JP4742599B2 - Patterning substrate and cell culture substrate - Google Patents
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Description
本発明は、細胞を高精細なパターン状に接着させることが可能な細胞培養用パターニング基板や、その細胞培養用パターニング基板の形成に用いられるパターニング用基板、そのパターニング用基板を形成するために用いられるパターニング用基板用コーティング液、および細胞を高精細なパターン状に接着させた細胞培養基板に関するものである。 The present invention is used for forming a patterning substrate for cell culture capable of adhering cells in a high-definition pattern, a patterning substrate used for forming the patterning substrate for cell culture, and the patterning substrate. The present invention relates to a patterning substrate coating solution and a cell culture substrate in which cells are adhered in a high-definition pattern.
現在、いろいろな動物や植物の細胞培養が行われており、また、新たな細胞の培養法が開発されている。細胞培養の技術は、細胞の生化学的現象や性質の解明、有用な物質の生産などの目的で利用されている。さらに、培養細胞を用いて、人工的に合成された薬剤の生理活性や毒性を調べる試みがなされている。 Currently, various animal and plant cell cultures are being performed, and new cell culture methods have been developed. Cell culture techniques are used for the purpose of elucidating biochemical phenomena and properties of cells and producing useful substances. In addition, attempts have been made to examine the physiological activity and toxicity of artificially synthesized drugs using cultured cells.
一部の細胞、特に多くの動物細胞は、何かに接着して生育する接着依存性を有しており、生体外の浮遊状態では長期間生存することができない。このような接着依存性を有した細胞の培養には、細胞が接着するための担体が必要であり、一般的には、コラーゲンやフィブロネクチンなどの細胞接着性タンパク質を均一に塗布したプラスチック製の培養皿が用いられている。これらの細胞接着性タンパク質は、培養細胞に作用し、細胞の接着を容易にしたり、細胞の形態に影響を与えることが知られている。 Some cells, especially many animal cells, have an adhesion dependency that grows by adhering to something, and cannot survive for a long time in a floating state in vitro. In order to culture such cells having adhesion dependency, a carrier for cell adhesion is required, and generally, a plastic culture in which cell adhesion proteins such as collagen and fibronectin are uniformly applied. A dish is used. These cell adhesion proteins are known to act on cultured cells to facilitate cell adhesion and affect cell morphology.
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。 On the other hand, a technique for adhering and arranging cultured cells only on a minute part on a substrate has been reported. Such a technique makes it possible to apply cultured cells to artificial organs, biosensors, bioreactors and the like. As a method for arranging cultured cells, use a base material that has a pattern on the surface that has a different ease of adhesion to the cells, culture the cells on this surface, and process the cells to adhere A method has been adopted in which cells are arranged by adhering cells only to the surface.
例えば、特許文献１には、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ている。また、特許文献２では、細胞非接着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ている。
For example, in
さらに、特許文献３では、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する方法について開示している。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。
Furthermore,
しかしながら、このような細胞培養部位のパターニングは、用途によっては高精細であることが要求される場合がある。上述したような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う場合は、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の化学的修飾を行う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。 However, such patterning of the cell culture site may be required to have high definition depending on the application. When patterning by a photolithography method using a photosensitive material as described above, a high-definition pattern can be obtained, but the cell adhesive material needs to have photosensitivity, for example, a biopolymer or the like In many cases, it is difficult to perform chemical modification for imparting such photosensitivity, and there is a problem that the range of selectivity of the cell adhesive material is extremely narrow. Further, in the photolithography method using a photoresist, it is necessary to use a developer or the like, which may have an adverse effect on cell culture.
さらに、高精細な細胞接着性材料のパターンの形成方法として、マイクロ・コンタクトプリンティング法が、ハーバード大学のジョージ Ｍ，ホワイトサイズ(George M. Whitesides)により提唱されている（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７等）。しかしながら、この方法を用いて工業的に細胞接着性材料のパターンを有する細胞培養基材を製造することは難しいといった問題があった。
Furthermore, as a method for forming a pattern of a high-definition cell adhesive material, a micro contact printing method has been proposed by George M. Whitesides of Harvard University (for example,
そこで、基材上に細胞を高精細なパターン状に接着し、培養させるために用いられる細胞培養用パターニング基板や、細胞を高精細なパターン状に接着させた細胞培養基板等の提供が望まれている。 Therefore, it is desired to provide a cell culture patterning substrate used for bonding and culturing cells on a substrate in a high-definition pattern, a cell culture substrate in which cells are bonded in a high-definition pattern, and the like. ing.
本発明は、基材と、上記基材上に形成された少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層と、上記光触媒含有層上に形成され、細胞と接着することを阻害する細胞接着阻害性を有しかつエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解または変性される細胞接着阻害材料を含有する細胞接着阻害層とを有することを特徴とするパターニング用基板を提供する。 The present invention has a substrate, a photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst formed on the substrate, and a cell adhesion inhibitory property that is formed on the photocatalyst-containing layer and inhibits adhesion to cells. And a cell adhesion inhibiting layer containing a cell adhesion inhibiting material that is decomposed or modified by the action of a photocatalyst associated with energy irradiation.
本発明によれば、上記光触媒含有層上に上記細胞接着阻害層が形成されていることから、パターニング用基板にエネルギーを照射することによって、細胞接着阻害層中に含有される細胞接着阻害材料を分解または変性させることができ、細胞との接着性が良好なものとすることができる。また、エネルギーが照射されていない領域においては、上記細胞接着阻害材料によって、細胞との接着性が低いものとすることができる。したがって、特別な装置や複雑な工程を必要とすることなく、細胞接着阻害材料が分解または変性されて細胞と接着性が良好な領域と、細胞接着阻害材料を含有し、細胞との接着性が低い領域とを容易に形成することが可能なパターニング用基板とすることができる。 According to the present invention, since the cell adhesion-inhibiting layer is formed on the photocatalyst-containing layer, the cell adhesion-inhibiting material contained in the cell adhesion-inhibiting layer can be obtained by irradiating the patterning substrate with energy. It can be decomposed or denatured and can have good adhesion to cells. Moreover, in the area | region where energy is not irradiated, the adhesiveness with a cell can be made low with the said cell adhesion inhibitory material. Therefore, the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or denatured without the need for special equipment or complicated processes, and the cell-adhesive material contains the cell adhesion-inhibiting material, and the adhesion to the cell is improved. It can be set as the patterning board | substrate which can form a low area | region easily.
上記発明においては、上記細胞接着阻害層が、少なくともエネルギー照射された後に、細胞と接着性を有する細胞接着材料を含有していることが好ましい。これにより、上記細胞接着阻害材料が分解または変性された領域の細胞との接着性を、より良好なものとすることができるからである。 In the said invention, it is preferable that the said cell adhesion inhibition layer contains the cell adhesion material which has adhesiveness with a cell at least after energy irradiation. This is because the adhesion to cells in the region where the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or denatured can be further improved.
また、上記発明においては、上記基材または上記光触媒含有層上に遮光部が形成されているものとすることができる。パターニング用基板の基材側から全面にエネルギーを照射した場合、遮光部が形成された領域上の細胞接着阻害層中の細胞接着阻害材料は分解または変性されることなく、遮光部が形成された領域以外の細胞接着阻害層に含有される細胞接着阻害材料のみを分解または変性させることができるからである。 Moreover, in the said invention, the light shielding part shall be formed on the said base material or the said photocatalyst content layer. When energy was irradiated to the entire surface from the substrate side of the patterning substrate, the cell adhesion inhibiting material in the cell adhesion inhibiting layer on the area where the light shielding portion was formed was not decomposed or modified, and the light shielding portion was formed. This is because only the cell adhesion inhibiting material contained in the cell adhesion inhibiting layer other than the region can be decomposed or denatured.
また、本発明は、上記いずれかのパターニング用基板の上記細胞接着阻害層が、パターン状に上記細胞接着阻害材料が分解または変性された細胞接着部と、上記細胞接着部以外の領域である細胞接着阻害部とを有することを特徴とする細胞培養用パターニング基板を提供する。 In the present invention, the cell adhesion-inhibiting layer of any one of the above-described patterning substrates is a cell adhesion part in which the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or denatured in a pattern, and a cell other than the cell adhesion part. Provided is a cell culture patterning substrate comprising an adhesion inhibiting portion.
本発明によれば、上記細胞接着阻害材料が分解または変性されて細胞との接着性が良好な細胞接着部と、上記細胞接着阻害材料が分解または変性されずに、細胞との接着性が低い細胞接着阻害部とを有することから、複雑な工程や、細胞に悪影響を及ぼすような処理液等が必要なく、細胞接着部のみに高精細に細胞を接着させることが可能な細胞培養用パターニング基板とすることができる。 According to the present invention, the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or denatured so that the cell adhesion part has good adhesion to cells, and the cell adhesion-inhibiting material is not decomposed or denatured, and the adhesion to cells is low. Because it has a cell adhesion inhibiting part, it does not require complicated processes or treatment liquids that adversely affect cells, and it can adhere cells to the cell adhesion part only with high definition. It can be.
またさらに、本発明は、上記細胞培養パターニング基板の、上記細胞接着部上に、細胞が接着していることを特徴とする細胞培養基板を提供する。 Furthermore, the present invention provides a cell culture substrate characterized in that cells adhere to the cell adhesion part of the cell culture patterning substrate.
本発明によれば、上記細胞接着部および細胞接着阻害部を有する細胞培養用パターニング基板を用いることによって、容易に細胞接着部上に細胞が接着されたものとすることができる。 According to the present invention, by using the cell culture patterning substrate having the cell adhesion part and the cell adhesion inhibition part, cells can be easily adhered on the cell adhesion part.
また、本発明は、細胞と接着することを阻害する細胞接着阻害性を有し、かつエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解または変性される細胞接着阻害材料と、少なくともエネルギー照射された後に、細胞と接着性を有する細胞接着材料とを含有することを特徴とするパターニング用基板用コーティング液を提供する。 The present invention also provides a cell adhesion inhibitory material that inhibits cell adhesion and that is decomposed or denatured by the action of a photocatalyst associated with energy irradiation, and at least the cell after energy irradiation. And a cell adhesion material having adhesiveness, and a coating liquid for a patterning substrate.
本発明によれば、上記パターニング用基板用コーティング液を、例えば光触媒を含有する層等の上に塗布し、エネルギーを照射することによって、容易に細胞接着阻害材料を分解することができ、細胞との接着性を有するものとすることができる。またこのエネルギー照射された領域に、上記細胞接着材料が含有されていることから、細胞との接着性をより良好なものとすることができる。一方、エネルギーが照射されていない領域は、細胞接着阻害材料によって細胞と接着することが阻害されることから、細胞との接着性が低い領域とすることができる。したがって、容易に細胞との接着性が良好な領域と、細胞との接着性が低い領域とを形成することが可能なパターニング用基板用コーティング液とすることができる。 According to the present invention, the cell adhesion-inhibiting material can be easily decomposed by applying the patterning substrate coating solution on, for example, a layer containing a photocatalyst and irradiating energy. It can have the adhesiveness of. In addition, since the cell adhesion material is contained in the region irradiated with energy, the adhesion to cells can be further improved. On the other hand, since the region not irradiated with energy is inhibited from adhering to cells by the cell adhesion inhibiting material, it can be a region having low adhesion to cells. Therefore, it can be set as the coating liquid for patterning substrates which can form easily the area | region with favorable adhesiveness with a cell, and the area | region with low adhesiveness with a cell.
本発明によれば、特別な装置や複雑な工程を必要とすることなく、細胞接着阻害材料が分解または変性されて細胞と接着性が良好な領域と、細胞接着阻害材料を含有し、細胞との接着性が低い領域とを容易に形成することが可能なパターニング用基板とすることができる。 According to the present invention, a cell adhesion inhibiting material is decomposed or denatured without requiring a special device or a complicated process, and the cell has a good adhesion property to the cell. It is possible to provide a patterning substrate capable of easily forming a region having low adhesion.
本発明は、細胞を高精細なパターン状に接着させることが可能な細胞培養用パターニング基板や、その細胞培養用パターニング基板の形成に用いられるパターニング用基板、そのパターニング用基板を形成するために用いられるパターニング用基板用コーティング液、および細胞を高精細なパターン状に接着させた細胞培養基板等に関するものである。以下、それぞれについてわけて説明する。 The present invention is used for forming a patterning substrate for cell culture capable of adhering cells in a high-definition pattern, a patterning substrate used for forming the patterning substrate for cell culture, and the patterning substrate. The present invention relates to a patterning substrate coating solution, a cell culture substrate in which cells are adhered in a high-definition pattern, and the like. Each will be described separately below.
