JP2021045117A - Cell culture member and production method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、新規な細胞培養用部材およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a novel cell culture member and a method for producing the same.
創薬研究や再生医療研究のツールの1つである細胞培養用部材の開発においては、一般的にはコラーゲン、ポリスチレンおよびポリメチルメタクリレートが良好であることが知られており、中でもポリスチレンが細胞毒性の低さと経済性、加工性に優位性があり、現行の組織培養においてはポリスチレンを親水化処理したものが使用されている。 Collagen, polystyrene and polymethylmethacrylate are generally known to be good in the development of cell culture components, which are one of the tools for drug discovery research and regenerative medicine research, and polystyrene is particularly cytotoxic. It has advantages in low efficiency, economy, and processability, and in the current tissue culture, polystyrene treated with hydrophilic treatment is used.
しかし、肝臓、膵臓、皮膚、血管等の各器官を形成する細胞は、生体内において、細胞同士が三次元的にネットワークを形成した細胞凝集塊として存在しており、ポリスチレン等の一般的な樹脂製の培養部材では細胞の伸展、増殖は認められるものの、細胞凝集塊(スフェロイド)は形成されない。 However, the cells that form each organ such as the liver, pancreas, skin, and blood vessels exist in the living body as cell aggregates in which the cells form a three-dimensional network with each other, and a general resin such as polystyrene is used. Although cell elongation and proliferation are observed in the culture member made of the above, cell aggregates (spheroids) are not formed.
こうした問題点を背景に、スフェロイドを形成する3次元培養を行うための手法として、特許文献1では細胞接着性が低い樹脂層を形成した容器内にて浮遊状態で培養を行う方法が提案されている。また、細胞接着性が低い樹脂を容器内にコーティングする手法も広く検討されており、例えば、特許文献2ではポリエチレンオキサイド部分(以下、PEGと略すことがある)を側鎖に組み込んだアクリル樹脂が提案されており、特許文献3では、本発明者らによりPEG鎖を主鎖に組み込んだアクリル樹脂が開示されている。 Against the background of these problems, Patent Document 1 proposes a method of culturing in a floating state in a container in which a resin layer having low cell adhesion is formed as a method for performing three-dimensional culture in which spheroids are formed. There is. Further, a method of coating a resin having low cell adhesion into a container has been widely studied. For example, in Patent Document 2, an acrylic resin in which a polyethylene oxide portion (hereinafter, may be abbreviated as PEG) is incorporated in a side chain is used. It has been proposed, and Patent Document 3 discloses an acrylic resin in which a PEG chain is incorporated in a main chain by the present inventors.
また、特許文献4では凹凸構造をナノインプリントした基材を用いてスフェロイドを形成させる方法が開示されており、特許文献5では、マイクロパターンのような特殊な形状の基材上でスフェロイドを形成する手法が開示されている。 Further, Patent Document 4 discloses a method of forming a spheroid using a base material having a nanoimprinted uneven structure, and Patent Document 5 discloses a method of forming a spheroid on a base material having a special shape such as a micro pattern. Is disclosed.
しかし、特許文献1,2,3に記載されるような細胞接着性の低い樹脂では、細胞の運動性が高くなりすぎるために、細胞同士の接着性が高くなってしまう。これにより、形成されるスフェロイドの大きさの制御が困難となり、スフェロイドのサイズが大きくなり過ぎた場合、その中心部の細胞が壊死するおそれがある。そのため、細胞が有する機能を生体外で培養した細胞に発現させ、長期にわたり維持する必要がある創薬スクリーニング等の用途において使用するには課題があった。また、細胞を長期間培養する場合、定期的に培地を交換する必要があるが、細胞接着性が低い樹脂を基材表面層に用いた場合、スフェロイドが培地中に浮遊した状態で形成されるため、培地交換時の培地除去の際に培地とともにスフェロイドも除去されてしまうといった課題があった。 However, in the case of the resin having low cell adhesion as described in Patent Documents 1, 2 and 3, the cell motility becomes too high, so that the cell adhesion becomes high. This makes it difficult to control the size of the spheroids formed, and if the size of the spheroids becomes too large, the cells in the center of the spheroids may die. Therefore, there has been a problem in expressing the function of the cell in cells cultured in vitro and using it in applications such as drug discovery screening in which it is necessary to maintain it for a long period of time. In addition, when cells are cultured for a long period of time, it is necessary to replace the medium regularly, but when a resin having low cell adhesion is used for the surface layer of the substrate, spheroids are formed in a state of being suspended in the medium. Therefore, there is a problem that spheroids are removed together with the medium when the medium is removed at the time of medium exchange.
また、特許文献4,5に記載されるような微細構造を有する基材はインプリント加工やプラズマエッチング加工に伴うコストが高く、作業も煩雑であるという課題があった。 Further, the base material having a fine structure as described in Patent Documents 4 and 5 has a problem that the cost associated with the imprint processing and the plasma etching processing is high and the work is complicated.
よって、本発明が解決しようとする課題は、水への溶解性および細胞毒性が低く、かつ、スフェロイドを適切な大きさで形成することにより内部細胞の壊死を防止できる細胞培養部材であって、作成が容易かつ安価であり、培地交換時にスフェロイドが除去されない細胞培養部材とその製造方法を提供することである。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is a cell culture member having low solubility in water and low cytotoxicity, and capable of preventing necrosis of internal cells by forming spheroids in an appropriate size. It is an object of the present invention to provide a cell culture member which is easy and inexpensive to prepare and in which spheroids are not removed at the time of medium exchange, and a method for producing the same.
本発明者らは、鋭意検討した結果、PEG鎖を主鎖に0.01%以上、1%未満有するポリマーをコートした細胞培養部材上で細胞培養を行った場合にスフェロイドの内部壊死を回避し、かつ培地交換時にスフェロイドが除去されないことを見出し、本発明を完成した。さらに、ガンマ線滅菌後であってもスフェロイドを形成することが可能な細胞培養部材を提供できることを見出し、本発明を完成した。 As a result of diligent studies, the present inventors avoided internal necrosis of spheroids when cell culture was performed on a cell culture member coated with a polymer having a PEG chain in the main chain of 0.01% or more and less than 1%. Moreover, it was found that the spheroid was not removed at the time of medium exchange, and the present invention was completed. Furthermore, they have found that they can provide a cell culture member capable of forming spheroids even after gamma ray sterilization, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、直径が50〜250μmであり、分化機能を有しない接着細胞スフェロイドを培養するための、基材層および表面層を有する細胞培養用部材であって、下記(1)および(2)を満たす細胞培養用部材。
(1)前記表面層は、水/1−オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上、2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)と、ポリエチレンオキサイド部分(A2)とが、下記式(IA)〜(IC)のいずれかの構造を介して結合してなるブロック重合体(A)を含み、ブロック重合体(A)は、ポリエチレンオキサイド部分(A2)の質量/[アクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)との合計の質量]が0.01%以上1%未満である。
(2)前記基材層は、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリスチレン、ガラス、およびシリコーンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。
That is, the present invention is a cell culture member having a base material layer and a surface layer for culturing adherent cell spheroids having a diameter of 50 to 250 μm and having no differentiation function, and the following (1) and ( A cell culture member that satisfies 2).
(1) The surface layer has an acrylic polymer portion (A1) formed from an acrylic monomer having an average value of water / 1-octanol partitioning coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less, and a polyethylene oxide portion (A2). ) Contains a block polymer (A) formed by bonding via any of the structures of the following formulas (IA) to (IC), and the block polymer (A) is the mass of the polyethylene oxide moiety (A2). / [Total mass of acrylic polymer moiety (A1) and polyethylene oxide moiety (A2)] is 0.01% or more and less than 1%.
(2) The base material layer contains at least one selected from the group consisting of polyolefin, polycycloolefin, polystyrene, glass, and silicone.
また、本発明は、前記表面層の平均表面粗さRaが10nm以下である、前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member having an average surface roughness Ra of the surface layer of 10 nm or less.
また、本発明は、前記ブロック重合体(A)が、下記一般式(II)にて示される、ポリエチレンオキサイド部分(A2)を有し質量平均分子量が5,000〜10万である高分子アゾ系重合開始剤を用いてアクリル系モノマーを重合してなるブロック共重合体である、前記細胞培養用部材に関する。
式中、m、nは1以上の整数を示す。
Further, in the present invention, the block polymer (A) has a polyethylene oxide moiety (A2) represented by the following general formula (II) and has a mass average molecular weight of 5,000 to 100,000. The present invention relates to the cell culture member, which is a block copolymer obtained by polymerizing an acrylic monomer using a system polymerization initiator.
In the formula, m and n represent integers of 1 or more.
また、本発明は、前記ブロック重合体(A)は、Tgが−70℃〜70℃であり、側鎖にC元素、H元素、およびO元素を含む、前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member, wherein the block polymer (A) has a Tg of −70 ° C. to 70 ° C. and contains C element, H element, and O element in the side chain.
また、本発明は、ディッシュである、前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member, which is a dish.
また、本発明は、創薬スクリーニング用である、前記細胞培養用部材に関する。 The present invention also relates to the cell culture member for drug discovery screening.
また、本発明は、直径が50〜250μmであり、分化機能を有しない接着細胞スフェロイドを培養するための、基材層および表面層を有する細胞培養用部材の製造方法であって、
水/1−オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上、2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)と、ポリエチレンオキサイド部分(A2)とが、下記式(IA)〜(IC)のいずれかの構造を介して結合してなるブロック重合体(A)であり、ポリエチレンオキサイド部分(A2)の質量/[アクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)との合計の質量]が0.01%以上1%未満であるブロック重合体(A)を0.1〜10質量%含むコーティング剤を基材層にコーティングし表面層を形成する、細胞培養用部材の製造方法に関する。
The acrylic polymer moiety (A1) formed from an acrylic monomer having an average value of water / 1-octanol partitioning coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less and the polyethylene oxide moiety (A2) are represented by the following formula (IA). ) To the block polymer (A) bonded via any of the structures (IC), and the mass of the polyethylene oxide moiety (A2) / [acrylic polymer moiety (A1) and polyethylene oxide moiety (A2). For cell culture, the base material layer is coated with a coating agent containing 0.1 to 10% by mass of the block polymer (A) having a total mass of 0.01% or more and less than 1% to form a surface layer. Regarding the method of manufacturing a member.
また、本発明は、ガンマ線による滅菌工程を更に含む、前記細胞培養用部材の製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for producing the cell culture member, which further includes a step of sterilizing with gamma rays.
また、本発明は、コーティング剤を基材層にコーティングする方法が、スピンコート方法である、前記細胞培養用部材の製造方法に関する。 The present invention also relates to a method for producing the cell culture member, wherein the method of coating the base material layer with the coating agent is a spin coating method.
本発明により、水への溶解性および細胞毒性が低く、かつ、スフェロイドを適切な大きさで形成することにより内部細胞の壊死を防止できる細胞培養部材であって、作成が容易かつ安価であり、培地交換時にスフェロイドが除去されない細胞培養部材とその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, it is a cell culture member having low solubility in water and low cytotoxicity, and capable of preventing necrosis of internal cells by forming spheroids in an appropriate size, and is easy and inexpensive to prepare. It is possible to provide a cell culture member from which spheroids are not removed at the time of medium exchange and a method for producing the same.
<ブロック重合体(A)>
ブロック重合体(A)は、水/1−オクタノール分配係数(cLogPow:以下LogP)の平均値が0以上、2以下(以下、0〜2)であるモノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)とを有する。
<Block polymer (A)>
The block polymer (A) is an acrylic polymer moiety (A1) formed from a monomer having an average value of water / 1-octanol partition coefficient (cLogPow: hereinafter LogP) of 0 or more and 2 or less (hereinafter, 0 to 2). ) And a polyethylene oxide moiety (A2).
LogPは、化学物質の性質を表す数値の一つであり、添加量に依存しない一定の値である。対象とする物質が、水と1−オクタノールの混合液において、水相とオクタノール相が接した系中で平衡状態にある場合を対象として、各相の濃度をその常用対数で示したものである。LogPが大きくなると、比較的に疎水性が増大する傾向があり、LogPが小さくなると、比較的に親水性が増大する傾向がある。 LogP is one of the numerical values representing the properties of the chemical substance, and is a constant value that does not depend on the amount of addition. The concentration of each phase is shown by its common logarithm for the case where the target substance is in an equilibrium state in a system in which the aqueous phase and the octanol phase are in contact with each other in a mixed solution of water and 1-octanol. .. As LogP increases, hydrophobicity tends to increase relatively, and as LogP decreases, hydrophilicity tends to increase relatively.
