JP7354309B2 - 海藻のための培養システム - Google Patents
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Description
本出願は、2019年6月27日に出願された仮出願第62/867,707号の利益を主張し、この全体を、あらゆる目的のために参照により本明細書に取り込む。
本開示は、一般に、培養システム、より具体的には、海藻胞子を含む胞子を保持し、生存可能に維持するように構成された培養システムに関する。
胞子から海藻を栽培する現在の方法は、実験室ベースの播種方法の間に胞子が弱く付着し、次に、外部栄養システムを通して栄養を与えられる、テクスチャー加工されたナイロン「培養ストリング」又は「シードストリング」を使用することを含む。次に、弱く付着した幼生海藻(配偶体及び胞子体)を含む培養ストリングを海藻養殖場でロープに巻き付け、次いでロープを水中に置く。この方法は、主に海藻が海流、温度の変化、栄養素の利用可能性などによって損傷を受けやすいため、収量及びスループットの点で本質的に変動する。さらに、包装及び取り扱いが不十分であると、幼生海藻の損傷及び損失をもたらす可能性がある。培養ストリング上の幼生海藻の安定性を改善するための現在のアプローチは、既存の繊維の表面テクスチャーに焦点が合わせられている。実際、培養ストリングの繊維テクスチャーは、海藻培養の成功にとって非常に重要である。しかしながら、表面テクスチャーへの改善には限界がある。
様々な実施形態は、胞子を保持し、生存可能に維持するように構成された培養システムを対象とする。
添付の図面は、本開示のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれ、その一部を構成し、実施形態を示し、記載とともに、本開示の原理を説明するのに役立つ。
定義及び用語
本開示は、限定的な方法で読まれることが意図されない。例えば、本出願で使用される用語は、その分野の用語がそのような用語に帰する意味の関係で広く読まれるべきである。
本開示は、培養基材を含む培養システムに関する。培養基材は、胞子の保持、培養及び/又は成長のために使用され(例えば、藻類の胞子を保持及び維持し、そこから成熟海藻を成長させるため)、そして関連する方法及び装置に使用される。様々な例において、培養システムは、多細胞生物(例えば、海藻)を成長させるように動作可能である。幾つかの実施形態において、培養システムは、開放水環境で多細胞生物を成長させるように動作可能である。
実施例1-多孔質ポリエチレン
(態様)
(態様1)
胞子を保持し、生存可能に維持するように構成された微細構造を有する培養基材を含む培養システムであって、前記微細構造は200μm以下の平均フィブリル間距離を特徴とする、培養システム。
(態様2)
微細構造を有する培養基材を含む培養システムであって、前記培養システムの少なくとも一部は胞子を保持し、生存可能に維持するように構成され、前記微細構造は、前記培養基材の微細構造内に少なくとも部分的に胞子を保持するように構成されており、前記微細構造は200μm以下の平均細孔サイズを特徴とする、培養システム。
(態様3)
前記微細構造は1~200μmの平均フィブリル間距離を特徴とする、態様1記載の培養システム。
(態様4)
前記微細構造は1~200μmの平均細孔サイズを特徴とする、態様1又は態様2記載の培養システム。
(態様5)
前記培養基材の少なくとも一部に連携する栄養素相をさらに含む、態様1~4のいずれか1項記載の培養システム。
(態様6)
前記栄養素相の少なくとも一部は、前記培養基材内に位置するか、前記培養基材上に位置するか、又は、前記培養基材内及び前記培養基材上に位置する、態様5記載の培養システム。
(態様7)
前記栄養素相は、前記培養基材の表面上のコーティングとして存在する、態様5記載の培養システム。
(態様8)
前記栄養素相は、前記栄養素相が適用される又は含まれる前記培養基材の所定の位置に前記胞子を選択的に誘引する化学誘引物質として作用する、態様5~7のいずれか1項記載の培養システム。
(態様9)
前記栄養素相は、i)前記微細構造内の胞子の発芽及び成長を促進し、及び/又はii)前記胞子による微細構造への付着及び微細構造内での統合を維持及び/又は促進するように構成されている、態様5~8のいずれか1項記載の培養システム。
(態様10)
前記培養基材の少なくとも一部に連携する液体含有相をさらに含む、態様1~9のいずれか1項記載の培養システム。
(態様11)
前記液体含有相の少なくとも一部は前記微細構造内に同伴されるか、前記微細構造上に同伴されるか、又は、前記微細構造内及び前記微細構造上に同伴される、態様10記載の培養システム。
(態様12)
前記液体含有相は前記培養基材の表面上のコーティングとして存在する、態様10又は態様11記載の培養システム。
(態様13)
前記液体含有相は、ヒドロゲル、スラリー、ペースト又はそれらの組み合わせを含む、態様10~12のいずれか1項記載の培養システム。
(態様14)
