JPH02265477A - 神経線維の成長方向を制御する素子及びその製造法 - Google Patents
神経線維の成長方向を制御する素子及びその製造法Info
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- JPH02265477A JPH02265477A JP1085135A JP8513589A JPH02265477A JP H02265477 A JPH02265477 A JP H02265477A JP 1085135 A JP1085135 A JP 1085135A JP 8513589 A JP8513589 A JP 8513589A JP H02265477 A JPH02265477 A JP H02265477A
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Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、神経線維の成長方向を制御する素子及びその
製造法に関する。
製造法に関する。
神経細胞を人工環境下で培養し、その成長を人為的に制
御することは、脳・神経系の機能を解明する上にも、ま
た神経細胞をコンピュータなどの情報処理素子として利
用する上にも重要なことである。
御することは、脳・神経系の機能を解明する上にも、ま
た神経細胞をコンピュータなどの情報処理素子として利
用する上にも重要なことである。
神経細胞は、胎生期などの一時期を除いて増殆しないこ
と、長い軸索や複雑な樹状突起をもつ形態のため生体か
らとり出す際に損傷を受けやすいこと、また生存あるい
は神経線維の成長に微量の成長因子が必要なこと、など
の理由により試験管内で培養することが困難な細胞であ
った。
と、長い軸索や複雑な樹状突起をもつ形態のため生体か
らとり出す際に損傷を受けやすいこと、また生存あるい
は神経線維の成長に微量の成長因子が必要なこと、など
の理由により試験管内で培養することが困難な細胞であ
った。
しかし、近年の解剖学や組織培養学の進歩と神経成長因
子（ＮＧＦ）の発見及び利用によって、神経細胞の培養
も次第に容易になってきた。
子（ＮＧＦ）の発見及び利用によって、神経細胞の培養
も次第に容易になってきた。
更に最近では培養した神経細胞の成長を制御すること、
例えば神経線維の成長方向を制御することも可能となっ
てきた。
例えば神経線維の成長方向を制御することも可能となっ
てきた。
神経線維の成長方向を制御する方法としては、従来、フ
ィブロネクチン、ラミニン、及びコラーゲン等のタンパ
ク質やポリオルニチン及びポリリジン等のポリペプチド
をシャーレ上に帯状にプリントし、それに沿って神経線
維を成長させる方法〔エキスベリメンタル・セル・リサ
ーチ（Ｅｘｐｔｌ、Ｃｅ１ｌ Ｒｅｓ、）９８巻。
ィブロネクチン、ラミニン、及びコラーゲン等のタンパ
ク質やポリオルニチン及びポリリジン等のポリペプチド
をシャーレ上に帯状にプリントし、それに沿って神経線
維を成長させる方法〔エキスベリメンタル・セル・リサ
ーチ（Ｅｘｐｔｌ、Ｃｅ１ｌ Ｒｅｓ、）９８巻。
１５９−１６９頁、１９７６年）、ＮＧＦの濃度勾配の
方向に神経線維を成長させる方法〔ジャーナル・オブ・
セル・バイオロジー（Ｊ、Ｃｅ１ｌＢｉｏ１．）８７＃
！！、５４６−５５４頁。
方向に神経線維を成長させる方法〔ジャーナル・オブ・
セル・バイオロジー（Ｊ、Ｃｅ１ｌＢｉｏ１．）８７＃
！！、５４６−５５４頁。
１９８０年〕、微弱電流の方向に成長方向を変えル方法
（ジャーナル・オブ・ニューロサイエンス・リサーチ（
Ｊ、Ｎｅｕｒｏｓｃ ｉ、Ｒｅｓ、）１３巻、２４５−
２５６頁、１９８５年〕などがあった。
（ジャーナル・オブ・ニューロサイエンス・リサーチ（
Ｊ、Ｎｅｕｒｏｓｃ ｉ、Ｒｅｓ、）１３巻、２４５−
２５６頁、１９８５年〕などがあった。
またリソグラフィー法とイオンエツチング法を組み合わ