LogPの測定は、一般にJIS日本工業規格Z7260−107(2000)に記載のフラスコ浸とう法により実施することができる。また、LogPは実測に代わって、計算化学的手法あるいは経験的方法により見積もることも可能である。LogPの計算に用いる方法やソフトウェアについては公知のものを用いることができるが、本発明ではCambridgeSoft社のシステム:ChemdrawPro11.0に組み込まれたプログラムを用い、LogPを求めている。 The measurement of LogP can be generally carried out by the flask dipping method described in JIS Japanese Industrial Standard Z7260-107 (2000). In addition, LogP can be estimated by a computational chemistry method or an empirical method instead of the actual measurement. As for the method and software used for the calculation of LogP, known ones can be used, but in the present invention, LogP is obtained by using the program incorporated in the system of CambridgeSoft: ChemdrawPro11.0.
本発明のブロック重合体(A)は、前記LogPの平均値が0以上、2以下(以下、0〜2)であるモノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)を有しているため、水に対する溶解性が制御され、脂溶性が向上する。 Since the block polymer (A) of the present invention has an acrylic polymer portion (A1) formed from a monomer having an average value of LogP of 0 or more and 2 or less (hereinafter, 0 to 2). Solubility in water is controlled and fat solubility is improved.
また、本発明のブロック重合体(A)は、アクリルポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)とが下記式(IA)、(IB)又は(IC)のいずれかの構造(結合構造))を介して結合してなる。ポリエチレンオキサイド部分(A2)を主鎖に組み込んでいるため、ミクロ相分離が誘起され、表面凝集構造が変化することによる低い抗原性を付与することができる。 Further, in the block polymer (A) of the present invention, the acrylic polymer portion (A1) and the polyethylene oxide portion (A2) have a structure (bonded structure) of any of the following formulas (IA), (IB) or (IC). ). Since the polyethylene oxide moiety (A2) is incorporated in the main chain, microphase separation is induced and low antigenicity can be imparted by changing the surface aggregation structure.
ブロック重合体(A)は、ポリエチレンオキサイド部分(A2)の質量/[アクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)との合計の質量]=0.01%以上1%未満であり、(A2)/[(A1)+(A2)]=0.1%以上0.5%以下である。
親水性に富むポリエチレンオキサイド部分(A2)と疎水性に富むアクリル系ポリマー部分(A1)のバランスにより、浮遊スフェロイド同士の凝集を抑制し、内部壊死を防ぐことができる。また、(A2)が0.01%以上1%未満という低い範囲で制御されており、親水性が高くなりすぎない設計となっているため、培地交換時のスフェロイド除去を防ぐことができる。
The block polymer (A) has a mass of the polyethylene oxide moiety (A2) / [total mass of the acrylic polymer moiety (A1) and the polyethylene oxide moiety (A2)] = 0.01% or more and less than 1%. (A2) / [(A1) + (A2)] = 0.1% or more and 0.5% or less.
The balance between the polyethylene oxide moiety (A2), which is rich in hydrophilicity, and the acrylic polymer moiety (A1), which is rich in hydrophobicity, suppresses aggregation of suspended spheroids and prevents internal necrosis. Further, (A2) is controlled in a low range of 0.01% or more and less than 1%, and the design is such that the hydrophilicity does not become too high, so that spheroid removal at the time of medium replacement can be prevented.
式(IA)、(IB)又は(IC)のいずれかの結合構造を有するブロック重合体(A)の合成方法は特に限定されない。上記の式(IA)で示される結合構造を有するブロック重合体の合成方法としては、例えば、ラジカル重合開始剤として4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)(例えば、富士フイルム和光純薬株式会社の市販品「V−501」等)を用いてアクリル系ポリマーを合成すると、末端にカルボキシル基を有するアクリル樹脂が得られる。これに、PEG部分を構成する原料としてポリエチレングリコールを加え、エステル化反応をさせることで、アクリル系ポリマー部分と、PEG部分とが上記式(IA)で結合してなるブロック重合体を得ることができる。 The method for synthesizing the block polymer (A) having the bonding structure of any one of the formula (IA), (IB) or (IC) is not particularly limited. As a method for synthesizing a block polymer having a binding structure represented by the above formula (IA), for example, 4,4'-azobis (4-cyanovaleric acid) as a radical polymerization initiator (for example, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) When an acrylic polymer is synthesized using a commercially available product "V-501", etc.), an acrylic resin having a carboxyl group at the terminal can be obtained. By adding polyethylene glycol as a raw material constituting the PEG moiety and subjecting it to an esterification reaction, it is possible to obtain a block polymer in which the acrylic polymer moiety and the PEG moiety are bonded by the above formula (IA). it can.
あるいは、アクリル系ポリマーを合成する際のラジカル重合開始剤として、下記式(II)で示される、PEG部分(A2)とアゾ基を含む構造単位を有する高分子アゾ重合開始剤を用いて好ましく合成することができる。式中、m及びnは、それぞれ独立に1以上の整数である。高分子アゾ重合開始剤は、高分子セグメントとアゾ基(−N=N−)が繰り返し結合した構造を有しており、本実施形態では、高分子セグメントとしてPEGブロックを含む高分子アゾ開始剤を用いることで、容易にブロック重合体を合成できる。 Alternatively, as a radical polymerization initiator when synthesizing an acrylic polymer, a polymer azo polymerization initiator having a structural unit containing a PEG moiety (A2) and an azo group represented by the following formula (II) is preferably used. can do. In the formula, m and n are each independently an integer of 1 or more. The polymer azo polymerization initiator has a structure in which a polymer segment and an azo group (-N = N-) are repeatedly bonded, and in the present embodiment, the polymer azo polymerization initiator contains a PEG block as the polymer segment. By using the above, a block polymer can be easily synthesized.
高分子アゾ重合開始剤を用いる場合、該開始剤中に含まれるアゾ基のモル数に対する、アクリル系モノマーの全モル数の比率を適宜変更することによって、ブロック重合体の質量平均分子量の調整ができる。例えば、高分子アゾ重合開始剤中に含まれるアゾ基のモル数に対する、アクリル系モノマーの全モル数の比率が200であると、200量体のアクリル系ポリマーがPEG鎖の間に組み込まれることになり、ポリマーの絡み合いによる高い凝集力を付与することができる。 When a high molecular weight azo polymerization initiator is used, the mass average molecular weight of the block polymer can be adjusted by appropriately changing the ratio of the total number of moles of the acrylic monomer to the number of moles of the azo group contained in the initiator. it can. For example, when the ratio of the total number of moles of the acrylic monomer to the number of moles of the azo group contained in the polymer azo polymerization initiator is 200, a 200-mer acrylic polymer is incorporated between the PEG chains. Therefore, it is possible to impart a high cohesive force due to the entanglement of the polymers.
高分子アゾ重合開始剤の質量平均分子量は、5,000〜10万程度であることが好ましく、1万〜5万程度であることがより好ましい。また、該開始剤のPEG部分の分子量は、800〜1万程度であることが好ましく、1,000〜8,000程度であることがより好ましい。
また、好ましくはmは15〜200、より好ましくはmは20〜100であり、好ましくはnは3〜50、より好ましくはnは4〜30である。
The mass average molecular weight of the polymer azo polymerization initiator is preferably about 5,000 to 100,000, and more preferably about 10,000 to 50,000. The molecular weight of the PEG moiety of the initiator is preferably about 800 to 10,000, more preferably about 1,000 to 8,000.
Further, m is preferably 15 to 200, more preferably m is 20 to 100, preferably n is 3 to 50, and more preferably n is 4 to 30.
前記高分子アゾ重合開始剤は、PEG部分(A2)を有しているため、水、アルコール、及び有機溶剤に可溶であり、溶液重合、乳化重合、又は分散重合によりブロック重合体の合成が可能である。また、分子鎖骨格中に重合開始部分(ラジカル発生部分:―N=N−)を有しているため、別途重合開始剤を使用する必要がなく、さらには末端反応性マクロモノマーに比べてラジカルの反応性、及び安定性が高いという特徴を有している。
前記高分子アゾ重合開始剤は、・C(CH3)CN−(CH2)2−COO−(CH2CH2O)m−CO−(CH2)2−C(CH3)CN・にて示されるようなラジカルを生じ、後述するアクリル系モノマーを重合させる。そして、アクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)と前記ラジカル由来の部分とが結合した主鎖を形成し、ブロック重合体(A)を形成する。PEG部分(A2)は、ラジカルの一部に由来する。
高分子アゾ重合開始剤の具体例としては、富士フイルム和光純薬株式会社製の高分子アゾ開始剤VPE0201(上記式(II)の(CH2CH2O)mの部分の分子量が約2000、nが6程度)などが例示される。
Since the polymer azo polymerization initiator has a PEG moiety (A2), it is soluble in water, alcohol, and organic solvents, and block polymers can be synthesized by solution polymerization, emulsion polymerization, or dispersion polymerization. It is possible. Further, since the molecular chain skeleton has a polymerization initiation portion (radical generation portion: −N = N−), it is not necessary to use a separate polymerization initiator, and further, radicals are compared with the terminal reactive macromonomer. It has the characteristics of high reactivity and stability.
The polymer azo polymerization initiator is: C (CH 3 ) CN- (CH 2 ) 2- COO- (CH 2 CH 2 O) m- CO- (CH 2 ) 2- C (CH 3 ) CN. A radical as shown in the above is generated, and an acrylic monomer described later is polymerized. Then, the acrylic polymer portion (A1) formed from the acrylic monomer and the radical-derived portion are bonded to form a main chain to form a block polymer (A). The PEG moiety (A2) is derived from some of the radicals.
As a specific example of the polymer azo polymerization initiator, the polymer azo initiator VPE0201 manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. ( the molecular weight of the (CH 2 CH 2 O) m portion of the above formula (II) is about 2000, n is about 6) and the like are exemplified.
高分子アゾ重合開始剤の他に、2,2’−アゾビスイソブチロニトリルのようなアゾ開始剤や、過酸化ベンゾイルのうようなの有機過酸化物開始剤を併用することができる。これらの他の開始剤を併用することにより、開始効率を高め、効率よくアクリル系ポリマー部分(A1)にPEGに組み込むことができ、残留モノマーを減らすことができる。 In addition to the high molecular weight azo polymerization initiator, an azo initiator such as 2,2'-azobisisobutyronitrile and an organic peroxide initiator such as benzoyl peroxide can be used in combination. By using these other initiators in combination, the initiation efficiency can be increased, the acrylic polymer portion (A1) can be efficiently incorporated into PEG, and the residual monomer can be reduced.
ブロック重合体合成時には、用途に応じてラウリルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン等のメルカプタン類、α−メチルスチレンダイマー、リモネン等の連鎖移動剤を使用して、分子量や末端構造を制御しても良い。 At the time of synthesizing the block polymer, the molecular weight and the terminal structure may be controlled by using mercaptans such as lauryl mercaptan and n-dodecyl mercaptan, and chain transfer agents such as α-methylstyrene dimer and limonene, depending on the intended use.
式(IB)で示される結合構造を有するブロック重合体の合成方法としては、例えば、アクリル系モノマーを、ヒドロキシ基を有するアゾ重合開始剤を用いて重合し、末端にヒドロキシ基を有するアクリル系ポリマーブロックを得る工程、及び前記アクリル系ポリマーブロックおよびポリエチレングリコールと、2官能のイソシアネート化合物とをウレタン化反応させる工程を含む方法により製造することができる。 As a method for synthesizing a block polymer having a bonded structure represented by the formula (IB), for example, an acrylic monomer is polymerized using an azo polymerization initiator having a hydroxy group, and an acrylic polymer having a hydroxy group at the terminal. It can be produced by a method including a step of obtaining a block and a step of reacting the acrylic polymer block and polyethylene glycol with a bifunctional isocyanate compound.
例えば、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス[N−(2−ヒドロキシエチル)−2−メチルプロパンアミド](例えば、富士フイルム和光純薬株式会社の市販品「VA−086」等)を用いてアクリル系ポリマーを合成すると、末端にヒドロキシル基を有するアクリル樹脂が得られる。これに、PEG部分を構成する原料としてポリエチレングリコールを加え、2官能イソシアネート化合物を用いてウレタン化反応させることで、アクリル系ポリマー部分と、PEG部分とが結合してなるブロック重合体を得ることができる。
ウレタン化反応の際用いられる2官能イソシアネート化合物としては、例えば、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、及びイソホロンジイソシアネート等を挙げることができる。
For example, 2,2'-azobis [N- (2-hydroxyethyl) -2-methylpropanamide] (for example, a commercially available product "VA-086" of Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) is used as a radical polymerization initiator. When an acrylic polymer is synthesized using this, an acrylic resin having a hydroxyl group at the terminal is obtained. By adding polyethylene glycol as a raw material constituting the PEG moiety to this and subjecting it to a urethanization reaction using a bifunctional isocyanate compound, it is possible to obtain a block polymer in which the acrylic polymer moiety and the PEG moiety are bonded. it can.
Examples of the bifunctional isocyanate compound used in the urethanization reaction include 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, and 2, Examples thereof include 6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and isophorone diisocyanate.
