
[Production method of (I)]
The inkjet ink for cell culture (I) of the present invention can be produced by a known method. Specifically, the inkjet ink for cell culture (I) can be obtained by adding a surface tension adjuster (B) and a solvent (C) to a cell adhesive material (A) so as to exhibit the desired properties of the inkjet ink for cell culture (I), and then removing coarse particles with a filter or the like.

<細胞培養用部材>
本発明における細胞培養用部材は、培養面に細胞接着パターンを有することで、細胞接着性を制御でき、更に生体内の細胞配向を再現することができる。
本発明における細胞培養用部材は、パターンの作製方法の違いから、以下の4つの形態に分けることができる。
本発明の細胞培養用部材を製造する方法としては特に限定されないが、パターンの印刷精度の観点から、細胞培養用インクジェットインキ(I)をインクジェット印刷し、培養層を形成する方法、細胞培養用インクジェットインキ(I)および細胞非接着性組成物(D)をインクジェット印刷し、培養層を形成する方法が好ましい。
<Cell culture materials>
The cell culture member of the present invention has a cell adhesion pattern on the culture surface, which makes it possible to control cell adhesiveness and further reproduce the cell orientation in vivo.
The cell culture member of the present invention can be divided into the following four types depending on the method for producing the pattern.
The method for producing the cell culture component of the present invention is not particularly limited, but from the viewpoint of printing accuracy of the pattern, a method of inkjet printing the inkjet ink for cell culture (I) to form a culture layer, or a method of inkjet printing the inkjet ink for cell culture (I) and the non-cell-adhesive composition (D) to form a culture layer is preferred.

[第一の形態]
まず、第一の形態における細胞培養用部材は、基材上に、細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着パターン層を有するものである。
第一の形態における細胞培養用部材の製造方法としては、例えば、細胞培養用インクジェットインキ(I)をインクジェットキャリッジに充填し、細胞培養用インクジェットインキ(I)をインクジェットヘッドから吐出し、基材上に細胞培養用インクジェットインキ(I)をインクジェット印刷し、培養層を形成する方法が挙げられる。
[First form]
First, the cell culture member in the first embodiment has a cell adhesion pattern layer formed on a substrate by the ink-jet ink for cell culture (I).
An example of a method for producing a cell culture member in the first embodiment is a method in which the inkjet ink for cell culture (I) is filled into an inkjet carriage, the inkjet ink for cell culture (I) is ejected from an inkjet head, and the inkjet ink for cell culture (I) is inkjet printed onto a substrate to form a culture layer.

[第二の形態]
また、本発明の第二の形態における細胞培養用部材は、基材上に、細胞非接着層、細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着パターン層の順で積層されてなるものである。
細胞非接着層とは、細胞非接着性組成物(D)をコーティングしたものであることが好ましい。細胞非接着性組成物(D)は、細胞非接着性を有するものであれば特に制限されないが、インキの形態であることが好ましい。また、細胞非接着性樹脂(D1)を含むことが好ましい。細胞非接着性樹脂(D1)としては、細胞非接着性を有する樹脂であれば特に制限されないが、ポリエチレンオキサイド構造を有する樹脂、ベタイン構造を有する樹脂を使用することが好ましい。具体的に、ポリエチレンオキサイド構造を有する樹脂としては、水/1-オクタノール分配係数(cLogPow)の平均値が0以上、2以下であるモノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分とポリエチレンオキサイド部分とを有するブロック重合体や、市販品としてはPluronicシリーズ(BASF社製)等が挙げられる。ベタイン構造を有するポリマーとしては、Lipidureシリーズ(日油社製)、RAMレジンシリーズ(大阪有機化学社製)等が挙げられる。
ポリエチレンオキサイド構造の含有量は、細胞非接着性樹脂(D1)中に0.1質量%~20質量%であることが好ましく、1.0質量%~10質量%がより好ましい。この範囲であると、筋芽細胞を培養する際、細胞培養用部材の表面から細胞が剥離しにくくなりコンフルエント化することが容易である。 細胞非接着性組成物(D)は、細胞非接着性樹脂(D1)を含むこと以外に、溶媒を含むことが好ましい。また、細胞非接着性樹脂(D1)の含有量は、細胞非接着性組成物(D)100質量%中、0.1~50質量%が好ましく、0.5~3質量%がより好ましい。この範囲であると、細胞培養用部材の表面の平均表面粗さRaを好適な範囲に調整することが容易である。
また、細胞非接着性組成物(D)には架橋剤を含むことができる。これにより、筋芽細胞を培養する際、細胞培養用部材の表面から細胞が剥離しにくくなりコンフルエント化することが容易である。 架橋剤を含む場合は、細胞非接着性樹脂(D1)はカルボキシル基、水酸基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基等の架橋点となる官能基を有することが好ましい。
[Second Form]
In addition, the cell culture member in the second embodiment of the present invention is formed by laminating, in this order, a non-cell adhesive layer and a cell adhesive pattern layer formed by the ink-jet ink for cell culture (I) on a substrate.
The cell non-adhesive layer is preferably a layer coated with a cell non-adhesive composition (D). The cell non-adhesive composition (D) is not particularly limited as long as it has cell non-adhesive properties, but is preferably in the form of an ink. It also preferably contains a cell non-adhesive resin (D1). The cell non-adhesive resin (D1) is not particularly limited as long as it has cell non-adhesive properties, but it is preferable to use a resin having a polyethylene oxide structure or a resin having a betaine structure. Specifically, the resin having a polyethylene oxide structure is a block polymer having an acrylic polymer portion and a polyethylene oxide portion formed from a monomer having an average water/1-octanol partition coefficient (cLogPow) of 0 or more and 2 or less, and commercially available products such as the Pluronic series (manufactured by BASF Corporation). Examples of polymers having a betaine structure include the Lipidure series (manufactured by NOF Corporation) and the RAM resin series (manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd.).
The content of the polyethylene oxide structure in the non-cell-adhesive resin (D1) is preferably 0.1% by mass to 20% by mass, more preferably 1.0% by mass to 10% by mass. In this range, when culturing myoblasts, the cells are less likely to detach from the surface of the cell culture member, and it is easy to make the cells confluent. In addition to containing the non-cell-adhesive resin (D1), the non-cell-adhesive composition (D) preferably contains a solvent. Furthermore, the content of the non-cell-adhesive resin (D1) is preferably 0.1 to 50% by mass, more preferably 0.5 to 3% by mass, in 100% by mass of the non-cell-adhesive composition (D). In this range, it is easy to adjust the average surface roughness Ra of the surface of the cell culture member to a suitable range.
The non-cell-adhesive composition (D) may contain a crosslinking agent. This makes it easier to culture myoblasts and makes the cells less likely to detach from the surface of the cell culture substrate, making it easier to achieve confluence. When the crosslinking agent is contained, the non-cell-adhesive resin (D1) preferably has a functional group that serves as a crosslinking point, such as a carboxyl group, a hydroxyl group, an epoxy group, an amino group, or an isocyanate group.

細胞非接着性組成物(D)を基材にコーティングする方法としては特に限定されない。細胞非接着性組成物(D)を基材にコーティングする方法は、塗工および平均表面粗さRaの調整の容易さの観点からスピンコート方法が好適であるが、刷毛、浸漬、ローラ、スプレー、注入、塗工機など種々の塗布方法により基材に溶液を塗布することもできる。塗布後、溶媒を除去した後の塗膜の膜厚は限定されない。溶媒はコーティングにより表面層を形成可能なものであり、かつ基材を浸食しないものであれば特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン(以下、MEKという)、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド等の溶媒等が挙げられる。また、溶媒(C)で記載したものも使用することができる、 The method of coating the cell non-adhesive composition (D) on the substrate is not particularly limited. The method of coating the cell non-adhesive composition (D) on the substrate is preferably a spin coating method from the viewpoint of ease of coating and adjustment of the average surface roughness Ra, but the solution can also be applied to the substrate by various coating methods such as brushing, immersion, roller, spraying, injection, and coating machine. The thickness of the coating film after the solvent is removed after coating is not limited. The solvent is not particularly limited as long as it is capable of forming a surface layer by coating and does not corrode the substrate, and examples of the solvent include water, methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as MEK), acetonitrile, dimethylformamide, and the like. In addition, the solvents described in the solvent (C) can also be used.

第二の形態における細胞培養用部材の製造方法は、例えば、基材上に細胞非接着性組成物(D)をコーティングし細胞非接着層を形成した後、細胞非接着層上に、細胞培養用インクジェットインキ(I)をインクジェット印刷し、培養層を形成する方法が挙げられる。 In the second embodiment, the method for producing the cell culture member includes, for example, coating a substrate with a non-cell-adhesive composition (D) to form a non-cell-adhesive layer, and then inkjet printing an inkjet ink for cell culture (I) onto the non-cell-adhesive layer to form a culture layer.

[第三の形態]
更に、本発明の第三の形態における細胞培養用部材は、基材上に、細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着層、細胞非接着パターン層の順で積層されてなるものである。
細胞非接着パターン層とは、細胞接着層上に、細胞非接着性組成物(D)をインクジェット印刷により形成されたものであることが好ましい。細胞非接着性組成物(D)は、粘度が50mPa・s以下(25℃)であり、表面張力が20~50mN/mであること好ましい。細胞非接着性組成物(D)100重量%中の細胞非接着性樹脂(D1)の含有量は、0.1~50質量%であることが好ましい。また、細胞非接着性組成物(D)は、細胞培養用インクジェットインキ(I)と同様に、表面張力調整剤(B)、溶媒(C)を含有することが好ましい。表面張力調整剤(B)、溶媒(C)を含有することでインクジェットヘッドからの吐出性や基材に対する濡れ性を制御できる。
[Third Form]
Furthermore, the cell culture member in the third embodiment of the present invention is formed by laminating, in this order, a cell adhesive layer formed from the ink-jet ink for cell culture (I) and a cell non-adhesive pattern layer on a substrate.
The cell non-adhesive pattern layer is preferably formed by inkjet printing the cell non-adhesive composition (D) on the cell adhesive layer. The cell non-adhesive composition (D) preferably has a viscosity of 50 mPa·s or less (25°C) and a surface tension of 20 to 50 mN/m. The content of the cell non-adhesive resin (D1) in 100% by weight of the cell non-adhesive composition (D) is preferably 0.1 to 50% by mass. In addition, the cell non-adhesive composition (D) preferably contains a surface tension adjuster (B) and a solvent (C) like the inkjet ink for cell culture (I). By containing the surface tension adjuster (B) and the solvent (C), the ejection property from the inkjet head and the wettability to the substrate can be controlled.

第三の形態における細胞培養用部材の製造方法としては、基材上に細胞培養用インクジェットインキ(I)をインクジェット印刷し細胞接着層を形成した後、細胞接着層上に、細胞非接着性組成物(D)をインクジェット印刷し、培養層を形成する方法が挙げられる。 In the third embodiment, a method for producing a cell culture member includes inkjet printing a cell culture inkjet ink (I) onto a substrate to form a cell adhesive layer, and then inkjet printing a non-cell adhesive composition (D) onto the cell adhesive layer to form a culture layer.

[第四の形態]
また、本発明の第四の形態における細胞培養用部材は、基材上に、細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着パターン層と、細胞非接着パターン層とを有するものである。
[Fourth Form]
A cell culture member according to a fourth embodiment of the present invention has a cell adhesive pattern layer and a cell non-adhesive pattern layer formed on a substrate using the ink-jet ink for cell culture (I).

細胞非接着パターン層は、第三の形態で示したものと同じであり、細胞非接着性組成物(D)の組成、粘度、表面張力、細胞非接着性樹脂(D1)の含有量等の特性も同様である。これにより、細胞非接着性組成物(D)のインクジェットヘッドからの吐出性や基材に対する濡れ性を制御できる。
第四の形態における細胞培養用部材の製造方法は、例えば、細胞培養用インクジェットインキ(I)と細胞非接着性組成物(D)をそれぞれ異なるインクジェットキャリッジに充填し、細胞培養用インクジェットインキ(I)、細胞非接着性組成物(D)をそれぞれ、インクジェットヘッドから吐出し、基材上にインクジェット印刷し、培養層を形成する方法が挙げられる。
The cell non-adhesive pattern layer is the same as that shown in the third embodiment, and the properties of the cell non-adhesive composition (D) such as composition, viscosity, surface tension, content of the cell non-adhesive resin (D1), etc. are also the same, which allows the ejection property of the cell non-adhesive composition (D) from an inkjet head and the wettability of the cell non-adhesive composition (D) to a substrate to be controlled.
In the fourth embodiment, a method for producing a cell culture member includes, for example, filling different inkjet carriages with the inkjet ink for cell culture (I) and the non-cell-adhesive composition (D), ejecting the inkjet ink for cell culture (I) and the non-cell-adhesive composition (D) from inkjet heads, and inkjet printing the ink onto a substrate to form a culture layer.