せた方法で、石英ガラスの表面に規則的な溝構造を形成
した素子をつくり、この溝の方向に沿って神経線維を伸
ばす方法も、プレイン・リサーチ（Ｂｒａ ｉｎ Ｒ
ｅｓ、）４４６巻。
せた方法で、石英ガラスの表面に規則的な溝構造を形成
した素子をつくり、この溝の方向に沿って神経線維を伸
ばす方法も、プレイン・リサーチ（Ｂｒａ ｉｎ Ｒ
ｅｓ、）４４６巻。
１８９−１９４頁、１９８８年、及び特開昭６３−１１
９７５４号公報で提案されている。
９７５４号公報で提案されている。
しかし、タンパク質やポリペプチドのプリントに沿って
神経線維を成長させる方法は変性しやすい高分子を用い
るため保存性に問題があり、ＮＧＦの濃度勾配による方
法は極めて高度なテクニックが必要で再現性に問題があ
り、微弱電流による方法は細胞へのｔ場の影響が充分に
解明されていない問題がある。また石英ガラス表面の溝
に沿って成長させる方法は、石英ガラス表面に溝を形成
させるものであり、リソグラフィー法、イオンエツチン
グ法という高度なテクニックが必要であるため、安定に
、容易に、また大量に素子を作製することが困難である
。
神経線維を成長させる方法は変性しやすい高分子を用い
るため保存性に問題があり、ＮＧＦの濃度勾配による方
法は極めて高度なテクニックが必要で再現性に問題があ
り、微弱電流による方法は細胞へのｔ場の影響が充分に
解明されていない問題がある。また石英ガラス表面の溝
に沿って成長させる方法は、石英ガラス表面に溝を形成
させるものであり、リソグラフィー法、イオンエツチン
グ法という高度なテクニックが必要であるため、安定に
、容易に、また大量に素子を作製することが困難である
。
本発明は、安定に、容易に、また大量に製造することが
可能な、神経線維の成長方向を制御する素子及びその製
造法を提供するものである。
可能な、神経線維の成長方向を制御する素子及びその製
造法を提供するものである。
本発明の素子は第１図に示すように、生体組織ないし細
胞と接する部分に多数の微細起伏を刻設した表面を具え
てなるものである。第１図に示す素子は、微細起伏が細
条溝で、細条溝が幅０．１〜１１０００ＩＪ、深さ０．
１〜１０００μｍの寸法を有し、細条溝が互いに平行に
構成されている。
胞と接する部分に多数の微細起伏を刻設した表面を具え
てなるものである。第１図に示す素子は、微細起伏が細
条溝で、細条溝が幅０．１〜１１０００ＩＪ、深さ０．
１〜１０００μｍの寸法を有し、細条溝が互いに平行に
構成されている。
素子の全体形状は、第１図に示すような板状のみでなく
、皿状、球状、繊維状、筒状、粒子状でも良い、微細起
伏は細条溝ばかりでなく敷石状のものであっても良い、
細条溝は直線状、曲線、波状であっても良く、それらは
平行だけでなく、複雑な形状であっても良い、細条溝の
断面形状もＵ字形、７字形、ばち形等任意のもので良い
。
、皿状、球状、繊維状、筒状、粒子状でも良い、微細起
伏は細条溝ばかりでなく敷石状のものであっても良い、
細条溝は直線状、曲線、波状であっても良く、それらは
平行だけでなく、複雑な形状であっても良い、細条溝の
断面形状もＵ字形、７字形、ばち形等任意のもので良い
。
この素子は、神経線維を細条溝等に沿って配向成長させ
ることができる。
ることができる。
本発明では、この素子を次式（Ｉ）
で表わされるエポキシアクリレート及び次式（Ｉ［ｌ）
（ｍは１から６の整数、好ましくは４）で表わされるポ
リエチレングリコールジメタクリレート及び次式（ＩＶ
） ＯＯ （ｎは１から６の整数、好ましくは４）で表わされるポ
リエチレングリコールジアクリレート及び次式（Ｉ＋） Ｈｓ Ｈｓ ＯＣＨｚ ＣＨｚ ＯＣＣ：ＣＨｚ （ＩＶ）で
表わされるビスフェノールＡエチレンオキシド付加物ジ
メタクリレート及び次式（Ｖ）０ Ｈ Ｈｓ Ｍ Ｏ で表わされるトリシクロデカニルジメチロールジアクリ
レートから成る群から選ばれる１種又は２種以上の光硬
化性アクリレート及び／又は光硬化性メタクリレート樹