複数の胞子、発芽胞子又は胞子及び発芽胞子の両方をさらに含み、それは前記培養基材の微細構造によって保持されている、態様1~13のいずれか1項記載の培養システム。
(態様15)
前記培養基材は、平均フィブリル間距離を規定する複数のフィブリルを含む微細構造を有するフィブリル化材料を含む、態様1~14のいずれか1項記載の培養システム。
(態様16)
前記培養基材の微細構造は200μm以下の平均胞子サイズを有する胞子を保持するように構成されている、態様1~15のいずれか1項記載の培養システム。
(態様17)
前記胞子は藻類胞子を含む、態様1~16のいずれか1項記載の培養システム。
(態様18)
前記胞子は真菌胞子を含む、態様1~16のいずれか1項記載の培養システム。
(態様19)
前記胞子は植物胞子を含む、態様1~16のいずれか1項記載の培養システム。
(態様20)
前記培養基材は、0.1~1.0g/cm 3 の平均密度を有する材料を含む、態様1~19のいずれか1項記載の培養システム。
(態様21)
前記培養基材は、前記材料を含む成長培地を含み、そしてフィブリル化材料の、平均フィブリル間距離(μm)の平均密度(g/cm 3 )に対する比は1~2000である、態様20記載の培養システム。
(態様22)
前記培養基材は、繊維、膜、織物物品、不織物品、編組物品、編物物品、布帛、粒子分散体又は上述の2つ以上の組み合わせとして構成されている、態様1~21のいずれか1項記載の培養システム。
(態様23)
前記培養基材は、バッカー層、キャリア層、複数の層のラミネート、複合材料又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、態様1~22のいずれか1項記載の培養システム。
(態様24)
前記培養基材の少なくとも一部は親水性である、態様1~23のいずれか1項記載の培養システム。
(態様25)
前記培養基材の少なくとも一部は疎水性である、態様1~24のいずれか1項記載の培養システム。
(態様26)
前記培養基材の1つ以上の部分は疎水性であり、前記培養システムの1つ以上の部分は親水性であり、それにより、前記培養システムが前記培養基材の1つ以上の親水性部分に前記胞子の保持を選択的に促進するように構成されている、態様1~25のいずれか1項記載の培養システム。
(態様27)
前記培養基材は延伸フルオロポリマーを含む、態様1~26のいずれか1項記載の培養システム。
(態様28)
前記延伸フルオロポリマーは、延伸フッ素化エチレンプロピレン(eFEP)、多孔質ペルフルオロアルコキシアルカン(PFA)、延伸エチレンテトラフルオロエチレン(eETFE)、延伸フッ化ビニリデン-コ-テトラフルオロエチレン又はトリフルオロエチレンポリマー(eVDF-コ-(TFE又はTrFE))及び延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)のうちの1つである、態様1~27のいずれか1項記載の培養システム。
(態様29)
前記培養基材は延伸熱可塑性ポリマーを含む、態様1~26のいずれか1項記載の培養システム。
(態様30)
前記延伸熱可塑性ポリマーは、延伸ポリエステルスルホン(ePES)、延伸超高分子量ポリエチレン(eUHMWPE)、延伸ポリ乳酸(ePLA)及び延伸ポリエチレン(ePE)のうちの1つである、態様29記載の培養システム。
(態様31)
前記培養基材は延伸ポリマーを含む、態様1~26のいずれか1項記載の培養システム。
(態様32)
前記延伸ポリマーは延伸ポリウレタン(ePU)である、態様31記載の培養システム。
(態様33)
前記培養基材はエキスパンデッド化学蒸着(CVD)によって形成されたポリマーを含む、態様1~26のいずれか1項記載の培養システム。
(態様34)
前記培養基材は延伸ポリパラキシリレン(ePPX)である、態様33記載の培養システム。
(態様35)
前記培養基材に連携する生物活性剤をさらに含む、態様1~34のいずれか1項記載の培養システム。
(態様36)
前記培養基材の表面に適用された、前記培養基材の微細構造内に吸収された、又は、前記培養基材の表面に適用されかつ前記培養基材の微細構造内に吸収された接着剤をさらに含む、態様1~35のいずれか1項記載の培養システム。
(態様37)
前記培養基材に連携する塩をさらに含む、態様1~37のいずれか1項記載の培養システム。
(態様38)
前記塩は塩化ナトリウム(NaCl)である、態様37記載の培養システム。
(態様39)
前記培養基材は高密度部分及び低密度部分のパターンを含み、前記低密度部分は、前記培養基材の微細構造内に胞子を少なくとも部分的に保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、態様1~38のいずれか1項記載の培養システム。
(態様40)
前記低密度領域は1g/cm 3 以下の密度を特徴とし、前記高密度部分は1.7g/cm 3 以上の密度を特徴とする、態様39記載の培養システム。
(態様41)