細胞培養用インクジェットインキ(I)、細胞非接着性組成物(D)を同時にインクジェット印刷し、パターン形成することで、細胞培養用部材の表面の平均表面粗さRaを好適な範囲に調整することが容易になり、より精度よく細胞の接着領域と非接着領域を分けることができ、生体内の細胞配向を再現することができるようになるため、本発明においては、細胞培養用部材の好ましい形態である。 By simultaneously inkjet printing the cell culture inkjet ink (I) and the cell non-adhesive composition (D) to form a pattern, it becomes easy to adjust the average surface roughness Ra of the surface of the cell culture component to a suitable range, and it becomes possible to more precisely separate the cell adhesive and non-adhesive regions, thereby reproducing the cell orientation in a living body. This is therefore a preferred form of cell culture component in the present invention.

[インクジェット印刷]
本発明におけるインクジェット印刷としては、基材に対し細胞培養用インクジェットインキ(I)、及び/または細胞非接着性組成物(D)を1回だけ吐出して印刷するシングルパス方式、記録媒体の最大記録幅の間を、記録媒体の搬送方向と直行する方向に短尺のシャトルヘッドを往復走査させながら記録を行うシリアル型方式、の何れを採用してもよい。
[Inkjet printing]
The inkjet printing in the present invention may be a single-pass method in which the inkjet ink for cell culture (I) and/or the non-cell-adhesive composition (D) is ejected onto a substrate only once for printing, or a serial type method in which a short shuttle head is reciprocally scanned in a direction perpendicular to the transport direction of the recording medium to record within the maximum recording width of the recording medium.

[インクジェット印刷装置]
またインクジェット印刷装置としては、細胞培養用インクジェットインキ(I)、または細胞非接着性組成物(D)を吐出するインクジェットヘッドと、インクジェットヘッドから吐出されたものを乾燥させる乾燥工程を備える必要がある。インクジェットヘッドからインキが吐出されると、吐出された細胞培養用インクジェットインキ(I)、または細胞非接着性組成物(D)は基材上に着弾しパターンが形成され、パターンは基材が搬送されるに従い、乾燥装置内に搬送され、乾燥処理が行われる。
[Inkjet printing device]
The inkjet printing device must be equipped with an inkjet head for ejecting the inkjet ink for cell culture (I) or the non-cell-adhesive composition (D), and a drying process for drying what is ejected from the inkjet head. When the ink is ejected from the inkjet head, the ejected inkjet ink for cell culture (I) or the non-cell-adhesive composition (D) lands on the substrate to form a pattern, and the pattern is transported into a drying device as the substrate is transported, where it is dried.

[インクジェット法]
インクジェット法には特に制限は無く、公知の方法、例えば静電誘引力を利用してインキを吐出させる電荷制御方法、ピエゾ素子の振動圧力を利用するドロップオンデマンド方式(圧力パルス方式)、電気信号を音響ビームに変えインキに照射して放射圧を利用しインキを吐出させる音響インクジェット方式、及びインキを加熱して気泡を形成し、生じた圧力を利用するサーマルインクジェット(バブルジェット(登録商標))方式等の何れであってもよい。またインクジェット法で用いるインクジェットヘッドは、オンデマンド方式でもコンティニアス方式でも構わない。さらに吐出法式としては、電気‐機械変換方式(例:シングルキャビティー型、ダブルキャビティー型、ベンダー型、ピストン型、シェアモード型、シェアードウォール型等)、電気‐熱変換方式(例:サーマルインクジェット型、バブルジェット(登録商標)型等)、静電吸引方式(例:電解制御型、スリットジェット型等)、及び放電方式(例:スパークジェット型等)などを具体的な例として挙げる事ができるが、何れの吐出方式を用いても構わない。なお、インクジェット法により記録を行う際に使用するインクノズル等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択する事ができる。
インクジェット法によって形成されるパターンの形状については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択する事ができる。具体的にはストライプ、ドット、トライアングルなどを具体例として挙げることができるが、何れのパターンでも構わない。本報告では、細胞培養時の配向性を評価するため、具体的にはストライプが好ましい。接着部と非接着部を有するストライプの線幅は特に制限はなく、目的に応じて適宜選択する事ができるが、接着部が30μm以上120μm以下であることが好ましく、50μm以上100μm以下であることがより好ましい。非接着部は10μm以上70μm以下であることが好ましく、30μm以上50μm以下であることがより好ましい。
[Inkjet method]
The inkjet method is not particularly limited, and may be any of known methods, such as a charge control method that uses electrostatic attraction to eject ink, a drop-on-demand method (pressure pulse method) that uses the vibration pressure of a piezoelectric element, an acoustic inkjet method that converts an electric signal into an acoustic beam and irradiates the ink to eject ink using radiation pressure, and a thermal inkjet (Bubble Jet (registered trademark)) method that heats the ink to form bubbles and uses the resulting pressure. In addition, the inkjet head used in the inkjet method may be an on-demand type or a continuous type. Furthermore, specific examples of the ejection method include an electromechanical conversion method (e.g., single cavity type, double cavity type, bender type, piston type, share mode type, shared wall type, etc.), an electrothermal conversion method (e.g., thermal inkjet type, bubble jet (registered trademark) type, etc.), an electrostatic suction method (e.g., electrolytic control type, slit jet type, etc.), and a discharge method (e.g., spark jet type, etc.), but any ejection method may be used. The ink nozzles and the like used when recording by the ink-jet method are not particularly limited, and can be appropriately selected depending on the purpose.
The shape of the pattern formed by the inkjet method is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Specifically, stripes, dots, triangles, etc. can be given as specific examples, but any pattern may be used. In this report, stripes are specifically preferred in order to evaluate the orientation during cell culture. The line width of the stripe having an adhesive portion and a non-adhesive portion is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose, but the adhesive portion is preferably 30 μm or more and 120 μm or less, and more preferably 50 μm or more and 100 μm or less. The non-adhesive portion is preferably 10 μm or more and 70 μm or less, and more preferably 30 μm or more and 50 μm or less.

[基材]
本発明の基材は、細胞培養用に使用可能であれば特に制限されない。具体的には、(メタ)アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリビニルアセテート、ビニル-アセテート共重合体、スチレン-メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル-スチレン共重合体、アクリルニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコーン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、及びポリイミドの樹脂材料からなる群から選択された1種以上の樹脂のほか、無塵紙、ガラス基材、多孔質セラミック基材、セルロース基材等が挙げられる。基材の形態は、立体的な成型体の他、シート状、プレート状、ディッシュ形状であってもよい。シート状のものとしては、フイルム、紙等が挙げられる。プレート状のものとしては、6穴、12穴、24穴、96穴等の平底プレートが挙げられる。ディッシュ形状のものとしては、直径35mm、60mm、90mm、100mm等のディッシュが挙げられる。
[Substrate]
The substrate of the present invention is not particularly limited as long as it can be used for cell culture. Specifically, the substrate may be one or more resins selected from the group consisting of (meth)acrylic resins, styrene resins, polycarbonate resins, polyolefin resins, polyvinyl chloride, polyester, polyvinyl acetate, vinyl-acetate copolymers, styrene-methyl methacrylate copolymers, acrylonitrile-styrene copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymers, nylon, polymethylpentene, silicone resins, amino resins, polysulfones, polyethersulfones, polyetherimides, fluororesins, and polyimide resin materials, as well as dust-free paper, glass substrates, porous ceramic substrates, cellulose substrates, and the like. The substrate may be in the form of a three-dimensional molded body, or a sheet, plate, or dish shape. Examples of sheet-shaped substrates include films and papers. Examples of plate-shaped substrates include flat-bottom plates with 6 holes, 12 holes, 24 holes, 96 holes, and the like. Examples of dish-shaped substrates include dishes with diameters of 35 mm, 60 mm, 90 mm, 100 mm, and the like.

基板は、シリコーン基材、多孔質セラミック基材、セルロース基材等が酸素透過性の観点からは好ましい。シリコーン基材、多孔質セラミック基材、セルロース基材等は、細胞培養用に使用可能であれば特に制限されない。好ましくはシリコーン基材であり、具体的には、シリコーン系樹脂を含む基材であり、シリコーン系樹脂としては、ポリジメチルシロキサン、ポリフェニルメチルシロキサン、ポリジフェニルシロキサンのようなポリオルガノシロキサンを主鎖とするものが挙げられる。好ましくは、ポリジメチルシロキサンである。また、このようなシリコーン基材としては、具体的には、例えば、シリコーン含有医療用デバイス、シリコーン含有培養容器、マイクロ流路を有するシリコーン基材、好ましくはシリコーン含有マイクロ流路デバイスが挙げられる。 The substrate is preferably a silicone substrate, a porous ceramic substrate, a cellulose substrate, etc., from the viewpoint of oxygen permeability. The silicone substrate, the porous ceramic substrate, the cellulose substrate, etc. are not particularly limited as long as they can be used for cell culture. A silicone substrate is preferable, specifically a substrate containing a silicone-based resin, and examples of the silicone-based resin include those having a polyorganosiloxane main chain such as polydimethylsiloxane, polyphenylmethylsiloxane, and polydiphenylsiloxane. Polydimethylsiloxane is preferable. Specific examples of such silicone substrates include silicone-containing medical devices, silicone-containing culture vessels, and silicone substrates having microchannels, preferably silicone-containing microchannel devices.

[酸素透過係数]
本発明の細胞培養部材は、ISO18369-4(FATT法)による酸素透過係数(Dk)が、200Barrer(1Barrer=1×10-11(STP)cm/cmmmHg)以上であり、300Barrer以上であることが好ましい。
[Oxygen permeability coefficient]
The cell culture component of the present invention has an oxygen permeability (Dk) according to ISO18369-4 (FATT method) of 200 Barrer (1 Barrer=1×10 −11 O 2 (STP) cm/cm 2 mmHg) or more, and preferably 300 Barrer or more.

[平均表面粗さRa]
本発明の細胞培養用部材における培養面の平均表面粗さRaは、1.0μm以下が好ましく、0.5μm以下がより好ましい。本発明の培養面の平均表面粗さを1.0μmにすることにより、細胞の接着、伸展性が良好となり、配向性を示す。なお、培養面とは培養層を含む細胞培養領域の表面を意味する。
[Average surface roughness Ra]
The average surface roughness Ra of the culture surface of the cell culture member of the present invention is preferably 1.0 μm or less, more preferably 0.5 μm or less. By making the average surface roughness of the culture surface of the present invention 1.0 μm, the adhesion and extensibility of cells are improved and the cells exhibit orientation. The culture surface means the surface of the cell culture region including the culture layer.

以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。 The present invention will be explained in more detail with reference to the following examples, but the following examples are not intended to limit the scope of the invention in any way.

<細胞接着制御インクジェットインキの調製>
[製造例1]
・細胞接着性材料(A-1)の調製
セルキャンパスAQ-03A(多木化学社製のコラーゲン溶液、有効成分:0.3%)の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞接着性材料(A-1)を得た。
[製造例2]
・細胞接着性材料(A-2)の調製
マウスEHS肉腫由来ラミニン溶液(富士フイルム和光純薬社製、有効成分:0.05%)の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞接着性材料(A-2)を得た。
[製造例3]
・細胞接着性材料(A-3)の調製
ヒト血漿由来フィブロネクチン溶液(富士フイルム和光純薬社製、有効成分:0.05%)の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞接着性材料(A-3)を得た。
[製造例4]
・細胞接着性材料(A-4)の調製
Matrigel(コーニング社製のマトリゲル溶液、有効成分:0.10%)の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞接着性材料(A-4)を得た。
[製造例5]
・細胞接着性材料(A-5)の調製
Synthemax(コーニング社製のシンセマックス溶液、有効成分:0.10%)の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞接着性材料(A-5)を得た。
<Preparation of cell adhesion control inkjet ink>
[Production Example 1]
Preparation of cell adhesive material (A-1) The solvent of Cell Campus AQ-03A (collagen solution manufactured by Taki Chemical Industry, active ingredient: 0.3%) was completely evaporated using a vacuum pump to obtain cell adhesive material (A-1).
[Production Example 2]
Preparation of cell adhesive material (A-2) The solvent of a mouse EHS sarcoma-derived laminin solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., active ingredient: 0.05%) was completely evaporated using a vacuum pump to obtain a cell adhesive material (A-2).
[Production Example 3]
Preparation of cell adhesive material (A-3) The solvent of a human plasma-derived fibronectin solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd., active ingredient: 0.05%) was completely evaporated using a vacuum pump to obtain a cell adhesive material (A-3).
[Production Example 4]
Preparation of Cell Adhesive Material (A-4) The solvent of Matrigel (Matrigel solution manufactured by Corning, active ingredient: 0.10%) was completely evaporated using a vacuum pump to obtain cell adhesive material (A-4).
[Production Example 5]
Preparation of Cell Adhesive Material (A-5) The solvent of Synthemax (Synthemax solution manufactured by Corning Incorporated, active ingredient: 0.10%) was completely evaporated using a vacuum pump to obtain cell adhesive material (A-5).