Ａ．パターニング用基板用コーティング液
まず、本発明のパターニング用基板用コーティング液について説明する。本発明のパターニング用基板用コーティング液は、細胞と接着することを阻害する細胞接着阻害性を有し、かつエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解または変性される細胞接着阻害材料と、細胞と接着性を有する細胞接着材料とを含有するものである。
A. Patterning Substrate Coating Solution First, the patterning substrate coating solution of the present invention will be described. The coating solution for a substrate for patterning of the present invention has a cell adhesion inhibitory property that inhibits adhesion to cells, and is decomposed or denatured by the action of a photocatalyst associated with energy irradiation, and adheres to cells. And a cell adhesion material having properties.
本発明のパターニング用基板用コーティング液には、上記細胞接着阻害性を有する細胞接着阻害材料を含有していることから、上記パターニング用基板用コーティング液を、光触媒を含有する層の上に塗布して層を形成した場合に、細胞との接着性を低いものとすることができる。また、この層にエネルギーを照射した場合には、上記細胞接着阻害材料が分解または変性されて細胞との接着性が阻害されなくなり、また上記細胞接着材料が含有されていることから、細胞との接着性を良好なものとすることができる。したがって、細胞との接着性が良好な領域と細胞との接着性が低い領域とを、複雑な工程や、細胞に悪影響を及ぼす処理液等を用いることなく、容易に形成することができるのである。
以下、上記のようなパターニング用基板用コーティング液に用いられる各材料について説明する。
Since the patterning substrate coating solution of the present invention contains the cell adhesion inhibitory material having the cell adhesion inhibitory property, the patterning substrate coating solution is applied onto the layer containing the photocatalyst. When the layer is formed, the adhesiveness with the cells can be lowered. In addition, when this layer is irradiated with energy, the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or denatured so that adhesion to cells is not inhibited, and since the cell adhesion material is contained, Adhesiveness can be made favorable. Therefore, it is possible to easily form a region having good adhesion to cells and a region having low adhesion to cells without using a complicated process or a treatment solution that adversely affects the cells. .
Hereinafter, each material used for the coating liquid for patterning substrates as described above will be described.
１．細胞接着阻害材料
まず、本発明のパターニング用基板用コーティング液に用いられる細胞接着阻害材料について説明する。本発明のパターニング用基板用コーティング液に用いられる細胞接着阻害材料は、細胞と接着することを阻害する細胞接着阻害性を有し、かつエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解または変性されるものであれば、その種類等は特に限定されるものではない。
1. Cell Adhesion Inhibiting Material First, the cell adhesion inhibiting material used in the patterning substrate coating solution of the present invention will be described. The cell adhesion-inhibiting material used in the coating solution for a patterning substrate of the present invention has a cell adhesion-inhibiting property that inhibits adhesion to cells and is decomposed or modified by the action of a photocatalyst associated with energy irradiation. If there are, the kind etc. are not specifically limited.
ここで、上記細胞接着阻害性を有するとは、細胞が細胞接着阻害材料と接着することを阻害する性質を有することをいい、細胞との接着性が細胞の種類によって異なる場合等には、目的とする細胞との接着を阻害する性質を有することをいう。 Here, having the cell adhesion inhibitory property means having a property of inhibiting the cell from adhering to the cell adhesion-inhibiting material. If the adhesion with the cell differs depending on the cell type, It has the property of inhibiting adhesion to cells.
本発明に用いられる細胞接着阻害材料は、このような細胞接着阻害性を有しており、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって分解または変性されて、細胞接着阻害性を有しなくなるものや、細胞との接着性が良好となるものが用いられる。 The cell adhesion-inhibiting material used in the present invention has such cell adhesion-inhibiting properties, and is decomposed or denatured by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation, and has no cell-adhesion inhibiting properties, Those having good adhesive properties are used.
上記細胞接着阻害材料として、例えば水和能の高い材料を用いることができる。水和能の高い材料を用いた場合には、細胞接着阻害材料の周りに水分子が集まった水和層が形成される。通常、このような水和能の高い物質は水分子との接着性の方が細胞との接着性より高いことから、細胞は上記水和能の高い材料と接着することができず、細胞との接着性が低いものとなるのである。ここで、上記水和能とは、水分子と水和する性質をいい、水和能が高いとは、水分子と水和しやすいことをいうこととする。 As the cell adhesion inhibiting material, for example, a material having high hydration ability can be used. When a material with high hydration ability is used, a hydrated layer in which water molecules gather around the cell adhesion inhibiting material is formed. Usually, such a substance with high hydration ability has higher adhesion with water molecules than adhesion with cells, so that the cells cannot adhere to the material with high hydration ability. This results in low adhesion. Here, the hydration ability means the property of hydrating with water molecules, and the high hydration ability means that it easily hydrates with water molecules.
上記水和能が高く細胞接着阻害材料として用いられる材料としては、例えばポリエチレングリコールや、ベタイン構造を有する両性イオン材料、ポリ（２−メタクリロイルオキシエチル）フォスフォリルコリン等のリン脂質含有材料等が挙げられる。このような材料を上記細胞接着阻害材料として用い、エネルギーが照射された場合には、光触媒の作用によって、上記細胞接着阻害材料が分解または変質等され、表面の水和層が離れることにより、上記細胞接着阻害性を有しないものとすることができるのである。 Examples of the material having high hydration ability and used as a cell adhesion inhibiting material include polyethylene glycol, zwitterionic materials having a betaine structure, and phospholipid-containing materials such as poly (2-methacryloyloxyethyl) phosphorylcholine. It is done. When such a material is used as the cell adhesion-inhibiting material and irradiated with energy, the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or altered by the action of a photocatalyst, and the hydration layer on the surface is separated. The cell adhesion inhibitory property can be eliminated.
また、細胞接着阻害材料として、表面に構造水を有する材料も用いることができる。このような材料を細胞接着阻害材料として用いた場合には、構造水によって細胞が細胞接着阻害材料と接着することが阻害され、細胞接着阻害材料と細胞との接着性を低いものとすることができる。このような構造水を有し、本発明において細胞接着阻害材料として用いられる材料としては、例えばベタイン構造を有する両性イオン材料、ポリ（２−メトキシエチル）アクリレート等が挙げられる。このような材料を上記細胞接着阻害材料として用い、エネルギーが照射された場合には、光触媒の作用によって、上記細胞接着阻害材料が分解または変質等され、表面の構造水が除去されることにより、上記細胞接着阻害性を有しないものとすることができるのである。 Moreover, the material which has structural water on the surface can also be used as a cell adhesion inhibiting material. When such a material is used as a cell adhesion inhibiting material, the adhesion of the cell adhesion inhibiting material and the cell may be reduced by preventing the cell from adhering to the cell adhesion inhibiting material by the structural water. it can. Examples of the material having such structured water and used as the cell adhesion inhibiting material in the present invention include zwitterionic materials having a betaine structure, poly (2-methoxyethyl) acrylate, and the like. When such a material is used as the cell adhesion inhibiting material and irradiated with energy, the cell adhesion inhibiting material is decomposed or altered by the action of the photocatalyst, and the structural water on the surface is removed. The cell adhesion inhibitory property can not be obtained.
また、光触媒の作用により分解されるような、撥水性または撥油性の有機置換基を有する界面活性剤も用いることができる。このような界面活性剤としては、例えば、日光ケミカルズ（株）製ＮＩＫＫＯＬ ＢＬ、ＢＣ、ＢＯ、ＢＢの各シリーズ等の炭化水素系、デュポン社製ＺＯＮＹＬ ＦＳＮ、ＦＳＯ、旭硝子（株）製サーフロンＳ−１４１、１４５、大日本インキ化学工業（株）製メガファックＦ−１４１、１４４、ネオス（株）製フタージェントＦ−２００、Ｆ２５１、ダイキン工業（株）製ユニダインＤＳ−４０１、４０２、スリーエム（株）製フロラードＦＣ−１７０、１７６等のフッ素系あるいはシリコーン系の非イオン界面活性剤を挙げることができ、また、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤を用いることもできる。 A surfactant having a water-repellent or oil-repellent organic substituent that can be decomposed by the action of a photocatalyst can also be used. Examples of such surfactants include hydrocarbons such as NIKKOL BL, BC, BO, and BB series manufactured by Nikko Chemicals Co., Ltd., ZONYL FSN, FSO manufactured by DuPont, and Surflon S- manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. 141, 145, Mega Japan F-141, 144, manufactured by Dainippon Ink & Chemicals, Inc., Neogents, F-200, F251, Daikin Industries, Ltd. Unidyne DS-401, 402, 3M, Inc. ) Fluoro- or silicone-based nonionic surfactants such as Fluorad FC-170 and 176 manufactured by the company, and cationic surfactants, anionic surfactants and amphoteric surfactants can also be used. .
このような材料を細胞接着阻害材料として用いた場合、パターニング用基板用コーティング液を塗布して層を形成した際に、表面に上記細胞接着阻害材料が配向したり偏在したりすることとなる。これにより、表面の撥水性や撥油性を高いものとすることができ、細胞との相互作用が小さく、細胞との接着性が低いものとすることができるのである。また、この層にエネルギーが照射された場合には、光触媒の作用によって、容易に分解されて光触媒を含有する層等が露出し、上記細胞接着阻害性を有しないものとすることができるのである。 When such a material is used as a cell adhesion inhibiting material, the cell adhesion inhibiting material is oriented or unevenly distributed on the surface when the patterning substrate coating solution is applied to form a layer. Thereby, the water repellency and oil repellency of the surface can be made high, the interaction with the cell is small, and the adhesion with the cell can be made low. In addition, when this layer is irradiated with energy, it can be easily decomposed by the action of the photocatalyst to expose the layer containing the photocatalyst and the like and have no cell adhesion inhibitory property. .
本発明においては、上記細胞接着阻害材料として、エネルギー照射に伴う光触媒の作用により細胞との接着性が良好となるものが用いられることが特に好ましく、このような細胞接着阻害材料としては、例えば撥油性や撥水性を有する材料が挙げられる。 In the present invention, it is particularly preferable to use a material that exhibits good adhesion to cells due to the action of a photocatalyst associated with energy irradiation as the cell adhesion inhibiting material. Examples thereof include materials having oiliness and water repellency.
細胞接着阻害材料として、上記撥水性または撥油性を有する材料を用いた場合には、細胞接着阻害材料の撥水性または撥油性によって、細胞と細胞接着阻害材料との間における、例えば疎水性相互作用等の相互作用が小さく、細胞との接着性を低いものとすることができる。 When the material having the water repellency or oil repellency is used as the cell adhesion inhibiting material, for example, hydrophobic interaction between the cell and the cell adhesion inhibiting material due to the water repellency or oil repellency of the cell adhesion inhibiting material. Etc., and the adhesiveness with cells can be lowered.
このような撥水性または撥油性を有する材料としては、例えば骨格が光触媒の作用により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、光触媒の作用により分解されるような撥水性または撥油性の有機置換基を有するもの等を挙げることができる。 As such a material having water repellency or oil repellency, for example, it has a high binding energy such that the skeleton is not decomposed by the action of the photocatalyst, and the water repellency or oil repellency is decomposed by the action of the photocatalyst. Examples include those having an organic substituent.
骨格が光触媒の作用により分解されないような高い結合エネルギーを有するものであって、光触媒の作用により分解されるような撥水性または撥油性の有機置換基を有するものとしては、例えば、（１）ゾルゲル反応等によりクロロまたはアルコキシシラン等を加水分解、重縮合して大きな強度を発揮するオルガノポリシロキサン、（２）反応性シリコーンを架橋したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。 Examples of those having a high binding energy such that the skeleton is not decomposed by the action of the photocatalyst and having water-repellent or oil-repellent organic substituents that are decomposed by the action of the photocatalyst include (1) Sol gel Examples include organopolysiloxanes that exhibit high strength by hydrolysis and polycondensation of chloro or alkoxysilane by reaction or the like, and (2) organopolysiloxanes crosslinked with reactive silicones.
上記の（１）の場合、一般式：
ＹｎＳｉＸ（４−ｎ）
（ここで、Ｙはアルキル基、フルオロアルキル基、ビニル基、アミノ基、フェニル基またはエポキシ基、またはこれらを含む有機基であり、Ｘはアルコキシル基、アセチル基またはハロゲンを示す。ｎは０〜３までの整数である。）
で示される珪素化合物の１種または２種以上の加水分解縮合物もしくは共加水分解縮合物であるオルガノポリシロキサンであることが好ましい。なお、ここでＹで示される有機基の炭素数は１〜２０の範囲内であることが好ましく、また、Ｘで示されるアルコキシ基は、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましい。
In the case of (1) above, the general formula:
Y n SiX (4-n)
(Where Y is an alkyl group, fluoroalkyl group, vinyl group, amino group, phenyl group or epoxy group, or an organic group containing these, X is an alkoxyl group, acetyl group or halogen. It is an integer up to 3.)
It is preferable that it is the organopolysiloxane which is a 1 type, or 2 or more types of hydrolysis condensate or cohydrolysis condensate of the silicon compound shown by these. In addition, it is preferable that carbon number of the organic group shown by Y here exists in the range of 1-20, and the alkoxy group shown by X is a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, and a butoxy group. Is preferred.