式(IB)で示される結合構造を有するブロック重合体の合成方法としては、例えば、アクリル系モノマーを、カルボキシル基を有するアゾ重合開始剤を用いて重合し、カルボキシル基を有するアクリル系ポリマーブロックを得る工程、及び前記アクリル系ポリマーブロックにポリエチレングリコールをエステル化反応させる工程を含む方法により製造することができる。 As a method for synthesizing a block polymer having a bonded structure represented by the formula (IB), for example, an acrylic monomer is polymerized with an azo polymerization initiator having a carboxyl group to obtain an acrylic polymer block having a carboxyl group. It can be produced by a method including a step of obtaining the acrylic polymer block and a step of subjecting the acrylic polymer block to an esterification reaction of polyethylene glycol.
例えば、ラジカル重合開始剤として2,2’−アゾビス[N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジン]4水和物(例えば、富士フイルム和光純薬株式会社の市販品「VA−057」等)を用いてアクリル系ポリマーを合成すると、末端にカルボキシル基を有するアクリル樹脂が得られる。これに、PEG部分を構成する原料としてポリエチレングリコールを加え、エステル化反応をさせることで、アクリル系ポリマー部分と、PEG部分とが結合してなるブロック重合体を得ることができる。 For example, as a radical polymerization initiator, 2,2'-azobis [N- (2-carboxyethyl) -2-methylpropionamidine] tetrahydrate (for example, a commercial product "VA-057" of Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. When an acrylic polymer is synthesized using (etc.), an acrylic resin having a carboxyl group at the terminal can be obtained. By adding polyethylene glycol as a raw material constituting the PEG moiety and subjecting it to an esterification reaction, a block polymer in which the acrylic polymer moiety and the PEG moiety are bonded can be obtained.
なお、式(IB)または(IC)の結合構造を有するブロック重合体を得る際に、上述した「他の開始剤」も適宜併用することができる。また、連鎖移動剤も適宜使用できる。 In addition, when obtaining a block polymer having a binding structure of the formula (IB) or (IC), the above-mentioned "other initiator" can also be appropriately used in combination. In addition, a chain transfer agent can also be used as appropriate.
本発明において、ポリエチレンオキサイド部分(A2)の質量とは、ポリエチレンオキサイド構造を含む原料の質量をそのまま適用する。例えば、式(IA)で示される結合構造を有する場合はポリエチレンオキサイド部分(A2)とアゾ基を含む高分子アゾ系重合開始剤の質量である。また、アクリル系ポリマー部分(A1)の質量は、重合に供したアクリル系モノマーの合計量である。
すなわち、モノマー99.5質量部、ポリエチレンオキサイド部分(A2)を有する高分子アゾ系重合開始剤0.5質量部を用いて合成した場合、ポリエチレンオキサイド部分(A2)の質量/[アクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)との合計の質量]は0.5%となる。
In the present invention, the mass of the raw material containing the polyethylene oxide structure is applied as it is to the mass of the polyethylene oxide portion (A2). For example, when it has a bonded structure represented by the formula (IA), it is the mass of the polymer azo-based polymerization initiator containing the polyethylene oxide moiety (A2) and the azo group. The mass of the acrylic polymer portion (A1) is the total amount of the acrylic monomers used for the polymerization.
That is, when synthesized using 99.5 parts by mass of the monomer and 0.5 parts by mass of the polymer azo-based polymerization initiator having the polyethylene oxide portion (A2), the mass of the polyethylene oxide portion (A2) / [acrylic polymer portion The total mass of (A1) and the polyethylene oxide portion (A2)] is 0.5%.
<モノマー>
次に、ブロック重合体(A)のアクリル系ポリマー部分(A1)の原料であるアクリル系モノマーについて説明する。なお、本発明において、アクリル系モノマーとは、アクリルモノマーとメタクリルモノマーの両方を意味する。
アクリル系モノマーの水/1−オクタノール分配係数(LogP)の平均値は0以上、2以下である。LogPの平均値が0より低いアクリル系モノマーを用いて合成する場合、ブロック共重合体の親水性が高く水に対する溶解性が向上するため、安定な塗膜を形成することができない。
一方、LogPの平均値が2より高いアクリル系モノマーを用いて合成する場合、ブロック共重合体の水に対する溶解性は抑えられるものの、疎水性が高すぎるために、スフェロイドを形成することができない。さらに、LogPは生物学的な活性(毒性)と高い相関関係があり、本発明の課題である浮遊スフェロイド同士の凝集による内部壊死の抑制および生物学的安全性の効果を最大限に発揮することができない。
<Monomer>
Next, the acrylic monomer which is the raw material of the acrylic polymer portion (A1) of the block polymer (A) will be described. In the present invention, the acrylic monomer means both an acrylic monomer and a methacrylic monomer.
The average value of the water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of the acrylic monomer is 0 or more and 2 or less. When synthesizing using an acrylic monomer having an average value of LogP lower than 0, the block copolymer has high hydrophilicity and solubility in water is improved, so that a stable coating film cannot be formed.
On the other hand, when synthesizing using an acrylic monomer having an average value of LogP higher than 2, the solubility of the block copolymer in water is suppressed, but the hydrophobicity is too high, so that spheroids cannot be formed. Furthermore, LogP has a high correlation with biological activity (toxicity), and the subject of the present invention is to suppress internal necrosis due to aggregation of suspended spheroids and maximize the effect of biological safety. I can't.
本発明において、LogPの平均値は、使用する各モノマーのLogPを、各モノマーの質量%で平均した値とする。すなわち、LogPが0のモノマーとLogPが2のモノマーを50:50質量%の割合で仕込む場合、LogPの平均値は1となる。 In the present invention, the average value of LogP is a value obtained by averaging the LogP of each monomer used by the mass% of each monomer. That is, when a monomer having 0 LogP and a monomer having 2 LogP are charged at a ratio of 50:50 mass%, the average value of LogP is 1.
本発明では、使用するアクリル系モノマーのLogPが0〜2の範囲であれば、ホモポリマーまたはコポリマー部分の原料として使用することができる。また、使用するアクリル系モノマーのLogPが0〜2の範囲外であっても、その他のアクリル系モノマーを含めたLogPの平均値が0〜2の範囲であれば、コポリマー部分の原料として使用することができる。 In the present invention, as long as the LogP of the acrylic monomer used is in the range of 0 to 2, it can be used as a raw material for the homopolymer or copolymer moiety. Further, even if the LogP of the acrylic monomer used is outside the range of 0 to 2, if the average value of LogP including other acrylic monomers is in the range of 0 to 2, it is used as a raw material for the copolymer portion. be able to.
水/1−オクタノール分配係数(LogP)が0以上2以下であるモノマーとしては、例えば、
アルキル基の炭素数が1〜4のアルキルアクリレート;
アルキル基の炭素数が1〜3のアルキルメタクリレート;
メトキシメチル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシメチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、プロポキシメチル(メタ)アクリレート、プロポキシエチル(メタ)アクリレート、2−(2−メトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エチル(メタ)アクリレート、2−(2−エトキシエトキシ)エチル(メタ)アクリレート、2−[2−(2−エトキシエトキシ)エトキシ]エチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等のアルコキシ基含有モノマー;
(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル、ブタジエン、イソプレンなどのビニル基含有モノマー;
N−ビニルピロリドン、N−ビニル−ε−カプロラクタム、1−ビニルイミダゾール、N−イソプロピルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミドなどのアミド基含有モノマー;
などが挙げられる。
これらは単独で用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いても良い。これらの化合物のうち、特に2−メトキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレートが経済性や操作性の点から好ましい。
Examples of the monomer having a water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less include, for example.
Alkyl acrylates with 1 to 4 carbon atoms in the alkyl group;
Alkyl methacrylate having 1-3 carbon atoms in the alkyl group;
Methoxymethyl (meth) acrylate, 2-methoxyethyl (meth) acrylate, ethoxymethyl (meth) acrylate, ethoxyethyl (meth) acrylate, propoxymethyl (meth) acrylate, propoxyethyl (meth) acrylate, 2- (2-methoxy) Ethoxy) ethyl (meth) acrylate, 2- [2- (2-methoxyethoxy) ethoxy] ethyl (meth) acrylate, 2- (2-ethoxyethoxy) ethyl (meth) acrylate, 2- [2- (2-ethoxy) ethoxy Ethoxy) ethoxy] ethyl (meth) acrylate, tetrahydrofurfuryl (meth) acrylate and other alkoxy group-containing monomers;
(Meta) Vinyl group-containing monomers such as acrylonitrile, vinyl acetate, butadiene, and isoprene;
Amide group-containing monomers such as N-vinylpyrrolidone, N-vinyl-ε-caprolactam, 1-vinylimidazole, N-isopropylacrylamide, N, N-dimethylacrylamide;
And so on.
These may be used alone or in combination of two or more. Of these compounds, 2-methoxyethyl acrylate and tetrahydrofurfuryl acrylate are particularly preferable from the viewpoint of economy and operability.
ブロック重合体(A)は、架橋剤と反応し得る官能基を有するモノマーを共重合させることが好ましい。架橋塗膜を形成することにより、ブロック重合体(A)の剥離や溶出を抑えることができる。
LogPが0〜2であり、官能基を有するモノマーとしては、カルボキシル基含有モノマー、水酸基含有モノマー、エポキシ基含有モノマー、アミノ基含有モノマー、イソシアネート基含有モノマーなどを使用することができる。
例えば、カルボキシル基が導入された共重合体は、エポキシ化合物やアジリジン化合物、カルボジイミド化合物、金属キレート化合物、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド化合物により架橋することができる。水酸基が導入された共重合体は、イソシアネート化合物、カルボジイミド化合物等により架橋することができる。アミノ基が導入された共重合体は、エポキシ化合物により架橋することができる。イソシアネート基が導入された共重合体は、水酸基含有化合物により架橋することができる。これら、架橋点となる官能基を有するモノマーの使用量は、全モノマーの合計100質量%中、10質量%以下で使用することが好ましい。10質量%以下で使用することで、架橋剤を併用した場合に適度な架橋密度を有する塗膜を得ることができる。
The block polymer (A) is preferably copolymerized with a monomer having a functional group capable of reacting with a cross-linking agent. By forming the crosslinked coating film, peeling and elution of the block polymer (A) can be suppressed.
As the monomer having a LogP of 0 to 2 and having a functional group, a carboxyl group-containing monomer, a hydroxyl group-containing monomer, an epoxy group-containing monomer, an amino group-containing monomer, an isocyanate group-containing monomer and the like can be used.
For example, a copolymer having a carboxyl group introduced therein can be crosslinked with an epoxy compound, an aziridine compound, a carbodiimide compound, a metal chelate compound, or an N-hydroxyethylacrylamide compound. The copolymer into which a hydroxyl group has been introduced can be crosslinked with an isocyanate compound, a carbodiimide compound, or the like. The copolymer into which the amino group has been introduced can be crosslinked with an epoxy compound. The copolymer into which an isocyanate group has been introduced can be crosslinked with a hydroxyl group-containing compound. The amount of these monomers having a functional group serving as a cross-linking point is preferably 10% by mass or less based on 100% by mass of the total of all the monomers. By using it in an amount of 10% by mass or less, a coating film having an appropriate crosslinking density can be obtained when a crosslinking agent is used in combination.
アクリル系ポリマー部分(A1)は、水/1−オクタノール分配係数(LogP)が0〜2であるモノマーのみから形成されるホモポリマー部分もしくはコポリマー部分である。また、LogPが0〜2であるモノマーを一種類だけ用いてブロック共重合体を得てもよいし、LogPが0〜2であるモノマーを複数種用いて重合してブロック共重合体を得てもよい。 The acrylic polymer moiety (A1) is a homopolymer moiety or a copolymer moiety formed only from monomers having a water / 1-octanol partition coefficient (LogP) of 0 to 2. Further, a block copolymer may be obtained by using only one kind of monomer having LogP 0 to 2, or a block copolymer may be obtained by polymerizing using a plurality of kinds of monomers having LogP 0 to 2. May be good.
LogPが0〜2の範囲外のモノマーの中で、架橋点となる官能基を有さないモノマーとしては、例えば、アルキル基の炭素数が5〜20のアクリレート、アルキル基の炭素数が4〜20のメタクリレート、スチレンなどのビニル基含有モノマーなどが挙げられる。 Among the monomers having LogP in the range of 0 to 2, examples of the monomer having no functional group serving as a cross-linking point include, for example, an acrylate having an alkyl group having 5 to 20 carbon atoms and an alkyl group having 4 to 20 carbon atoms. Examples thereof include 20 methacrylates and vinyl group-containing monomers such as styrene.