脂で成形する。
（ｍは１から６の整数、好ましくは４）で表わされるポ
リエチレングリコールジメタクリレート及び次式（ＩＶ
） ＯＯ （ｎは１から６の整数、好ましくは４）で表わされるポ
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表わされるビスフェノールＡエチレンオキシド付加物ジ
メタクリレート及び次式（Ｖ）０ Ｈ Ｈｓ Ｍ Ｏ で表わされるトリシクロデカニルジメチロールジアクリ
レートから成る群から選ばれる１種又は２種以上の光硬
化性アクリレート及び／又は光硬化性メタクリレート樹
脂で成形する。
これらの光硬化性樹脂アクリレート及び／又は光硬化性
メタクリレート樹脂はｌ−ヒドロキシシクロへキシルフ
ェニルケトン等の光重合開始剤と共に使用され、１．６
−ヘキサンジメタクリレート等の希釈剤と共に使用され
てもよい。
メタクリレート樹脂はｌ−ヒドロキシシクロへキシルフ
ェニルケトン等の光重合開始剤と共に使用され、１．６
−ヘキサンジメタクリレート等の希釈剤と共に使用され
てもよい。
成形条件は、例えば室温で、光量が１，０００〜１０．
ＯＯＯｍＪ／ｃｍ”となるように数秒〜数分間光照射す
る。
ＯＯＯｍＪ／ｃｍ”となるように数秒〜数分間光照射す
る。
本発明の素子の製造法を第２図により説明する。
ガラス基板１にスパッタ蒸着、真空蒸着等により金属を
蒸着する（第２図（ａ））、１ｉＦｊ、た金属膜２の上
にフォトレジスト３をスピンコードで塗布しく第２図（
ｂ））、望みのパターンを描いたフォトマスク４をかぶ
せて露光する（第２図（ｃ））、現像液でレジストの露
光部を洗い流してレジストパターン５を形成しく第２図
（ｄ））、金属膜２をエツチング液で除去する（第２図
（ｅ））、金属膜の上に残ったレジストパターン５を溶
剤で洗い流す（第２図（ｒ））、これでフォトマスクの
パターンを写しとったスタンパー６が完成する。完成し
たスタンパー６に別のガラス板７をかぶせ、スタンパー
６とガラス７の間に合成樹脂８を流し込み、樹脂を光で
硬化させる（第２図（ｇ））、ガラス７とスタンパー６
を除去すると、スタンパー６の表面のパターンを転写し
た合成樹脂からなる素子９（第２図（ｈ））が完成する
。
蒸着する（第２図（ａ））、１ｉＦｊ、た金属膜２の上
にフォトレジスト３をスピンコードで塗布しく第２図（
ｂ））、望みのパターンを描いたフォトマスク４をかぶ
せて露光する（第２図（ｃ））、現像液でレジストの露
光部を洗い流してレジストパターン５を形成しく第２図
（ｄ））、金属膜２をエツチング液で除去する（第２図
（ｅ））、金属膜の上に残ったレジストパターン５を溶
剤で洗い流す（第２図（ｒ））、これでフォトマスクの
パターンを写しとったスタンパー６が完成する。完成し
たスタンパー６に別のガラス板７をかぶせ、スタンパー
６とガラス７の間に合成樹脂８を流し込み、樹脂を光で
硬化させる（第２図（ｇ））、ガラス７とスタンパー６
を除去すると、スタンパー６の表面のパターンを転写し
た合成樹脂からなる素子９（第２図（ｈ））が完成する
。
ガラス基板に蒸着する金属は、ガラス面との接着性が良
（、エツチングが容易で、かつ樹脂の硬化後、樹脂との
剥離性の良好なものがよい、銅、クロム、ニッケル等が
使用できるが、安定性の点でクロムが好ましい、フォト
マスクに描かれるパターンは、例えば１〜１０００μｍ
の適当な間隔（顕？Ｉ１ｍで観察可能であればよい）、
好ましくは５〜５０μｍの間隔に配置した平行直線、波
形曲線、同心円又は格子状紋様、長方形又は円等を平行
直線で結んだ回路状紋様等、単純なものから複雑なもの
まで任意のパターンが可能である。
（、エツチングが容易で、かつ樹脂の硬化後、樹脂との
剥離性の良好なものがよい、銅、クロム、ニッケル等が
使用できるが、安定性の点でクロムが好ましい、フォト
マスクに描かれるパターンは、例えば１〜１０００μｍ
の適当な間隔（顕？Ｉ１ｍで観察可能であればよい）、