[製造例6]
・表面張力調整剤(B1) の調製
ショ糖ミリスチン酸エステル水溶液「リョートーシュガーエステルM1695」(三菱ケミカルフーズ社製、有効成分:99%)の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、表面張力調整剤(B1)を得た。
[製造例7]
・表面張力調整剤(B2) の調製
ショ糖ラウリル酸エステル水溶液「リョートーシュガーエステルL1695」(三菱ケミカルフーズ社製、有効成分:99%)の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、表面張力調整剤(B2)を得た。
[製造例8]
・表面張力調整剤(B3) の調製
ショ糖ステアリン酸エステル水溶液「リョートーシュガーエステルS1670」(三菱ケミカルフーズ社製、有効成分:99%)の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、表面張力調整剤(B3)を得た。
[Production Example 6]
Preparation of Surface Tension Adjuster (B1) The solvent of an aqueous solution of sucrose myristate ester "Ryoto Sugar Ester M1695" (manufactured by Mitsubishi Chemical Foods Corporation, active ingredient: 99%) was completely evaporated using a vacuum pump to obtain surface tension adjuster (B1).
[Production Example 7]
Preparation of Surface Tension Adjuster (B2) The solvent of an aqueous solution of sucrose laurate "Ryoto Sugar Ester L1695" (manufactured by Mitsubishi Chemical Foods Corporation, active ingredient: 99%) was completely evaporated using a vacuum pump to obtain surface tension adjuster (B2).
[Production Example 8]
Preparation of Surface Tension Adjuster (B3) The solvent of an aqueous solution of sucrose stearate "Ryoto Sugar Ester S1670" (manufactured by Mitsubishi Chemical Foods Corporation, active ingredient: 99%) was completely evaporated using a vacuum pump to obtain surface tension adjuster (B3).

[製造例9]
・溶媒(C1)の調製:
5mmol/Lの酢酸水溶液、1,2-プロパンジオールを重量比2:1で混合し、溶
媒(C1)を得た。
[製造例10]
・溶媒(C2)の調製:
5mmol/Lの酢酸水溶液及び1,2-ヘキサンジオールを重量比2:1で混合し、溶媒(C2)を得た。
[製造例11]
・溶媒(C3)の調製:
5mmol/Lの酢酸水溶液及びジエチレングリコールジエチルエーテルを重量比2:1で混合し、溶媒(C3)を得た。
[Production Example 9]
Preparation of solvent (C1):
A 5 mmol/L aqueous solution of acetic acid and 1,2-propanediol were mixed in a weight ratio of 2:1 to obtain a solvent (C1).
[Production Example 10]
Preparation of solvent (C2):
A 5 mmol/L aqueous solution of acetic acid and 1,2-hexanediol were mixed in a weight ratio of 2:1 to obtain a solvent (C2).
[Production Example 11]
Preparation of solvent (C3):
A 5 mmol/L aqueous solution of acetic acid and diethylene glycol diethyl ether were mixed in a weight ratio of 2:1 to obtain a solvent (C3).

[実施例1]
・細胞培養用インクジェットインキ(I-1)の調製
細胞接着性材料(A-1)を0.18質量部、表面張力調整剤(B1)を0.01質量部、溶媒(C1)を99.81質量部、シェイカーで撹拌を行い、十分に均一になるまで攪拌した。その後、目開き1.0μmのメンブランフィルターで濾過を行い、ヘッドつまりの原因となる粗大粒子を除去しインクジェットインキ(I-1)を作成した。
[Example 1]
Preparation of inkjet ink for cell culture (I-1) 0.18 parts by mass of cell adhesive material (A-1), 0.01 parts by mass of surface tension adjuster (B1), and 99.81 parts by mass of solvent (C1) were stirred with a shaker until sufficiently homogenous. After that, the mixture was filtered with a membrane filter having an opening of 1.0 μm to remove coarse particles that may cause head clogging, and inkjet ink (I-1) was prepared.

[実施例2~5]、[比較例1~3]
・細胞培養用インクジェットインキ(I-2~8)の調製
表1の配合比になるように変更することで粘度および表面張力を調整した以外は、実施例1と同様の方法で細胞培養用インクジェットインキ(I-2~8)を調製した。
[Examples 2 to 5], [Comparative Examples 1 to 3]
Preparation of Inkjet Inks for Cell Culture (I-2 to 8) Inkjet inks for cell culture (I-2 to 8) were prepared in the same manner as in Example 1, except that the viscosity and surface tension were adjusted by changing the compounding ratio to be as shown in Table 1.

[製造例12]
・細胞非接着性樹脂(D1-1)の調製
特開2017-104027の実施例2に記載の方法で得たポリエチレンオキサイド構造を有する樹脂溶液の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞非接着性樹脂(D1-1)を得た。
[製造例13]
・細胞非接着性樹脂(D1-2)の調製
BASF社製のPluronicF-127水溶液(有効成分10%)の溶媒を真空ポンプで溶媒を完全に揮発させ、細胞非接着性樹脂(D1-2)を得た。
[製造例14]
・細胞非接着性樹脂(D1-3)の調製
大阪有機化学社製のRAMレジンー1000溶液(有効成分30%)の溶媒を真空ポンプで溶媒を完全に揮発させ、細胞非接着性樹脂(D1-3)を得た。
[製造例15]
・細胞非接着性樹脂(D1-4)の調製
日油社製のLipidure―PMB(有効成分5%)の溶媒を真空ポンプで溶液を完全に揮発させ、細胞非接着性樹脂(D1-4)を得た。
[Production Example 12]
Preparation of non-cell-adhesive resin (D1-1) The solvent of the resin solution having a polyethylene oxide structure obtained by the method described in Example 2 of JP 2017-104027 was completely evaporated using a vacuum pump to obtain a non-cell-adhesive resin (D1-1).
[Production Example 13]
Preparation of Non-Cell-Adhesive Resin (D1-2) The solvent in an aqueous solution of Pluronic F-127 (active ingredient 10%) manufactured by BASF was completely evaporated using a vacuum pump to obtain a non-cell-adhesive resin (D1-2).
[Production Example 14]
Preparation of non-cell-adhesive resin (D1-3) The solvent in RAM Resin-1000 solution (active ingredient 30%) manufactured by Osaka Organic Chemical Industry Co., Ltd. was completely evaporated using a vacuum pump to obtain non-cell-adhesive resin (D1-3).
[Production Example 15]
Preparation of non-cell-adhesive resin (D1-4) The solvent of Lipidure-PMB (active ingredient 5%) manufactured by NOF Corporation was completely evaporated using a vacuum pump to obtain non-cell-adhesive resin (D1-4).

[製造例16]
特開2016-112396の製造例8に記載の方法に従い、重合開始剤としてVPE0201(和光純薬工業社製:マクロアゾ開始剤)を5.6重量部に変更してポリエチレンオキサイド構造を10質量%含む樹脂溶液を得た。樹脂(D1-5)のモノマー組成はメトキシエチルアクリレート:メタクリル酸=49.4:0.6であった。樹脂溶液の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞非接着性樹脂(D1-5)を得た。
[Production Example 16]
According to the method described in Example 8 of JP 2016-112396 A, the polymerization initiator was changed to 5.6 parts by weight of VPE0201 (macroazo initiator manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to obtain a resin solution containing 10% by mass of polyethylene oxide structure. The monomer composition of resin (D1-5) was methoxyethyl acrylate: methacrylic acid = 49.4: 0.6. The solvent of the resin solution was completely volatilized with a vacuum pump to obtain a non-cell-adhesive resin (D1-5).

[製造例17]
製造例16の方法に従い、VPE0201の配合量を変更してポリエチレンオキサイド構造を20質量%含む樹脂溶液を得た。次いで樹脂溶液の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞非接着性樹脂(D1-6)を得た。
[Production Example 17]
A resin solution containing 20% by mass of a polyethylene oxide structure was obtained by changing the blending amount of VPE0201 according to the method of Production Example 16. Next, the solvent of the resin solution was completely evaporated using a vacuum pump to obtain a non-cell-adhesive resin (D1-6).

[製造例18]
製造例16の方法に従い、VPE0201の配合量を変更してポリエチレンオキサイド構造を0.1質量%含む樹脂溶液を得た。次いで樹脂溶液の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞非接着性樹脂(D1-7)を得た。
[Production Example 18]
A resin solution containing 0.1% by mass of a polyethylene oxide structure was obtained by changing the amount of VPE0201 blended according to the method of Production Example 16. The solvent in the resin solution was then completely evaporated using a vacuum pump to obtain a non-cell-adhesive resin (D1-7).

[製造例19]
製造例16の方法に従い、VPE0201の配合量を変更してポリエチレンオキサイド構造を1.0質量%含む樹脂溶液を得た。次いで樹脂溶液の溶媒を真空ポンプで完全に揮発させ、細胞非接着性樹脂(D1-8)を得た。
[Production Example 19]
A resin solution containing 1.0 mass% of a polyethylene oxide structure was obtained by changing the blending amount of VPE0201 according to the method of Production Example 16. Next, the solvent of the resin solution was completely evaporated using a vacuum pump to obtain a non-cell-adhesive resin (D1-8).

・細胞非接着性組成物(D)の調製
[製造例20]
・細胞非接着性組成物(D-1)の調製
細胞非接着性樹脂(D1-1)を16.00質量部、表面張力調整剤(B1)を0.01質量部、溶媒(C1)を83.99質量部、シェイカーで撹拌を行い、十分に均一になるまで攪拌した。その後、目開き1.0μmのメンブランフィルターで濾過を行い、ヘッドつまりの原因となる粗大粒子を除去し細胞非接着性組成物(D―1)を作成した。
Preparation of cell non-adhesive composition (D) [Production Example 20]
Preparation of cell non-adhesive composition (D-1) 16.00 parts by mass of cell non-adhesive resin (D1-1), 0.01 parts by mass of surface tension adjuster (B1), and 83.99 parts by mass of solvent (C1) were stirred with a shaker until sufficiently homogenous. Then, the mixture was filtered with a membrane filter having an opening of 1.0 μm to remove coarse particles that may cause head clogging, and cell non-adhesive composition (D-1) was prepared.

[製造例21~24]
・細胞非接着性組成物(D-2~5)の調製
細胞非接着性樹脂(D1-1)に変えて表1に記載の細胞非接着性樹脂を使用し、表2の配合比に変更することで粘度および表面張力を調整した以外は、製造例20と同様の方法で細胞非接着性組成物(D-2~5)を調製した。
[製造例25~28]
・細胞非接着性組成物(D-6~9)の調製
細胞非接着性樹脂(D1-1)に変えて製造例16~19で得た細胞非接着性樹脂および架橋剤としてV02(日清紡社製、水性カルボジイミド基含有化合物)を固形分として100:13.5の質量比で混合し、表2の配合比に変更することで粘度および表面張力を調整した以外は、製造例20と同様の方法で細胞非接着性組成物(D-6~9)を調製した。
[Production Examples 21 to 24]
Preparation of non-cell-adhesive compositions (D-2 to 5) Non-cell-adhesive compositions (D-2 to 5) were prepared in the same manner as in Production Example 20, except that the non-cell-adhesive resins shown in Table 1 were used instead of the non-cell-adhesive resin (D1-1) and the viscosity and surface tension were adjusted by changing the compounding ratio to that shown in Table 2.
[Production Examples 25 to 28]
Preparation of non-cell-adhesive compositions (D-6 to 9) The non-cell-adhesive resins obtained in Production Examples 16 to 19 were replaced with the non-cell-adhesive resin (D1-1), and V02 (Nisshinbo, aqueous carbodiimide group-containing compound) was used as a crosslinking agent. The resins were mixed in a mass ratio of 100:13.5 (solid content), and the blending ratio was changed to that shown in Table 2 to adjust the viscosity and surface tension. The non-cell-adhesive compositions (D-6 to 9) were prepared in the same manner as in Production Example 20.

