JPS63283576A - 細胞培養用基材 - Google Patents

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】 〈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。

〈従来技術及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。

このような問題点を改善するため、高分子材料を表面処
理して親水化した細胞培養基材、例えば、高分子材料が
オゾンで処理された組織培養材料（特開昭５２−４１２
９１号公報参照）、低温プラズマで処理された組織培養
用担体粒子（特開昭５７−２２８９１号公報参照）、さ
らに二重結合を含む炭化水素化合物と酸素との混合ガス
によるプラズマ重合膜を形成した細胞培養床（特開昭６
１−５２２８１号公報参照）等が提案されている。

しかしながら、上記の方法により得られた細胞培養用基
材は、いずれも親水性表面は有するものの、細胞との接
着性および細胞の伸展性と増殖性が十分でなく、細胞を
高密度かつ長期間に亘って行うことができないという問
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
、高分子基材の表面上に有機ケイ素化合物のプラズマ重
合膜が被覆されていることを特徴とするものである。

この発明は上記の構成に示されるように、有機ケイ素化
合物のプラズマ重合膜で表面が被覆された高分子基材か
らなり、有機ケイ素化合物のプラズマ重合膜は、耐熱性
、耐薬品性、耐摩耗性等に優れる膜として知られており
、その表面は疎水性を示す傾向にある。従来、表面改質
による細胞培養用基材の開発は、基材の表面を親水化す
ることにより細胞との適合性を改良することを目的とし
て行われてきたが、本発明者らは、意外にも疎水的傾向
の大きい有機ケイ素化合物のプラズマ重合膜が細胞との
接着性に優れ、さらに接着した細胞の良好な伸展および
増殖を可能ならしめることを見出だした。この発明は上
記知見に基づいてなされたもので、高分子基材の表面に
、有機ケイ素化合物のプラズマ重合膜を被覆した材料は
、細胞との接着性および増殖性を向上させることができ
ると共に高温殺菌に耐えかっｐＨの変化にも安定な優れ
た細胞培養用基材となる。

なお、上記高分子基材は、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。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きり細胞培養
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。

以下、この発明の詳細な説明する。

上記高分子基材としては、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５０〜１０００μ鳳程度のものが
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、前記高分子基
材は１００〜３００μｍ程度の粒径のものが用いられる
。

上記高分子材料基材の表面に形成される有機ケイ素化合
物のプラズマ重合膜の原料である有機ケイ素化合物とし
ては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチ
ル、ペンチル、ヘキシル、オクチル、ドデシルなどのア
ルキル基；メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ
、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、オクチルオキシな
どのアルコキシ基；ビニル、エチニル、アリルなどの不
飽和炭化水素基；フェニル、ナフチルなどのアリール基
；ベンジル、ベンズヒドリル、フェネチルなどのアラル
キル基等の有機置換基、塩素、臭素、ヨウ素、フッ素等
のハロゲン原子などを有するシラン化合物、シロキサン
化合物、シラザン化合物等が挙げられ、例えば、トリメ
チルシラン、テトラメチルシラン、トリエチルシラン、
テトラエチルシラン、オクチルシラン、ジクロロジメチ
ルシラン、ジメトキシジメチルシラン、メチルトリメト
キシシラン、エトキシトリメチルシラン、ジェトキシシ
ラン、ジブトキシシラン、トリフェニルシラン、ジメチ
ルフェニルシラン、ジエチルフェニルシラン、トリクロ
ロシラン、トリメチルビニルシラン、ジメチルメトキシ
ビニルシラン、ジメチルエトキシビニルシラン、エチニ
ルジメチルメトキシシラン、ジメチルジビニルシラン、
メチルトリビニルシラン、トリメトキシビニルシラン、
テトラビニルシラン、アリルトリメチルシラン、ジベン
ジルシラン等のシラン化合物、テトラメチルジシロキサ
ン、ヘキサメチルジシロキサン、ヘキサプロピルジシロ
キサン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オクタメ
チルシクロトリシロキサン、ヘキサフェニルジシロキサ
ン、１．３−ジメトキシ−１，１，３，３−テトラメチ
ルジシロキサン、ペンタメチルビニルジシロキサン、ペ
ンタメチルフェニルジシロキサン等のシロキサン化合物
、ヘキサメチルジシラザン、テトラメチルジシラザン等
のシラザン化合物が例示され、これら有機ケイ素化合物
は２種類以上を混合して用いてもよい。