LogPが0〜2の範囲外のモノマーの中で、架橋点となる官能基を有するモノマーとしては、例えば、マレイン酸等のカルボキシル基含有モノマー、4−ヒドロキシスチレン、N−ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド等の水酸基含有モノマーなどが挙げられる。 Among the monomers having LogP in the range of 0 to 2, examples of the monomer having a functional group serving as a cross-linking point include, for example, a carboxyl group-containing monomer such as maleic acid, 4-hydroxystyrene, and N-hydroxyethyl (meth) acrylamide. Examples thereof include hydroxyl group-containing monomers.
さらに、本発明では、ブロック重合体(A)に架橋構造を導入するために多官能モノマーを共重合させてもよい。
共重合しながら架橋する場合、架橋割合は、用いる多官能モノマー量が多いほど架橋度が高くなり、反応中にゲル化する可能性も高まる。そのため、多官能モノマーの量としては、全モノマー100質量%中、0.01〜10質量%の範囲が好ましく、0.1〜5質量%がより好ましい。ブロック重合体(A)が多官能モノマーにより架橋している場合、難水溶性になるため、架橋剤を使用した場合と同様に、基材からの剥離や溶出を低減することができる。
Further, in the present invention, a polyfunctional monomer may be copolymerized in order to introduce a crosslinked structure into the block polymer (A).
When cross-linking while copolymerizing, the cross-linking ratio increases as the amount of polyfunctional monomer used increases, and the possibility of gelation during the reaction also increases. Therefore, the amount of the polyfunctional monomer is preferably in the range of 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.1 to 5% by mass, based on 100% by mass of all the monomers. When the block polymer (A) is crosslinked with a polyfunctional monomer, it becomes poorly water-soluble, so that peeling and elution from the substrate can be reduced as in the case of using a crosslinking agent.
本発明において、ブロック重合体(A)は、公知の方法により合成できる。例えば、溶液重合、塊状重合、乳化重合、分散(沈殿)重合などが好ましく、溶液重合や分散(沈殿)重合がより好ましい。 In the present invention, the block polymer (A) can be synthesized by a known method. For example, solution polymerization, bulk polymerization, emulsion polymerization, dispersion (precipitation) polymerization and the like are preferable, and solution polymerization and dispersion (precipitation) polymerization are more preferable.
ブロック重合体(A)の質量平均分子量は、取り扱い性および基材へ塗布する観点から、3,000〜1,000,000であることが好ましく、より好ましくは、5,000〜500,000である。 The mass average molecular weight of the block polymer (A) is preferably 3,000 to 1,000,000, more preferably 5,000 to 500,000 from the viewpoint of handleability and coating on a substrate. is there.
ブロック重合体(A)のガラス転移温温度は、−70℃〜70℃であることが好ましく、より好ましくは、−50℃〜50℃である。ブロック重合体(A)のガラス転移温度を−70℃〜70℃の範囲に調製することで、細胞培養用部材に対する良好なコーティング性が可能となり細胞培養用部材への密着性を付与することができる。
ガラス転移温度の調整は、アクリル系ポリマー部分(A1)を構成するモノマーを適宜調整することによって可能となる。例えば、2−メトキシエチル(メタ)アクリレートなどのポリアルコキシアルキル(メタ)アクリレートの比率を高くすることにより、側鎖エーテル結合特有の柔軟性を付与することができるため、ガラス転移温度は−50℃に近い範囲で調製することができる。
The glass transition temperature of the block polymer (A) is preferably −70 ° C. to 70 ° C., more preferably −50 ° C. to 50 ° C. By adjusting the glass transition temperature of the block polymer (A) in the range of −70 ° C. to 70 ° C., good coating property to the cell culture member is possible, and adhesion to the cell culture member can be imparted. it can.
The glass transition temperature can be adjusted by appropriately adjusting the monomers constituting the acrylic polymer portion (A1). For example, by increasing the ratio of polyalkoxyalkyl (meth) acrylate such as 2-methoxyethyl (meth) acrylate, the flexibility peculiar to the side chain ether bond can be imparted, so that the glass transition temperature is −50 ° C. It can be prepared in a range close to.
このように、本発明のブロック重合体(A)は、分子量、側鎖官能基種類および側鎖官能基導入量を最適化することが可能である。なかでも、Tgが−70℃〜70℃であり、側鎖にC元素、H元素、およびO元素を含むブロック重合体(A)が好ましい。 As described above, the block polymer (A) of the present invention can optimize the molecular weight, the type of side chain functional group, and the amount of side chain functional group introduced. Among them, the block polymer (A) having a Tg of −70 ° C. to 70 ° C. and containing an element C, an element H, and an element O in the side chain is preferable.
<架橋剤>
次に、本発明で用いることのできる架橋剤について説明する。本発明において用いることのできる架橋剤としては、例えば、エポキシ基、イソシアネート基、およびアジリジニル基から選ばれる少なくとも一種の官能基を有するものの他、金属キレート化合物、カルボジイミド基含有化合物等が挙げられる。これらの架橋剤は、塗膜の弾性率や耐性を上げる目的で使用したり、接着力を調製したりするために用いることができる。
<Crosslinking agent>
Next, the cross-linking agent that can be used in the present invention will be described. Examples of the cross-linking agent that can be used in the present invention include those having at least one functional group selected from an epoxy group, an isocyanate group, and an aziridinyl group, a metal chelate compound, a carbodiimide group-containing compound, and the like. These cross-linking agents can be used for the purpose of increasing the elastic modulus and resistance of the coating film, and for adjusting the adhesive force.
[エポキシ基を有する架橋剤]
本発明で用いられるエポキシ基を有する架橋剤としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有するものであればよく、特に限定されるものではない。
2官能エポキシ基を有する架橋剤としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレンオキサイドジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリブタジエンジグリシジルエーテル等の脂肪族エポキシ化合物、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ビフェノール型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゾフェノンジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシアントラセン型エポキシ樹脂、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル、N,N−ジグリシジルアニリン等の芳香族エポキシ化合物、上記記載の芳香族エポキシ化合物の水素添加物、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル等の脂環式エポキシ化合物などが挙げられる。
エポキシ基を3つ以上有する架橋剤としては、例えば、トリグリシジルイソシアヌレート、トリスフェノール型エポキシ化合物、テトラキスフェノール型エポキシ化合物、フェノールノボラック型エポキシ化合物等が挙げられる。
[Crosslinking agent with epoxy group]
The cross-linking agent having an epoxy group used in the present invention is not particularly limited as long as it has two or more epoxy groups in one molecule.
Examples of the cross-linking agent having a bifunctional epoxy group include ethylene glycol diglycidyl ether, polyethylene oxide diglycidyl ether, propylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ether, tetramethylene glycol diglycidyl ether, and polytetramethylene glycol diglycidyl. Aliper epoxy compounds such as ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, neopentyl glycol diglycidyl ether, polybutadiene diglycidyl ether, bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, biphenol type Aromatic epoxy compounds such as epoxy resins, dihydroxybenzophenone diglycidyl ethers, resorcinol diglycidyl ethers, hydroquinone diglycidyl ethers, dihydroxyanthracene-type epoxy resins, bisphenol full orange glycidyl ethers, N, N-diglycidyl aniline, and the aromatics described above. Examples thereof include hydrogenated epoxy compounds and alicyclic epoxy compounds such as hexahydrophthalic acid diglycidyl ester.
Examples of the cross-linking agent having three or more epoxy groups include triglycidyl isocyanurate, trisphenol type epoxy compound, tetrakisphenol type epoxy compound, phenol novolac type epoxy compound and the like.
[イソシアネート基を有する架橋剤]
本発明で用いられるイソシアネート基を有する架橋剤としては、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有した化合物であればよく、特に限定されるものではない。
2官能イソシアネート化合物としては、例えば、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等を挙げることができる。
3官能イソシアネート化合物としては、上記で説明したジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体、水と反応したビュウレット体、イソシアヌレート環を有する3量体が挙げられる。
また、イソシアネート基を有する架橋剤中のイソシアネート基は、ブロック化されていても良いし、ブロック化されていなくても良い。
本発明で用いられるブロック化イソシアネート架橋剤としては、前記イソシアネート化合物中のイソシアネート基がε−カプロラクタム、MEKオキシム、シクロヘキサノンオキシム、ピラゾール、フェノール等でブロックされたブロック化イソシアネート化合物であればよく、特に限定されるものではない。
[Crosslinking agent with isocyanate group]
The cross-linking agent having an isocyanate group used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having two or more isocyanate groups in one molecule.
Examples of the bifunctional isocyanate compound include 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, and hexa. Examples thereof include methylene diisocyanate and isophorone diisocyanate.
Examples of the trifunctional isocyanate compound include the trimethylolpropane adduct of diisocyanate described above, the Biuret body reacted with water, and the trimer having an isocyanurate ring.
Further, the isocyanate group in the cross-linking agent having an isocyanate group may or may not be blocked.
The blocked isocyanate cross-linking agent used in the present invention may be a blocked isocyanate compound in which the isocyanate group in the isocyanate compound is blocked with ε-caprolactam, MEK oxime, cyclohexanone oxime, pyrazole, phenol or the like, and is particularly limited. It is not something that is done.
[アジリジニル基を有する架橋剤]
本発明で用いられるアジリジン化合物としては、1分子中に2個以上のアジリジニル基を有した化合物であればよく、特に限定されるものではない。アジリジン化合物としては、例えば、2,2’−ビスヒドロキシメチルブタノールトリス[3−(1−アジリジニル)プロピオネート]、4,4−ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等が挙げられる。
[Crosslinking agent with aziridinyl group]
The aziridine compound used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound having two or more aziridinyl groups in one molecule. Examples of the aziridine compound include 2,2'-bishydroxymethylbutanoltris [3- (1-aziridinyl) propionate], 4,4-bis (ethyleneiminocarbonylamino) diphenylmethane and the like.
[金属キレート化合物]
本発明で用いられる金属キレート化合物としては、例えば、アルミニウムキレート化合物、アルミニウムアルコキシド化合物、アルミニウムアシレート化合物などの有機アルミニウム化合物、チタンキレート化合物、チタンアルコキシド化合物、チタンアシレート化合物などの有機チタン化合物、ジルコニウムキレート化合物、ジルコニウムアルコキシド化合物、ジルコニウムアシレート化合物などの有機ジルコニウム化合物等が挙げられる。
[Metal chelate compound]
Examples of the metal chelate compound used in the present invention include organic aluminum compounds such as aluminum chelate compounds, aluminum alkoxide compounds and aluminum acylate compounds, organic titanium compounds such as titanium chelate compounds, titanium alkoxide compounds and titanium acylate compounds, and zirconium. Examples thereof include organic zirconium compounds such as chelate compounds, zirconium alkoxide compounds and zirconium acylate compounds.
[カルボジイミド基含有化合物]
本発明で用いられるカルボジイミド基含有化合物としては、日清紡績株式会社のカルボジライトシリーズを用いることができ、V−02、V−04、V−06などの水性タイプ、V−01、V−03、V−05、V―07、V―09などの油性タイプ等が挙げられる。
[Carbodiimide group-containing compound]
As the carbodiimide group-containing compound used in the present invention, the carbodilite series of Nisshinbo Holdings Co., Ltd. can be used, and aqueous types such as V-02, V-04, and V-06, V-01, and V-03 can be used. , V-05, V-07, V-09 and other oil-based types.
[β−ヒドロキシアルキルアミド基含有化合物]
β−ヒドロキシアルキルアミド基含有化合物としては、分子内にβ−ヒドロキシアルキルアミド基を含有する化合物であればよく、特に限定されるものではない。β−ヒドロキシアルキルアミド基含有化合物としては、N,N,N’,N’−テトラキス(ヒドロキシエチル)アジパミド(エムスケミー社製PrimidXL−552)をはじめとする種々の化合物を挙げることができる。
[Β-Hydroxyalkylamide group-containing compound]
The β-hydroxyalkylamide group-containing compound is not particularly limited as long as it is a compound containing a β-hydroxyalkylamide group in the molecule. Examples of the β-hydroxyalkylamide group-containing compound include various compounds such as N, N, N', N'-tetrakis (hydroxyethyl) adipamide (PrimidXL-552 manufactured by Ems-Chemie).
本発明において、架橋剤は、一種のみを単独で用いてもよいし、複数を併用しても良い。架橋剤の使用量は、ブロック重合体(A)中に含まれる官能基の種類やモル数を考慮して決定すればよく、特に限定されるものではないが、通常はブロック重合体(A)100質量部に対して0.1質量部〜10質量部の範囲で用いられる。また、ブロック重合体(A)中に含まれる官能基のモル数よりも少ない範囲で配合すると、未反応の架橋剤が遊離しにくくなるため好ましい。 In the present invention, only one type of cross-linking agent may be used alone, or a plurality of cross-linking agents may be used in combination. The amount of the cross-linking agent used may be determined in consideration of the type and the number of moles of the functional group contained in the block polymer (A), and is not particularly limited, but is usually the block polymer (A). It is used in the range of 0.1 parts by mass to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass. Further, if it is blended in a range smaller than the number of moles of the functional group contained in the block polymer (A), the unreacted cross-linking agent is less likely to be released, which is preferable.