好ましくは５〜５０μｍの間隔に配置した平行直線、波
形曲線、同心円又は格子状紋様、長方形又は円等を平行
直線で結んだ回路状紋様等、単純なものから複雑なもの
まで任意のパターンが可能である。
縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ１ｍｍのガラス基板にク
ロムを膜厚が約１μｍとなるようにスパッタ蒸着した。
ロムを膜厚が約１μｍとなるようにスパッタ蒸着した。
このときのスパッタ蒸着の条件は、電流ＬＡ、電圧３５
０ Ｖ、圧力５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒで気体はアルゴ
ンを用い、蒸着金属量は３５ｃｍ３／ｍｉｎで行った。
０ Ｖ、圧力５ Ｘ １０−’Ｔｏｒｒで気体はアルゴ
ンを用い、蒸着金属量は３５ｃｍ３／ｍｉｎで行った。
これに、フォトレジストＡＺ１３５０Ｊ （ヘキスト社
製商品名）とレジスト希釈液ＡＺシンナ（ヘキスト社製
商品名）を重量比でｌｏ：３に混合してｌＩ製したレジ
スト液をスピンコードした０次いで、１０μｍの等間隔
平行直線のスリットを有すフォトマスクをかぶせ、光量
２５〜３５ｍＪ／ｃｍ”で露光した後、現像液ＡＺデベ
ロッパー（ヘキスト社製商品名）で洗浄してレジストパ
ターンを形成させた。露出したクロムをエツチング液（
硝酸第二セリウムアンモニウム１６５ ｇ／ｌ及び過塩
素酸３０ｇ／ｌを含む水溶液）で、液温４０〜５０℃で
処理して除去したのち、レジスト剥離液ＡＺリムーバー
１００（ヘキスト社製商品名）でレジストパターンを除
去し、１０μｍの等間隔の凹凸を有すスタンパーを作製
した。
製商品名）とレジスト希釈液ＡＺシンナ（ヘキスト社製
商品名）を重量比でｌｏ：３に混合してｌＩ製したレジ
スト液をスピンコードした０次いで、１０μｍの等間隔
平行直線のスリットを有すフォトマスクをかぶせ、光量
２５〜３５ｍＪ／ｃｍ”で露光した後、現像液ＡＺデベ
ロッパー（ヘキスト社製商品名）で洗浄してレジストパ
ターンを形成させた。露出したクロムをエツチング液（
硝酸第二セリウムアンモニウム１６５ ｇ／ｌ及び過塩
素酸３０ｇ／ｌを含む水溶液）で、液温４０〜５０℃で
処理して除去したのち、レジスト剥離液ＡＺリムーバー
１００（ヘキスト社製商品名）でレジストパターンを除
去し、１０μｍの等間隔の凹凸を有すスタンパーを作製
した。
このようにして得られたスタンパ−に厚さ１ｍｍのスペ
ーサをはさんで別のガラス板をかぶせその中にビスフェ
ノールＡエチレンオキシド付加物ジメタクリレート（分
子量１６Ｂ）を流し込み、室温で、波長３００〜４５０
ｍｍの光を総量３．５００〜５．ＯＯＯｍＪ／ｃｍ”と
なるように照射して硬化・成形し、溝幅ｌＯμｍ２間隔
１０ｕｎ、深さ１μｍの微細溝構造をもつ素子を作製し
た。
ーサをはさんで別のガラス板をかぶせその中にビスフェ
ノールＡエチレンオキシド付加物ジメタクリレート（分
子量１６Ｂ）を流し込み、室温で、波長３００〜４５０
ｍｍの光を総量３．５００〜５．ＯＯＯｍＪ／ｃｍ”と
なるように照射して硬化・成形し、溝幅ｌＯμｍ２間隔
１０ｕｎ、深さ１μｍの微細溝構造をもつ素子を作製し
た。
この素子を用いて、成熟マウスから採取したを随後根神
経節細胞を培養した。培養液は、ハム（Ｈａｍ）Ｆ−１
２培地とダルベツコ（Ｄｕｌ−ｂｅｃｃｏ）ＭＥＭ培地
との１：１混合液にプロゲステロン（３０ｍＭ）、イン
シュリン（５ｍｇ／ｆ）、トランスフェリン（Ｉ００ｍ
ｇ／ｊり及びＮＧＦ （７Ｓ−ＮＧＦ２００ｕｇ／ｊり
を添加したものを使用し、５％ＣＯ□雰囲気下、３７℃
で４８時間培養した後、顕微鏡で神経線維の成長を観察
した。その結果、微細溝の方向に沿って神経線維が成長
しているのが観察された。神経線維をよく伸ばしている
５個の細胞を平均すると神経線維が溝方向へ伸びている
長さと溝方向と垂直方向へ伸びている長さの比は３゜８
で、溝のない平面で培養した場合の比１．０に比べ大き
な値であった。