<評価―1>
[(I)、(D)の表面張力]
表面張力は、協和界面科学社製の自動表面張力計CBVP-Zを用いて、25℃の環境下で白金プレートを細胞培養用インクジェットインキ(I-1~8)、細胞非接着性組成物(D-1~9)で濡らした時の表面張力を確認することにより測定した。結果を表1、2に示す。
<Rating - 1>
[Surface tension of (I) and (D)]
The surface tension was measured by checking the surface tension when a platinum plate was wetted with the ink-jet inks for cell culture (I-1 to 8) and the non-cell-adhesive compositions (D-1 to 9) in an environment of 25° C. using an automatic surface tensiometer CBVP-Z manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. The results are shown in Tables 1 and 2.

[(I)、(D)の粘度]
粘度は、細胞培養用インクジェットインキ(I-1~8)、細胞非接着性組成物(D-1~9)それぞれ、1mLを、東機産業社製TVE25L型粘度計に入れ、25℃環境下で、50rpm時の粘度を読み取ることにより測定した。結果を表1、2に示す。
[Viscosity of (I) and (D)]
The viscosity was measured by placing 1 mL of each of the inkjet inks for cell culture (I-1 to 8) and the non-cell-adhesive compositions (D-1 to 9) in a TVE25L viscometer manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd., and reading the viscosity at 50 rpm in an environment of 25° C. The results are shown in Tables 1 and 2.

[(I)、(D)の吐出性評価]
パターニングジェット(Tritec社製インクジェット評価機)のキャリッジAに調製した細胞培養用インクジェットインキ(I)、細胞非接着性組成物(D)を充填し、パターニングジェットの吐出観察機能を用いて充填直後の飛翔観察を行い、ノズルから吐出後、正常に飛翔できるか検証した。下記指標で評価した結果を表1、2に示す。
◎:球形を保って直進し、規則的に吐出している。吐出性が良好である。
〇:落下時に尾を引いて、吐出した。吐出性がやや良好である。
△:吐出直後に2滴以上に分割し、吐出した。使用が可能となる。
×:不規則に吐出した。吐出性が不良である。
[Evaluation of ejection properties of (I) and (D)]
The prepared inkjet ink for cell culture (I) and the cell non-adhesive composition (D) were filled into carriage A of a patterning jet (an inkjet evaluation machine manufactured by Tritec), and the flight observation immediately after filling was performed using the ejection observation function of the patterning jet to verify whether the ink could fly normally after being ejected from the nozzle. The results of the evaluation using the following indexes are shown in Tables 1 and 2.
: The particles are discharged regularly while maintaining their spherical shape.
◯: The product was discharged with a trail when dropped. The dischargeability was somewhat good.
Δ: Immediately after ejection, the ink was ejected in two or more divided droplets. It is now possible to use the ink.
×: Irregular ejection. The ejection properties are poor.

[(I)、(D)の細胞毒性評価]
厚生労働省が発行するガイドライン「医療機器の製造販売承認申請等に必要な生物学的安全性評価の基本的考え方について」(薬食機発0301第20号)の細胞毒性に沿って、下記の1~7の順で、細胞培養用インクジェットインキまたは細胞非接着性組成物を用いて、表1、2に記載のサンプル(Y1~17)を作製し細胞毒性を評価した。コロニー形成率の値でグレード分けした評価結果を表1、2に示す。
[Evaluation of cytotoxicity of (I) and (D)]
In accordance with the cytotoxicity criteria set forth in the guideline issued by the Ministry of Health, Labor and Welfare, "Basic principles of biological safety assessment required for applications for manufacturing and sales approval of medical devices" (Yakushokuki-Hatsu 0301 No. 20), samples (Y1 to 17) listed in Tables 1 and 2 were prepared using inkjet inks for cell culture or non-cell-adhesive compositions in the order of 1 to 7 below, and cytotoxicity was evaluated. The evaluation results, graded according to the value of the colony formation rate, are shown in Tables 1 and 2.

1.サンプル(Y1~17)、陰性/陽性対照の準備:
・(Y1~17):面積が30cmの未処理ポリイミドフイルム(東レ・デュポン株式会社製 カプトン200EN)に、細胞培養用インクジェットインキ(I-1~8)、細胞非接着性組成物(D-1~9)を2mL添加し、3000rpmで30秒間スピンコートした。室温で24時間乾燥し、コーティング剤で内面を被覆したサンプル(Y1~17)を調製した。
・陰性/陽性対照:陰性対照材料としては、高密度ポリエチレンシート(一般財団法人食品薬品安全センター秦野研究所提供)を使用した。陽性対照材料Aとしては、0.1%ZDEC含有ポリウレタンフィルム、陽性対照材料Bとしては、0.25%ZDBC含有ポリウレタンフィルムをそれぞれ使用した。
・ブランクは、マルチプルウェルプレート24ウェル平底3526(Falcon製)を使用した。
1. Preparation of samples (Y1-17) and negative/positive controls:
(Y1 to 17): 2 mL of the inkjet ink for cell culture (I-1 to 8) and the non-cell adhesive composition (D-1 to 9) were added to an untreated polyimide film (Kapton 200EN, manufactured by DuPont-Toray Co., Ltd.) with an area of 30 cm2, and spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds. The film was dried at room temperature for 24 hours to prepare samples (Y1 to 17) whose inner surface was coated with the coating agent.
Negative/positive controls: A high-density polyethylene sheet (provided by the Food and Drug Safety Center, Hadano Research Institute) was used as the negative control material. A polyurethane film containing 0.1% ZDEC was used as the positive control material A, and a polyurethane film containing 0.25% ZDBC was used as the positive control material B.
For the blank, a 24-well flat-bottom multiple well plate 3526 (manufactured by Falcon) was used.

2.抽出液の調製:
サンプル(Y1~17)、陰性、陽性対照材料A、Bを片面の面積が15cmとなるよう調整し、15mL遠沈管にそれぞれ入れた。MO5培地(10%ウシ胎児血清(FBS;BioWest社製)を外割5質量%で加えたE-MEM培地(富士フイルム和光純薬株式会社製)5mLを加え、37℃、5%COインキュベーターに24時間保管した。
2. Preparation of extract:
Samples (Y1-17), negative and positive control materials A and B were adjusted to have a surface area of 15 cm2 on one side and placed in a 15 mL centrifuge tube. 5 mL of MO5 medium (E-MEM medium (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) containing 10% fetal bovine serum (FBS; manufactured by BioWest) at an external ratio of 5% by mass) was added, and the tubes were stored in a 37°C, 5% CO2 incubator for 24 hours.

3.細胞の播種:
凍結保存したV-79細胞(チャイニーズハムスター肺由来線維芽細胞)を37℃で解凍後、MEM10培地(FBSを外割10質量%で加えたE-MEM培地)に移し、100細胞/mLになるように、50mL遠沈管中で希釈した。マルチプルウェルプレート24ウェル平底3526(Falcon社製)に0.5mLずつ播種し、37℃、5%COインキュベーターに24時間保管した。
3. Cell seeding:
Cryopreserved V-79 cells (fibroblasts derived from Chinese hamster lung) were thawed at 37°C, transferred to MEM10 medium (E-MEM medium containing 10% by mass of FBS) and diluted in a 50 mL centrifuge tube to 100 cells/mL. 0.5 mL of each was seeded in a 24-well flat-bottom 3526 multiple well plate (Falcon) and stored in a 37°C, 5% CO2 incubator for 24 hours.

4.細胞の培養:
遠沈管を抽出液につき、5本ずつ用意し、抽出液が50%、25%、12.5%、6.25%、3.13%になるように、MO5培地で希釈した濃度違いの抽出液を用意した。続いて、マルチプルウェルプレート内のMEM10培地をアスピレーターで吸い取り、濃度違いの抽出液を0.5mL加えた。ブランクではMEM10培地をアスピレーターで吸い取り、0.5mLずつMO5培地を加えて、37℃、5%COインキュベーターに7日間保管した。
4. Cell culture:
Five centrifuge tubes were prepared for each extract, and extracts of different concentrations were prepared by diluting them with MO5 medium to 50%, 25%, 12.5%, 6.25%, and 3.13%. Next, the MEM10 medium in the multiple well plate was aspirated with an aspirator, and 0.5 mL of the extracts of different concentrations was added. For the blank, the MEM10 medium was aspirated with an aspirator, and 0.5 mL of MO5 medium was added, and the blank was stored in a 37°C, 5% CO2 incubator for 7 days.

5.固定化:
7日間培養したマルチプルウェルプレート内のMO5培地をアスピレーターで吸い取った。マイルドホルム10nM(富士フイルム和光純薬社製)を各ウェルに0.5mLずつ加え、1分後アスピレーターで吸い取った。
5. Fixation:
After 7 days of incubation, the MO5 medium in the multiple well plate was aspirated using an aspirator. 0.5 mL of 10 nM mild formaldehyde (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to each well, and after 1 minute, the medium was aspirated using an aspirator.

6.染色:
ギムザ染色液(富士フイルム和光純薬社製)とリン酸緩衝生理食塩水(PBS) の質量比を1:9で混合して染色試薬を調製した。各ウェルに染色試薬を0.5mLずつ加え、30分程静置し、アスピレーターで吸い取った。PBS0.5mLで洗浄し、風乾した。
6. Dyeing:
A staining reagent was prepared by mixing Giemsa staining solution (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and phosphate buffered saline (PBS) at a mass ratio of 1:9. 0.5 mL of the staining reagent was added to each well, left to stand for about 30 minutes, and then aspirated with an aspirator. The wells were washed with 0.5 mL of PBS and air-dried.

7.コロニー数計測:
形成したコロニーをカウントした。ブランクのコロニー数をコントロール群とし、その3回の平均値を100%とした。サンプル(Y1~17)、陰性/陽性対照の抽出液によって得られたコロニー数を濃度ごとに平均し、コントロール群のコロニー数に対する割合IC50を求めた。
・試験成立条件:下記のA~Cにより、本実験は成立していたと判断した。
A:コントロール群でのコロニー形成率が良好であった。
B:陰性対照材料でのコロニー形成率はコントロール群と同等であった。
C:陽性対照材料A及びBのIC50が、それぞれ、7%未満及び80%未満であった。
IC50とは、コロニー形成率が50%となる抽出液濃度である。
・コロニー形成率の値でグレード分けの基準:
○:IC50>30% 細胞毒性が陰性となる。
×:30%≧IC50 細胞毒性が陽性となる。
・評価結果を表1、2に示す。
7. Colony count:
The colonies formed were counted. The blank colony count was used as the control group, and the average of three times was set as 100%. The colony counts obtained with the samples (Y1-17) and the negative and positive control extracts were averaged for each concentration, and the percentage IC50 relative to the colony count in the control group was calculated.
-Conditions for test validity: This experiment was determined to be valid based on the following A to C.
A: The colony formation rate in the control group was good.
B: The colony formation rate in the negative control material was equivalent to that of the control group.
C: The IC 50 of positive control materials A and B was less than 7% and less than 80%, respectively.
IC50 is the extract concentration at which the colony formation rate is 50%.
-Grading criteria based on colony formation rate:
○: IC 50 >30% Cytotoxicity is negative.
×: 30% or more IC50 cytotoxicity is positive.
The evaluation results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 0007604801000001
Figure 0007604801000001

Figure 0007604801000002
Figure 0007604801000002

<結果>
表1に示す[実施例1~5]の細胞培養用インクジェットインキ(I-1~5)は、粘度と表面張力の関係から吐出性が良好となった。また、細胞毒性が陰性であることから細胞へ悪影響を及ぼさないことを示した。更に、表2に示す細胞非接着性組成物(D-1~9)も、粘度と表面張力の関係から吐出性が良好となり、細胞毒性が陰性であることから細胞へ悪影響を及ぼさないことを示した。
一方、[比較例1、2]の細胞培養用インクジェットインキ(I-6、7)では、表面張力が高すぎる、または低すぎるため、インクジェットインキがノズルからインキが不規則に吐出してしまい、インキとして使用が不可であった。また、[比較例3]の細胞培養用インクジェットインキ(I-8)では、粘度が高すぎるため、インクジェットインキが吐出直後に2滴以上に分割し、吐出してしまった。
<Results>
The inkjet inks for cell culture (I-1 to I-5) of Examples 1 to 5 shown in Table 1 had good dischargeability due to the relationship between viscosity and surface tension. In addition, the negative cytotoxicity indicated that they had no adverse effect on cells. Furthermore, the non-cell-adhesive compositions (D-1 to D-9) shown in Table 2 also had good dischargeability due to the relationship between viscosity and surface tension, and the negative cytotoxicity indicated that they had no adverse effect on cells.
On the other hand, the inkjet inks for cell culture (I-6, 7) of [Comparative Examples 1 and 2] had too high or too low surface tension, so the inkjet ink was irregularly discharged from the nozzle, making it impossible to use as an ink. Also, the inkjet ink for cell culture (I-8) of [Comparative Example 3] had too high a viscosity, so the inkjet ink was discharged in two or more droplets immediately after discharge.