前記培養基材は、高多孔性部分及び低多孔性部分のパターンを含み、前記低多孔性部分は前記培養基材の微細構造内に胞子を保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、態様1~40のいずれか1項記載の培養システム。
(態様42)
前記培養基材は、高多孔性部分及び低多孔性部分のパターンを含み、前記高多孔性部分は、前記培養基材の微細構造内に胞子を保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、態様1~40のいずれか1項記載の培養システム。
(態様43)
前記培養基材は、大フィブリル間距離部分及び小フィブリル間距離部分のパターンを含み、前記小フィブリル間距離部分は、前記培養基材の微細構造内に胞子を保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、態様1~42のいずれか1項記載の培養システム。
(態様44)
前記培養基材は、大フィブリル間距離部分及び小フィブリル間距離部分のパターンを含み、前記大フィブリル間距離部分は、前記培養基材の微細構造内に胞子を保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、態様1~42のいずれか1項記載の培養システム。
(態様45)
前記パターンは、組織化された又は選択的なパターンである、態様43又は態様44記載の培養システム。
(態様46)
前記パターンはランダムパターンである、態様43又は態様44記載の培養システム。
(態様47)
前記微細構造は、最初は胞子を保持するための第一の保持段階にあり、続いて、前記微細構造上及び/又は微細構造内に前記胞子から胞子発芽体の内部成長を誘導し、前記胞子発芽体を前記微細構造に機械的に結合する第二の成長段階にある、態様1~46のいずれか1項記載の培養システム。
(態様48)
栄養素は、滅菌海水を介してデリバリーされるように構成されている、態様1~47のいずれか1項記載の培養システム。
(態様49)
前記微細構造は、各胞子の一部を取り外し不可能に固定するように構成されている、態様1~48のいずれか1項記載の培養システム。
(態様50)
前記微細構造は、発芽胞子を取り外し不可能に固定するように構成されている、態様1~49のいずれか1項記載の培養システム。
(態様51)
前記培養基材は、バッカー層又はキャリア基材上へ堆積するように配合された分散体中の複数の粒子によって提供される、態様1~50のいずれか1項記載の培養システム。
(態様52)
海藻胞子、配偶体又は胞子体の集団の少なくとも一部が培養システムによって保持されるまで、海藻胞子、配偶体又は胞子体の集団を態様1~51のいずれか1項記載の培養システムと接触させることを含む、海藻を培養する方法。
(態様53)
海藻胞子、配偶体又は胞子体の集団の一部を含む培養システムを開放水環境に配置することをさらに含む、態様52記載の方法。
Claims (51)
- 胞子を保持し、生存可能に維持するように構成された微細構造を有する培養基材を含む培養システムであって、前記微細構造は、フィブリル間空間であって、前記フィブリル間空間は前記微細構造内に三次元すべてで存在し、前記フィブリル間空間は200μm以下の平均フィブリル間距離を有する、フィブリル間空間、および前記平均フィブリル間距離は前記胞子の直径の1~1.5倍であり、前記培養基材は延伸ポリマー、延伸フルオロポリマーまたは延伸熱可塑性ポリマーを含むことを特徴とする、培養システム。
- 微細構造を有する培養基材を含む培養システムであって、前記培養システムの少なくとも一部は胞子を保持し、生存可能に維持するように構成され、前記微細構造は、前記培養基材の微細構造内に少なくとも部分的に胞子を保持するように構成されており、前記微細構造は、フィブリル間空間であって、前記フィブリル間空間は前記微細構造内に三次元すべてで存在する、フィブリル間空間、および200μm以下の平均細孔サイズであり、前記平均細孔サイズは前記胞子の直径の1~7/6倍であること、および前記培養基材は延伸ポリマー、延伸フルオロポリマーまたは延伸熱可塑性ポリマーを含むことを特徴とする、培養システム。
- 前記微細構造は1~200μmの平均フィブリル間距離を特徴とする、請求項1記載の培養システム。
- 前記微細構造は1~200μmの平均細孔サイズを特徴とする、請求項1又は請求項2記載の培養システム。
- 前記培養基材の少なくとも一部に連携する栄養素相をさらに含む、請求項1~4のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記栄養素相の少なくとも一部は、前記培養基材内に位置するか、前記培養基材上に位置するか、又は、前記培養基材内及び前記培養基材上に位置する、請求項5記載の培養システム。
- 前記栄養素相は、前記培養基材の表面上のコーティングとして存在する、請求項5記載の培養システム。