また、上記有機基として、特にフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンを好ましく用いることができ、具体的には、下記のフルオロアルキルシランの１種または２種以上の加水分解縮合物、共加水分解縮合物が挙げられ、一般にフッ素系シランカップリング剤として知られたものを使用することができる。
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４Ｓｉ（ＯＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）４ＣＨ２ＣＨ２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）６ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
（ＣＦ３）２ＣＦ（ＣＦ２）８ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ ＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）５（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）７（Ｃ６Ｈ４）Ｃ２Ｈ４ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）２；
ＣＦ３（ＣＦ２）３ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）９ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ２ＣＨ３）３；
ＣＦ３（ＣＦ２）７ＳＯ２Ｎ（Ｃ２Ｈ５）Ｃ２Ｈ４ＣＨ２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３。
In addition, a polysiloxane containing a fluoroalkyl group can be particularly preferably used as the organic group. Specifically, one or more hydrolyzed condensates or cohydrolytic condensates of the following fluoroalkylsilanes can be used. In general, those known as fluorine-based silane coupling agents can be used.
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
(CF 3 ) 2 CF (CF 2 ) 4 CH 2 CH 2 Si (OCH 3 ) 3 ;
(CF 3) 2 CF (CF 2) 6
(CF 3) 2 CF (CF 2) 8
CF 3 (C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
(CF 3) 2 CF (CF 2) 4
(CF 3) 2 CF (CF 2) 6
(CF 3) 2 CF (CF 2) 8
CF 3 (C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 3 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 5 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 7 ( C 6 H 4) C 2
CF 3 (CF 2) 3 CH 2
CF 3 (CF 2) 5 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 CH 2
CF 3 (CF 2) 9 CH 2
CF 3 (CF 2) 7 SO 2 N (C 2 H 5) C 2
上記のようなフルオロアルキル基を含有するポリシロキサンを細胞接着阻害材料として用いることにより、撥水性や撥油性を高いものとすることができ、細胞との相互作用が小さく、細胞との接着性が低いものとすることができる。また、上記のような材料にエネルギーが照射された場合には、容易にフッ素等を除去して表面にＯＨ基等を導入することができ、細胞との相互作用を大きなものとできることから、細胞との接着性を良好なものとすることができるのである。 By using a polysiloxane containing a fluoroalkyl group as described above as a cell adhesion inhibiting material, water repellency and oil repellency can be increased, interaction with cells is small, and adhesion to cells is low. Can be low. In addition, when energy is irradiated to the material as described above, fluorine and the like can be easily removed to introduce OH groups and the like on the surface, and the interaction with the cells can be increased. It is possible to improve the adhesiveness.
また、上記の（２）の反応性シリコーンとしては、下記一般式で表される骨格をもつ化合物を挙げることができる。 Examples of the reactive silicone (2) include compounds having a skeleton represented by the following general formula.
ただし、ｎは２以上の整数であり、Ｒ１，Ｒ２はそれぞれ炭素数１〜１８の置換もしくは非置換のアルキル、アルケニル、アリールあるいはシアノアルキル基であり、モル比で全体の４０％以下がビニル、フェニル、ハロゲン化フェニルである。また、Ｒ１、Ｒ２がメチル基のものが表面エネルギーが最も小さくなるので好ましく、モル比でメチル基が６０％以上であることが好ましい。また、鎖末端もしくは側鎖には、分子鎖中に少なくとも１個以上の水酸基等の反応性基を有する。 However, n is an integer of 2 or more, R 1, R 2 are each a substituted or unsubstituted alkyl having 1 to 18 carbon atoms, alkenyl, aryl or cyanoalkyl group, the total molar ratio of 40% or less Vinyl, phenyl and phenyl halide. Further, those in which R 1 and R 2 are methyl groups are preferable because the surface energy becomes the smallest, and the methyl groups are preferably 60% or more by molar ratio. In addition, the chain end or side chain has at least one reactive group such as a hydroxyl group in the molecular chain.
また、上記のオルガノポリシロキサンとともに、ジメチルポリシロキサンのような架橋反応をしない安定なオルガノシリコン化合物を別途混合してもよい。 In addition to the above organopolysiloxane, a stable organosilicon compound that does not undergo a crosslinking reaction, such as dimethylpolysiloxane, may be mixed separately.
上記のような反応性シリコーンを用いることにより、撥水性や撥油性を高いものとすることができ、細胞との相互作用が小さく、細胞との接着性が低いものとすることができる。また、上記のような材料にエネルギーを照射した場合には、容易に置換基を除去して表面にＯＨ基を導入することができるので表面自由エネルギーを制御することができる。その結果、細胞との相互作用を大きなものとできることから、細胞との接着性を良好なものとすることができるのである。 By using the reactive silicone as described above, water repellency and oil repellency can be increased, interaction with cells can be reduced, and adhesion with cells can be decreased. Moreover, when energy is irradiated to the above materials, the surface free energy can be controlled because the substituents can be easily removed and OH groups can be introduced to the surface. As a result, since the interaction with the cells can be increased, the adhesion with the cells can be improved.
上記撥水性や撥油性を有する材料を細胞接着阻害材料として用いる場合、通常、水との接触角が８０°以上、中でも１００°〜１３０°の範囲内である材料を細胞接着阻害材料として用いることが好ましい。これにより、細胞との接着性を低いものとすることができるからである。なお、上記角度の上限は、平坦な基材上での細胞接着阻害材料の水との接触角の上限であり、例えば凹凸を有するような基材上での上記細胞接着阻害材料の水との接触角を測定した場合には、例えば資料ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス、パート２、３２巻、Ｌ６１４〜Ｌ６１５、１９９３年 Ｏｇａｗａら、に示されるように上限が１６０°程度となる場合もある。
When the material having water repellency or oil repellency is used as a cell adhesion inhibiting material, a material having a contact angle with water of 80 ° or more, particularly within a range of 100 ° to 130 ° is used as the cell adhesion inhibiting material. Is preferred. This is because the adhesiveness with cells can be reduced. The upper limit of the angle is the upper limit of the contact angle with water of the cell adhesion inhibiting material on a flat substrate, for example, with the water of the cell adhesion inhibiting material on the substrate having irregularities. When the contact angle is measured, the upper limit may be about 160 ° as shown in, for example, Japanese Journal of Applied Physics,
また、この細胞接着阻害材料にエネルギーを照射し、細胞との接着性を有するものとする場合には、水との接触角が１０°〜４０°、中でも１５°〜３０°の範囲内とするようにエネルギーが照射されることが好ましい。これにより、細胞との接着性を高いものとすることができるからである。 In addition, when energy is applied to the cell adhesion-inhibiting material to have adhesiveness with cells, the contact angle with water is in the range of 10 ° to 40 °, particularly 15 ° to 30 °. Thus, it is preferable that energy is irradiated. This is because the adhesiveness with cells can be increased.
なお、ここでいう水との接触角は、水、もしくは同等の接触角を有する液体との接触角を接触角測定器（協和界面科学（株）製ＣＡ−Ｚ型）を用いて測定（マイクロシリンジから液滴を滴下して３０秒後）し、その結果から、もしくはその結果をグラフにして得たものである。 In addition, the contact angle with water here is measured using a contact angle measuring instrument (CA-Z type manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd.) with water or a liquid having an equivalent contact angle (micro type). 30 seconds after dropping a droplet from the syringe), and the result was obtained or a graph was obtained.
上記のような細胞接着阻害材料は、材料の細胞接着阻害能により適宜最適化されるものであるが、通常、パターニング用基板用コーティング液中に０．０１重量％〜３０重量％、中でも０．１重量％〜１０重量％含有されることが好ましい。これにより、細胞接着阻害材料を含有する領域を細胞との接着性が低い領域とすることができるからである。 The cell adhesion-inhibiting material as described above is appropriately optimized depending on the cell adhesion-inhibiting ability of the material, and is usually 0.01% to 30% by weight in the patterning substrate coating solution. It is preferable to contain 1 to 10 weight%. This is because the region containing the cell adhesion-inhibiting material can be made a region having low adhesion to cells.
なお、エネルギーを照射して上記のような細胞接着阻害材料を分解または変性して、細胞との接着性が良好なものとして用いられる際には、目的とする細胞との接着性が良好となる程度にエネルギーが照射されて細胞接着阻害材料が分解または変性されればよく、完全に上記細胞接着阻害材料が分解または変性される必要はない。 In addition, when the cell adhesion inhibiting material as described above is decomposed or denatured by irradiating energy and used as a material having good adhesion to cells, the adhesion to the target cells is improved. It suffices that the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or denatured by being irradiated with energy to the extent, and the cell adhesion-inhibiting material need not be completely decomposed or denatured.
２．細胞接着材料
次に、本発明のパターニング用基板用コーティング液に用いられる細胞接着材料について説明する。本発明に用いられる細胞接着材料は、少なくともエネルギー照射された後に、細胞と接着性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、例えばエネルギー照射される前から細胞と良好な接着性を有するものであってもよく、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって、細胞と良好な接着性を有するものとなるものであってもよい。ここで、細胞と接着性を有するとは、細胞と良好に接着することをいい、細胞との接着性が細胞の種類によって異なる場合等には、目的とする細胞と良好に接着することをいう。
2. Cell Adhesive Material Next, the cell adhesive material used for the patterning substrate coating solution of the present invention will be described. The cell adhesive material used in the present invention is not particularly limited as long as it has adhesiveness to cells after at least energy irradiation. For example, it has good adhesiveness to cells before energy irradiation. It may be one that has good adhesiveness to cells due to the action of the photocatalyst accompanying energy irradiation. Here, having adhesiveness with a cell means that it adheres favorably to a cell, and means that it adheres favorably to a target cell when the adhesiveness with the cell differs depending on the type of the cell. .
本発明においては、少なくともエネルギー照射された後に、上記細胞接着材料が細胞と良好な接着性を有するものであれば、細胞との接着が、例えば疎水性相互作用や、静電的相互作用、水素結合、ファンデルワールス力等の非共有結合により良好なものとされるものであってもよく、ビオチン−アビジンや抗原−抗体等に見られる生物学的相互作用により、良好なものとされるものであってもよい。 In the present invention, at least after the energy irradiation, if the cell adhesion material has good adhesion to cells, adhesion to the cells is, for example, hydrophobic interaction, electrostatic interaction, hydrogen It may be better due to non-covalent bonds such as binding, van der Waals force, etc., and better due to biological interactions found in biotin-avidin, antigen-antibody, etc. It may be.
上記非共有結合により細胞と接着する材料として具体的には、ポリスチレン、親水化ポリスチレン、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）、ポリリジンなどの塩基性高分子、アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランなどの塩基性化合物およびそれを含む縮合物等が挙げられる。
また、上記生物学的相互作用により細胞と接着する材料として具体的には、フィブロネクチン、ラミニン、テネイシン、ビトロネクチン、ＲＧＤ（アルギニン−グリシン−アスパラギン酸）配列含有ペプチド、ＹＩＧＳＲ（チロシン−イソロイシン−グリシン−セリン−アルギニン）配列含有ペプチド、コラーゲン、アテロコラーゲン、ゼラチン等が挙げられる。
Specific examples of materials that adhere to cells by noncovalent bonding include basic polymers such as polystyrene, hydrophilized polystyrene, poly (N-isopropylacrylamide) and polylysine, aminopropyltriethoxysilane, and N- (2-amino). And basic compounds such as ethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane and condensates containing the same.
Specific examples of materials that adhere to cells by biological interaction include fibronectin, laminin, tenascin, vitronectin, RGD (arginine-glycine-aspartic acid) sequence-containing peptide, YIGSR (tyrosine-isoleucine-glycine-serine). -Arginine) Sequence-containing peptides, collagen, atelocollagen, gelatin and the like.
本発明においては、このような細胞接着材料は、材料の細胞接着能により適宜最適化されるものであるが、通常、パターニング用基板用コーティング液中に０．０００１重量％〜３０重量％、中でも０．００１重量％〜１０重量％含有されることが好ましい。これにより、上記パターニング用基板用コーティング液を塗布して層を形成した際に、エネルギー照射された領域の細胞との接着性をより良好なものとすることができるからである。また、エネルギー照射される前から細胞と良好な接着性を有する材料を細胞接着材料として用いる場合には、パターニング用基板用コーティング液が塗布されて層が形成された後のエネルギーが照射されない領域において、上記細胞接着阻害材料の細胞接着阻害性を阻害しない程度含有されることが好ましい。 In the present invention, such a cell adhesion material is appropriately optimized depending on the cell adhesion ability of the material, and is usually 0.0001% by weight to 30% by weight in the coating liquid for patterning substrate, It is preferable to contain 0.001 to 10 weight%. This is because, when the patterning substrate coating solution is applied to form a layer, the adhesiveness with the cells in the region irradiated with energy can be improved. In addition, in the case where a material having good adhesiveness with cells is used as a cell adhesion material before energy irradiation, in a region where energy is not irradiated after the coating liquid for patterning substrate is applied and a layer is formed. In addition, it is preferably contained to the extent that the cell adhesion inhibitory property of the cell adhesion inhibitory material is not inhibited.