<基材層および表面層>
細胞培養用部材の基材層としては、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリスチレン、ガラス、シリコーンからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることができる。
<Base layer and surface layer>
As the base material layer of the cell culture member, at least one selected from the group consisting of polyolefin, polycycloolefin, polystyrene, glass, and silicone can be used.
細胞培養用部材の形態は、立体的な成型体の他、シート状、プレート状、ディッシュ形状であってもよい。シート状のものとしては、フィルム、不織布、紙等が挙げられる。プレート状のものとしては、6穴、12穴、24穴、96穴等の平底プレートが挙げられる。ディッシュ形状のものとしては、直径35mm、60mm、90mm、100mm等のディッシュが挙げられる。細胞培養用部材としては、酸素透過性の観点から、シリコーンフィルムも好適に用いられる。 The form of the cell culture member may be a sheet shape, a plate shape, or a dish shape as well as a three-dimensional molded body. Examples of the sheet-like material include films, non-woven fabrics, and papers. Examples of the plate-shaped plate include flat-bottomed plates having 6 holes, 12 holes, 24 holes, 96 holes and the like. Examples of the dish shape include dishes having diameters of 35 mm, 60 mm, 90 mm, 100 mm and the like. As the cell culture member, a silicone film is also preferably used from the viewpoint of oxygen permeability.
表面層を形成する方法としては特に限定されないが、ブロック共重合体(A)を含むコーティング剤を基材上にコーティングする方法が好ましい。コーティング剤は、ブロック共重合体(A)、溶媒、任意に架橋剤を含み、ブロック共重合体(A)の含有量は、コーティング剤の総量中0.1〜10質量%が好ましく、0.5〜3質量%がより好ましい。この範囲であると、表面層の平均表面粗さRaを好適な範囲に調整することが容易である。 The method for forming the surface layer is not particularly limited, but a method of coating the substrate with a coating agent containing the block copolymer (A) is preferable. The coating agent contains a block copolymer (A), a solvent, and optionally a cross-linking agent, and the content of the block copolymer (A) is preferably 0.1 to 10% by mass based on the total amount of the coating agent. More preferably, 5 to 3% by mass. Within this range, it is easy to adjust the average surface roughness Ra of the surface layer to a suitable range.
コーティング方法は、塗工および平均表面粗さRaの調整の容易さの観点からスピンコート方法が好適であるが、刷毛、浸漬、ローラ、スプレー、注入、塗工機など種々の塗布方法により基材に溶液を塗布することもできる。塗布後、溶媒を除去した後の塗膜の膜厚は限定されないが、100μm以下が好ましい。10μm以下がより好ましく、5μm以下がより好ましい。
溶媒はコーティングにより表面層を形成可能なものであり、かつ基材層を浸食しないものであれば特に限定されないが、水、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン(以下、MEKという)、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド等の有機溶媒等が挙げられる。
As the coating method, the spin coating method is preferable from the viewpoint of ease of coating and adjustment of the average surface roughness Ra, but the base material can be coated by various coating methods such as brush, dipping, roller, spray, injection, and coating machine. The solution can also be applied to. The film thickness of the coating film after coating and after removing the solvent is not limited, but is preferably 100 μm or less. 10 μm or less is more preferable, and 5 μm or less is more preferable.
The solvent is not particularly limited as long as it can form a surface layer by coating and does not erode the base material layer, but is not particularly limited, but water, methanol, ethanol, acetone, methyl ethyl ketone (hereinafter referred to as MEK), acetonitrile, dimethylformamide. And the like, organic solvents and the like can be mentioned.
本発明の表面層の平均表面粗さRaは好ましくは10nm以下であり、より好ましくは5nm以下であり、更には3nm以下がより好ましい。本発明の細胞培養用部材の平均表面粗さを10nm以下にすることにより、直径が50〜250μmの接着細胞スフェロイドを安定して得ることができる。 The average surface roughness Ra of the surface layer of the present invention is preferably 10 nm or less, more preferably 5 nm or less, and further preferably 3 nm or less. By setting the average surface roughness of the cell culture member of the present invention to 10 nm or less, adherent cell spheroids having a diameter of 50 to 250 μm can be stably obtained.
本発明において、滅菌方法は特に限定されないが、高圧蒸気滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌、ガンマ線滅菌や電子線滅菌等の放射線滅菌等が挙げられ、ガンマ線滅菌、電子線滅菌等が好ましく、大量生産をおこなう場合は放射線透過性の点でガンマ線滅菌が特に好ましい。 In the present invention, the sterilization method is not particularly limited, and examples thereof include high-pressure steam sterilization, ethylene oxide gas sterilization, radiation sterilization such as gamma ray sterilization and electron beam sterilization, and gamma ray sterilization and electron beam sterilization are preferable, and mass production is performed. In this case, gamma-ray sterilization is particularly preferable in terms of radiation permeability.
放射線の吸収線量については特に限定されるものではないが、吸収線量が低すぎると滅菌性は確保されず、高すぎると細胞培養容器およびコーティング剤による被覆層が劣化してしまう。本発明における放射線の吸収線量としては1kGy以上、50kGy以下が好ましく、5kGy以上、30kGy以下が特に好ましい。これによって本発明の培養容器の特性を充分に保持したまま滅菌性を付与する事ができる。 The absorbed dose of radiation is not particularly limited, but if the absorbed dose is too low, sterilization cannot be ensured, and if it is too high, the cell culture vessel and the coating layer of the coating agent deteriorate. The absorbed dose of radiation in the present invention is preferably 1 kGy or more and 50 kGy or less, and particularly preferably 5 kGy or more and 30 kGy or less. Thereby, sterilization can be imparted while sufficiently maintaining the characteristics of the culture vessel of the present invention.
本発明において、分化機能を有さない接着細胞とは、分化機能を有さず、かつ、増殖のために適切な表面に自身を接着させる必要がある細胞を示す。分化機能を有さない細胞としては、例えば、CHO細胞、HEK293細胞、HuH−7細胞、Vero細胞、NIH/3T3細胞などが挙げられる。 In the present invention, an adherent cell having no differentiation function refers to a cell that does not have a differentiation function and needs to adhere itself to an appropriate surface for proliferation. Examples of cells having no differentiation function include CHO cells, HEK293 cells, HuH-7 cells, Vero cells, NIH / 3T3 cells and the like.
また、創薬スクリーニング用という観点では分化機能を有さない接着細胞として癌細胞を使用することが好ましい。癌細胞は、既存の癌細胞株であってもよいし、ヒト癌原発巣より分離した癌組織を用いて樹立したプライマリ癌細胞株であってもよい。癌細胞の種類は特に限定されるわけではなく、肝臓癌、腎臓がん、悪性脳腫瘍、膵臓癌、胃癌、肺癌などいかなるものであってもよい。また、主としてヒト由来のものを用いるが、ヒト以外の動物(具体的には、マウス、ラット、ウサギ、ブタ、イヌ、サル、ウシ、ウマ、ヒツジ、ニワトリなど)由来の癌細胞を用いても良い。 Further, from the viewpoint of drug discovery screening, it is preferable to use cancer cells as adherent cells having no differentiation function. The cancer cell may be an existing cancer cell line or a primary cancer cell line established using a cancer tissue isolated from a human cancer primary tumor. The type of cancer cell is not particularly limited, and may be any cancer such as liver cancer, kidney cancer, malignant brain cancer, pancreatic cancer, gastric cancer, and lung cancer. In addition, although mainly human-derived ones are used, cancer cells derived from non-human animals (specifically, mice, rats, rabbits, pigs, dogs, monkeys, cows, horses, sheep, chickens, etc.) can also be used. good.
以下の実施例により、本発明をさらに具体的に説明するが、以下の実施例は本発明の権利範囲を何ら制限するものではない。なお、実施例における、「部」および「%」は、「質量部」および「質量%」をそれぞれ表し、Mwは質量平均分子量、Tgはガラス転移温度を意味する。 The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the following examples do not limit the scope of rights of the present invention in any way. In the examples, "parts" and "%" represent "parts by mass" and "% by mass", respectively, Mw means the mass average molecular weight, and Tg means the glass transition temperature.
<質量平均分子量(Mw)の測定方法>
Mwの測定は昭和電工社製GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)「GPC-101」を用いた。GPCは溶媒(THF;テトラヒドロフラン)に溶解した物質をその分子サイズの差によって分離定量する液体クロマトグラフィーである。本発明における測定は、カラムに「KF−805L」(昭和電工社製:GPCカラム:8mmID×300mmサイズ)を直列に2本接続して用い、試料濃度1質量%、流量1.0ml/min、圧力3.8MPa、カラム温度40℃の条件で行い、質量平均分子量(Mw)の決定はポリスチレン換算で行った。データ解析はメーカー内蔵ソフトを使用して検量線および分子量、ピーク面積を算出し、保持時間15〜30分の範囲を分析対象として質量平均分子量を求めた。
<Measurement method of mass average molecular weight (Mw)>
For the measurement of Mw, GPC (gel permeation chromatography) "GPC-101" manufactured by Showa Denko Corporation was used. GPC is a liquid chromatography in which a substance dissolved in a solvent (THF; tetrahydrofuran) is separated and quantified according to the difference in molecular size. In the measurement in the present invention, two "KF-805L" (manufactured by Showa Denko: GPC column: 8 mm ID x 300 mm size) are connected in series to the column, and the sample concentration is 1% by mass and the flow rate is 1.0 ml / min. The pressure was 3.8 MPa and the column temperature was 40 ° C., and the mass average molecular weight (Mw) was determined in terms of polystyrene. In the data analysis, the calibration curve, molecular weight, and peak area were calculated using the manufacturer's built-in software, and the mass average molecular weight was obtained with the holding time in the range of 15 to 30 minutes as the analysis target.
<ガラス転移温度(Tg)の測定方法>
溶剤を乾燥除去したブロック共重合体について、メトラー・トレド社製「DSC−1」を使用し、サンプル量約5mgをアルミニウム製標準容器に秤量し、温度変調振幅±1℃、温度変調周期60秒、昇温速度2℃/分の条件にて、−80〜200℃まで測定し、可逆成分の示差熱曲線からガラス転移温度を求めた。
<Measurement method of glass transition temperature (Tg)>
For the block copolymer from which the solvent has been dried and removed, a sample amount of about 5 mg was weighed in a standard aluminum container using "DSC-1" manufactured by METTLER TOLEDO, and the temperature modulation amplitude was ± 1 ° C. and the temperature modulation cycle was 60 seconds. The temperature was measured from -80 to 200 ° C. under the condition of a temperature rising rate of 2 ° C./min, and the glass transition temperature was determined from the differential thermal curve of the reversible component.
<平均表面粗さRaの測定方法>
本発明で示す平均表面粗さRa(算術平均表面粗さRa)はJISB0601によりRaの略号で表される値であり、表面粗さの値の平均線から絶対値偏差の平均値を表す。
<Measurement method of average surface roughness Ra>
The average surface roughness Ra (arithmetic mean surface roughness Ra) shown in the present invention is a value represented by the abbreviation of Ra according to JISB0601, and represents the average value of the absolute value deviation from the average line of the surface roughness values.