<細胞培養用部材の調製(ポリスチレン基材)>
[実施例6]
・細胞培養用部材(S-1)の調製
マイクロジェット社製LaboJet-500インクジェット評価機のキャリッジに実施例1のインクジェットインキ(I-1)を充填し、直径35mm未処理ディッシュ(コーニング製のポリスチレン)の内面に線幅50μmの設計間隔にて印刷し、細胞培養部材(S-1)を得た。
<Preparation of cell culture materials (polystyrene substrate)>
[Example 6]
Preparation of cell culture component (S-1) The inkjet ink (I-1) of Example 1 was filled into the carriage of a LaboJet-500 inkjet evaluation machine manufactured by Microjet Corporation, and printed on the inner surface of an untreated dish (polystyrene manufactured by Corning) with a diameter of 35 mm at a designed interval with a line width of 50 μm to obtain a cell culture component (S-1).

[実施例7]、[比較例5]
・細胞培養部材(S-2)、(S-19)の調製
表3に示す材料を使用した以外は、(S-1)と同様の方法で細胞培養用部材(S-2)、(S-19)を調製した。
[Example 7], [Comparative Example 5]
Preparation of cell culture components (S-2) and (S-19) Cell culture components (S-2) and (S-19) were prepared in the same manner as for (S-1), except that the materials shown in Table 3 were used.

[実施例8]
・細胞培養部材(S-3)の調製
直径35mm未処理ディッシュ(コーニング製のポリスチレン)の内面に、細胞非接着性組成物(D-1)を1mL添加し、3000rpmで30秒間スピンコートした。室温で24時間乾燥した後、マイクロジェット社製LaboJet-500インクジェット評価機のキャリッジに(I-3)を充填し、細胞非接着層上に線幅50μmの設計間隔にて印刷し、細胞培養部材(S-3)を得た。
[Example 8]
Preparation of cell culture member (S-3) 1 mL of the cell non-adhesive composition (D-1) was added to the inner surface of a 35 mm diameter untreated dish (polystyrene manufactured by Corning), and spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds. After drying at room temperature for 24 hours, (I-3) was filled into the carriage of a LaboJet-500 inkjet evaluation machine manufactured by Microjet Co., Ltd., and printed on the cell non-adhesive layer at a designed interval with a line width of 50 μm to obtain a cell culture member (S-3).

[実施例9~12]
・細胞培養用部材(S-4~7)の調製
表3に示す材料を使用した以外は、(S-3)と同様の方法で細胞培養用部材(S-4~7)を調製した。
[Examples 9 to 12]
Preparation of Cell Culture Components (S-4 to 7) Cell culture components (S-4 to 7) were prepared in the same manner as (S-3), except that the materials shown in Table 3 were used.

[実施例13]
・細胞培養用部材(S-8)の調製
マイクロジェット社製LaboJet-500インクジェット評価機のキャリッジに、細胞培養用インクジェットインキ(I-1)を充填し、線幅0μmの設計間隔にて、直径35mm未処理ディッシュ(コーニング製のポリスチレン)の内面に印刷した後、室温で24時間乾燥した。その後、マイクロジェット社製LaboJet-500インクジェット評価機のキャリッジに細胞非接着性組成物を充填し、線幅50μmの設計間隔にて、細胞接着層の上に印刷し、細胞培養用部材(S-8)を得た。
[Example 13]
Preparation of cell culture member (S-8) The carriage of a Microjet LaboJet-500 inkjet evaluation machine was filled with the cell culture inkjet ink (I-1), printed on the inner surface of a 35 mm diameter untreated dish (polystyrene manufactured by Corning) at a designed interval of a line width of 0 μm, and then dried at room temperature for 24 hours. Thereafter, the carriage of a Microjet LaboJet-500 inkjet evaluation machine was filled with a cell non-adhesive composition, printed on the cell adhesive layer at a designed interval of a line width of 50 μm, and a cell culture member (S-8) was obtained.

[実施例14~17]
・細胞培養用部材(S-9~12)の調製
表3に示す材料を使用した以外はで、(S-8)と同様の方法で細胞培養用部材(S-9~12)を調製した。
[Examples 14 to 17]
Preparation of cell culture components (S-9 to 12) Cell culture components (S-9 to 12) were prepared in the same manner as (S-8) except that the materials shown in Table 3 were used.

[実施例18]
・細胞培養用部材(S-13)の調製
マイクロジェット社製BioSpotインクジェット評価機のキャリッジAに、細胞培養用インクジェットインキ(I-2)、キャリッジBに細胞非接着性組成物(D-1)をそれぞれに充填し、同時に線幅50μmの設計間隔にて、直径35mm未処理ディッシュ(コーニング製のポリスチレン)の内面に印刷し、細胞培養用部材(S-13)を得た。
[Example 18]
Preparation of cell culture component (S-13) The cell culture inkjet ink (I-2) was filled into carriage A of a BioSpot inkjet evaluation machine manufactured by Microjet Corporation, and the cell non-adhesive composition (D-1) was filled into carriage B. At the same time, they were printed on the inner surface of a 35 mm diameter untreated dish (polystyrene manufactured by Corning) at a designed interval with a line width of 50 μm, to obtain a cell culture component (S-13).

[実施例19~22]
・細胞培養用部材(S-14~17)の調製
表3に示す材料を使用した以外はで、(S-13)と同様の方法で細胞培養用部材(S-14~17)を調製した。
[Examples 19 to 22]
Preparation of cell culture components (S-14 to 17) Cell culture components (S-14 to 17) were prepared in the same manner as in (S-13), except that the materials shown in Table 3 were used.

[比較例4]
・細胞培養用部材(S-18)
直径35mm未処理ディッシュ(コーニング製のポリスチレン)を準備した。
[Comparative Example 4]
・Cell culture materials (S-18)
An untreated dish (polystyrene, Corning) with a diameter of 35 mm was prepared.

[比較例6]
・細胞培養用部材(S-20)の調製
細胞培養用インクジェットインキ(I-8)を直径35mm未処理ディッシュ(コーニング製のポリスチレン)の上に3000rpmで30秒間スピンコートし、室温で24時間乾燥した後、細胞培養用部材(S-20)を作成した。
[Comparative Example 6]
Preparation of cell culture member (S-20) The inkjet ink for cell culture (I-8) was spin-coated at 3,000 rpm for 30 seconds onto an untreated dish (polystyrene manufactured by Corning) with a diameter of 35 mm, and then dried at room temperature for 24 hours to prepare a cell culture member (S-20).

<評価-2>
[平均表面粗さRa]
細胞培養用部材の培養面の平均表面粗さRa(算術平均表面粗さRa)を、JIS B 0601により測定した。平均表面粗さRaは、平均線からの絶対偏差の平均値を表す。評価結果を表3に示す。
[判断基準]
〇:平均表面粗さ≦0.5μm 平滑な表面
△:0.5μm<平均表面粗さ≦1.0μm 平滑性は劣るが、使用可能
×:1.0μm<平均表面粗さ 凹凸により、細胞の動きが制限され使用不可
<Evaluation -2>
[Average surface roughness Ra]
The average surface roughness Ra (arithmetic mean surface roughness Ra) of the culture surface of the cell culture member was measured according to JIS B 0601. The average surface roughness Ra represents the average value of absolute deviations from the mean line. The evaluation results are shown in Table 3.
[Criteria]
◯: Average surface roughness ≦ 0.5 μm Smooth surface △: 0.5 μm < average surface roughness ≦ 1.0 μm Poor smoothness, but usable ×: 1.0 μm < average surface roughness Unusable because cell movement is restricted by unevenness

[細胞培養用部材のパターン:幅(L)と幅(S)の間隔]
・細胞培養用部材(S-1、2、19)のパターン:
(I)によって形成した細胞接着パターンの幅;L(μm)と、基材の幅;S(μm)を透過式光学顕微鏡10倍で写真撮影し、LとSの幅を計測することによって評価した。
・細胞培養用部材(S-3~17)のパターン:
(I)によって形成した細胞接着パターンの幅;L(μm)と、(D)によって形成した細胞非接着パターンの幅;S(μm)を透過式光学顕微鏡10倍で写真撮影し、LとSの幅を計測することによって評価した。
なお、幅L(μm)、幅S(μm)は設計幅の50μmに近い程、印刷精度が高いことを示す。評価結果を表3に示す。
[Pattern of cell culture member: Spacing between width (L) and width (S)]
Patterns of cell culture components (S-1, 2, 19):
The width L (μm) of the cell adhesion pattern formed by (I) and the width S (μm) of the substrate were photographed using a 10x transmission optical microscope and evaluated by measuring the widths L and S.
Patterns of cell culture components (S-3 to 17):
The width L (μm) of the cell adhesion pattern formed by (I) and the width S (μm) of the cell non-adhesion pattern formed by (D) were photographed using a 10x transmission optical microscope and evaluated by measuring the widths L and S.
The closer the width L (μm) and the width S (μm) are to the designed width of 50 μm, the higher the printing accuracy. The evaluation results are shown in Table 3.

[細胞パターンの形成(細胞配向の形態)]
10%FBS-DMEM培地にマウス線維芽細胞用細胞株(NIH/3T3細胞)を加え、NIH/3T3の濃度が80,000cells/mlとなる細胞懸濁液を作製した。得られた細胞懸濁液2mLを、上記細胞培養用部材(S1~20)に播種した。その後、5%CO/37℃のインキュベーターで7日目まで培養した。
細胞が配向するか確認するために、播種してから直後、7日後の細胞培養状態を透過式光学顕微鏡4倍で写真撮影し、播種直後の細胞形態と、比較することによって、以下の基準で判定し、結果を表3に示した。
[Cell Pattern Formation (Cell Orientation Morphology)]
A mouse fibroblast cell line (NIH/3T3 cells) was added to 10% FBS-DMEM medium to prepare a cell suspension with a concentration of 80,000 cells/ml of NIH/3T3. 2 mL of the obtained cell suspension was seeded on the above cell culture components (S1 to 20). After that, the cells were cultured in a 5% CO 2 /37°C incubator until the 7th day.
To confirm whether the cells were oriented, the cell culture conditions immediately after seeding and 7 days later were photographed using a 4x transmission optical microscope, and the photographs were compared with the cell morphology immediately after seeding to evaluate the orientation according to the following criteria. The results are shown in Table 3.

図5は、本発明の実施例において作製した細胞培養用部材で播種直後、7日目の細胞培養後で観察された細胞配向形態を表した透過式光学顕微鏡写真である。
図5において、各数字のパネルは以下の特徴を有するものである。
1:細胞を播種した直後、細胞がランダムで細胞培養用部材の上に分散していることが観察される。
2:7日目の細胞培養後、接着性を有する線上に細胞が沿うように接着、伸展し、配向していることが観察される。細胞配向が優れている。
3:7日目の細胞培養後、接着性を有する線上に細胞が接着、伸展するが、不規則に配向していることが観察される。細胞配向が不良である。
4:7日目の細胞培養後、細胞が不均一に接着、伸展し、配向しないことが観察される。細胞配向が不良である。
FIG. 5 is a set of transmission optical microscope photographs showing the cell orientation morphology observed immediately after seeding and after 7 days of cell culture in the cell culture components prepared in the examples of the present invention.
In FIG. 5, each number panel has the following characteristics:
1: Immediately after the cells are seeded, the cells are observed to be randomly dispersed on the cell culture substrate.
2: After 7 days of cell culture, it is observed that the cells adhere, spread, and are oriented along the adhesive lines. Cell orientation is excellent.
3: After 7 days of cell culture, cells are observed to adhere and spread on the adhesive lines, but are irregularly oriented. Poor cell orientation.
4: After 7 days of cell culture, it is observed that the cells adhere and spread unevenly and are not oriented. The cell orientation is poor.