上記の有機ケイ素化合物のプラズマ重合は慣用の方法お
よび装置を用いて行うことができ、例えば、ペルジャー
により構成される反応容器内に、高周波電源に接続され
た対向する一対の電極を設け、その電極間に高分子基材
を保持する。次いで、ペルジャー内を十分に減圧した後
、気体状の有機ケイ素化合物を導入し、電極間にプラズ
マを発生させて、高分子基材表面に有機ケイ素化合物の
プラズマ重合膜を形成する。この際、有機ケイ素化合物
と共にアルゴン、ヘリウム、窒素、アンモニア、酸素、
水素などのキャリアガスを混合してプラズマ重合を行っ
てもよい。なお上記めプラズマ重合の条件、例えば、反
応容器内の真空度、有機ケイ素化合物の導入量等は、通
常のプラズマ重合の反応条件と同様な条件が用いられ、
例えば、反応容器内の真空度としては１ミリＴｏｒｒ〜
１０Ｔｏ　ｒ　ｒ、有機ケイ素化合物の流量としては反
応容器の容積１ｊ！当りＩ　Ｘ　１０−３ｍ１１分〜１
０ｍ１／分程度が適当である。また、形成されるプラズ
マ重合膜の膜厚は特に限定されないが通常１〜１０００
０　Ａ程度とされ、膜厚の制御は有機ケイ素化合物の導
入量、重合時間等により適宜調整することができる。

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ず生体由来
細胞、ハイブリドーマ−等が挙げられ、例えば、チャイ
ニーズハムスター肺由来細胞ｖ−７９、ヒト子宮癌由来
細胞ＨｅＬａ、ヒト胎児肺由来細胞ＭＲＣ−５、ヒト肝
由来細胞Ｃｈａｎｇ　Ｌｉｖｅｒ　ｓヒト肺由来正二倍
体線維芽細胞ＩＲＣ−９０、ヒトリンパ腫由来ナマルバ
細胞等が例示される。

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１および比較例１ ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜（住友電気工業株
式会社製、フロロボアＦＰ−０６５）を１３．５６ＭＨ
ｚの高周波電源を有するペルジャー型プラズマ装置に設
置し、ペルジャー内を０．０１Ｔｏｒｒまで排気した後
、窒素ガスをキャリヤーガスとしてトリメトキシビニル
シランを導入しＱ、３５Ｔｏｒｒに維持しながら、放電
出力３０Ｗ１処理時間３分間の条件でプラズマ重合を行
った。このようにして得られれたフィルムを１０ｍｍＸ
１０層−の８チエンバースライドガラス（Ｌａｂ　　Ｔ
ｅａ社製）にセットし、高圧蒸気滅菌後、ヒト肝臓由来
のＣｈａｎｇ　Ｌ１ｖｅｒ細胞を培養した。培養液は、
牛胎児血清を含むイーグルＭＥＭ培養液を用い、チェン
バー当り２Ｘ１０４個の培養細胞を播種し、インキ二ベ
ター（５％炭酸ガスおよび９５％空気の雰囲気中）で培
養を行った。

２４時間後、フィルムに付着している細胞を分離し、血
球算定盤により細胞数を計算したところ、２．９Ｘ１０
４個であり、優れた接着性と増殖性を示した。

一方、比較例１として、プラズマ重合膜で被覆されてい
ないポリテトラフルオロエチレン多孔質膜をそのまま用
いて、上記実施例１と同様に培養試験を行ったが、細胞
数は４Ｘ１０３個であった。

実施例２および比較例２ ポリスチレンシャーレ（１０枚）に、実施例１と同様な
方法で、テトラメチルシラザンとアンモニアガスの混合
ガスを用い、圧力０．３Ｔｏｒｒ、放電出力５０Ｗ１処
理時間５分間の条件でプラズマ重合を行った。これらの
シャーレをエチレンオキサイド滅菌後、別途培養してお
いたチャイニーズハムスター肺由来のｖ−７９細胞（ト
リプシン−ＥＤＴＡにより遊離の細胞としている）を各
シャーレに仕込み、１０％牛脂児血清を含むイーグルＭ
ＥＭ培養液を用いてインキュベーター（５％炭酸ガスお
よび９・５％空気の雰囲気中）で培養した。２時間後、
インキュベーターより各シャーレを取り出し、シャーレ
表面に接着していた細胞を遊離させ、細胞数を血球算定
盤により算出した。

そして、仕込み細胞数に対する接着細胞数の割合（接着
率）を求めた。その結果を下記表に示す。

一方、比較例２として、プラズマ重合膜が被覆されてい
ないポリスチレンシャーレ（１０枚）をそのまま用い、
上記実施例２と同様に培養試験を行い、細胞の接着率を
求めた。その結果を下記表に併せて示す。

（以下余白） 上記の表から明らかなように、比較例２のシャーレは細
胞に対する接着率が低いのに対し、実施例２のシャーレ
は高い接着率を示し、細胞に対する優れた接着性を有す
る。

〈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
分子基材の表面に有機ケイ素化合物のプラズマ重合膜が
被覆されており、有機ケイ素化合物のプラズマ重合膜は
細胞との接着性に優れかつ増殖性を高めることができる
ので、高密度かつ長期間の細胞培養が可能になるという
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。

特許出願人　　住友電気工業株式会社 （ほか３名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、有機ケイ素化合物のプラズマ重合膜で 被覆された高分子基材からなることを特 徴とする細胞培養用基材。 ２、高分子基材が、多孔質材料である上記 特許請求の範囲第１項記載の細胞培養用 基材。 ３、高分子基材が、中空糸である上記特許 請求の範囲第１項または第２項のいずれ かに記載の細胞培養用基材。