JPS63196278A

JPS63196278A - 細胞培養用基材

Info

Publication number: JPS63196278A
Application number: JP2900887A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Asako; 茂浅古; Yohei Hirai; 洋平平井; Koichi Okita; 晃一沖田; Hironaga Matsubara; 松原　宏長; Shinichiro Niwa; 真一郎丹羽; Makoto Takashina; 誠高階
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1987-02-10
Filing date: 1987-02-10
Publication date: 1988-08-15

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。

Description

【発明の詳細な説明】く産業上の利用分野〉この発明は、細胞培養用基材に関する。さらに詳細には
、動物細胞を培養するために使用される細胞培養用基材
に関するものである。

〈従来の技術および発明が解決しようとする問題点〉近年、生物の細胞を培養し、その細胞の代謝活動により
有用な生理活性物質、例えば、ワクチン、ホルモン、イ
ンターフェロン等を生産する研究が活発に行われている
。

このような方法において、従来、接着性動物細胞の培養
は、ガラス、プラスチック製のシャーレ、試験管、培養
ビンなどを用いて行なわれてきた。

また、最近、マイクロキャリアや中空糸を培養用基材と
して用い、より高密度の培養や、長期の培養を行なう試
みがなされつつある。接着性動物細胞を培養用基材上に
接着させ、増殖させるには、該基材表面と細胞の接着性
が良好であることと共に接着した細胞の形態、配列が、
細胞の伸展、増殖に有効な形態になっていることが必要
である。

しかしながら、従来から細胞培養用基材として用いられ
ている高分子材料は賦形性、耐久性に優れるものの、上
記接着性等の点に関して不適当であり、高密度かつ長期
間の細胞培養を行なうことができず、いずれも十分な成
果を上げるに至っていない。

この点を改善するため、生体高分子であるコラーゲンや
その変性物であるゼラチンを高分子材料上に塗布したも
の（特開昭５８−７１８８４号公報参照）や、高分子材
料上に可溶性フィブロインの架橋体を形成した細胞培養
床（特開昭６１−５２２８０号公報参照）が提案されて
いる。

しかしながら、上記の高分子材料に天然高分子を複合化
した細胞培養用基材にあっては、細胞の接着性並びに接
着した細胞の伸展性、増殖性および活性維持が未だ十分
でないという問題がある。

く目　的〉この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、細
胞との接着性並びに細胞の伸展、増殖および活性維持に
優れ、高密度、長期間の培養を可能ならしめる細胞培養
用基材を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段および作用〉上記目的を
達成するためになされた、この発明の細胞培養用基材は
、高分子材料からなる基材の表面上にフィブリンが担持
されていることを特徴とするものである。

なお、上記高分子材料は、化学的、物理的に表面処理さ
れているものや、多孔質材料であるのが好ましい。また
、上記基材が中空糸であるものが好ましい。さらには、
基材上にフィブリンが部分的に担持されているのが好ま
しく、特に、格子模様、縞模様、水玉模様等に担持され
ているものが好ましい。

上記の構成において、フィブリンとは、を推動物の血漿
中に存在するフィブリノゲンに酵素トロンビンを作用さ
せて生ずる繊維状の糖蛋白質で、細胞との親和性に優れ
るという特性を有する。すなわち、細胞表面の細胞膜の
構造は、脂質二重層の中に、膜内粒子と呼ばれる各種の
糖蛋白質、糖脂質等が分布をもって埋めこまれており、
これらが、上記脂質二重層の中を自由に移動でき細胞の
接着に関与している。上記フィブリンは、膜内粒子とイ
オン結合、疎水結合等により結合可能な部位を有するの
で、細胞との親和性が高いと共に細胞を安定した形態、
配置で保持することができる。

従って、フィブリンが担持された本発明の細胞培養用基
材は、フィブリンが細胞と基材とを結ぶ役割を果たして
おり細胞の接着性に優れると共に細胞がその高次構造を
損なうことなく安定した形態、配置で接着することがで
きるので、細胞の伸展、増殖が害されることがない。さ
らに、フィブリンは、細胞の増殖を増進させる効果を有
するので、良好な結果をもたらす。

なお、上記高分子材料が、化学的、物理的に表面処理さ
れているものは、フィブリンと基材との接着性に優れて
いる。また、上記高分子材料が、多孔質材料であるとき
は、多孔質材料の孔を通じて物質代謝が容易となり長期
に亘り細胞培養することができる。特に、前記高分子材
料からなる基材が中空糸であるものは、中空部内や中空
糸の外側に培養液等を潅流することにより、中空糸上に
細胞を高密度に育成、増殖させることができる。