<ブロック共重合体の合成>
[製造例1]
温度計、撹拌機、窒素導入管、還流冷却器、滴下管を備えた反応容器に、窒素気流下、有機溶媒としてMEK130質量部を仕込み、撹拌下80℃で30分加熱した。滴下管にモノマーとしてメトキシエチルアクリレートを100質量部、重合開始剤としてV501(富士フイルム和光純薬株式会社製:アゾ開始剤)を4.2質量部、溶媒としてMEKを10質量部仕込み、2時間かけて滴下した。滴下終了後5時間熟成させた後、室温に冷却し反応を停止し、末端がカルボン酸のアクリル樹脂を得た。その後、PEG2000(日油株式会社製、ポリエチレングリコール、Mn=2000、水酸基価=56)を1部、及び触媒としてテトラブチルオルソチタネートを0.05部仕込み、85℃まで昇温し、MEKの流出を確認してから、温度を120℃に昇温し、その後、30分ごとに10℃ずつ昇温しながら脱水反応を続けた。温度が230℃になった後、そのままの温度で3時間反応を続け、約2kPaの真空化で1時間保持し、さらに約1kPaの真空化で2〜3時間反応させ、温度を低下させた。内温が100℃まで低下したところに、エタノール/水=90/10質量部からなる混合溶媒を加えて希釈することで、固形分1質量%のブロック重合体溶液を得た。得られたブロック重合体のMwは4.5万、Tgは−43℃、PEGの割合は0.95質量%、モノマーの平均LogPは0.48であった。
[製造例2]
温度計、撹拌機、窒素導入管、還流冷却器、滴下管を備えた反応容器に、窒素気流下、有機溶媒としてアセトン130質量部を仕込み、撹拌下55℃で30分加熱した。滴下管にモノマーとしてテトラヒドロフルフリルアクリレートを100質量部、重合開始剤としてVA086(富士フイルム和光純薬株式会社製:アゾ開始剤)を3.9質量部、溶媒としてアセトンを10質量部仕込み、2時間かけて滴下した。滴下終了後5時間熟成させた後、室温に冷却し反応を停止し、末端が水酸基のアクリル樹脂を得た。その後、PEG2000(日油株式会社製、ポリエチレングリコール、Mn=2000、水酸基価=56)を0.5部、イソホロンジイソシアネートを0.5部、触媒としてジメチルベンジルアミンを0.01部仕込み、55℃まで昇温し、FT−IRでイソシアネート基由来のピーク(2254cm−1付近)がなくなるまで反応した。反応停止後、ダイヤフラムポンプでアセトンを除去し、エタノール/水=90/10質量部からなる混合溶媒を加えて希釈することで、固形分1質量%のブロック重合体溶液を得た。得られたブロック重合体のMwは5.1万、Tgは−10℃、PEGの割合は0.48質量%、モノマーの平均LogPは0.78であった。
[製造例3]
温度計、撹拌機、窒素導入管、還流冷却器、滴下管を備えた反応容器に、窒素気流下、有機溶媒としてアセトン130質量部を仕込み、撹拌下55℃で30分加熱した。滴下管にモノマーとしてテトラヒドロフルフリルアクリレートを100質量部、重合開始剤としてVA057(富士フイルム和光純薬株式会社製:アゾ開始剤)を7.0質量部、溶媒としてアセトンを10質量部仕込み、2時間かけて滴下した。滴下終了後5時間熟成させた後、室温に冷却し反応を停止し、末端がカルボキシル基のアクリル樹脂を得た。その後、EX861(ナガセケムテックス株式会社製、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量=551g/eq.)を1部、触媒としてジメチルベンジルアミンを0.01部仕込み、55℃まで昇温し、アセトンを留去しながら反応した。反応停止後、ダイヤフラムポンプでアセトンを完全に除去し、エタノール/水=90/10質量部からなる混合溶媒を加えて希釈することで、固形分1質量%のブロック重合体溶液を得た。得られたブロック重合体のMwは3.9万、Tgは−8℃、PEGの割合は0.93質量%、モノマーの平均LogPは0.78であった。
[製造例4]
温度計、撹拌機、窒素導入管、還流冷却器、滴下管を備えた反応容器に、窒素気流下、有機溶媒としてMEK65質量部を仕込み、撹拌下80℃で30分加熱した。滴下管にモノマーとしてメトキシエチルアクリレートを50質量部、重合開始剤としてVPE0201(富士フイルム和光純薬株式会社製:マクロアゾ開始剤)を0.475質量部、溶媒としてMEKを10質量部仕込み、2時間かけて滴下した。滴下終了後5時間熟成させた後、室温に冷却し反応を停止した。その後、ダイヤフラムポンプでMEKを除去した後、エタノール/水=90/10質量部からなる混合溶媒を加えて希釈することで、固形分1質量%のブロック重合体溶液を得た。得られたブロック共重合体のMwは12.5万、Tgは−45℃、PEGの割合は0.94質量%、モノマーの平均LogPは0.48であった。
<Synthesis of block copolymer>
[Manufacturing Example 1]
A reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen introduction tube, a reflux condenser, and a dropping tube was charged with 130 parts by mass of MEK as an organic solvent under a nitrogen stream, and heated at 80 ° C. for 30 minutes under stirring. Add 100 parts by mass of methoxyethyl acrylate as a monomer, 4.2 parts by mass of V501 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: azo initiator) as a polymerization initiator, and 10 parts by mass of MEK as a solvent in a dropping tube for 2 hours. Dropped over. After aging for 5 hours after completion of the dropping, the mixture was cooled to room temperature to stop the reaction, and an acrylic resin having a carboxylic acid terminal was obtained. After that, 1 part of PEG2000 (manufactured by Nichiyu Co., Ltd., polyethylene glycol, Mn = 2000, hydroxyl value = 56) and 0.05 part of tetrabutyl orthotitanate as a catalyst were charged, and the temperature was raised to 85 ° C., and MEK flowed out. After confirming, the temperature was raised to 120 ° C., and then the dehydration reaction was continued while raising the temperature by 10 ° C. every 30 minutes. After the temperature reached 230 ° C., the reaction was continued at the same temperature for 3 hours, held for 1 hour with a vacuum of about 2 kPa, and further reacted for 2 to 3 hours with a vacuum of about 1 kPa to lower the temperature. When the internal temperature was lowered to 100 ° C., a mixed solvent consisting of ethanol / water = 90/10 parts by mass was added and diluted to obtain a block polymer solution having a solid content of 1% by mass. The obtained block polymer had a Mw of 45,000, a Tg of −43 ° C., a PEG ratio of 0.95% by mass, and a monomer average LogP of 0.48.
[Manufacturing example 2]
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen introduction tube, a reflux condenser, and a dropping tube, 130 parts by mass of acetone was charged as an organic solvent under a nitrogen stream and heated at 55 ° C. for 30 minutes under stirring. Add 100 parts by mass of tetrahydrofurfuryl acrylate as a monomer, 3.9 parts by mass of VA086 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: azo initiator) as a polymerization initiator, and 10 parts by mass of acetone as a solvent in the dropping tube. Dropped over time. After aging for 5 hours after completion of the dropping, the mixture was cooled to room temperature to stop the reaction, and an acrylic resin having a hydroxyl group at the end was obtained. Then, 0.5 part of PEG2000 (manufactured by Nichiyu Co., Ltd., polyethylene glycol, Mn = 2000, hydroxyl value = 56), 0.5 part of isophorone diisocyanate, 0.01 part of dimethylbenzylamine as a catalyst were charged, and the temperature was 55 ° C. The temperature was raised to FT-IR, and the reaction was carried out until the peak derived from the isocyanate group (around 2254 cm-1) disappeared by FT-IR. After the reaction was stopped, acetone was removed with a diaphragm pump, and a mixed solvent consisting of ethanol / water = 90/10 parts by mass was added for dilution to obtain a block polymer solution having a solid content of 1% by mass. The obtained block polymer had a Mw of 51,000, a Tg of −10 ° C., a PEG ratio of 0.48% by mass, and a monomer average LogP of 0.78.
[Manufacturing Example 3]
In a reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen introduction tube, a reflux condenser, and a dropping tube, 130 parts by mass of acetone was charged as an organic solvent under a nitrogen stream and heated at 55 ° C. for 30 minutes under stirring. Add 100 parts by mass of tetrahydrofurfuryl acrylate as a monomer, 7.0 parts by mass of VA057 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: azo initiator) as a polymerization initiator, and 10 parts by mass of acetone as a solvent in the dropping tube. Dropped over time. After aging for 5 hours after the completion of the dropping, the mixture was cooled to room temperature to stop the reaction, and an acrylic resin having a carboxyl group at the end was obtained. After that, 1 part of EX861 (manufactured by Nagase ChemteX Corporation, polyethylene glycol diglycidyl ether, epoxy equivalent = 551 g / eq.) Was charged, 0.01 part of dimethylbenzylamine was charged as a catalyst, the temperature was raised to 55 ° C., and acetone was added. It reacted while distilling off. After the reaction was stopped, acetone was completely removed with a diaphragm pump, and a mixed solvent consisting of ethanol / water = 90/10 parts by mass was added for dilution to obtain a block polymer solution having a solid content of 1% by mass. The obtained block polymer had a Mw of 39,000, a Tg of −8 ° C., a PEG ratio of 0.93% by mass, and a monomer average LogP of 0.78.
[Manufacturing Example 4]
A reaction vessel equipped with a thermometer, a stirrer, a nitrogen introduction tube, a reflux condenser, and a dropping tube was charged with 65 parts by mass of MEK as an organic solvent under a nitrogen stream, and heated at 80 ° C. for 30 minutes under stirring. 50 parts by mass of methoxyethyl acrylate as a monomer, 0.475 parts by mass of VPE0201 (manufactured by Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: Macroazo initiator) as a polymerization initiator, and 10 parts by mass of MEK as a solvent are charged in a dropping tube for 2 hours. Dropped over. After aging for 5 hours after the completion of the dropping, the mixture was cooled to room temperature and the reaction was stopped. Then, after removing MEK with a diaphragm pump, a mixed solvent consisting of ethanol / water = 90/10 parts by mass was added and diluted to obtain a block polymer solution having a solid content of 1% by mass. The Mw of the obtained block copolymer was 125,000, the Tg was −45 ° C., the proportion of PEG was 0.94% by mass, and the average LogP of the monomers was 0.48.
[製造例5〜12、比較製造例1〜4]
製造例4と同様の方法で、表1の組成および仕込み質量部に従って合成を行った。その特性値を表1に示す。
[Production Examples 5 to 12, Comparative Production Examples 1 to 4]
Synthesis was carried out in the same manner as in Production Example 4 according to the composition in Table 1 and the mass parts charged. The characteristic values are shown in Table 1.
表1中、略号は以下の通り。
MEA:メトキシエチルアクリレート、LogP=0.48
THFA:テトラヒドロフルフリルアクリレート、LogP=0.78
ISTA:イソステアリルアクリレート、LogP=6.00
St:スチレン、LogP=2.70
GLM:グリセリンモノメタクリレート、LogP=−0.06
HEA:アクリル酸2−ヒドロキシエチル、LogP=0.12
BA:ブチルアクリレート、LogP=1.88
AA:アクリル酸、LogP=0.38
ADE200:ポリエチレングリコールジアクリレート
VPE0201:ポリエチレングリコールユニット含有高分子アゾ重合開始剤
AIBN:2,2’−アゾビスイソブチロニトリル
In Table 1, the abbreviations are as follows.
MEA: Methoxyethyl acrylate, LogP = 0.48
THFA: Tetrahydrofurfuryl Acrylate, LogP = 0.78
ISTA: Isostearyl acrylate, LogP = 6.00
St: Styrene, LogP = 2.70
GLM: Glycerin monomethacrylate, LogP = -0.06
HEA: 2-hydroxyethyl acrylate, LogP = 0.12
BA: Butyl acrylate, LogP = 1.88
AA: Acrylic acid, LogP = 0.38
ADE200: Polyethylene glycol diacrylate VPE0201: Polyethylene glycol unit-containing polymer azo polymerization initiator AIBN: 2,2'-azobisisobutyronitrile
[実施例1〜21]、[比較例1〜4]
製造例1〜12、比較製造例1〜4記載の固形分が1%の各ブロック重合体溶液および、エタノール/水=90/10質量部からなる混合溶媒で1質量%に希釈した硬化剤を用い、表2の仕込み質量部に従ってコーティング液を調製した。本コーティング液をコーティングした細胞培養部材に対し、以下、平均表面粗さ、水への溶解性、細胞毒性、スフェロイドの形成性、スフェロイドのサイズの均一性、スフェロイドの内部壊死の有無、培地交換時のスフェロイド除去の有無、塗膜の加工性を評価した。結果を表2に示す。
[Examples 1 to 21], [Comparative Examples 1 to 4]
A curing agent diluted to 1% by mass with each block polymer solution having a solid content of 1% and a mixed solvent consisting of ethanol / water = 90/10 parts by mass according to Production Examples 1 to 12 and Comparative Production Examples 1 to 4. The coating solution was prepared according to the charged mass portion in Table 2. For cell culture members coated with this coating solution, the following are the average surface roughness, solubility in water, cytotoxicity, spheroid formation, spheroid size uniformity, presence or absence of internal necrosis of spheroids, and during medium replacement. The presence or absence of spheroid removal and the processability of the coating film were evaluated. The results are shown in Table 2.
表2中、略号は以下の通り。
IPDI:イソホロンジイソシアネート
TC400:マツモトファインケミカル株式会社製、チタンキレート化合物
V02:日清紡社製、水性カルボジイミド基含有化合物
EX521:ナガセケムテックス社製、多官能脂肪族エポキシ化合物
ALCH:川研ファインケミカル社製、アルミキレート化合物
ケミタイトPZ:日本触媒社製、多官能アジリジン化合物
XL552:エムスケミー社製、ヒドロキシアルキルアミド基含有化合物
In Table 2, the abbreviations are as follows.
IPDI: Isophorone diisocyanate TC400: Matsumoto Fine Chemical Co., Ltd., Titanium chelate compound V02: Nisshinbo Co., Ltd., Aqueous carbodiimide group-containing compound EX521: Nagase ChemteX Co., Ltd., Polyfunctional aliphatic epoxy compound ALCH: Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., Aluminum chelate Compound Chemitite PZ: Polyfunctional azilysin compound XL552 manufactured by Nippon Catalyst Co., Ltd., hydroxyalkylamide group-containing compound manufactured by MSM.