３．パターニング用基板用コーティング液
次に、本発明のパターニング用基板用コーティング液について説明する。本発明のパターニング用基板用コーティング液は、上記細胞接着阻害材料および細胞接着材料を含有するものであれば、特に限定されるものではなく、必要に応じて適宜バインダ等の成分を含有しているものであってもよい。バインダを含有させることにより、パターニング用基板用コーティング液を、例えば光触媒を含有する層等の上に塗布する際の塗工が容易なものとすることや、形成された層に強度や耐性を付与する等、様々な特性を付与することが可能となるからである。このようなバインダとしては、パターニング用基板用コーティング液が必要とされる目的に応じて適宜選択される。なお、本発明においては、このバインダとしての役割を、上記細胞接着材料または細胞接着阻害材料が果たすものとしてもよい。
3. Next, the patterning substrate coating solution of the present invention will be described. The patterning substrate coating solution of the present invention is not particularly limited as long as it contains the cell adhesion-inhibiting material and the cell adhesion material, and appropriately contains components such as a binder as necessary. It may be a thing. By including a binder, it becomes easy to apply the coating liquid for patterning substrate on, for example, a layer containing a photocatalyst, etc., and imparts strength and resistance to the formed layer. This is because various characteristics can be imparted. Such a binder is appropriately selected according to the purpose for which the patterning substrate coating liquid is required. In the present invention, the cell adhesion material or the cell adhesion inhibition material may serve as the binder.
Ｂ．パターニング用基板
次に、本発明のパターニング用基板について説明する。本発明のパターニング用基板は、基材と、上記基材上に形成された少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層と、上記光触媒含有層上に形成され、細胞と接着することを阻害する細胞接着阻害性を有しかつエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解または変性される細胞接着阻害材料を含有する細胞接着阻害層とを有するものである。
B. Next, the patterning substrate of the present invention will be described. The patterning substrate of the present invention includes a base material, a photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst formed on the base material, and a cell adhesion inhibitor that is formed on the photocatalyst-containing layer and inhibits adhesion to cells. And a cell adhesion-inhibiting layer containing a cell adhesion-inhibiting material that is decomposed or modified by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation.
本発明のパターニング用基板は、例えば図１に示すように、基材１と、その基材１上に形成された光触媒含有層２と、その光触媒含有層２上に形成された細胞接着阻害層３とを有するものである。
For example, as shown in FIG. 1, the patterning substrate of the present invention includes a
本発明によれば、上記細胞接着阻害層に、上記細胞接着阻害性を有する細胞接着阻害材料が含有されていることから、細胞が接着しないものとすることができる。また、上記細胞接着阻害層にエネルギーを照射した場合には、エネルギー照射に伴う光触媒含有層中の光触媒の作用により、上記細胞接着阻害材料が分解または変性されて、細胞が接着することが可能となる。したがって、特別な装置や複雑な工程を必要とせず、パターン状にエネルギーを照射することにより、上記細胞接着阻害材料が分解除去されて、細胞との接着性が良好な領域と、上記細胞接着阻害材料が残存し、細胞との接着性が低い領域とを、容易に形成することが可能となる。 According to the present invention, since the cell adhesion-inhibiting layer contains the cell adhesion-inhibiting material having the cell adhesion-inhibiting property, the cells can be prevented from adhering. In addition, when the cell adhesion inhibiting layer is irradiated with energy, the cell adhesion inhibiting material is decomposed or denatured by the action of the photocatalyst in the photocatalyst-containing layer accompanying the energy irradiation, so that cells can adhere. Become. Therefore, by irradiating energy in a pattern without the need for special equipment or complicated processes, the cell adhesion-inhibiting material is decomposed and removed, and the cell adhesion inhibition region and the cell adhesion-inhibiting region are eliminated. It is possible to easily form a region where the material remains and has low adhesion to cells.
ここで、本発明のパターニング用基板においては、例えば図２に示すように、基材１上に遮光部４が形成されているものであってもよい。また、例えば図３に示すように、光触媒含有層２上に遮光部４が形成されているものであってもよい。このような遮光部が形成されていることにより、基材側からエネルギーを照射した場合等に、遮光部が形成された領域の光触媒が励起されないものとすることができ、遮光部が形成された領域上の細胞接着阻害層中に含有される細胞接着阻害材料は分解または除去されないものとすることができる。したがって、フォトマスク等を用いることなく、容易に細胞との接着性が良好な領域と、細胞との接着性が悪い領域とを形成することが可能となる。
以下、本発明のパターニング用基板の各構成について説明する。
Here, in the substrate for patterning of this invention, as shown, for example in FIG. 2, the
Hereinafter, each configuration of the patterning substrate of the present invention will be described.
１．細胞接着阻害層
まず、本発明のパターニング用基板に用いられる細胞接着阻害層について説明する。本発明の細胞接着阻害層は、細胞と接着することを阻害する細胞接着阻害性を有し、かつエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解または変性される細胞接着阻害材料が含有されるものであれば、特に限定されるものではない。
1. Cell Adhesion Inhibiting Layer First, the cell adhesion inhibiting layer used in the patterning substrate of the present invention will be described. The cell adhesion-inhibiting layer of the present invention has a cell adhesion-inhibiting property that inhibits adhesion to cells and contains a cell adhesion-inhibiting material that is decomposed or denatured by the action of a photocatalyst associated with energy irradiation. For example, there is no particular limitation.
このような細胞接着阻害層は、上記細胞接着阻害材料が含有されるコーティング液等を塗布して層を形成することにより、形成することが可能であるが、本発明においては特に上記細胞接着阻害材料および細胞接着材料を含有する、「Ａ．パターニング用基板用コーティング液」の項で説明したようなパターニング用基板用コーティング液を塗布して層を形成したものであることが好ましい。これにより、細胞接着阻害層にエネルギーが照射された際に、エネルギーが照射された領域の細胞との接着性をより良好なものとすることができるからである。 Such a cell adhesion inhibition layer can be formed by applying a coating solution containing the cell adhesion inhibition material to form a layer. In the present invention, the cell adhesion inhibition layer is particularly preferable. It is preferable that a layer is formed by applying a patterning substrate coating solution as described in the section “A. Patterning substrate coating solution” containing the material and the cell adhesion material. Thereby, when energy is irradiated to the cell adhesion-inhibiting layer, the adhesiveness with the cells in the region irradiated with energy can be improved.
このような細胞接着阻害層を形成する方法としては、上記パターニング用基板用コーティング液等を一般的な塗布方法により塗布すること等によって形成することができ、塗布方法として具体的には、スピンコート法、スプレーコート法、ディップコート法、ロールコート法、ビードコート法等を用いることができる。また、吸着法も好適に用いることができる。 As a method for forming such a cell adhesion-inhibiting layer, it can be formed by applying the above-mentioned patterning substrate coating solution or the like by a general application method or the like. Methods, spray coating methods, dip coating methods, roll coating methods, bead coating methods and the like can be used. Moreover, an adsorption method can also be used suitably.
また、例えば後述する基材に凹部が形成されている場合には、上記基材の凹部に後述する光触媒含有層を形成した後、上記凹部にパターニング用基板用コーティング液等を滴下し、乾燥させて細胞接着阻害層とするキャスト法や、上記基材の凹部に後述する光触媒含有層を形成した後、パターニング用基板用コーティング液等を滴下し、所定時間後、洗浄する吸着法等も用いることができる。 In addition, for example, when a recess is formed in the substrate described later, after forming a photocatalyst containing layer described later in the recess of the substrate, a patterning substrate coating solution or the like is dropped into the recess and dried. A casting method for forming a cell adhesion inhibiting layer, or an adsorption method for forming a photocatalyst-containing layer, which will be described later, in the concave portion of the base material, and then dropping a coating solution for a patterning substrate and washing it after a predetermined time. Can do.
ここで、本発明に用いられる細胞接着阻害層に用いられる細胞接着阻害材料、細胞接着材料等については、上述した「Ａ．パターニング用基板用コーティング液」の項で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。
またこのような細胞接着阻害層の膜厚としては、パターニング用基板の種類等によって適宜選択されるものであるが、通常０．００１〜１μｍ程度、中でも０．００５〜０．１μｍ程度が好ましい。
Here, the cell adhesion inhibiting material, the cell adhesion material, and the like used for the cell adhesion inhibiting layer used in the present invention are the same as those described in the above-mentioned section “A. Coating liquid for patterning substrate”. Explanation here is omitted.
The thickness of such a cell adhesion-inhibiting layer is appropriately selected depending on the type of substrate for patterning and the like, but is usually about 0.001 to 1 μm, and preferably about 0.005 to 0.1 μm.
２．光触媒含有層
次に、本発明のパターニング用基板に用いられる光触媒含有層について説明する。本発明のパターニング用基板に用いられる光触媒含有層は、少なくとも光触媒を含有する層であれば、特に限定されるものではなく、光触媒のみからなる層であってもよく、またバインダ等、他の成分を含有する層等であってもよい。
2. Next, the photocatalyst containing layer used for the patterning substrate of the present invention will be described. The photocatalyst-containing layer used in the patterning substrate of the present invention is not particularly limited as long as it is a layer containing at least a photocatalyst, and may be a layer composed only of a photocatalyst, and other components such as a binder. It may be a layer containing
この光触媒含有層における、後述するような酸化チタンに代表される光触媒の作用機構は、必ずしも明確なものではないが、光の照射によって生成したキャリアが、近傍の化合物との直接反応、あるいは、酸素、水の存在下で生じた活性酸素種によって、有機物の化学構造に変化を及ぼすものと考えられている。本発明においては、このキャリアが光触媒含有層上に形成された細胞接着阻害層中の細胞接着阻害材料に作用を及ぼすものであると思われる。 The action mechanism of a photocatalyst represented by titanium oxide as described later in this photocatalyst-containing layer is not necessarily clear, but carriers generated by light irradiation react directly with nearby compounds, or oxygen It is believed that the active oxygen species generated in the presence of water change the chemical structure of organic matter. In the present invention, this carrier is considered to act on the cell adhesion-inhibiting material in the cell adhesion-inhibiting layer formed on the photocatalyst-containing layer.
本発明で使用する光触媒としては、光半導体として知られる例えば酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、酸化タングステン（ＷＯ3）、酸化ビスマス（Ｂｉ2Ｏ3）、および酸化鉄（Ｆｅ2Ｏ3）を挙げることができ、これらから選択して１種または２種以上を混合して用いることができる。 Examples of photocatalysts used in the present invention include titanium oxide (TiO 2 ), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), strontium titanate (SrTiO 3 ), tungsten oxide (WO 3 ), which are known as photo semiconductors. Bismuth oxide (Bi 2 O 3 ) and iron oxide (Fe 2 O 3 ) can be mentioned, and one or a mixture of two or more selected from these can be used.
本発明においては、特に酸化チタンが、バンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、入手も容易であることから好適に使用される。酸化チタンには、アナターゼ型とルチル型があり本発明ではいずれも使用することができるが、アナターゼ型の酸化チタンが好ましい。アナターゼ型酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にある。
このようなアナターゼ型酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製ＳＴＳ−０２（平均粒径７ｎｍ）、石原産業（株）製ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製ＴＡ−１５（平均粒径１２ｎｍ））等を挙げることができる。
In the present invention, titanium oxide is particularly preferably used because it has a high band gap energy, is chemically stable, has no toxicity, and is easily available. Titanium oxide includes anatase type and rutile type, and both can be used in the present invention, but anatase type titanium oxide is preferable. Anatase type titanium oxide has an excitation wavelength of 380 nm or less.
Examples of such anatase-type titanium oxide include hydrochloric acid peptizer-type anatase-type titania sol (STS-02 manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. (
光触媒の粒径は小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので好ましく、平均粒径が５０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下の光触媒を使用するのが特に好ましい。 The smaller the particle size of the photocatalyst, the more effective the photocatalytic reaction occurs. The average particle size is preferably 50 nm or less, and it is particularly preferable to use a photocatalyst having a particle size of 20 nm or less.
ここで、光触媒のみからなる光触媒含有層を用いた場合には、上記細胞接着阻害層中の細胞接着阻害材料の分解または変性に対する効率が向上し、処理時間の短縮化等のコスト面で有利である。一方、光触媒とバインダとからなる光触媒含有層を用いた場合には、光触媒含有層の形成が容易であるという利点を有する。 Here, when a photocatalyst-containing layer consisting only of a photocatalyst is used, the efficiency of decomposition or denaturation of the cell adhesion-inhibiting material in the cell adhesion-inhibiting layer is improved, which is advantageous in terms of cost such as shortening the processing time. is there. On the other hand, when a photocatalyst-containing layer comprising a photocatalyst and a binder is used, there is an advantage that the formation of the photocatalyst-containing layer is easy.