経節細胞を培養した。培養液は、ハム（Ｈａｍ）Ｆ−１
２培地とダルベツコ（Ｄｕｌ−ｂｅｃｃｏ）ＭＥＭ培地
との１：１混合液にプロゲステロン（３０ｍＭ）、イン
シュリン（５ｍｇ／ｆ）、トランスフェリン（Ｉ００ｍ
ｇ／ｊり及びＮＧＦ （７Ｓ−ＮＧＦ２００ｕｇ／ｊり
を添加したものを使用し、５％ＣＯ□雰囲気下、３７℃
で４８時間培養した後、顕微鏡で神経線維の成長を観察
した。その結果、微細溝の方向に沿って神経線維が成長
しているのが観察された。神経線維をよく伸ばしている
５個の細胞を平均すると神経線維が溝方向へ伸びている
長さと溝方向と垂直方向へ伸びている長さの比は３゜８
で、溝のない平面で培養した場合の比１．０に比べ大き
な値であった。
本発明の素子は、従来のように高価な石英ガラスをリソ
グラフィー法、イオンエツチング法という高度のテクニ
ックを必要とする方法でつくられたものではなく、工業
製品に汎用されている光硬化性アクリレート及び／又は
光硬化性メタアクリレート樹脂を成形してつくられるの
で、安価に、かつ大量に製造することができる。また石
英ガラスと異なり加工しやすいので、神経修復材料等の
医療用具に応用できる。
グラフィー法、イオンエツチング法という高度のテクニ
ックを必要とする方法でつくられたものではなく、工業
製品に汎用されている光硬化性アクリレート及び／又は
光硬化性メタアクリレート樹脂を成形してつくられるの
で、安価に、かつ大量に製造することができる。また石
英ガラスと異なり加工しやすいので、神経修復材料等の
医療用具に応用できる。
また、本発明の素子の製造法は、上述のとおり作製した
スタンパ−を型とするので、同一の構造・形状の素子を
何個でも安定して製造することができ、量産性に冨む。
スタンパ−を型とするので、同一の構造・形状の素子を
何個でも安定して製造することができ、量産性に冨む。
第１図は本発明の素子の斜視図、第２図は本発明の素子
の製造法を示す断面図である。 符号の説明 ｌ・・・ガラス基板 ２・・・金属膜 ３・・・フォトレジスト ４・・・フォトマスク ５・・・レジストパターン ６・・・スタンパー ７・・・ガラス板 ８・・・合成樹脂 （ａ） （ｅ） （ｂ） （＋） （ｃ） 第 図 （ｄ） （ｈ） 第 図
の製造法を示す断面図である。 符号の説明 ｌ・・・ガラス基板 ２・・・金属膜 ３・・・フォトレジスト ４・・・フォトマスク ５・・・レジストパターン ６・・・スタンパー ７・・・ガラス板 ８・・・合成樹脂 （ａ） （ｅ） （ｂ） （＋） （ｃ） 第 図 （ｄ） （ｈ） 第 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、次式（ I ） ▲数式、化学式、表等があります▼（ I ） （ｎは１から６の整数） で表わされるポリエチレングリコールジアクリレート及
び次式（II） ▲数式、化学式、表等があります▼（II） で表わされるエポキシアクリレート及び次式（III）▲
数式、化学式、表等があります▼（III） （ｍは１から６の整数） で表わされるポリエチレングリコールジメタクリレート
及び次式（IV） ▲数式、化学式、表等があります▼（IV） で表わされるビスフェノールＡエチレンオキシド付加物
ジメタクリレート及び次式（Ｖ） ▲数式、化学式、表等があります▼（Ｖ） で表わされるトリシクロデカニルジメチロールジアクリ
レートから成る群から選ばれる１種又は２種以上の光硬
化性アクリレート及び／又は光硬化性メタクリレート樹
脂で成形された、神経細胞に接する部分に多数の微細起
伏を刻設した表面を具えた、神経線維の成長方向を制御
する素子。 ２、ガラス基板に金属蒸着膜を形成し、その上にレジス
トパターンを形成し、そのレジストパターンをマスクと
して金属蒸着膜をエッチングした後、レジストパターン
を除去して得たスタンパーを型として、合成樹脂を成形
することを特徴とする、神経線維の成長方向を制御する