Figure 0007604801000003
Figure 0007604801000003

表3に示す実施例の細胞培養用部材(S-1~17)は、平均粗さRaが1.0μm以下となり、7日目の細胞培養後、視野に細線上に細胞が沿うように接着、伸展し、配向していることが観察されたことに対して、[比較例4]では細胞が接着せず不均一な塊となり、配向が確認できなかった。また、[比較例5]では細胞培養用インクジェットインキ(I-8)の粘度が高いため、設計パターンの印刷精度が低く、その結果一部ではパターンから外れ、不規則に並び、配向性がない箇所が存在した。[比較例6]では視野に細胞が不均一に接着し、配向しないことが観察された。 The cell culture members (S-1 to 17) of the examples shown in Table 3 had an average roughness Ra of 1.0 μm or less, and after the seventh day of cell culture, it was observed that the cells adhered, spread, and were oriented along thin lines in the field of view, whereas in [Comparative Example 4] the cells did not adhere and formed uneven clumps, and no orientation was observed. In [Comparative Example 5], the viscosity of the inkjet ink for cell culture (I-8) was high, so the printing accuracy of the design pattern was low, and as a result, some parts were outside the pattern, arranged irregularly, and had no orientation. In [Comparative Example 6], it was observed that the cells adhered unevenly in the field of view and were not oriented.

<培養用部材の調製(シリコーン基材)>
[実施例23]
・細胞培養用部材(S-21)の調製
マイクロジェット社製LaboJet-500インクジェット評価機のキャリッジに実施例1のインクジェットインキ(I-1)を充填し、未処理のシリコーン製6ウェルプレート(ベセル社製のVECELL(登録商標))の一つのウェルの内面に線幅50μmの設計間隔にて印刷し、細胞培養用部材(S-21)を得た。
<Preparation of culture member (silicone substrate)>
[Example 23]
Preparation of cell culture member (S-21) The inkjet ink (I-1) of Example 1 was filled into the carriage of a LaboJet-500 inkjet evaluation machine manufactured by Microjet Corporation, and printed on the inner surface of one well of an untreated silicone 6-well plate (VECELL (registered trademark) manufactured by Vecell Corporation) with a line width of 50 μm at a designed interval to obtain a cell culture member (S-21).

[実施例24]
・細胞培養用部材(S-22)の調製
表4に示す材料を使用した以外は、(S-21)と同様の方法で細胞培養用部材(S-22)を調製した。
[Example 24]
Preparation of cell culture component (S-22) A cell culture component (S-22) was prepared in the same manner as (S-21), except that the materials shown in Table 4 were used.

[実施例25]
・細胞培養用部材(S-23)の調製
未処理のシリコーン製6ウェルプレート(ベセル社製のVECELL(登録商標))の一つのウェルの内面に、細胞非接着性組成物(D-1)を1mL添加し、3000rpmで30秒間スピンコートした。室温で24時間乾燥した後、マイクロジェット社製LaboJet-500インクジェット評価機のキャリッジに(I-3)を充填し、細胞非接着層上に線幅50μmの設計間隔にて印刷し、細胞培養用部材(S-23)を得た。
[Example 25]
Preparation of cell culture member (S-23) 1 mL of the cell non-adhesive composition (D-1) was added to the inner surface of one well of an untreated silicone 6-well plate (VECELL (registered trademark) manufactured by Vecell Corporation) and spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds. After drying at room temperature for 24 hours, (I-3) was filled into the carriage of a LaboJet-500 inkjet evaluation machine manufactured by Microjet Corporation and printed on the cell non-adhesive layer at a designed interval with a line width of 50 μm to obtain a cell culture member (S-23).

[実施例26、27]
・細胞培養用部材(S-24、25)の調製
表4に示材料を使用した以外は,(S-23)と同様の方法で細胞培養用部材(S-24、25)を調製した。
[Examples 26 and 27]
Preparation of cell culture components (S-24, 25) Cell culture components (S-24, 25) were prepared in the same manner as (S-23), except that the materials shown in Table 4 were used.

[実施例28]
・細胞培養用部材(S-26)の調製
マイクロジェット社製BioSpotインクジェット評価機のキャリッジに、細胞培養用インクジェットインキ(I-1)を充填し、未処理のシリコーン製6ウェルプレート(ベセル社製のVECELL(登録商標))の一つのウェルの内面に,線幅0μmの設計間隔にて印刷した後、室温で24時間乾燥した。その後、マイクロジェット社製LaboJet-500インクジェット評価機のキャリッジに細胞非接着性を有する組成物(D-1)を充填し、細胞接着層の上に線幅50μmの設計間隔にて印刷し、細胞培養用部材(S-26)を得た。
[Example 28]
Preparation of cell culture component (S-26) The carriage of a BioSpot inkjet evaluation machine manufactured by Microjet was filled with the inkjet ink for cell culture (I-1), and printed on the inner surface of one well of an untreated silicone 6-well plate (VECELL (registered trademark) manufactured by Vecell) with a line width of 0 μm at a designed interval, and then dried at room temperature for 24 hours. Thereafter, the carriage of a LaboJet-500 inkjet evaluation machine manufactured by Microjet was filled with the composition (D-1) having non-adhesive properties for cells, and printed on the cell adhesion layer with a line width of 50 μm at a designed interval, to obtain a cell culture component (S-26).

[実施例29、30]
・細胞培養用部材(S-27、28)の調製
表4に示す材料を使用した以外は、(S-26)と同様の方法で細胞培養用部材(S-27、28)を調製した。
[Examples 29 and 30]
Preparation of cell culture components (S-27, 28) Cell culture components (S-27, 28) were prepared in the same manner as (S-26), except that the materials shown in Table 4 were used.

[実施例31]
・細胞培養用部材(S-29)の調製
マイクロジェット社製BioSpotインクジェット評価機のキャリッジAに、細胞培養用インクジェットインキ(I-4)、キャリッジBに細胞非接着性組成物(D-2)をそれぞれに充填し、未処理のシリコーン製6ウェルプレート(ベセル社製のVECELL(登録商標))の一つのウェルの内面に,同時に線幅50μmの設計間隔にて印刷し、細胞培養用部材(S-29)を得た。
[Example 31]
Preparation of cell culture member (S-29) The cell culture inkjet ink (I-4) was filled into carriage A of a BioSpot inkjet evaluation machine manufactured by Microjet Corporation, and the cell non-adhesive composition (D-2) was filled into carriage B. Both were printed simultaneously on the inner surface of one well of an untreated silicone 6-well plate (VECELL (registered trademark) manufactured by Vecell Corporation) with a line width of 50 μm at a designed interval to obtain a cell culture member (S-29).

[実施例32、33]
・細胞培養用部材(S-30、31)の調製
表4に示す材料を使用した以外は、(S-29)と同様の方法で細胞培養用部材(S-30~31)を調製した。
[Examples 32 and 33]
Preparation of cell culture components (S-30, 31) Cell culture components (S-30 to 31) were prepared in the same manner as (S-29), except that the materials shown in Table 4 were used.

[比較例7]
・細胞培養用部材(S-32)
直径35mm未処理ディッシュ(コーニング製のポリスチレン)を使用した。
[Comparative Example 7]
・Cell culture materials (S-32)
Untreated dishes (polystyrene, Corning) with a diameter of 35 mm were used.

[比較例8]
・細胞培養用部材(S-33)の調製
未処理のシリコーン製6ウェルプレート(ベセル社製のVECELL(登録商標))の一つのウェルの内面を使用した。
[Comparative Example 8]
Preparation of cell culture member (S-33) The inner surface of one well of an untreated silicone 6-well plate (VECELL (registered trademark) manufactured by Vecell Corporation) was used.

[比較例9]
・細胞培養用部材(S-34)の調製
細胞培養用インクジェットインキ(I-1)を直径35mm未処理ディッシュ(コーニング製のポリスチレン)の上に3000rpmで30秒間スピンコートし、室温で24時間乾燥して細胞培養部材(S-34)を作成した。
[Comparative Example 9]
Preparation of cell culture member (S-34) The inkjet ink for cell culture (I-1) was spin-coated on an untreated dish (polystyrene manufactured by Corning) with a diameter of 35 mm at 3000 rpm for 30 seconds, and dried at room temperature for 24 hours to prepare a cell culture member (S-34).

<評価―3>
[平均表面粗さRa]
評価―2に記載の方法で評価した。
[細胞培養用部材のパターン:幅(L)と幅(S)の間隔]
評価―2に記載の方法で評価した。
<Rating - 3>
[Average surface roughness Ra]
Evaluation was performed according to the method described in 2.
[Pattern of cell culture member: Spacing between width (L) and width (S)]
Evaluation was performed according to the method described in 2.

[酸素透過係数(Dk)]
酸素透過率測定装置(201T、Rehder社)の平面電極セルを使用して、ISO18369-4(FATT法)に定められている方法により細胞培養用部材(S-21~34)の酸素透過係数(Dk)を測定した(1Barrer=1×10-11(STP)cm/cmmmHg)。評価結果を表4に示す。
[判断基準]
◎:Dk≧300Barrer(極めて良好)
○:300>Dk≧200(良好)
△:200>Dk≧20(やや不良)
×:20>Dk(不良)
[Oxygen permeability coefficient (Dk)]
The oxygen permeability coefficient (Dk) of the cell culture components (S-21 to S-34) was measured by the method specified in ISO18369-4 (FATT method) using a flat electrode cell of an oxygen permeability measuring device (201T, Rehder) (1 Barrer = 1 x 10-11 O2 (STP) cm/ cm2 mmHg). The evaluation results are shown in Table 4.
[Criteria]
◎: Dk≧300 Barrer (very good)
○: 300>Dk≧200 (good)
△: 200>Dk≧20 (slightly poor)
×: 20>Dk (defective)

[細胞活性]
細胞培養用部材(S-21~34)をエチレンオキサイドガス滅菌した後、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)にウシ胎児血清(FBS)を10%添加したもの(以下、「10%FBS-DMEM培地」とも呼ぶ。)を培地とし、ヒト肝臓細胞株(Huh7細胞)を1ウェルあたり1.5×105個播種し、5%CO2/37℃のインキュベーターで5日目まで培養した。
細胞活性は、1日後、5日後にATPアッセイを行うことによって評価した。具体的には、培養後の細胞培養用部材に1mlのATP試薬(『細胞』のATP測定試薬: 東洋ビーネット社製) を添加、5回ピペッティングし、5分間室温で静置した後、100ml
の試薬・細胞溶解液を別プレートに分取し1分間撹拌した。これをMithrasLB940(Berthold社製)を用いて発光量を測定し、評価結果を表4に示す。
細胞毒性=(培養5日後の発光量) / (培養1日後の発光量)×100
〇 : 100% ≦ 細胞活性
△ :20% ≦ 細胞活性< 100%
× : 細胞活性< 20%
[Cell Activity]
After the cell culture components (S-21 to 34) were sterilized with ethylene oxide gas, Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) (hereinafter referred to as "10% FBS-DMEM medium") was used as the culture medium, and 1.5 x 105 human liver cell lines (Huh7 cells) were seeded per well and cultured in a 5% CO2 /37°C incubator until the fifth day.
The cell activity was evaluated by performing an ATP assay after 1 and 5 days. Specifically, 1 ml of ATP reagent (ATP measurement reagent for cells: manufactured by Toyo B-Net Co., Ltd.) was added to the cell culture device after the culture, pipetted five times, and allowed to stand at room temperature for 5 minutes. Then, 100 ml of ATP was added to the cell culture device after the culture.
The reagent and cell lysate were dispensed onto a separate plate and stirred for 1 minute. The luminescence intensity was measured using Mithras LB940 (manufactured by Berthold). The evaluation results are shown in Table 4.
Cytotoxicity = (luminescence amount after 5 days of culture) / (luminescence amount after 1 day of culture) x 100
〇 : 100% ≦ Cell activity △ : 20% ≦ Cell activity < 100%
×: Cell activity <20%