光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、ＣＶＤ法、真空蒸着法等の真空製膜法を用いる方法を挙げることができる。真空製膜法により光触媒含有層を形成することにより、均一な膜でかつ光触媒のみを含有する光触媒含有層とすることが可能であり、これにより細胞接着阻害材料を均一に分解または変性させることが可能である。また、光触媒のみからなることから、バインダを用いる場合と比較して効率的に細胞接着阻害材料を分解または変性させることが可能となる。なお、後述する基材に凹部が形成されている場合にも、上記方法により光触媒含有層を形成することができる。 Examples of a method for forming a photocatalyst-containing layer composed only of a photocatalyst include a method using a vacuum film forming method such as a sputtering method, a CVD method, or a vacuum deposition method. By forming the photocatalyst-containing layer by a vacuum film-forming method, it is possible to obtain a photocatalyst-containing layer that is a uniform film and contains only the photocatalyst, whereby the cell adhesion-inhibiting material can be uniformly decomposed or modified. Is possible. Moreover, since it consists only of a photocatalyst, it becomes possible to decompose | disassemble or modify | denature a cell adhesion inhibiting material efficiently compared with the case where a binder is used. In addition, also when the recessed part is formed in the base material mentioned later, a photocatalyst content layer can be formed by the said method.
また、光触媒のみからなる光触媒含有層の形成方法の他の例としては、例えば光触媒が二酸化チタンの場合は、基材上に無定形チタニアを形成し、次いで焼成により結晶性チタニアに相変化させる方法等が挙げられる。ここで用いられる無定形チタニアとしては、例えば四塩化チタン、硫酸チタン等のチタンの無機塩の加水分解、脱水縮合、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラ−ｎ−プロポキシチタン、テトラブトキシチタン、テトラメトキシチタン等の有機チタン化合物を酸存在下において加水分解、脱水縮合によって得ることができる。次いで、４００℃〜５００℃における焼成によってアナターゼ型チタニアに変性し、６００℃〜７００℃の焼成によってルチル型チタニアに変性することができる。 In addition, as another example of a method for forming a photocatalyst-containing layer comprising only a photocatalyst, for example, when the photocatalyst is titanium dioxide, a method of forming amorphous titania on a substrate and then changing the phase to crystalline titania by firing. Etc. As the amorphous titania used here, for example, hydrolysis, dehydration condensation, tetraethoxytitanium, tetraisopropoxytitanium, tetra-n-propoxytitanium, tetrabutoxytitanium, titanium inorganic salts such as titanium tetrachloride and titanium sulfate, An organic titanium compound such as tetramethoxytitanium can be obtained by hydrolysis and dehydration condensation in the presence of an acid. Next, it can be modified to anatase titania by baking at 400 ° C. to 500 ° C. and modified to rutile type titania by baking at 600 ° C. to 700 ° C.
また、バインダを用いる場合は、バインダの主骨格が上記の光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましく、例えばこのようなバインダとしては、上述した細胞接着阻害層の項で説明したオルガノポリシロキサン等を挙げることができる。 In the case of using a binder, it is preferable that the binder main skeleton has a high binding energy such that the main skeleton of the binder is not decomposed by photoexcitation of the photocatalyst. And organopolysiloxanes.
このようにオルガノポリシロキサンをバインダとして用いた場合は、上記光触媒含有層は、光触媒とバインダであるオルガノポリシロキサンを必要に応じて他の添加剤とともに溶剤中に分散して塗布液を調製し、この塗布液を後述する基材上に塗布することにより形成することができる。使用する溶剤としては、エタノール、イソプロパノール等のアルコール系の有機溶剤が好ましい。塗布はスピンコート、スプレーコート、ディップコート、ロールコート、ビードコート等の公知の塗布方法により行うことができる。バインダとして紫外線硬化型の成分を含有している場合、紫外線を照射して硬化処理を行うことにより光触媒含有層を形成することができる。 When organopolysiloxane is used as a binder in this way, the photocatalyst-containing layer is prepared by dispersing the photocatalyst and the binder organopolysiloxane in a solvent together with other additives as necessary, It can form by apply | coating this coating liquid on the base material mentioned later. As the solvent to be used, alcohol-based organic solvents such as ethanol and isopropanol are preferable. The application can be performed by a known application method such as spin coating, spray coating, dip coating, roll coating, or bead coating. When an ultraviolet curable component is contained as a binder, the photocatalyst-containing layer can be formed by irradiating with ultraviolet rays and performing a curing treatment.
また、例えば後述する基材に凹部が形成されている場合には、上記塗布液等を凹部に滴下し、乾燥させて光触媒含有層を形成するキャスト法等も行うことができる。 Further, for example, when a concave portion is formed on a base material to be described later, a casting method or the like in which the coating liquid or the like is dropped into the concave portion and dried to form a photocatalyst-containing layer can also be performed.
また、バインダとして無定形シリカ前駆体を用いることができる。この無定形シリカ前駆体は、一般式ＳｉＸ4で表され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。 An amorphous silica precursor can be used as the binder. This amorphous silica precursor is represented by the general formula SiX 4 , wherein X is a silicon compound such as halogen, methoxy group, ethoxy group, or acetyl group, a hydrolyzate thereof, silanol, or an average molecular weight of 3000 or less. Polysiloxane is preferred.
具体的には、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラブトキシシラン、テトラメトキシシラン等が挙げられる。また、この場合には、無定形シリカの前駆体と光触媒の粒子とを非水性溶媒中に均一に分散させ、透明基材上に空気中の水分により加水分解させてシラノールを形成させた後、常温で脱水縮重合することにより光触媒含有層を形成できる。シラノールの脱水縮重合を１００℃以上で行えば、シラノールの重合度が増し、膜表面の強度を向上できる。また、これらの結着剤は、単独あるいは２種以上を混合して用いることができる。 Specific examples include tetraethoxysilane, tetraisopropoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetrabutoxysilane, and tetramethoxysilane. In this case, the amorphous silica precursor and the photocatalyst particles are uniformly dispersed in a non-aqueous solvent and hydrolyzed with moisture in the air on the transparent substrate to form silanol. A photocatalyst-containing layer can be formed by dehydration condensation polymerization at room temperature. If dehydration condensation polymerization of silanol is carried out at 100 ° C. or higher, the degree of polymerization of silanol increases and the strength of the film surface can be improved. Moreover, these binders can be used individually or in mixture of 2 or more types.
光触媒含有層中の光触媒の含有量は、５〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％の範囲で設定することができる。また、光触媒含有層の厚みは、０．０５〜１０μｍの範囲内が好ましい。
また、光触媒含有層には上記の光触媒、バインダの他に、上述した細胞接着阻害層の項で説明した界面活性剤等を含有させることもできる。
The content of the photocatalyst in the photocatalyst containing layer can be set in the range of 5 to 60% by weight, preferably 20 to 40% by weight. The thickness of the photocatalyst containing layer is preferably in the range of 0.05 to 10 μm.
In addition to the above-mentioned photocatalyst and binder, the photocatalyst-containing layer may contain the surfactant described in the above-mentioned cell adhesion inhibiting layer.
ここで、本発明においては上記光触媒含有層は、その表面は細胞との接着性が高いことが好ましい。これにより、上記細胞接着阻害層が分解等されて光触媒含有層が露出した場合に、その領域を細胞との接着性が高い領域とすることができるからである。 Here, in the present invention, the surface of the photocatalyst-containing layer preferably has high adhesion to cells. This is because, when the cell adhesion-inhibiting layer is decomposed and the photocatalyst-containing layer is exposed, the region can be a region having high adhesiveness with cells.
また、本発明においては、上述したように光触媒含有層上に遮光部が形成されていてもよい。これにより、上記細胞接着阻害層の全面にエネルギーを照射した場合に、遮光部が形成された領域の光触媒は励起されず、遮光部が形成された領域以外の細胞接着阻害層中に含有される細胞接着阻害材料を分解または変性させることができるからである。またこの場合、遮光部が形成されている領域の光触媒は励起されないことから、エネルギーが照射される方向が特に限定されない、という利点を有する。 In the present invention, as described above, a light shielding portion may be formed on the photocatalyst containing layer. Thereby, when energy is irradiated to the entire surface of the cell adhesion inhibiting layer, the photocatalyst in the region where the light shielding portion is formed is not excited and is contained in the cell adhesion inhibiting layer other than the region where the light shielding portion is formed. This is because the cell adhesion inhibiting material can be decomposed or denatured. In this case, since the photocatalyst in the region where the light shielding portion is formed is not excited, there is an advantage that the direction in which the energy is irradiated is not particularly limited.
このような遮光部としては、パターニング用基板に照射されるエネルギーを遮断することが可能なものであれば、特に限定されるものではなく、例えばスパッタリング法、真空蒸着法等により厚み１０００〜２０００Å程度のクロム等の金属薄膜を形成し、この薄膜をパターニングすることにより形成されてもよい。このパターニングの方法としては、スパッタ等の通常のパターニング方法を用いることができる。 Such a light shielding part is not particularly limited as long as it can block the energy irradiated to the patterning substrate. For example, the thickness is about 1000 to 2000 mm by a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like. It may be formed by forming a metal thin film of chromium or the like and patterning the thin film. As this patterning method, a normal patterning method such as sputtering can be used.
また、樹脂バインダ中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた層をパターン状に形成する方法であってもよい。用いられる樹脂バインダとしては、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ゼラチン、カゼイン、セルロース等の樹脂を１種または２種以上混合したものや、感光性樹脂、さらにはＯ／Ｗエマルジョン型の樹脂組成物、例えば、反応性シリコーンをエマルジョン化したもの等を用いることができる。このような樹脂製遮光部の厚みとしては、０．５〜１０μｍの範囲内で設定することができる。このような樹脂製遮光部のパターニングの方法は、フォトリソ法、印刷法等一般的に用いられている方法を用いることができる。 Alternatively, a method may be used in which a layer containing light-shielding particles such as carbon fine particles, metal oxides, inorganic pigments, and organic pigments in a resin binder is formed in a pattern. As the resin binder to be used, polyimide resin, acrylic resin, epoxy resin, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, gelatin, casein, cellulose, or a mixture of one or more kinds, photosensitive resin, or O / A W emulsion type resin composition, for example, an emulsion of a reactive silicone can be used. The thickness of such a resin light-shielding portion can be set within a range of 0.5 to 10 μm. As a method for patterning such a resin light shielding portion, a generally used method such as a photolithography method or a printing method can be used.
３．基材
次に、本発明に用いられる基材について説明する。本発明に用いられる基材は、上記光触媒含有層を形成可能な層であれば、特に限定されるものではなく、例えば金属、ガラス、シリコン等の無機材料、およびプラスチックで代表される有機材料等を用いることができる。
3. Next, the substrate used in the present invention will be described. The base material used in the present invention is not particularly limited as long as it is a layer capable of forming the photocatalyst-containing layer. For example, inorganic materials such as metal, glass, and silicon, and organic materials represented by plastics, etc. Can be used.
ここで、基材の可撓性等はパターニング用基板の種類や用途等によって適宜選択される。また、上記基材の透明性は、パターニング用基板の種類や、上記細胞接着阻害材料を分解または変性させるために照射されるエネルギーの照射方向等によって、適宜選択され、例えば基材が遮光部等を有しており、上記エネルギーの照射が、基材側から行われる場合等には、基材が透明性を有するものとされる。 Here, the flexibility and the like of the base material are appropriately selected depending on the type and use of the patterning substrate. The transparency of the base material is appropriately selected depending on the type of the patterning substrate, the irradiation direction of energy applied to decompose or denature the cell adhesion-inhibiting material, and the base material is, for example, a light-shielding portion. In the case where the energy irradiation is performed from the base material side, the base material has transparency.
なお、本発明においては、基材が平坦なものであってもよいが、基材に凹部が形成されていてもよい。このような基材としては、例えば図８（ａ）に示すように、１つの凹部が形成されているものであってもよく、また例えば図８（ｂ）に示すように、複数の凹部が形成されているものであってもよい。 In addition, in this invention, although a base material may be flat, the recessed part may be formed in the base material. As such a base material, for example, as shown in FIG. 8 (a), one recess may be formed, and for example, as shown in FIG. It may be formed.
またこの際、上記凹部を有する基材の側壁に上記光触媒含有層や細胞接着阻害層が形成されないように処理が施されたものであってもよい。このような処理としては、例えばマスク等を用いてＣＶＤ法により上記側壁のみに撥液性を有する材料を付着させる方法や、上記凹部全面に撥液性を有する材料を付着させた後、筒状のマスク等を用いて紫外線処理やプラズマ処理等を行い、上記凹部の底面のみ、親液化させる方法等が挙げられる。 Further, at this time, the side wall of the substrate having the recess may be treated so that the photocatalyst-containing layer and the cell adhesion inhibiting layer are not formed. As such a process, for example, a method of attaching a liquid-repellent material only to the side wall by a CVD method using a mask or the like, or a liquid-repellent material is attached to the entire surface of the recess, and then cylindrical For example, there may be mentioned a method in which only the bottom surface of the concave portion is made lyophilic by performing ultraviolet treatment, plasma treatment or the like using the above mask.