<評価>
(1)平均表面粗さRa
直径35mmの未処理ディッシュ(コーニング製、材質:ポリスチレン)に、製造例のブロック重合体溶液(コーティング剤)を1mL添加し、3000rpmで30秒間スピンコートした。室温で1時間乾燥した後、50℃で3時間乾燥させることにより、コーティング剤で内面が被覆されたディッシュを調製した。この表面の平均表面粗さを白色光干渉式表面性状測定機により測定した。
<Evaluation>
(1) Average surface roughness Ra
To an untreated dish (manufactured by Corning, material: polystyrene) having a diameter of 35 mm, 1 mL of the block polymer solution (coating agent) of the production example was added, and spin coating was performed at 3000 rpm for 30 seconds. After drying at room temperature for 1 hour, the dish was dried at 50 ° C. for 3 hours to prepare a dish whose inner surface was coated with a coating agent. The average surface roughness of this surface was measured by a white light interference type surface texture measuring machine.
(2)水への溶解性
製造例のブロック重合体溶液(コーティング剤)を、精密秤量した直径35mmの未処理ディッシュ(コーニング製、材質:ポリスチレン)に約2gずつ添加し、50℃で8時間乾燥した。オーブンから取出し、ディッシュの精密秤量を行った後、ディッシュにイオン交換水3gを加え一晩静置した。浅型金属容器からイオン交換水を吸引排出した後、再度50℃で8時間乾燥し、浅型金属容器を精密量した。下記式で水への溶解度を算出し、水への溶解性を3段階の評価基準に基づいて評価した。
水への溶解度=100−[(z−x)/(y−x)]×100
x:ディッシュの質量
y:イオン交換水で処理する前の質量
z:イオン交換水で処理した後の質量
a:水への溶解度≦5%
b:5%<水への溶解度≦50%
c:50%<水への溶解度
(2) Solubility in water About 2 g of the block polymer solution (coating agent) of the production example was added to a precision-weighed untreated dish (made by Corning, material: polystyrene) with a diameter of 35 mm, and the temperature was 50 ° C. for 8 hours. It was dry. After taking out from the oven and precisely weighing the dish, 3 g of ion-exchanged water was added to the dish and the dish was allowed to stand overnight. After the ion-exchanged water was sucked and discharged from the shallow metal container, it was dried again at 50 ° C. for 8 hours, and the shallow metal container was precisely weighed. Solubility in water was calculated by the following formula, and solubility in water was evaluated based on a three-step evaluation standard.
Solubility in water = 100-[(zx) / (yx)] x 100
x: Mass of dish y: Mass before treatment with ion-exchanged water z: Mass after treatment with ion-exchanged water a: Solubility in water ≤ 5%
b: 5% <solubility in water ≤ 50%
c: 50% <solubility in water
(3)細胞毒性
U字底96ウェルプレートに、製造例のブロック重合体溶液を各ウェルに約0.5mLずつ注入した。これを吸引排出した後、50℃で3時間乾燥させることにより、ブロック重合体で内面が被覆されたプレートを調製した。
これをエチレンオキサイドガス滅菌した後、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)にウシ胎児血清(FBS)を10%添加したものを培地とし、マウス線維芽細胞用細胞株(NIH/3T3細胞)を1ウェルあたり1×104個/100μL播種し、5%CO2/37℃のインキュベーターで5日目まで培養した。
細胞毒性は、1,2,5日後にATPアッセイを行うことによって評価した。具体的には、培養後のウェルに100μLのATP試薬(『塊』のATP測定試薬:東洋ビーネット社製)を添加、5回ピペッティングし、5分間室温で静置した後、100mLの試薬・細胞溶解液を別プレートに分取し1分間撹拌した。これをMithrasLB940(Berthold社製)を用いて発光量を測定した。
細胞毒性=(培養5日後の発光量)/(培養1日後の発光量)×100
a:80%≦細胞毒性
b:20%≦細胞毒性<80%
c:細胞毒性<20%
(3) Cytotoxicity In a U-shaped bottom 96-well plate, about 0.5 mL of the block polymer solution of the production example was injected into each well. After sucking and discharging this, the plate was dried at 50 ° C. for 3 hours to prepare a plate whose inner surface was coated with a block polymer.
After sterilizing this with ethylene oxide gas, 10% of fetal bovine serum (FBS) was added to Dalveco's modified Eagle's medium (DMEM) as the medium, and a cell line for mouse fibroblasts (NIH / 3T3 cells) was added per well. 1 × seeded 10 4/100 [mu] L, and cultured to 5 days in 5% CO 2/37 ℃ incubator.
Cytotoxicity was assessed by performing an ATP assay after 1, 2.5 days. Specifically, 100 μL of ATP reagent (“lump” ATP measurement reagent: manufactured by Toyo Venet Co., Ltd.) is added to the well after culturing, pipetting 5 times, allowing to stand at room temperature for 5 minutes, and then 100 mL of reagent. -The cell lysate was separated into a separate plate and stirred for 1 minute. The amount of light emitted from this was measured using MisrasLB940 (manufactured by Berthold).
Cytotoxicity = (luminance after 5 days of culture) / (luminance after 1 day of culture) x 100
a: 80% ≤ cytotoxicity b: 20% ≤ cytotoxicity <80%
c: Cytotoxicity <20%
(4)スフェロイドの形成性
直径3.5cmの無処理ディッシュ(コーニング製、材質:ポリスチレン)に、製造例のブロック重合体溶液を1mL添加し、3000rpmで30秒間スピンコートした。室温で1時間乾燥した後、50℃で3時間乾燥させることにより、コーティング剤で内面が被覆されたディッシュを調整した。これをエチレンオキサイドガス滅菌した後、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)にウシ胎児血清(FBS)を10%添加したものを培地とし、マウス線維芽細胞用細胞株(NIH/3T3細胞)を1ディッシュあたり1.5×105個/2mL播種し、5%CO2/37℃のインキュベーターで3日目まで培養した。
スフェロイド形成性は、3日後に細胞培養状態を透過式光学顕微鏡40倍で写真撮影し、細胞の形態を観察することによって、以下の基準で判定した。
a:視野あたり5個以上のスフェロイドが観察される
b:視野あたり2個以上、5個未満のスフェロイドが観察される
c:視野あたり1個のスフェロイドが観察される
d:視野にスフェロイドが観察されず、細胞の接着、伸展が観察される
(4) Formability of spheroids 1 mL of the block polymer solution of the production example was added to an untreated dish (manufactured by Corning, material: polystyrene) having a diameter of 3.5 cm, and spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds. A dish whose inner surface was coated with a coating agent was prepared by drying at room temperature for 1 hour and then at 50 ° C. for 3 hours. After sterilizing this with ethylene oxide gas, 10% of fetal bovine serum (FBS) was added to Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) as the medium, and a cell line for mouse fibroblasts (NIH / 3T3 cells) was added per dish. 1.5 × 10 5 cells / 2 mL were seeded and cultured to day 3 with 5% CO 2/37 ℃ incubator.
The spheroid-forming property was determined by the following criteria by photographing the cell culture state with a transmission optical microscope at 40 times after 3 days and observing the cell morphology.
a: 5 or more spheroids are observed per field of view b: 2 or more and less than 5 spheroids are observed per field of view c: 1 spheroid is observed per field of view d: Spheroids are observed in the field of view However, cell adhesion and extension are observed.
(5)スフェロイドのサイズの均一性
上記(4)で、aまたはbの判定となったディッシュを用い、3日後の細胞培養状態を透過式光学顕微鏡40倍で写真撮影し、細胞の形態を観察することによって評価した。
a:形成したスフェロイドの直径が50〜250μmの範囲である
b:形成したスフェロイドの直径が50〜250μmの範囲外である
(5) Uniformity of spheroid size Using the dish judged as a or b in (4) above, the cell culture state after 3 days was photographed with a transmission optical microscope at 40 times, and the cell morphology was observed. Evaluated by doing.
a: The diameter of the formed spheroid is in the range of 50 to 250 μm b: The diameter of the formed spheroid is outside the range of 50 to 250 μm.
(6)スフェロイドの内部壊死の有無
上記(4)で、aまたはbの判定となったディッシュをさらに24時間培養した後のスフェロイドを、(株)同仁化学研究所より市販されているセルステイン細胞二重染色キットを用いて染色し、蛍光顕微鏡観察をすることによって内部壊死の有無を評価した。
セルステイン細胞二重染色キットは、生細胞染色蛍光色素Calcein−AMと死細胞染色用蛍光色素PI(Propidium Iodide)を組み合わせたものであり、生細胞及び死細胞をそれぞれ緑色と赤色に染色することができる。
内部壊死の有無は、以下の基準で判定した。
a:形成したスフェロイドの中心部が緑色に染色されている
b:形成したスフェロイドの中心部が赤色に染色されている
(6) Presence or absence of internal necrosis of spheroids Celstain cells commercially available from Dojin Chemical Research Institute Co., Ltd. after further culturing the dish judged as a or b in (4) above for another 24 hours. The presence or absence of internal necrosis was evaluated by staining using a double staining kit and observing with a fluorescence microscope.
The Celstain Cell Double Stain Kit is a combination of the live cell staining fluorescent dye Calcein-AM and the dead cell staining fluorescent dye PI (Propidium Iodide), and stains live and dead cells in green and red, respectively. Can be done.
The presence or absence of internal necrosis was determined according to the following criteria.
a: The central part of the formed spheroid is dyed green b: The central part of the formed spheroid is dyed red
(7)培地交換時のスフェロイド除去の有無
直径3.5cmの無処理ディッシュ(コーニング製、材質:ポリスチレン)に、製造例のブロック重合体溶液を1mL添加し、3000rpmで30秒間スピンコートした。室温で1時間乾燥した後、50℃で3時間乾燥させることにより、コーティング剤で内面が被覆されたディッシュを調整した。これをエチレンオキサイドガス滅菌した後、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)にウシ胎児血清(FBS)を10%添加したものを培地とし、マウス線維芽細胞用細胞株(NIH/3T3細胞)を1ディッシュあたり1.5×105個/2mL播種し、5%CO2/37℃のインキュベーターで3日目まで培養した。
その後、培地交換で、ディッシュ中の培地を50%吸引した後、同量の新鮮な培地を注入した。これを2回繰り返した後、スフェロイドがディッシュ上に存在しているかどうかを透過式光学顕微鏡40倍で写真撮影し、以下の基準で判定した。
a:スフェロイドが観察される
b:スフェロイドが観察されない
(7) Presence or absence of spheroid removal during medium replacement 1 mL of the block polymer solution of the production example was added to an untreated dish (manufactured by Corning, material: polystyrene) having a diameter of 3.5 cm, and spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds. A dish whose inner surface was coated with a coating agent was prepared by drying at room temperature for 1 hour and then at 50 ° C. for 3 hours. After sterilizing this with ethylene oxide gas, 10% of fetal bovine serum (FBS) was added to Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) as the medium, and a cell line for mouse fibroblasts (NIH / 3T3 cells) was added per dish. 1.5 × 10 5 cells / 2 mL were seeded and cultured to day 3 with 5% CO 2/37 ℃ incubator.
Then, in the medium exchange, 50% of the medium in the dish was aspirated, and then the same amount of fresh medium was injected. After repeating this twice, whether or not the spheroid was present on the dish was photographed with a transmission optical microscope at 40 times and judged according to the following criteria.
a: Spheroids are observed b: Spheroids are not observed
(4)’ ガンマ線滅菌後のスフェロイドの形成性
直径3.5cmの無処理ディッシュ(コーニング製、材質:ポリスチレン)に、製造例のブロック重合体溶液を1mL添加し、3000rpmで30秒間スピンコートした。室温で1時間乾燥した後、50℃で3時間乾燥させることにより、コーティング剤で内面が被覆されたディッシュを調整した。これを透明フィルムで真空包装し、ガンマ線を10kGy照射して滅菌を施した後、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)にウシ胎児血清(FBS)を10%添加したものを培地とし、マウス線維芽細胞用細胞株(NIH/3T3細胞)を1ディッシュあたり1.5×105個/2mL播種し、5%CO2/37℃のインキュベーターで3日目まで培養した。
スフェロイド形成性は、3日後に細胞培養状態を透過式光学顕微鏡40倍で写真撮影し、細胞の形態を観察することによって、以下の基準で判定した。
a:視野あたり5個以上のスフェロイドが観察される
b:視野あたり2個以上、5個未満のスフェロイドが観察される
c:視野あたり1個のスフェロイドが観察される
d:視野にスフェロイドが観察されず、細胞の接着、伸展が観察される
(4)'Spheroids formed after gamma sterilization 1 mL of the block polymer solution of the production example was added to an untreated dish (manufactured by Corning, material: polystyrene) having a diameter of 3.5 cm, and spin-coated at 3000 rpm for 30 seconds. A dish whose inner surface was coated with a coating agent was prepared by drying at room temperature for 1 hour and then at 50 ° C. for 3 hours. This is vacuum-wrapped in a transparent film, sterilized by irradiating with gamma rays at 10 kGy, and then using 10% of fetal bovine serum (FBS) added to Dalveco's modified Eagle's medium (DMEM) as a medium for mouse fibroblasts. cell lines (NIH / 3T3 cells) 1.5 × 10 5 cells per dish / 2 mL were seeded and cultured to day 3 with 5% CO 2/37 ℃ incubator.