[細胞パターンの形成(細胞配向の形態)]
10%FBS-DMEM培地にラットの肝臓から調製した肝細胞(三協ラボサービス提供のSlc/Wister。下記:肝細胞と呼ぶ。)を加え、肝細胞の濃度が8×104個の細胞/mlとなる細胞懸濁液を作製した。得られた細胞懸濁液2mLを、上記細胞培養用部材(S21~34)に播種した。その後、5%CO/37℃のインキュベーターで1日目まで培養した。
細胞が配列するか確認するために、播種してから直後、1日後の細胞培養状態を透過式光学顕微鏡4倍で写真撮影し、播種直後の細胞形態と、比較することによって、以下の基準で判定した。評価結果を表4に示す。
また、図6は、本発明の実施例において作製した細胞培養用部材で播種直後、1日目の細胞培養後で観察された細胞配列の形態を表した模式図である。図6において、各数字の模式図は以下の特徴を有するものである。
1:細胞を播種した直後、視野に細胞がランダムで細胞培養用部材の上に分散していることが観察される。
2:細胞培養1日後、接着性を有する線上に細胞が沿うように接着し、配列していることが観察される。細胞の配列が優れている。
3:細胞培養1日後、接着性を有する線上に細胞が接着するが、不規則に配列していることが観察される。細胞の配列が良好である。
4:細胞培養1日後、細胞が不均一に接着し、配列しないことが観察される。細胞の配列が不良である。
[Cell Pattern Formation (Cell Orientation Morphology)]
Hepatocytes prepared from rat liver (Slc/Wister provided by Sankyo Labo Services; hereafter referred to as hepatocytes) were added to 10% FBS-DMEM medium to prepare a cell suspension with a hepatocyte concentration of 8 x 10 4 cells/ml. 2 mL of the obtained cell suspension was seeded on the above cell culture members (S21-34). After that, the cells were cultured in a 5% CO 2 /37°C incubator until day 1.
To confirm whether the cells were aligned, the cell culture conditions immediately after seeding and one day later were photographed with a 4x transmission optical microscope and compared with the cell morphology immediately after seeding to evaluate the alignment according to the following criteria. The evaluation results are shown in Table 4.
6 is a schematic diagram showing the morphology of cell arrangement observed immediately after seeding and after one day of cell culture in the cell culture device prepared in the Example of the present invention. In FIG. 6, the schematic diagrams indicated by the numbers have the following characteristics.
1: Immediately after the cells are seeded, the cells are observed to be randomly dispersed on the cell culture substrate in the visual field.
2: One day after cell culture, cells were observed to adhere and align along the adhesive lines. Cell alignment was excellent.
3: After one day of cell culture, cells are observed to adhere in lines with adhesiveness, but are irregularly arranged. Cells are well arranged.
4: After one day of cell culture, it is observed that the cells are unevenly attached and not aligned. The alignment of the cells is poor.

Figure 0007604801000004
Figure 0007604801000004

表4に示す実施例で使用している細胞培養部材(S-21~31)は、平均粗さRaが1.0μm以下となり、印刷後の幅L(μm)と幅S(μm)は約50μmであり、印刷精度が高いことを示した。また、酸素透過性は良好であったため、ATPアッセイによる細胞活性は良好であった。更に、培養の1日後、視野に細線上に細胞が沿うように接着し、配列していることが観察された。
一方、比較例7で使用している細胞培養部材(S-32)は、酸素透過が低く、部材の底面から細胞層への十分な酸素を供給でなかったため、ATPアッセイによる細胞活性や細胞配列の形態に悪影響を与えた。また、比較例8で使用している細胞培養部材(S-33)は、シリコーン基材上に、細胞培養用インクジェットインキにより形成されてなるパターン層を有しないため、1日目の細胞培養後、細胞が不均一に接着し、配列しないことが観察され、細胞活性が低かった。更に、比較例9で使用している細胞培養部材(S-34)も、シリコーン基材上に細胞培養用インクジェットインキにより形成されてなるパターン層を有しないため、細胞が不均一に接着し、配列しないことが観察された。
The cell culture components (S-21 to 31) used in the examples shown in Table 4 had an average roughness Ra of 1.0 μm or less, and the width L (μm) and width S (μm) after printing were approximately 50 μm, indicating high printing accuracy. In addition, the oxygen permeability was good, and therefore the cell activity measured by the ATP assay was good. Furthermore, after one day of culture, it was observed that the cells were adhered and aligned along the fine lines in the field of view.
On the other hand, the cell culture member (S-32) used in Comparative Example 7 had low oxygen permeability and was not able to supply sufficient oxygen from the bottom surface of the member to the cell layer, which adversely affected the cell activity and cell arrangement morphology determined by the ATP assay. In addition, the cell culture member (S-33) used in Comparative Example 8 did not have a pattern layer formed by an inkjet ink for cell culture on a silicone substrate, and therefore, after the first day of cell culture, it was observed that the cells adhered non-uniformly and did not arrange, and the cell activity was low. Furthermore, the cell culture member (S-34) used in Comparative Example 9 also did not have a pattern layer formed by an inkjet ink for cell culture on a silicone substrate, and therefore, it was observed that the cells adhered non-uniformly and did not arrange.

<筋芽細胞培養用部材の調製>
[実施例34、35]
・筋芽細胞培養用部材(S-1、S-2)の調製
実施例6、7と同様に、細胞培養用部材(S-1、S-2)を得た。
<Preparation of myoblast culture materials>
[Examples 34 and 35]
Preparation of myoblast culture members (S-1, S-2) Cell culture members (S-1, S-2) were obtained in the same manner as in Examples 6 and 7.

[実施例36]
・筋芽細胞培用養部材(S-21)の調製
直径35mm未処理ディッシュ(コーニング製のポリスチレン)の内面に、細胞非接着性組成物(D-6)を1mL添加し、3000rpmで30秒間スピンコートした。室温で24時間乾燥した後、マイクロジェット社製LaboJet-500インクジェット評価機のキャリッジに(I-1)を充填し、細胞非接着層上に線幅50μm、線間隔30μmの設計間隔にて印刷し、細胞培養用部材(S-21)を得た。
[Example 36]
Preparation of myoblast culture member (S-21) 1 mL of the cell non-adhesive composition (D-6) was added to the inner surface of a 35 mm diameter untreated dish (polystyrene manufactured by Corning), and spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds. After drying at room temperature for 24 hours, (I-1) was filled into the carriage of a Microjet LaboJet-500 inkjet evaluation machine, and printed on the cell non-adhesive layer with a line width of 50 μm and a line interval of 30 μm, to obtain a cell culture member (S-21).

[実施例37~41]
・細胞培養用部材(S-22~27)の調製
表5に示すL/Sを形成した以外は、(S-21)と同様の方法で細胞培養用部材(S-22~27)を調製した。
[Examples 37 to 41]
Preparation of cell culture components (S-22 to 27) Cell culture components (S-22 to 27) were prepared in the same manner as (S-21), except that the L/S shown in Table 5 was formed.

[実施例42~46]
・筋芽細胞培養用部材(S-13~17)の調製
実施例18~22と同様に、細胞培養部材(S-13~17)を得た。
[Examples 42 to 46]
Preparation of myoblast culture members (S-13 to 17) Cell culture members (S-13 to 17) were obtained in the same manner as in Examples 18 to 22.

[比較例10~12]
・筋芽細胞培養用部材(S-18~20)の調製
比較例4~6と同様に、細胞培養部材(S-18~20)を得た。
[Comparative Examples 10 to 12]
Preparation of myoblast culture members (S-18 to 20) Cell culture members (S-18 to 20) were obtained in the same manner as in Comparative Examples 4 to 6.

<評価―4>
[筋芽細胞の分化誘導]
マウス由来筋芽細胞株(C2C12細胞)をミオシン重鎖と核の蛍光染色により観察することにより筋管細胞への分化に及ぼす作用を確認した。なお、ミオシン重鎖は筋管形成過程において発現する筋収縮関連タンパク質であり、ミオシン重鎖の発現と細胞融合による多核化が筋管細胞への分化の特徴である。ミオシン重鎖の蛍光免疫染色および核染色による観察をおこなうことで、筋管細胞への分化の有無や特定方向への配向をより明確に評価でき、筋管組織の形成を観察できる。
<Rating - 4>
[Induction of myoblast differentiation]
The effect on differentiation into myotube cells was confirmed by observing mouse-derived myoblast cell line (C2C12 cells) by fluorescent staining of myosin heavy chain and nuclei. Note that myosin heavy chain is a muscle contraction-related protein expressed during the myotube formation process, and the expression of myosin heavy chain and multinucleation due to cell fusion are characteristics of differentiation into myotube cells. By observing by fluorescent immunostaining of myosin heavy chain and nuclear staining, it is possible to more clearly evaluate the presence or absence of differentiation into myotube cells and their orientation in a specific direction, and to observe the formation of myotube tissue.

10%FBS-DMEM培地にマウス由来筋芽細胞株(C2C12細胞)を加え、C2C12の濃度が50,000cells/mlとなる細胞懸濁液を作製した。得られた細胞懸濁液2mLを、上記細胞培養用部材となるように播種した。
コンフルエント化した後に分化誘導培地(2%HorseSerum(Gibco)、1% 抗生物質‐抗真菌剤混合溶液(anti-anti、Gibco)添加High-glucoseDMEM(D5790、sigma)) に置換した。
筋芽細胞が配列するか確認するために、播種してから3日後、10日後の細胞培養状態を透過式光学顕微鏡4倍で写真撮影し、播種直後の細胞形態と、比較することによって、以下の基準で判定した。
図7は、本発明の実施例において作製した筋芽細胞培養用部材で播種直後、1日目の細胞培養後で観察された細胞配列の形態を表した模式図である。図7において、各数字のパネルは以下の特徴を有するものである。
1:筋芽細胞培養時、接着性を有する線上に細胞が沿うように接着し、配列していることが確認され、基材上に細胞がコンフルエント化していることが観察される。(良)
2:筋芽細胞培養時、接着性を有する線上に細胞が沿うように接着し、配列していることが確認され、基材上に細胞がコンフルエント化していないことが観察される。(可)
3:筋芽細胞培養時、接着性を有する線上に細胞が接着するが、不規則に配列していることが確認され、基材上に細胞がコンフルエント化していることが観察される。(不良)
4:筋芽細胞培養時、接着性を有する線上に細胞が接着するが、接着性が弱く基材から細胞が剥離することが観察される。(不良)
A mouse myoblast cell line (C2C12 cells) was added to 10% FBS-DMEM medium to prepare a cell suspension with a C2C12 concentration of 50,000 cells/ml. 2 mL of the obtained cell suspension was seeded onto the cell culture member.
After the cells became confluent, the medium was replaced with a differentiation induction medium (High-glucose DMEM (D5790, Sigma) supplemented with 2% Horse Serum (Gibco) and 1% antibiotic-antimycotic mixed solution (anti-anti, Gibco)).
To confirm whether the myoblasts were aligned, the cell culture conditions 3 and 10 days after seeding were photographed using a 4x transmission optical microscope and compared with the cell morphology immediately after seeding, and judged according to the following criteria.
Fig. 7 is a schematic diagram showing the morphology of cell arrangement observed immediately after seeding and after one day of cell culture in the myoblast culture component prepared in the Example of the present invention. In Fig. 7, the panels with numbers have the following characteristics.
1: During myoblast culture, it was confirmed that the cells adhered and aligned along the adhesive lines, and it was observed that the cells were confluent on the substrate. (Good)
2: During myoblast culture, it was confirmed that the cells adhered and aligned along the adhesive lines, and it was observed that the cells were not confluent on the substrate. (Acceptable)
3: During myoblast culture, the cells adhere to the adhesive lines, but are irregularly arranged, and the cells are observed to be confluent on the substrate (poor).
4: During myoblast culture, the cells adhere to the adhesive lines, but the adhesion is weak and the cells are observed to peel off from the substrate. (Poor)

[細胞蛍光染色]
培養10日目に、コンフルエント化したC2C12細胞を定法に従って蛍光染色した。核はヘキスト33342(H3570、サーモフィッシャーサイエンティフィック、米国)で、ミオシン重鎖はアンチMYH(SC-20641、コスモ・バイオ、東京)とGoatAnti-RabbitIgGH&Lアレクサフルオロ488(ab150077、アブカム、)で染色した。染色した細胞を透過式光学顕微鏡で観察した。
図8は、本発明の実施例において作製した筋芽細胞培養用部材で播種直後、1日目の細胞培養後で観察された細胞配列の形態を表した模式図である。図8において、各数字のパネルは以下の特徴を有するものである。
〇:ミオシン重鎖が横軸方向に配向し、筋管組織を模倣していることが観察される。
×:ミオシン重鎖がランダムな方向に確認され、筋管組織を模倣できていない。
‐:細胞が剥離し組織を構築せず不良。
[Cytofluorescence staining]
On day 10 of culture, confluent C2C12 cells were stained with fluorescent dyes according to standard methods. Nuclei were stained with Hoechst 33342 (H3570, Thermo Fisher Scientific, USA), and myosin heavy chain was stained with anti-MYH (SC-20641, Cosmo Bio, Tokyo) and Goat Anti-Rabbit IgG H&L Alexa Fluor 488 (ab150077, Abcam). Stained cells were observed under a transmitted light microscope.
Fig. 8 is a schematic diagram showing the morphology of cell arrangement observed immediately after seeding and after one day of cell culture in the myoblast culture component prepared in the Example of the present invention. In Fig. 8, the panels with numbers have the following characteristics.
○: Myosin heavy chains are observed to be oriented along the transverse axis, mimicking myotube tissue.
×: Myosin heavy chains were observed in random directions, failing to mimic myotube tissue.
-: Cells peel off and do not form tissue, resulting in poor results.