ここで、本発明において、上記基材は、アルカリ洗浄等の薬液洗浄されたものであってもよく、また酸素プラズマ処理や紫外線処理等のドライ洗浄が行われたものであってもよい。この場合、上記光触媒含有層を形成するための塗布液等の濡れ性が向上する。またさらに表面に反応性の官能基が配置されることとなることから、光触媒含有層の密着性が向上する、という利点を有する。 Here, in the present invention, the base material may be subjected to chemical cleaning such as alkali cleaning, or may be subjected to dry cleaning such as oxygen plasma treatment or ultraviolet treatment. In this case, the wettability of the coating liquid or the like for forming the photocatalyst containing layer is improved. Furthermore, since a reactive functional group is disposed on the surface, there is an advantage that the adhesion of the photocatalyst-containing layer is improved.
ここで、本発明の基材には、上述したように、遮光部が形成されていてもよい。基材上に形成される遮光部としては、上述した光触媒含有層の項で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。なお、上記遮光部は、上記光触媒含有層が形成される側の面に形成されるものであってもよく、また反対側の面に形成されるものであってもよい。 Here, as described above, the light shielding portion may be formed on the base material of the present invention. Since the light shielding part formed on the substrate is the same as that described in the above-mentioned section of the photocatalyst containing layer, description thereof is omitted here. In addition, the said light-shielding part may be formed in the surface of the side in which the said photocatalyst content layer is formed, and may be formed in the surface on the opposite side.
また、基材上に上記遮光部を形成し、その遮光部上に上記光触媒含有層を形成する場合には、その光触媒含有層と遮光部との間にプライマー層を形成してもよい。このプライマー層の作用・機能は必ずしも明確なものではないが、プライマー層を形成することにより、光触媒の作用による細胞接着阻害層中の細胞接着阻害材料の分解または変性を阻害する要因となる遮光部および遮光部間に存在する開口部からの不純物、特に、遮光部をパターニングする際に生じる残渣や、金属、金属イオン等の不純物の拡散を防止する機能を示すものと考えられる。したがって、プライマー層を形成することにより、高感度で細胞接着阻害材料を分解または変性させることができ、その結果、高解像度のパターンを得ることが可能となるのである。 Moreover, when forming the said light shielding part on a base material and forming the said photocatalyst containing layer on the light shielding part, you may form a primer layer between the photocatalyst containing layer and a light shielding part. The action and function of this primer layer are not necessarily clear, but by forming the primer layer, the light shielding part becomes a factor that inhibits the degradation or denaturation of the cell adhesion inhibiting material in the cell adhesion inhibiting layer due to the action of the photocatalyst. In addition, it is considered to exhibit a function of preventing diffusion of impurities from the openings existing between the light shielding portions, in particular, residues generated when the light shielding portions are patterned, and impurities such as metals and metal ions. Therefore, by forming the primer layer, the cell adhesion-inhibiting material can be decomposed or denatured with high sensitivity, and as a result, a high-resolution pattern can be obtained.
なお、本発明においてプライマー層は、遮光部のみならず遮光部間に形成された開口部に存在する不純物が光触媒の作用に影響することを防止するものであるので、プライマー層は開口部を含めた遮光部全面にわたって形成されていることが好ましい。
本発明におけるプライマー層は、上記遮光部と上記光触媒含有層とが接触しないようにプライマー層が形成された構造であれば特に限定されるものではない。
In the present invention, the primer layer prevents the impurities present in the openings formed between the light shielding portions as well as the light shielding portions from affecting the action of the photocatalyst. Therefore, the primer layer includes the openings. It is preferable that it is formed over the entire light shielding portion.
The primer layer in the present invention is not particularly limited as long as the primer layer is formed so that the light-shielding portion and the photocatalyst-containing layer are not in contact with each other.
このプライマー層を構成する材料としては、特に限定されるものではないが、光触媒の作用により分解されにくい無機材料が好ましい。具体的には無定形シリカを挙げることができる。このような無定形シリカを用いる場合には、この無定形シリカの前駆体は、一般式ＳｉＸ４で示され、Ｘはハロゲン、メトキシ基、エトキシ基、またはアセチル基等であるケイ素化合物であり、それらの加水分解物であるシラノール、または平均分子量３０００以下のポリシロキサンが好ましい。 The material constituting the primer layer is not particularly limited, but an inorganic material that is not easily decomposed by the action of the photocatalyst is preferable. Specific examples include amorphous silica. When such amorphous silica is used, the precursor of the amorphous silica is represented by the general formula SiX 4 and X is a silicon compound such as halogen, methoxy group, ethoxy group, or acetyl group, Silanol which is a hydrolyzate thereof or polysiloxane having an average molecular weight of 3000 or less is preferable.
また、プライマー層の膜厚は、０．００１μｍから１μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．００１μｍから０．１μｍの範囲内であることが好ましい。 The thickness of the primer layer is preferably in the range of 0.001 μm to 1 μm, particularly preferably in the range of 0.001 μm to 0.1 μm.
４．パターニング用基板
次に、本発明のパターニング用基板について説明する。本発明のパターニング用基板は、基材上に、上記光触媒含有層が形成されており、その光触媒含有層上に細胞接着阻害層が形成されたものであれば、特に限定されるものではなく、例えば必要に応じて他の層が積層されたもの等であってもよい。
4). Next, the patterning substrate of the present invention will be described. The patterning substrate of the present invention is not particularly limited as long as the photocatalyst-containing layer is formed on a base material and a cell adhesion-inhibiting layer is formed on the photocatalyst-containing layer, For example, it may be a layer in which other layers are laminated as required.
Ｃ．細胞培養用パターニング基板
次に、本発明の細胞培養用パターニング基板について説明する。本発明の細胞培養用パターニング基板は、上述したパターニング用基板の上記細胞接着阻害層が、パターン状に細胞接着阻害材料が分解または変性された細胞接着部と、上記細胞接着部以外の領域である細胞接着阻害部とを有するものである。
C. Next, the cell culture patterning substrate of the present invention will be described. In the cell culture patterning substrate of the present invention, the cell adhesion inhibition layer of the patterning substrate described above is a region other than the cell adhesion portion in which the cell adhesion inhibition material is decomposed or modified in a pattern and the cell adhesion portion. It has a cell adhesion inhibition part.
本発明の細胞培養用パターニング基板は、例えば図４に示すように、基材１と、その基材１上に形成された光触媒含有層２と、その光触媒含有層２上に形成された細胞接着阻害層３とを有するものであり、細胞接着阻害層３が、細胞接着部５と、細胞接着阻害部６とを有するものである。
The cell culture patterning substrate of the present invention includes, as shown in FIG. 4, for example, a
本発明によれば、上記細胞接着部においては、細胞接着阻害材料が分解または変性されていることから、細胞との接着性が阻害されることなく、細胞との接着性が高いものとすることができる。また上記細胞接着阻害部においては、細胞接着阻害材料が含有されており、細胞との接着性が低い。したがって、複雑な工程や、細胞に悪影響を及ぼす処理液等を用いることなく、細胞接着部にのみ細胞を接着させることが可能となるのである。 According to the present invention, since the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or denatured in the cell adhesion part, the adhesion to the cell is high without being inhibited. Can do. The cell adhesion inhibiting part contains a cell adhesion inhibiting material and has low adhesion to cells. Therefore, cells can be adhered only to the cell adhesion part without using complicated processes or treatment liquids that adversely affect the cells.
ここで、上記細胞接着阻害部とは、細胞と接着することを阻害する細胞接着阻害性を有しかつエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解または変性される細胞接着阻害材料を含有する領域であり、目的とする細胞との接着性が低い領域である。 Here, the cell adhesion inhibiting part is a region containing a cell adhesion inhibiting material that has a cell adhesion inhibiting property that inhibits adhesion to cells and is decomposed or denatured by the action of a photocatalyst associated with energy irradiation. This is a region with low adhesion to the target cells.
一方、細胞接着部とは、上記細胞接着阻害材料が分解または変性された領域であり、細胞との接着性を有する領域である。ここで、上記細胞接着阻害材料が分解または変性されているとは、上記細胞接着阻害材料が含有されていない、もしくは上記細胞接着阻害部に含有される細胞接着阻害材料の量と比較して、細胞接着阻害材料が少ない量含有されていることをいう。例えば上記細胞接着阻害材料がエネルギー照射に伴う光触媒の作用により分解されるものである場合には、細胞接着部中にはその細胞接着阻害材料が少量含有されている、または細胞接着阻害材料の分解物等が含有されている、もしくは細胞接着阻害層が完全に分解除去されて光触媒含有層が露出すること等となる。また、上記細胞接着阻害材料がエネルギー照射に伴う光触媒の作用により変性されるものである場合には、細胞接着部中にはその変性物等が含有されていることとなる。本発明においては、上記細胞接着部に、少なくともエネルギー照射された後に、細胞との接着性を有する細胞接着物質が含有されていることが好ましい。これにより、細胞接着部の細胞との接着性をより高いものとすることができ、上記細胞接着部のみに、高精細に細胞を接着させることが可能となるからである。 On the other hand, the cell adhesion part is an area where the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or denatured, and is an area having adhesion to cells. Here, the cell adhesion-inhibiting material is decomposed or denatured as compared with the amount of the cell adhesion-inhibiting material that does not contain the cell adhesion-inhibiting material or is contained in the cell adhesion-inhibiting part, It means that a small amount of cell adhesion inhibiting material is contained. For example, when the cell adhesion inhibiting material is decomposed by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation, a small amount of the cell adhesion inhibiting material is contained in the cell adhesion part, or the cell adhesion inhibiting material is decomposed. Or the like, or the cell adhesion-inhibiting layer is completely decomposed and removed to expose the photocatalyst-containing layer. Further, when the cell adhesion-inhibiting material is denatured by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation, the denatured product or the like is contained in the cell adhesion portion. In the present invention, it is preferable that the cell adhesion part contains a cell adhesion substance having adhesiveness with cells after at least energy irradiation. Thereby, the adhesiveness of the cell adhesion part with the cells can be made higher, and the cells can be adhered to the cell adhesion part only with high definition.
ここで、本発明においては、例えば図５に示すように、上記細胞接着阻害層３の細胞接着阻害部６と同じパターン状に、基材１上に遮光部４が形成されていてもよい。また、光触媒含有層上に同様に遮光部が形成されていてもよい。このような遮光部が形成されていることにより、例えば、上述した「Ｂ．パターニング用基板」で説明したパターニング用基板を形成し、基材側等から全面にエネルギーを照射することによって、遮光部が形成されていない領域上のみの細胞接着阻害材料を分解または変性させることができ、上記細胞接着部が容易に形成されたものとすることができるからである。
Here, in the present invention, for example, as shown in FIG. 5, the
ここで、本発明の細胞培養用パターニング基板に用いられる基材、光触媒含有層、および細胞接着阻害層については、上述したパターニング用基板の項で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略し、以下、上記細胞接着部の形成方法について説明する。 Here, the base material, the photocatalyst-containing layer, and the cell adhesion-inhibiting layer used in the cell culture patterning substrate of the present invention are the same as those described in the section of the patterning substrate described above. Is omitted, and the method for forming the cell adhesion portion will be described below.
まず、例えば図６に示すように、基材１上に少なくとも光触媒を含有する光触媒含有層２を形成し、この光触媒含有層２上に、上述した「Ａ．パターニング用基板用コーティング液」で説明したパターニング用基板用コーティング液等を用いて、細胞接着阻害材料を含有する細胞接着阻害層３を形成する（図６（ａ））。次にこの細胞接着阻害層３に、細胞接着部を形成するパターン状に、例えばフォトマスク８等を用いてエネルギー９を照射する（図６（ｂ））。これにより、光触媒含有層２中に含有される光触媒の作用によって、エネルギー照射された領域の細胞接着阻害層３の細胞接着阻害材料が分解または変性され、エネルギーが照射された領域を細胞接着部５、エネルギーが照射されていない領域を細胞接着阻害部６とすることができる（図６（ｃ））。なお、上記細胞接着阻害層および光触媒含有層の形成方法等については、上記「Ｂ．パターニング用基板」で説明した方法と同様であるので、ここでの説明は省略する。また、上述したように、上記細胞接着阻害層中には、少なくともエネルギー照射された後に、細胞と接着性を有する細胞接着材料が含有されていることが好ましい。これにより、細胞接着部の細胞との接着性をより高いものとすることができるからである。
First, as shown in FIG. 6, for example, a photocatalyst-containing
ここで、本発明でいうエネルギー照射（露光）とは、エネルギー照射に伴う光触媒の作用によって、細胞接着阻害材料を分解または変性させることが可能ないかなるエネルギー線の照射をも含む概念であり、光の照射に限定されるものではない。 Here, the energy irradiation (exposure) as used in the present invention is a concept including irradiation of any energy ray capable of decomposing or modifying the cell adhesion-inhibiting material by the action of a photocatalyst accompanying energy irradiation, However, the present invention is not limited to this irradiation.