The spheroid-forming property was determined by the following criteria by photographing the cell culture state with a transmission optical microscope at 40 times after 3 days and observing the cell morphology.
a: 5 or more spheroids are observed per field of view b: 2 or more and less than 5 spheroids are observed per field of view c: 1 spheroid is observed per field of view d: Spheroids are observed in the field of view However, cell adhesion and extension are observed.
(5)’ ガンマ線滅菌後のスフェロイドのサイズの均一性
上記(4)’で、aまたはbの判定となったディッシュを用い、3日後の細胞培養状態を透過式光学顕微鏡40倍で写真撮影し、細胞の形態を観察することによって評価した。
a:形成したスフェロイドの直径が50〜250μmの範囲である
b:形成したスフェロイドの直径が50〜250μmの範囲外である
(5) Uniform size of spheroids after gamma-ray sterilization Using the dish judged as a or b in (4) above, the cell culture state after 3 days was photographed with a transmission optical microscope at 40 times. , Evaluated by observing cell morphology.
a: The diameter of the formed spheroid is in the range of 50 to 250 μm b: The diameter of the formed spheroid is outside the range of 50 to 250 μm.
(6)’ ガンマ線滅菌後のスフェロイドの内部壊死の有無
上記(4)’で、aまたはbの判定となったディッシュをさらに24時間培養した後のスフェロイドを、(株)同仁化学研究所より市販されているセルステイン細胞二重染色キットを用いて染色し、蛍光顕微鏡観察をすることによって内部壊死の有無を評価した。
セルステイン細胞二重染色キットは、生細胞染色蛍光色素Calcein−AMと死細胞染色用蛍光色素PI(Propidium Iodide)を組み合わせたものであり、生細胞及び死細胞をそれぞれ緑色と赤色に染色することができる。
内部壊死の有無は、以下の基準で判定した。
a:形成したスフェロイドの中心部が緑色に染色されている
b:形成したスフェロイドの中心部が赤色に染色されている
(6)'Presence or absence of internal necrosis of spheroids after gamma-ray sterilization The spheroids after culturing the dish judged as a or b in the above (4)' for another 24 hours are commercially available from Dojin Chemical Laboratory Co., Ltd. The presence or absence of internal necrosis was evaluated by staining using the cell stain cell double staining kit and observing with a fluorescence microscope.
The Celstain Cell Double Stain Kit is a combination of the live cell staining fluorescent dye Calcein-AM and the dead cell staining fluorescent dye PI (Propidium Iodide), and stains live and dead cells in green and red, respectively. Can be done.
The presence or absence of internal necrosis was determined according to the following criteria.
a: The central part of the formed spheroid is dyed green b: The central part of the formed spheroid is dyed red
(7)’ ガンマ線滅菌後の培地交換時のスフェロイド除去の有無
直径3.5cmの無処理ディッシュ(コーニング製、材質:ポリスチレン)に、製造例のブロック重合体溶液を1mL添加し、3000rpmで30秒間スピンコートした。室温で1時間乾燥した後、50℃で3時間乾燥させることにより、コーティング剤で内面が被覆されたディッシュを調整した。これを透明フィルムで真空包装し、ガンマ線を10kGy照射して滅菌を施した後、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)にウシ胎児血清(FBS)を10%添加したものを培地とし、マウス線維芽細胞用細胞株(NIH/3T3細胞)を1ディッシュあたり1.5×105個/2mL播種し、5%CO2/37℃のインキュベーターで3日目まで培養した。
その後、培地交換で、ディッシュ中の培地を50%吸引した後、同量の新鮮な培地を注入した。これを2回繰り返した後、スフェロイドがディッシュ上に存在しているかどうかを透過式光学顕微鏡40倍で写真撮影し、以下の基準で判定した。
a:スフェロイドが観察される
b:スフェロイドが観察されない
(7)'Presence or absence of spheroid removal when exchanging medium after gamma ray sterilization Add 1 mL of the block polymer solution of the production example to an untreated dish (made by Corning, material: polystyrene) with a diameter of 3.5 cm, and add 1 mL to it at 3000 rpm for 30 seconds. Spin coated. A dish whose inner surface was coated with a coating agent was prepared by drying at room temperature for 1 hour and then at 50 ° C. for 3 hours. This is vacuum-wrapped in a transparent film, sterilized by irradiating with gamma rays at 10 kGy, and then using 10% of fetal bovine serum (FBS) added to Dalveco's modified Eagle's medium (DMEM) as a medium for mouse fibroblasts. cell lines (NIH / 3T3 cells) 1.5 × 10 5 cells per dish / 2 mL were seeded and cultured to day 3 with 5% CO 2/37 ℃ incubator.
Then, in the medium exchange, 50% of the medium in the dish was aspirated, and then the same amount of fresh medium was injected. After repeating this twice, whether or not the spheroid was present on the dish was photographed with a transmission optical microscope at 40 times and judged according to the following criteria.
a: Spheroids are observed b: Spheroids are not observed
(8)塗膜の加工性
ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムに、実施例及び比較例で調製したコーティング剤を乾燥後の膜厚が5〜10μmになるように塗工し、100℃で2分乾燥後、50℃で3時間エージングした。この塗膜を裁断する際に、塗膜が刃に付着するかどうかによって加工性を評価した。塗膜の加工性に関しては、下記の3段階の評価基準に基づいて評価した。
a:全く塗膜が刃に付着しない
b:わずかに塗膜が刃に付着する
c:塗膜がひどく刃に付着し、実用上問題がある
(8) Workability of coating film The coating agent prepared in Examples and Comparative Examples is applied to a polyethylene terephthalate (PET) film so that the film thickness after drying is 5 to 10 μm, and dried at 100 ° C. for 2 minutes. After that, it was aged at 50 ° C. for 3 hours. When cutting this coating film, the workability was evaluated based on whether or not the coating film adhered to the blade. The processability of the coating film was evaluated based on the following three-stage evaluation criteria.
a: No coating film adheres to the blade b: Slight coating film adheres to the blade c: The coating film adheres severely to the blade, which poses a practical problem
表2に示す実施例と比較例を見て分かる通り、実施例1〜21で使用しているアクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)とを有するブロック重合体(A)は、比較例1〜4で使用しているポリマーに対し、前記LogPの平均値が0〜2であるモノマーからなるアクリル系ポリマー部分を有し、かつ、ポリエチレンオキサイド部分(A2)の質量%が0.01以上1未満であるため、水に対する溶解性が抑えられ、細胞毒性、スフェロイドの形成性、サイズの均一性、内部壊死状態、培地交換時のスフェロイド除去性についていずれも満足する物性を得ることができた。また、ガンマ線滅菌後であってもスフェロイドを形成することができており、サイズの均一性、内部壊死状態、培地交換時のスフェロイド除去性についても満足することができた。 As can be seen from Examples and Comparative Examples shown in Table 2, the block polymer (A) having an acrylic polymer moiety (A1) and a polyethylene oxide moiety (A2) used in Examples 1 to 21 is a block polymer (A). Compared to the polymers used in Comparative Examples 1 to 4, the polymer has an acrylic polymer moiety composed of a monomer having an average value of LogP of 0 to 2, and the mass% of the polyethylene oxide moiety (A2) is 0. Since it is 01 or more and less than 1, solubility in water is suppressed, and it is possible to obtain physical properties that satisfy all of cytotoxicity, spheroid formation property, size uniformity, internal necrosis state, and spheroid removal property at the time of medium exchange. did it. In addition, spheroids could be formed even after gamma-ray sterilization, and the size uniformity, internal necrosis state, and spheroid removal property at the time of medium replacement were also satisfied.
一方、比較例1のように、LogPの平均値が0〜2であるモノマーからなるアクリル系ポリマー部分を主鎖中に有していても、ポリエチレンオキサイド部分(A2)が1質量%以上であると、スフェロイド同士の凝集によるサイズの不均一性や内部壊死が観察された。また、比較例4のように、LogPの平均値が0〜2であるモノマーからなるアクリル系ポリマー部分を主鎖中に有していても、ポリエチレンオキサイド部分(A2)を執さない場合、スフェロイドが形成されず、細胞接着による伸展と増殖が観察された。
また、実施例12、14、16〜20では、架橋剤を併用することで、コーティング膜として一層良好な塗膜の加工性を付与することができた。
On the other hand, as in Comparative Example 1, even if the main chain has an acrylic polymer moiety composed of a monomer having an average LogP value of 0 to 2, the polyethylene oxide moiety (A2) is 1% by mass or more. In addition, size non-uniformity and internal necrosis due to aggregation of spheroids were observed. Further, as in Comparative Example 4, even if the main chain has an acrylic polymer portion composed of a monomer having an average value of LogP of 0 to 2, if the polyethylene oxide portion (A2) is not adhered, the spheroid is used. Was not formed, and elongation and proliferation due to cell adhesion were observed.
Further, in Examples 12, 14, 16 to 20, by using a cross-linking agent in combination, it was possible to impart better processability of the coating film as a coating film.
本発明のブロック共重合体(A)は創薬研究や再生医療研究用の細胞培養用部材に用いることができる。本細胞培養用部材上で細胞培養を行った場合、スフェロイドを適切な大きさで形成することができるため、創薬スクリーニング等の用途において展開可能である。 The block copolymer (A) of the present invention can be used as a cell culture member for drug discovery research and regenerative medicine research. When cells are cultured on this cell culture member, spheroids can be formed in an appropriate size, so that they can be developed in applications such as drug discovery screening.
Claims (9)
(1)前記表面層は、水/1−オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上、2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)と、ポリエチレンオキサイド部分(A2)とが、下記式(IA)〜(IC)のいずれかの構造を介して結合してなるブロック重合体(A)を含み、ブロック重合体(A)は、ポリエチレンオキサイド部分(A2)の質量/[アクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)との合計の質量]が0.01%以上1%未満である。
(2)前記基材層は、ポリオレフィン、ポリシクロオレフィン、ポリスチレン、ガラス、およびシリコーンからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む。 A cell culture member having a base material layer and a surface layer for culturing adherent cell spheroids having a diameter of 50 to 250 μm and having no differentiation function, and satisfying the following (1) and (2). Material.
(1) The surface layer has an acrylic polymer portion (A1) formed from an acrylic monomer having an average value of water / 1-octanol partitioning coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less, and a polyethylene oxide portion (A2). ) Contains a block polymer (A) formed by bonding via any of the structures of the following formulas (IA) to (IC), and the block polymer (A) is the mass of the polyethylene oxide moiety (A2). / [Total mass of acrylic polymer moiety (A1) and polyethylene oxide moiety (A2)] is 0.01% or more and less than 1%.
(2) The base material layer contains at least one selected from the group consisting of polyolefin, polycycloolefin, polystyrene, glass, and silicone.
式中、m、nは1以上の整数を示す。 The block polymer (A) uses a polymer azo-based polymerization initiator represented by the following general formula (II), which has a polyethylene oxide moiety (A2) and a mass average molecular weight of 5,000 to 100,000. The cell culture member according to claim 1 or 2, which is a block copolymer obtained by polymerizing an acrylic monomer.
In the formula, m and n represent integers of 1 or more.
水/1−オクタノール分配係数(LogP)の平均値が0以上、2以下であるアクリル系モノマーから形成されるアクリル系ポリマー部分(A1)と、ポリエチレンオキサイド部分(A2)とが、下記式(IA)〜(IC)のいずれかの構造を介して結合してなるブロック重合体(A)であり、かつ、ポリエチレンオキサイド部分(A2)の質量/[アクリル系ポリマー部分(A1)とポリエチレンオキサイド部分(A2)との合計の質量]が0.01%以上1%未満であるブロック重合体(A)を0.1〜10質量%含むコーティング剤を基材層にコーティングし表面層を形成する、細胞培養用部材の製造方法。
The acrylic polymer moiety (A1) formed from an acrylic monomer having an average value of water / 1-octanol partitioning coefficient (LogP) of 0 or more and 2 or less and the polyethylene oxide moiety (A2) are represented by the following formula (IA). ) To (IC), which is a block polymer (A) bonded via any of the structures, and the mass of the polyethylene oxide moiety (A2) / [acrylic polymer moiety (A1) and polyethylene oxide moiety (A1). A cell in which the base material layer is coated with a coating agent containing 0.1 to 10% by mass of the block polymer (A) having a total mass with A2) of 0.01% or more and less than 1% to form a surface layer. A method for manufacturing a member for culturing.
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