また、基材上にフィブリンが部分的に担持されているも
の、特に、格子模様、縞模様、水玉模様等にフィブリン
が担持されているものは、接着する細胞の位置を調整で
き、細胞が所定の間隔をもって接着するので、細胞との
接着がさらに安定化し、細胞の伸展、増殖をより一層増
大させることができる。

以下、この発明の詳細な説明する。

この発明の細胞培養用基材は、高分子材料からなる基材
と、この基材に担持されるフィブリンとからなる。

上記高分子材料としては、賦形性、機械的強度を有する
ものであればいかなるものでも使用でき、例えば、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、塩素化ポリエチレン、アイ
オノマー等のオレフィン系重合体、ポリテトラフルオロ
エチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂、ポ
リスチレン等のスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレ
ート等のアクリル系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリ
酢酸ビニル、ポリビニルアセタール、ポリアクリロニト
リル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカー
ボネート、ボリアリレート、ポ、リフェニレンオキサイ
ド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフ
タレート等のポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリア
ミド、ポリイミド、ポリスルホン、セルロース系樹脂、
シリコーン樹脂、ポリウレタンなどの種々の重合体もし
くは共重合体またはそれらのブレンド物が例示できる。

上記高分子材料からなる基材は、種々の形態に形成でき
、例えば、シャーレ、フラスコ等の成形品の他、フィル
ム、チューブ、中空糸、繊維、微粒子等の形態が例示で
きる。これらの形態のうち、長期に亘り細胞培養を行な
うには、物質代謝を容易にする孔を有する多孔質高分子
材料が好ましく、また、高密度培養を行なうには、チュ
ーブ、中空糸の形状が好適である。特に、物質代謝が容
易で、高密度培養を長期に亘り行なえる多孔質高分子材
料からなる中空糸が好ましい。この中空糸を用いるとき
、培養液を、中空糸の中空部または外側に潅流させ、必
要に応じて炭酸ガスや空気等を上記中空糸の中空部等に
送ることにより、細胞を中空糸上で育成し、増殖させる
ことができる。なお、前記中空糸としては、種々の大き
さのものが使用でき、例えば、内径５０〜１０００μｍ
程度のものが用いられる。

また、この発明の細胞培養用基材をマイクロキャリアー
法のビーズ担体として使用する場合には、前記高分子材
料は１００〜３００μ−程度の粒径のものが用いられる
。

上記高分子材料からなる基材は、未処理のものであって
もよいが、フィブリンとの接着性をよくするため、物理
的または化学的に処理されていてもよい。上記処理とし
ては、プラズマ処理、紫外線（レーザも含む）、電子線
、α線、β線、γ線等の照射による放射線処理、イオン
スパッタリングによるイオン処理、オゾン雰囲気下での
オゾン処理、あるいは過酸化水素、過硫酸カリウム、ク
ロム酸塩等による酸化、ニトロ化し還元するアミノ基の
導入、クロロスルホン酸によるスルホン化などの化学処
理が挙げられ、フィブリンと基材との濡れ性が改善され
、接着性が向上する。また、上記の表面処理の内、レー
ザによる処理は、基材を化学的に改質できる他、基材表
面を微細な凹凸状に加工する物理的改質もできるので、
細胞の物質代謝をも促進できるという利点がある。

この発明の細胞培養用基材は、高分子材料からなる基材
にフィブリンを担持することにより得られる。フィブリ
ンは水や塩類溶液に不溶なので、担持させる方法として
は、例えば、必要に応じて、物理的または化学的に前処
理された高分子材料上にフィブリノゲンを吸着させ、そ
れをトロンビンまたは血液凝固因子χｍでフィブリンに
変換させる方法等が挙げられる。この際、高濃度のフィ
ブリノゲン溶液を用いるとゲルが生成する。次いで、乾
燥することにより得られる。

上記フィブリンの担持は、単分子層、多分子層のいずれ
でもよく、また基材表面の全面に担持してもよいが、基
材表面に部分的に、特にパターン化して担持したもの力
、（好ましく、このようにパターン化して担持すること
により、基材上に接着する細胞の配置を制御でき、ひい
ては細胞の接着性が安定化し、細胞の伸展、増殖および
機能発現を有利にすることができる。さらに、フィブリ
ンを上記のように部分的に担持する場合、特に格子状、
縞模様、水玉模様状の微細模様等に担持することに１よ
り、上記効果をさらに増進できる有用な表面を形成する
ことができる。基材上にフィブリンをパターン化して担
持するには、例えば、スクリーン印刷等の技術を応用し
て行なうことができる。