通常このようなエネルギー照射に用いる光の波長は、４００ｎｍ以下の範囲、好ましくは３８０ｎｍ以下の範囲から設定される。これは、上述したように光触媒として用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上述した波長の光が好ましいからである。 Usually, the wavelength of light used for such energy irradiation is set in the range of 400 nm or less, preferably in the range of 380 nm or less. This is because, as described above, the preferred photocatalyst used as the photocatalyst is titanium dioxide, and as the energy for activating the photocatalytic action by the titanium dioxide, light having the above-described wavelength is preferable.
このようなエネルギー照射に用いることができる光源としては、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマランプ、その他種々の光源を挙げることができる。 Examples of light sources that can be used for such energy irradiation include mercury lamps, metal halide lamps, xenon lamps, excimer lamps, and various other light sources.
上述したような光源を用い、フォトマスクを介したパターン照射により行う方法の他、エキシマ、ＹＡＧ等のレーザを用いてパターン状に描画照射する方法を用いることも可能である。また、上述したように、基材が細胞接着部と同じパターン状に遮光部を有する場合には、基材側からエネルギーを全面に照射することにより、行うことができる。また、光触媒含有層上に、細胞接着阻害部と同じパターン状に遮光部を有する場合には、どの方向からでもエネルギーを全面に照射することにより、行うことができる。これらの場合、フォトマスク等が必要なく、位置あわせ等の工程が必要ない、という利点を有する。 In addition to the method of performing pattern irradiation through a photomask using the light source as described above, it is also possible to use a method of drawing and irradiating in a pattern using a laser such as excimer or YAG. Further, as described above, when the substrate has the light shielding portion in the same pattern as the cell adhesion portion, it can be performed by irradiating the entire surface with energy from the substrate side. Moreover, when it has a light-shielding part on the photocatalyst containing layer in the same pattern as the cell adhesion inhibiting part, it can be performed by irradiating the entire surface with energy from any direction. In these cases, there is an advantage that a photomask or the like is not necessary and a step such as alignment is not necessary.
ここで、上述したように、上記基材が凹部を有しており、上記凹部内に上記光触媒含有層および細胞接着阻害層が形成されている場合、上述した方法によりエネルギー照射を行ってもよい。また、例えば上記凹部が複数形成されている場合には、例えば各凹部ごとにそれぞれ異なるパターン状に露光を行ってもよい。このように各凹部ごとにそれぞれ露光を行う方法としては、例えば１つ１つの凹部に異なるマスクを配置してエネルギー照射する方法や、例えば光ファイバの先に、クロムマスクやステンシルマスク等を配置し、エネルギー照射する方法等が挙げられる。
なお、上記凹部の側壁にエネルギーが照射されないように、例えば筒状のマスク等を用い、上記凹部の底面のみ露光を行う方法を用いてもよい。
Here, as described above, when the substrate has a recess and the photocatalyst-containing layer and the cell adhesion-inhibiting layer are formed in the recess, energy irradiation may be performed by the method described above. . For example, when a plurality of the concave portions are formed, for example, the exposure may be performed in different patterns for each concave portion. In this way, as a method of performing exposure for each concave portion, for example, a method in which different masks are arranged in each concave portion and energy irradiation is performed, for example, a chrome mask or a stencil mask is disposed at the tip of an optical fiber. And a method of irradiating energy.
Note that, for example, a cylindrical mask or the like may be used to expose only the bottom surface of the recess so that the sidewalls of the recess are not irradiated with energy.
また、エネルギー照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒の作用によって細胞接着阻害材料が分解または変性されるのに必要な照射量とする。
この際、光触媒含有層を加熱しながらエネルギー照射することにより、感度を上昇させることが可能となり、効率的に細胞接着阻害材料を分解または変性させることができる点で好ましい。具体的には３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
In addition, the energy irradiation amount at the time of energy irradiation is an irradiation amount necessary for the cell adhesion inhibiting material to be decomposed or denatured by the action of the photocatalyst.
In this case, it is preferable in that the sensitivity can be increased by irradiating the photocatalyst-containing layer with energy while heating, and the cell adhesion-inhibiting material can be efficiently decomposed or denatured. Specifically, it is preferable to heat within a range of 30 ° C to 80 ° C.
また本発明におけるフォトマスクを介して行うエネルギー照射の方向は、上述した基材が透明である場合は、基材側および細胞接着阻害層側のいずれの方向からエネルギー照射を行っても良い。一方、基材が不透明な場合は、細胞接着阻害層側からエネルギー照射を行う必要がある。 Moreover, as for the direction of the energy irradiation performed through the photomask in the present invention, when the above-described base material is transparent, the energy irradiation may be performed from either the base material side or the cell adhesion inhibition layer side. On the other hand, when the substrate is opaque, it is necessary to irradiate energy from the cell adhesion inhibition layer side.
また本発明においては、上記細胞培養用パターニング基板形成後、上記細胞培養用パターニング基板の一部を切り取り、この細胞培養用パターニング基板の一部を凹状の基材の底部等に貼り付けたもの等を細胞培養用パターニング基板としてもよい。 Further, in the present invention, after the cell culture patterning substrate is formed, a part of the cell culture patterning substrate is cut out, and a part of the cell culture patterning substrate is attached to the bottom of a concave base material, etc. May be used as a cell culture patterning substrate.
Ｄ．細胞培養基板
次に、本発明の細胞培養基板について説明する。本発明の細胞培養基板は、上述した細胞培養用パターニング基板における細胞接着部上に、細胞が接着したものである。
本発明の細胞培養基板は、例えば図７に示すように、上記細胞接着阻害層３の細胞接着部５上にのみ細胞７が接着し、細胞接着阻害部６上には、細胞７が接着していないものである。
D. Cell Culture Substrate Next, the cell culture substrate of the present invention will be described. The cell culture substrate of the present invention is obtained by adhering cells on the cell adhesion portion in the above-described cell culture patterning substrate.
In the cell culture substrate of the present invention, for example, as shown in FIG. 7, the
本発明によれば、上記細胞培養用パターニング基板上には、細胞との接着性が良好な細胞接着部と、細胞との接着性を有しない細胞接着阻害部とが形成されていることから、例えば細胞を細胞培養用パターニング基板の全面に塗布した場合であっても、細胞接着部のみに細胞を接着させて、細胞接着阻害部上の細胞を容易に除去することができる。これにより、複雑な工程や細胞に悪影響を及ぼす処理液等を用いることなく、容易に形成されたものとすることができるのである。
以下、本発明の細胞培養基板に用いられる細胞について説明する。ここで、細胞培養用パターニング基板については、上記「Ｃ．細胞培養用パターニング基板」で説明したものであるので、ここでの説明は省略する。
According to the present invention, on the cell culture patterning substrate, a cell adhesion portion having good adhesion to cells and a cell adhesion inhibition portion having no adhesion to cells are formed. For example, even when the cells are applied to the entire surface of the cell culture patterning substrate, the cells on the cell adhesion inhibiting portion can be easily removed by adhering the cells only to the cell adhesion portion. Thereby, it can be easily formed without using a complicated process or a treatment solution that adversely affects cells.
Hereinafter, the cells used for the cell culture substrate of the present invention will be described. Here, the cell culture patterning substrate is the same as that described in “C. Patterning substrate for cell culture”, and a description thereof will be omitted.
（細胞）
本発明の細胞培養基板に用いられる細胞としては、上記細胞培養用パターニング基板の細胞接着部上に接着するものであり、細胞接着阻害部上には接着しないものであれば特に限定されるものではない。
(cell)
The cells used for the cell culture substrate of the present invention are not particularly limited as long as they adhere to the cell adhesion part of the cell culture patterning substrate and do not adhere to the cell adhesion inhibition part. Absent.
本発明に用いられる細胞としては例えば、神経組織、肝臓、腎臓、膵臓、血管、脳、軟骨等、血球系等の非接着細胞以外なら、生体に存在するあらゆる組織とそれに由来する細胞とすることができる。また一般的に非接着性の細胞についても、近年、接着固定を行うために細胞膜を修飾する技術が考案されており、必要に応じてこのような技術を用いる事で本発明に用いる事が可能である。 Examples of cells used in the present invention include any tissue existing in a living body and cells derived from it other than non-adherent cells such as nerve tissue, liver, kidney, pancreas, blood vessel, brain, cartilage, and blood cells. Can do. In general, for non-adherent cells, in recent years, a technique for modifying a cell membrane has been devised to perform adhesion fixation, and it can be used in the present invention by using such a technique as necessary. It is.
ここで、上述したような各組織は種々の機能をもつ細胞により形成されていることから、所望する細胞を選択し、使用する必要がある。例えば肝臓の場合、肝実質細胞以外にも上皮細胞、内皮細胞、クッパー細胞、繊維芽細胞、脂肪摂取細胞等から形成されることとなる。なおこの場合、細胞の種類により細胞接着阻害材料に対する接着阻害性が異なるため、細胞種に応じて、上記細胞接着阻害部に用いられる細胞接着阻害材料やその組成比の選択が必要となる。 Here, since each tissue as described above is formed by cells having various functions, it is necessary to select and use desired cells. For example, in the case of the liver, it is formed from epithelial cells, endothelial cells, Kupffer cells, fibroblasts, fat intake cells and the like in addition to liver parenchymal cells. In this case, since the adhesion inhibitory property with respect to the cell adhesion-inhibiting material varies depending on the cell type, it is necessary to select the cell adhesion-inhibiting material used in the cell adhesion-inhibiting portion and the composition ratio depending on the cell type.
また、細胞を細胞接着部上に接着させる方法としては、上記細胞接着部と細胞接着阻害部とを有する上記細胞培養用パターニング基板の上記細胞接着部のみに細胞を接着させることが可能な方法であれば特に限定されるものではない。例えばインクジェットプリンタやマニピュレータ等で細胞を接着させる方法等であってもよいが、細胞懸濁液を播種して上記細胞接着部に細胞を接着させた後、不要となった細胞接着阻害部上の細胞をリン酸バッファで洗浄し、細胞を除去する方法が一般的に用いられる。このような方法としては、例えば参考文献“Spatial distribution of mammalian cells dicated by material surface chemistry”、Kevin E.Healy 他,Biotech.Bioeng．(1994) p.792等に記載されている方法を用いること等ができる。 In addition, as a method of adhering cells on the cell adhesion part, a method in which cells can be adhered only to the cell adhesion part of the cell culture patterning substrate having the cell adhesion part and the cell adhesion inhibition part. There is no particular limitation as long as it is present. For example, a method of adhering cells with an ink jet printer or a manipulator may be used, but after seeding the cell suspension and adhering the cells to the cell adhesion part, the cell adhesion inhibition part no longer needed A method of washing cells with a phosphate buffer and removing the cells is generally used. Such methods include, for example, references "Spatial distribution of mammalian cells dedicated by material surface chemistry", Kevin E. Healy et al., Biotech. Bioeng. (1994) The method described in p.792 etc. can be used.
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下に実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples.
［実施例１］
（光触媒含有層の形成）
イソプロピルアルコール３ｇ、オルガノシランTSL8114（ＧＥ東芝シリコーン）０．４ｇ、および光触媒無機コーティング剤ＳＴ−Ｋ０１（石原産業）１．５ｇを混合し、攪拌しながら２０分間、１００℃で加温した。
この溶液をスピンコーティング法により予めアルカリ処理を施したガラス基板に塗布し、その基板を１５０℃の温度で１０分間乾燥することにより、加水分解、重縮合反応を進行させ、光触媒がオルガノポリシロキサン中に強固に固定された膜厚０．２μｍの光触媒含有層を基板上に形成した。
[Example 1]
(Formation of photocatalyst containing layer)
3 g of isopropyl alcohol, 0.4 g of organosilane TSL8114 (GE Toshiba Silicone) and 1.5 g of the photocatalyst inorganic coating agent ST-K01 (Ishihara Sangyo) were mixed and heated at 100 ° C. for 20 minutes with stirring.
This solution is applied to a glass substrate that has been previously subjected to alkali treatment by a spin coating method, and the substrate is dried at a temperature of 150 ° C. for 10 minutes to promote hydrolysis and polycondensation reaction. A photocatalyst-containing layer having a film thickness of 0.2 μm firmly fixed to the substrate was formed on the substrate.
（細胞接着阻害層の形成）
この基板にイソプロピルアルコール５ｇ、オルガノシランＴＳＬ８１１４（ＧＥ東芝シリコーン）０．４ｇ、およびフルオロアルキルシランＴＳＬ８２３３（ＧＥ東芝シリコーン）０．０４ｇから成る溶液をスピンコーティングにより塗布し、その後基板を１５０℃で１０分間乾燥することにより細胞接着阻害層を形成した。
(Formation of cell adhesion inhibition layer)
A solution consisting of 5 g of isopropyl alcohol, 0.4 g of organosilane TSL8114 (GE Toshiba Silicone) and 0.04 g of fluoroalkylsilane TSL8233 (GE Toshiba Silicone) was applied to the substrate by spin coating, and then the substrate was applied at 150 ° C. for 10 minutes. A cell adhesion inhibition layer was formed by drying.