Figure 0007604801000005
Figure 0007604801000005


表5に示す実施例34、35で使用している筋芽細胞培養基材では細胞接着部位が基材から剥離することなく、培養10日後に、配向性を有したまま、コンフルエント化し心筋模倣組織を形成した。実施例36~41では非接着樹脂中の硬化剤により、基材からの剥離を防ぎ、心筋模倣組織を形成した。実施例36~38では非接着部のポリエチレンオキサイドの配合比により効率的に筋芽細胞が筋管へ分化し、心筋模倣組織を形成することができた。
比較例10では細胞が接着せず不均一な塊となり、時間と共に基材から剥離した。比較例11では細胞培養用インクジェットインキ(I-8)の粘度が高いため、接着塗液面から細胞が流出し配向性を示したが、一部ではパターンから外れ、不規則に並び、配向性がない箇所が存在し、基材から剥離した。比較例12では視野に細胞が不均一に接着し、配向しないことが観察された。
図8に示す分化培地で培養した細胞の免疫染色図である。青色は核、緑色はミオシン重鎖を示す。培養3日目から培養10日目まで分化培地を使用することにより、細胞は横軸方向に配向し、細胞の融合と、長大な筋管の形成を観察することができた。
In the myoblast culture substrate used in Examples 34 and 35 shown in Table 5, the cell adhesion sites did not detach from the substrate, and after 10 days of culture, the cells became confluent while maintaining their orientation, forming a myocardial mimetic tissue. In Examples 36 to 41, the hardener in the non-adhesive resin prevented the cells from detaching from the substrate, forming a myocardial mimetic tissue. In Examples 36 to 38, the compounding ratio of polyethylene oxide in the non-adhesive portion allowed the myoblasts to efficiently differentiate into myotubes, forming a myocardial mimetic tissue.
In Comparative Example 10, the cells did not adhere but formed non-uniform clumps, and peeled off from the substrate over time. In Comparative Example 11, because the viscosity of the inkjet ink for cell culture (I-8) was high, the cells flowed out from the adhesive coating surface and showed orientation, but in some places the cells were out of the pattern, arranged irregularly, and had no orientation, and peeled off from the substrate. In Comparative Example 12, it was observed that the cells adhered non-uniformly within the field of view and were not oriented.
Immunostaining of cells cultured in the differentiation medium shown in Figure 8. Blue indicates nuclei, and green indicates myosin heavy chain. By using the differentiation medium from day 3 to day 10 of culture, the cells were oriented in the horizontal axis direction, and cell fusion and the formation of long myotubes could be observed.

<産業上の利用可能性>
細胞の配向制御技術により、臓器チップの作成が可能となり、創薬スクリニング方法としての展開が期待される。また、生分解性材料への塗工も可能なことから、細胞シートや人工臓器への応用も可能である。
<Industrial Applicability>
The cell orientation control technology enables the creation of organ chips, which is expected to be used as a drug discovery screening method. In addition, since the technology can be applied to biodegradable materials, it can also be applied to cell sheets and artificial organs.

1 細胞培養用部材
2 細胞培養用インクジェットインキ(I)によって形成した細胞接着パターンの幅;L(μm)
3 基材のパターンの幅;S(μm)
4 基材
5 培養層
6 細胞非接着性組成物(D)によって形成した細胞非接着パターンの幅;S(μm)
1 Cell culture member 2 Width of cell adhesion pattern formed by inkjet ink for cell culture (I); L (μm)
3 Width of the pattern on the substrate: S (μm)
4 Substrate 5 Culture layer 6 Width of the cell non-adhesive pattern formed by the cell non-adhesive composition (D); S (μm)

Claims (15)

細胞接着性材料(A)、表面張力調整剤(B)および溶媒(C)を含有する細胞培養用インクジェットインキ(I)であって、下記 (1)~()の条件を満たし、前記溶媒(C)が、水および水溶性溶媒を含む、細胞培養用インクジェットインキ(I)。
(1)細胞培養用インクジェットインキ100質量%中、細胞接着性材料(A)の含有量が0.01質量%以上、0.18質量%以下である。
(2)25℃における粘度が50mPa・s以下である。
(3)表面張力が20mN/m以上、50mN/m以下である。
(4)細胞培養用インクジェットインキ100質量%中、表面張力調整剤(B)の含有量が0.001質量%以上、10質量%以下である。
(5)細胞培養用インクジェットインキ100質量%中、溶媒(C)の含有量が90質量%以上である。
ただし、前記細胞培養用インクジェットインキ(I)が、1%(重量/体積)~20%(重量/体積)の濃度で低温適応海洋種の天然資源に由来するアミノ酸鎖ゼラチンポリマーを順に含み、光重合開始剤等の重合開始剤を更に含む溶液を含む組成物であって、前記アミノ酸鎖がメタクリロイル基又はアクリロイル基からなる群から選択される化学物質で化学的に官能化されてフリーラジカルの存在下で重合又は架橋に対して反応性となる場合、
及び、
前記細胞培養用インクジェットインキ(I)が、更にハイドロゲル前駆体(前記細胞接着性材料(A)を除く)を含み、かつ、前記細胞接着性材料(A)が粒子である場合を除く。
An inkjet ink (I) for cell culture containing a cell adhesive material (A), a surface tension adjuster (B) and a solvent (C), the inkjet ink (I) for cell culture satisfying the following conditions (1) to ( 5 ), wherein the solvent (C) contains water and a water-soluble solvent.
(1) The content of the cell adhesive material (A) is 0.01% by mass or more and 0.18 % by mass or less based on 100% by mass of the ink-jet ink for cell culture.
(2) The viscosity at 25°C is 50 mPa·s or less.
(3) The surface tension is 20 mN/m or more and 50 mN/m or less.
(4) The content of the surface tension adjuster (B) is 0.001% by mass or more and 10% by mass or less, based on 100% by mass of the ink-jet ink for cell culture.
(5) The content of the solvent (C) is 90% by mass or more based on 100% by mass of the ink-jet ink for cell culture.
With the proviso that said inkjet ink for cell culture (I) is a composition comprising a solution comprising, in order, an amino acid chain gelatin polymer derived from a natural source of a cold adapted marine species at a concentration of 1% (w/v) to 20% (w/v), and further comprising a polymerization initiator such as a photoinitiator, wherein said amino acid chains are chemically functionalized with a chemical selected from the group consisting of methacryloyl groups or acryloyl groups to render them reactive to polymerization or crosslinking in the presence of free radicals;
And,
This excludes the case where the ink-jet ink for cell culture (I) further contains a hydrogel precursor (excluding the cell adhesive material (A)) and the cell adhesive material (A) is in the form of particles.
細胞接着性材料(A)が、細胞外マトリックスおよび合成基質からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1に記載の細胞培養用インクジェットインキ(I)。 The inkjet ink (I) for cell culture according to claim 1, wherein the cell adhesive material (A) comprises at least one material selected from the group consisting of extracellular matrices and synthetic substrates. 基材上に、請求項1または2に記載の細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着パターン層を有する細胞培養用部材。 A cell culture member having a cell adhesion pattern layer formed on a substrate using the ink-jet ink for cell culture (I) according to claim 1 or 2 . 基材上に、細胞非接着層、請求項1または2に記載の細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着パターン層の順で積層されてなる細胞培養用部材。 3. A cell culture member comprising a substrate, a non-cell adhesive layer, and a cell adhesive pattern layer formed by the ink-jet ink (I) for cell culture according to claim 1 , laminated in this order on the substrate. 基材上に、請求項1または2に記載の細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着層、細胞非接着パターン層の順で積層されてなる細胞培養用部材。 A cell culture member comprising a substrate, a cell adhesion layer formed from the ink-jet ink (I) for cell culture according to claim 1 or 2 , and a non-cell adhesion pattern layer laminated in this order on the substrate. 基材上に、請求項1または2に記載の細胞培養用インクジェットインキ(I)により形成された細胞接着パターン層と、細胞非接着パターン層とを有する細胞培養用部材。 A cell culture member having a cell adhesive pattern layer and a cell non-adhesive pattern layer formed on a substrate using the ink-jet ink for cell culture (I) according to claim 1 or 2 . 細胞非接着層または細胞非接着パターン層が、細胞非接着性組成物(D)により形成されてなる請求項いずれか1項に記載の細胞培養用部材。 The cell culture member according to any one of claims 4 to 6 , wherein the non-cell-adhesive layer or the non-cell-adhesive patterned layer is formed from a non-cell-adhesive composition (D). 細胞非接着性組成物(D)が、25℃における粘度が50mPa・s以下であり、表面張力が20mN/m以上、50mN/m以下である請求項に記載の細胞培養用部材。 8. The cell culture member according to claim 7 , wherein the non-cell-adhesive composition (D) has a viscosity at 25°C of 50 mPa·s or less and a surface tension of 20 mN/m or more and 50 mN/m or less. 細胞非接着性組成物(D)100重量%中に、細胞非接着性樹脂(D1)を0.1質量%以上、50質量%以下含む請求項またはに記載の細胞培養用部材。 9. The cell culture member according to claim 7 or 8 , comprising 0.1 mass % or more and 50 mass % or less of the non-cell-adhesive resin (D1) relative to 100 mass % of the non-cell-adhesive composition (D). 培養面の平均表面粗さRaが、1.0μm以下である請求項いずれか1項に記載の細胞培養用部材。 The cell culture member according to any one of claims 3 to 9 , wherein the average surface roughness Ra of the culture surface is 1.0 µm or less. 基材がシリコーン基材であり、ISO18369-4(FATT法)による酸素透過係数(Dk)が、200Barrer(1Barrer=1×10-11(STP)cm/cmmmHg)以上である請求項10いずれか1項に記載の細胞培養用部材。 11. The cell culture member according to claim 3 , wherein the substrate is a silicone substrate and has an oxygen permeability (Dk) according to ISO18369-4 (FATT method) of 200 Barrer (1 Barrer = 1 x 10-11 O2 (STP)cm/ cm2 mmHg) or more. 生体内の細胞配向を再現するための請求項11いずれか1項に記載の細胞培養用部材。 The cell culture member according to any one of claims 3 to 11, for reproducing cell orientation in a living body. 基材上に、請求項1または2に記載の細胞培養用インクジェットインキ(I)をインクジェット印刷し、培養層を形成する、細胞培養用部材の製造方法。 A method for producing a cell culture member, comprising ink-jet printing the ink-jet ink for cell culture (I) according to claim 1 or 2 onto a substrate to form a culture layer. 基材上に、請求項1または2に記載の細胞培養用インクジェットインキ(I)および細胞非接着性組成物(D)をインクジェット印刷し、培養層を形成する、細胞培養用部材の製造方法。 A method for producing a cell culture member, comprising inkjet printing the inkjet ink for cell culture (I) and the non-cell-adhesive composition (D) according to claim 1 or 2 onto a substrate to form a culture layer. 請求項12いずれか1項に記載の細胞培養用部材により細胞を配向する、細胞パターンの形成方法。 A method for forming a cell pattern, comprising orienting cells using the cell culture member according to any one of claims 3 to 12 .
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