- 前記栄養素相は、前記栄養素相が適用される又は含まれる前記培養基材の所定の位置に前記胞子を選択的に誘引する化学誘引物質として作用する、請求項5~7のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記栄養素相は、i)前記微細構造内の胞子の発芽及び成長を促進し、及び/又はii)前記胞子による微細構造への付着及び微細構造内での統合を維持及び/又は促進するように構成されている、請求項5~8のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材の少なくとも一部に連携する液体含有相をさらに含む、請求項1~9のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記液体含有相の少なくとも一部は前記微細構造内に同伴されるか、前記微細構造上に同伴されるか、又は、前記微細構造内及び前記微細構造上に同伴される、請求項10記載の培養システム。
- 前記液体含有相は前記培養基材の表面上のコーティングとして存在する、請求項10又は請求項11記載の培養システム。
- 前記液体含有相は、ヒドロゲル、スラリー、ペースト又はそれらの組み合わせを含む、請求項10~12のいずれか1項記載の培養システム。
- 複数の胞子、発芽胞子又は胞子及び発芽胞子の両方をさらに含み、それは前記培養基材の微細構造によって保持されている、請求項1~13のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材は、平均フィブリル間距離を規定する複数のフィブリルを含む微細構造を有するフィブリル化材料を含む、請求項1~14のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材の微細構造は200μm以下の平均胞子サイズを有する胞子を保持するように構成されている、請求項1~15のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記胞子は藻類胞子を含む、請求項1~16のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記胞子は真菌胞子を含む、請求項1~16のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記胞子は植物胞子を含む、請求項1~16のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材は、0.1~1.0g/cm3の平均密度を有する材料を含む、請求項1~19のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材は、前記材料を含む成長培地を含み、そしてフィブリル化材料の、平均フィブリル間距離(μm)の平均密度(g/cm3)に対する比は1~2000である、請求項20記載の培養システム。
- 前記培養基材は、繊維、膜、織物物品、不織物品、編組物品、編物物品、布帛、粒子分散体又は上述の2つ以上の組み合わせとして構成されている、請求項1~21のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材は、バッカー層、キャリア層、複数の層のラミネート、複合材料又はそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つを含む、請求項1~22のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材の少なくとも一部は親水性である、請求項1~23のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材の少なくとも一部は疎水性である、請求項1~24のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材の1つ以上の部分は疎水性であり、前記培養システムの1つ以上の部分は親水性であり、それにより、前記培養システムが前記培養基材の1つ以上の親水性部分に前記胞子の保持を選択的に促進するように構成されている、請求項1~25のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記延伸フルオロポリマーは、延伸フッ素化エチレンプロピレン(eFEP)、多孔質ペルフルオロアルコキシアルカン(PFA)、延伸エチレンテトラフルオロエチレン(eETFE)、延伸フッ化ビニリデン-コ-テトラフルオロエチレン又はトリフルオロエチレンポリマー(eVDF-コ-(TFE又はTrFE))及び延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)のうちの1つである、請求項1~26のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記延伸熱可塑性ポリマーは、延伸ポリエステルスルホン(ePES)、延伸超高分子量ポリエチレン(eUHMWPE)、延伸ポリ乳酸(ePLA)及び延伸ポリエチレン(ePE)のうちの1つである、請求項1記載の培養システム。
- 前記延伸ポリマーは延伸ポリウレタン(ePU)である、請求項1記載の培養システム。