（パターニング用基板のパターニング）
この基板にフォトマスク越しに水銀ランプにより６Ｊ／ｃｍ２(波長２５４ｎｍ)の紫外線照射を行い、未露光部が細胞接着阻害性、露光部が細胞接着性にパターン化された細胞接着性である表面を有する細胞培養用パターニング基板を得た。
(Patterning of patterning substrate)
This substrate is irradiated with ultraviolet rays of 6 J / cm 2 (wavelength 254 nm) with a mercury lamp through a photomask, and the unexposed area is cell adhesion inhibitory and the exposed area is cell adhesion surface patterned. A cell culture patterning substrate having the following characteristics was obtained.
（細胞接着工程）
各種組織に由来する細胞の培養実験手順については、例えば“組織培養の技術 第三版 基礎編”、日本組織培養学会編,朝倉書店等にその詳細が述べられている。本出願においては、ラット肝実質細胞を用いて基板を評価した。
ラットより摘出した肝臓をシャーレに移してメスで5ｍｍ大に細分し、２０ｍｌのDＭＥＭ培地を加えてピペットで軽く懸濁した後、細胞濾過器で濾過した。得られた粗分散細胞浮遊液を５００〜６００ｒｐｍで９０秒間遠心処理し、上清を吸引して除去した。残留した細胞に新たにDＭＥＭ培地を加えて再び遠心処理した。この操作を３回繰り返すことにより、ほぼ均一な肝実質細胞を得た。得られた肝実質細胞に、DＭＥＭ培地20mlを加えて懸濁し、肝実質細胞懸濁液を調製した。
次にWaymouth MB752/1培地（Ｌ-グルタミン含有、ＮａＨＣＯ３非含有）（ギブコ社製）１４．１２ｇに蒸留水９００ｍｌを添加した。これにＮａＨＣＯ３２．２４ｇ、アンホテリシンＢ液（ＩＣＮ）１０ｍｌ、およびペニシリンストレプトマイシン液（ギブコ社製）１０ｍｌ加えて攪拌した。これをｐＨ７．４に調整した後、全量を１０００ｍｌとし、０．２２μｍのメンブレンフィルターでろ過減菌したものをWaymouth MB752/1培地液とした。
先に作製した肝実質細胞懸濁液を、同じく作製したWaymouth MB752/1培地液に懸濁した上で、細胞接着部と細胞接着阻害部とを有する、上述した細胞培養用パターニング基板上に播種した。この基板を３７℃、５％ＣＯ２付与したインキュベータ内に２４時間静置し、基板全面に肝実質細胞を接着させた。この基板をＰＢＳで２回洗浄することにより、非接着細胞や死細胞を除去した後、新しい培地液と交換した。
培地液を交換しながら48時間まで細胞の培養を続け光学顕微鏡で細胞を観察したところ、細胞が細胞培養用パターニング基板上の細胞接着部に沿いながら接着している事を確認した。
(Cell adhesion process)
Details of the procedure for culturing cells derived from various tissues are described in, for example, “Tissue Culture Technology 3rd Edition Basics”, Japanese Tissue Culture Society, Asakura Shoten, etc. In this application, the substrate was evaluated using rat hepatocytes.
The liver extracted from the rat was transferred to a petri dish and subdivided into 5 mm pieces with a scalpel, 20 ml of DMEM medium was added, and the mixture was lightly suspended with a pipette and then filtered with a cell filter. The obtained coarsely dispersed cell suspension was centrifuged at 500 to 600 rpm for 90 seconds, and the supernatant was aspirated and removed. DMEM medium was newly added to the remaining cells and centrifuged again. By repeating this operation three times, almost uniform hepatocytes were obtained. To the obtained hepatocytes, 20 ml of DMEM medium was added and suspended to prepare a hepatocyte suspension.
Next, 900 ml of distilled water was added to 14.12 g of Waymouth MB752 / 1 medium (containing L-glutamine, not containing NaHCO 3 ) (Gibco). To this, 2.24 g of NaHCO 3 , 10 ml of amphotericin B solution (ICN), and 10 ml of penicillin streptomycin solution (manufactured by Gibco) were added and stirred. After adjusting the pH to 7.4, the total volume was 1000 ml, and the solution was sterilized by filtration with a 0.22 μm membrane filter to obtain a Waymouth MB752 / 1 medium solution.
The previously prepared liver parenchymal cell suspension is suspended in the same prepared Waymouth MB752 / 1 medium solution, and then seeded on the aforementioned cell culture patterning substrate having a cell adhesion part and a cell adhesion inhibition part. did. This substrate was allowed to stand in an incubator with 37 ° C. and 5% CO 2 for 24 hours, and hepatocytes were adhered to the entire surface of the substrate. This substrate was washed twice with PBS to remove non-adherent cells and dead cells, and then replaced with a new medium solution.
Cell culture was continued for 48 hours while exchanging the medium solution, and the cells were observed with an optical microscope. As a result, it was confirmed that the cells were adhered along the cell adhesion portion on the cell culture patterning substrate.
［実施例２］
（細胞培養用パターニング基板の作製）
遮光部３００μｍスペース部８０μｍのストライプ状遮光層を基板の表面に設けた石英基板を用い、この遮光層付き基板の表面に実施例１と同様の操作で光触媒含有層ならびに細胞接着阻害層を形成した。次に、フォトマスクを使用する代わりに、基板の裏面側から実施例１と同じ条件で裏面全体に紫外線照射して細胞培養用パターニング基板を作製した。
[Example 2]
(Production of patterning substrate for cell culture)
Using a quartz substrate provided with a stripe-shaped light-shielding layer having a light-shielding part of 300 μm and a space part of 80 μm on the surface of the substrate, a photocatalyst-containing layer and a cell adhesion-inhibiting layer were formed on the surface of the substrate with the light-shielding layer in the same manner as in Example . Next, instead of using a photomask, the entire back surface was irradiated with ultraviolet rays from the back surface side under the same conditions as in Example 1 to prepare a cell culture patterning substrate.
（細胞接着工程）
実施例１と同様に細胞を接着させたところ、本基板においても細胞が細胞培養用パターニング基板上の細胞接着部に沿って接着していることを確認した。
(Cell adhesion process)
When cells were adhered in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the cells were adhered along the cell adhesion portion on the cell culture patterning substrate also in this substrate.
［実施例３］
市販の直径３５ｍｍのプラスチックディッシュ（コーニング社製）の底面の中央部に、直径１４ｍｍの穴をあけた。続いて、厚さ約０．１ｍｍのガラス基板を用いて上記実施例１と同様に、細胞培養用パターニング基板を形成し、この細胞培養用パターニング基板を２１ｍｍ角に切断した。その後、切断された細胞培養用パターニング基板のガラス基板を、上記プラスチックディッシュに、接着剤ＫＥ４５Ｔ（信越シリコーン社製）を用いて貼りつけた。
（細胞の接着）
上記プラスチックディッシュを、７０％エタノールで滅菌し、ＰＢＳで洗浄した後、ＤＭＥＭ培地で洗浄した。その後、実施例１と同様に、細胞を培養したところ、細胞がプラスチックディッシュ内の細胞接着部に沿いながら接着している事を確認した。
[Example 3]
A hole with a diameter of 14 mm was made in the center of the bottom surface of a commercially available 35-mm diameter plastic dish (Corning). Subsequently, a cell culture patterning substrate was formed using a glass substrate having a thickness of about 0.1 mm in the same manner as in Example 1, and the cell culture patterning substrate was cut into 21 mm squares. Thereafter, the cut glass substrate of the cell culture patterning substrate was attached to the plastic dish using an adhesive KE45T (manufactured by Shin-Etsu Silicone).
(Cell adhesion)
The plastic dish was sterilized with 70% ethanol, washed with PBS, and then washed with DMEM medium. Then, when cells were cultured in the same manner as in Example 1, it was confirmed that the cells were adhered along the cell adhesion portion in the plastic dish.
［実施例４］
厚さ約０．１ｍｍの遮光層付き石英基板を用いて実施例２と同様に、細胞接着阻害層を有する細胞培養用パターニング基板を形成し、この細胞培養用パターニング基板を２１ｍｍ角に切断した。その後、実施例３と同様の手順により、切断された細胞培養用パターニング基板の石英基板を、上記プラスチックディッシュに貼りつけた。
（細胞の培養）
実施例３と同様の方法により、プラスチックディッシュ内で細胞を培養したところ、細胞がプラスチックディッシュ内の細胞接着部に沿いながら接着している事を確認した。
[Example 4]
A cell culture patterning substrate having a cell adhesion inhibition layer was formed in the same manner as in Example 2 using a quartz substrate with a light shielding layer having a thickness of about 0.1 mm, and this cell culture patterning substrate was cut into 21 mm squares. Thereafter, the cut quartz substrate of the cell culture patterning substrate was attached to the plastic dish by the same procedure as in Example 3.
(Cell culture)
When cells were cultured in a plastic dish by the same method as in Example 3, it was confirmed that the cells were adhered along the cell adhesion part in the plastic dish.
［実施例５］
（パターニング用基板の形成）
実施例１と同様に、光触媒含有層を基板上に形成した。続いて、イソプロピルアルコール５ｇ、オルガノシランＴＳＬ８１１４（ＧＥ東芝シリコーン）０．１ｇ、およびＰＥＧ−シラン（Methoxypolyethylene glycol 5,000 trimethylsilyl ether、Fluka）０．１５ｇからなる溶液を上記光触媒含有層上にスピンコーティング法により塗布した。その後、上記基板を１５０℃で１０分間加熱することにより、細胞接着阻害層を形成して、パターニング用基板とした。
（パターニング用基板のパターニング、および細胞の接着）
実施例１と同様に、パターニング用基板のパターニングを行って、細胞培養用パターニング基板を形成した。その後、上記細胞培養用パターニング基板上に、実施例１と同様に細胞を接着させたところ、本実施例においても細胞が細胞培養用パターニング基板上の細胞接着部に沿って接着していることを確認した。
[Example 5]
(Formation of patterning substrate)
Similar to Example 1, a photocatalyst-containing layer was formed on the substrate. Subsequently, a solution consisting of 5 g of isopropyl alcohol, 0.1 g of organosilane TSL8114 (GE Toshiba Silicone), and 0.15 g of PEG-silane (Methoxypolyethylene glycol 5,000 trimethylsilyl ether, Fluka) was applied on the photocatalyst-containing layer by a spin coating method. did. Then, the said board | substrate was heated at 150 degreeC for 10 minute (s), the cell adhesion inhibition layer was formed, and it was set as the patterning board | substrate.
(Patterning of patterning substrate and cell adhesion)
In the same manner as in Example 1, the patterning substrate was patterned to form a cell culture patterning substrate. Thereafter, cells were adhered onto the cell culture patterning substrate in the same manner as in Example 1. As a result, it was confirmed that cells were adhered along the cell adhesion part on the cell culture patterning substrate in this example. confirmed.
［実施例６］
厚み約０．１ｍｍのガラス基板を用いる以外は、実施例５と同様に細胞培養用パターニング基板を作製し、これを２１ｍｍ角に切断した。次いで、実施例３と同様の手順により、切断された細胞培養用パターニング基板のガラス基板を、上記プラスチックディッシュに貼りつけた。
（細胞の培養）
実施例３と同様の方法により、プラスチックディッシュ内で細胞を培養したところ、細胞がプラスチックディッシュ内の細胞接着部に沿いながら接着している事を確認した。
[Example 6]
A cell culture patterning substrate was prepared in the same manner as in Example 5 except that a glass substrate having a thickness of about 0.1 mm was used, and this was cut into 21 mm squares. Next, the cut glass substrate of the cell culture patterning substrate was attached to the plastic dish by the same procedure as in Example 3.
(Cell culture)
When cells were cultured in a plastic dish by the same method as in Example 3, it was confirmed that the cells were adhered along the cell adhesion part in the plastic dish.
１…基板
２…光触媒含有層
３…細胞接着阻害層
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記基材または前記光触媒含有層上に遮光部が形成され、
前記細胞接着阻害材料が、水和能の高い材料または表面に構造水を有する材料であることを特徴とするパターニング用基板。 A base material, a photocatalyst-containing layer containing at least a photocatalyst formed on the base material, and a cell adhesion inhibitory property that is formed on the photocatalyst-containing layer and inhibits adhesion to cells; and degradation or cell adhesion layer containing a cell adhesion-inhibiting material to be modified organic by the action of the photocatalyst accompanied,
A light shielding part is formed on the base material or the photocatalyst containing layer,
The patterning substrate, wherein the cell adhesion-inhibiting material is a material having high hydration ability or a material having structural water on the surface .
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