素子の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085135A JPH02265477A (ja) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | 神経線維の成長方向を制御する素子及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1085135A JPH02265477A (ja) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | 神経線維の成長方向を制御する素子及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02265477A true JPH02265477A (ja) | 1990-10-30 |
Family
ID=13850209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1085135A Pending JPH02265477A (ja) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | 神経線維の成長方向を制御する素子及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02265477A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6043323A (en) * | 1992-01-27 | 2000-03-28 | Ciba Specialty Chemicals Corp. | Diacrylates and dimethacrylates |
| JP2006223197A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Hitachi Ltd | 神経細胞の培養方法、神経細胞培養基材、神経細胞、神経細胞システムおよび神経細胞システムの製造方法 |
| CN110960732A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-04-07 | 北京理工大学 | 一种具有中央灌流系统的活体神经支架及其制造方法 |
-
1989
- 1989-04-04 JP JP1085135A patent/JPH02265477A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6043323A (en) * | 1992-01-27 | 2000-03-28 | Ciba Specialty Chemicals Corp. | Diacrylates and dimethacrylates |
| US6316552B1 (en) | 1992-01-27 | 2001-11-13 | Vantico Inc. | Diacrylates and dimethacrylates |
| US6783809B2 (en) | 1992-01-27 | 2004-08-31 | Huntsman Advanced Materials Americas Inc. | Photosensitive diacrylate and dimethacrylate compositions |
| JP2006223197A (ja) * | 2005-02-17 | 2006-08-31 | Hitachi Ltd | 神経細胞の培養方法、神経細胞培養基材、神経細胞、神経細胞システムおよび神経細胞システムの製造方法 |
| CN110960732A (zh) * | 2019-11-18 | 2020-04-07 | 北京理工大学 | 一种具有中央灌流系统的活体神经支架及其制造方法 |
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