- 前記培養基材はエキスパンデッド化学蒸着(CVD)によって形成されたポリマーを含む、請求項1~26のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材は延伸ポリパラキシリレン(ePPX)である、請求項30記載の培養システム。
- 前記培養基材に連携する生物活性剤をさらに含む、請求項1~31のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材の表面に適用された、前記培養基材の微細構造内に吸収された、又は、前記培養基材の表面に適用されかつ前記培養基材の微細構造内に吸収された接着剤をさらに含む、請求項1~32のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材に連携する塩をさらに含む、請求項1~33のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記塩は塩化ナトリウム(NaCl)である、請求項34記載の培養システム。
- 前記培養基材は高密度部分及び低密度部分のパターンを含み、前記低密度部分は、前記培養基材の微細構造内に胞子を少なくとも部分的に保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、請求項1~35のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記低密度部分は1g/cm3以下の密度を特徴とし、前記高密度部分は1.7g/cm3以上の密度を特徴とする、請求項36記載の培養システム。
- 前記培養基材は、高多孔性部分及び低多孔性部分のパターンを含み、前記低多孔性部分は前記培養基材の微細構造内に胞子を保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、請求項1~37のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材は、高多孔性部分及び低多孔性部分のパターンを含み、前記高多孔性部分は、前記培養基材の微細構造内に胞子を保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、請求項1~37のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材は、大フィブリル間距離部分及び小フィブリル間距離部分のパターンを含み、前記小フィブリル間距離部分は、前記培養基材の微細構造内に胞子を保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、請求項1~39のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材は、大フィブリル間距離部分及び小フィブリル間距離部分のパターンを含み、前記大フィブリル間距離部分は、前記培養基材の微細構造内に胞子を保持するように構成された前記培養基材の部分に対応する、請求項1~39のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記パターンは、組織化された又は選択的なパターンである、請求項40又は請求項41記載の培養システム。
- 前記パターンはランダムパターンである、請求項40又は請求項41記載の培養システム。
- 前記微細構造は、最初は胞子を保持するための第一の保持段階にあり、続いて、前記微細構造上及び/又は微細構造内に前記胞子から胞子発芽体の内部成長を誘導し、前記胞子発芽体を前記微細構造に機械的に結合する第二の成長段階にある、請求項1~43のいずれか1項記載の培養システム。
- 栄養素は、滅菌海水を介してデリバリーされるように構成されている、請求項1~44のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記微細構造は、各胞子の一部を取り外し不可能に固定するように構成されている、請求項1~45のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記微細構造は、発芽胞子を取り外し不可能に固定するように構成されている、請求項1~46のいずれか1項記載の培養システム。
- 前記培養基材は、バッカー層又はキャリア基材上へ堆積するように配合された分散体中の複数の粒子によって提供される、請求項1~47のいずれか1項記載の培養システム。
- 海藻胞子、配偶体又は胞子体の集団の少なくとも一部が培養システムによって保持されるまで、海藻胞子、配偶体又は胞子体の集団を請求項1~48のいずれか1項記載の培養システムと接触させることを含む、海藻を培養する方法。
- 海藻胞子、配偶体又は胞子体の集団の一部を含む培養システムを開放水環境に配置することをさらに含む、請求項49記載の方法。
- 前記海藻胞子、配偶体又は胞子体の保持された集団は三次元すべてで前記培養システム内に成長する、請求項49記載の方法。
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