この発明の細胞培養用基材は、種々の細胞の培養に使用
することができ、細胞の種類は特に限定されないが、線
維芽細胞が特に例示される。

また、この発明の細胞培養用基材を用いて動物細胞を培
養する場合、培養する細胞の種類に応じて種々の培養液
が用いられ、細胞の増殖に適した至適温度、ｐＨ等の条
件で培養が行なわれる。

〈実施例〉以下に、実施例に基づいて、この発明をより詳細に説明
する。

実施例および比較例四弗化エチレン樹脂多孔質フィルム（住友電気工業■製
、フロロポアＦＰ−０２２）をアンモニアガス雰囲気中
でプラズマ処理した。この時の放電出力は５０Ｗ１圧力
は０．２Ｔｏｒｒ　ｓアンモニアガス流量は５　ｃｃ／
分、放電時間は１５分間であった。処理したフィルムを
４５ｍ５φのガラスシャーレにセットし、高圧蒸気滅菌
後、ヒト血漿フィブリノーゲン（シグマ社製、タイプｌ
）のリン酸緩衝溶液４ｍｇ　／　ｍｌを加え、トロンビ
ン（シグマ社製）２ＮＩＨｕｎｉｔ／ｍｌを３７℃で１
０時間作用させることにより、フィルム表面にフィブリ
ンゲルを形成させた。これら操作は全て無菌的に行った
。

次に、マウス線維芽細胞Ｌ９２９の懸濁液（４Ｘ　１０
’　ｃｅｌｌｓ　／ｍｌ、　１０％牛脂児血清添加イー
グルＭＥＭ培地中）４ｍｌをシャーレに加え、５％炭酸
ガス、９５％空気雰囲気、３７℃の環境下６０間培養し
た。培養後、細胞数は平均５．８Ｘ１０４ｃｅｌｌｓ　
／ｍｌとなり、良好な増殖が観察された。

τ方、比較例として、上記実施例で用いた多孔質フィル
ムを、そのまま４５　ｍｍφガラスシャーレにセットし
高圧蒸気滅菌後、実施例と同様にして培養を行った。培
養後の細胞数は平均４．４Ｘ１０’ｃｏｌ　Ｉｓ　／　
ｍｌとなった。

〈発明の効果〉以上のように、この発明の細胞培養用基材によれば、高
分子基材の表面上に、糖蛋白質であるフィブリンが担持
されており、フィブリンは細胞の増殖増進作用を有する
と共に細胞との親和性に優れ、接着性を高めることがで
きる。また細胞を伸展、増殖に適した形態、配列で接着
させることができるので、高密度かつ長期間の細胞培養
が可能となる。さらに、部分的に、特にパターン化して
フィブリンが担持された基材にあっては、細胞の接着位
置を制御できるので、接着した細胞の伸展、増殖を一層
高めることができるという特有の効果を奏する。従って
、この発明の細胞培養用基材は、動物細胞の培養による
ホルモン等の有用物の生産システムに利用できる他、例
えばインスリン産生細胞を基材表面に接着、培養するこ
とにより人工膵臓が形成できるように人工臓器の構築に
利用できる。

Claims

【特許請求の範囲】１、高分子材料からなる基材の表面上に、フィブリンが
担持されていることを特徴とする細胞培養用基材。２、高分子材料が、化学的または物理的に表面処理され
ている上記特許請求の範囲第１項記載の細胞培養用基材
。３、高分子材料が、多孔質材料である上記特許請求の範
囲第１項または第２項記載の細胞培養用基材。４、基材が、中空糸である上記特許請求の範囲第１項な
いし第３項のいずれかに記載の細胞培養用基材。５、基材の表面上に、フィブリンが部分的に担持されて
いる上記特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか
に記載の細胞培養用基材。６、フィブリンが、格子模様に担持されている上記特許
請求の範囲第５項記載の細胞培養用基材。７、フィブリンが、縞模様に担持されている上記特許請
求の範囲第５項記載の細胞培養用基材。８、フィブリンが、水玉模様に担持されている上記特許
請求の範囲第５項記載の細胞培養用基材。