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公開番号2025074731
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2023185736
出願日2023-10-30
発明の名称細胞培養膜および測定方法
出願人豊田合成株式会社,国立大学法人東北大学
代理人弁理士法人明成国際特許事務所
主分類C12M 1/00 20060101AFI20250507BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】細胞培養を行った後、培養状態を評価するための電気的測定を精度良く行える細胞培養膜を提供すること。
【解決手段】細胞培養膜は、第1面と、第1面とは反対側に位置する第2面とを有する膜本体であって、第1面から第2面に亘って貫通する複数の貫通孔を有する膜本体と、第1面に重ねて形成された第1金属膜と、第2面に重ねて形成された第2金属膜との少なくとも何れか一方を含む金属膜と、を備える。複数の貫通孔は、第1面における第1平均孔径が第2面における第2平均孔径よりも大きい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有する膜本体であって、前記第１面から前記第２面に亘って貫通する複数の貫通孔を有する膜本体と、
前記第１面に重ねて形成された第１金属膜と、前記第２面に重ねて形成された第２金属膜との少なくとも何れか一方を含む金属膜と、を備え、
前記複数の貫通孔は、前記第１面における第１平均孔径が前記第２面における第２平均孔径よりも大きい、細胞培養膜。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の細胞培養膜であって、
前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記第１面に開口する第１開口部と、前記第２面に開口する第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とを接続する内周部と、を有し、
前記金属膜は、前記第２金属膜を含まず、前記第１金属膜を含み、
前記第１金属膜は、前記内周部を覆って形成された金属内周部を有する、細胞培養膜。
【請求項３】
請求項２に記載の細胞培養膜であって、
前記第１金属膜は、前記第２開口部を閉塞する金属閉塞部を有し、
前記金属閉塞部は、クラックを有する、細胞培養膜。
【請求項４】
請求項１に記載の細胞培養膜であって、
前記膜本体は、ポリウレタンで形成されている、細胞培養膜。
【請求項５】
請求項１に記載の細胞培養膜であって、
前記第２平均孔径は、７μｍ以下である、細胞培養膜。
【請求項６】
請求項１に記載の細胞培養膜であって、
前記金属膜は、金（Ａｕ）と白金（Ｐｔ）とのいずれかから主になる第１金属層を含む、細胞培養膜。
【請求項７】
請求項６に記載の細胞培養膜であって、
前記第１金属層と、前記膜本体との間に配置されたチタン層であって、主にチタン（Ｔｉ）からなるチタン層をさらに含む、細胞培養膜。
【請求項８】
請求項１に記載の細胞培養膜であって、
前記金属膜は、
主に金（Ａｕ）からなる第１金属層と、
主に白金（Ｐｔ）からなる第２金属層であって、前記第１金属層と前記膜本体との間に配置された第２金属層と、を含む、細胞培養膜。
【請求項９】
請求項８に記載の細胞培養膜であって、
前記金属膜は、
前記第２金属層と、前記膜本体との間に配置されたチタン層であって、主にチタン（Ｔｉ）からなるチタン層をさらに含む、細胞培養膜。
【請求項１０】
請求項１に記載の細胞培養膜を用いた測定方法であって、
前記細胞培養膜を培養液に浸漬して、前記細胞培養膜の前記金属膜上に細胞を培養する第１工程と、
前記培養液中で、前記金属膜を作用極として用いて電気化学的にグルコース濃度を測定する第２工程と、を備える、測定方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、細胞培養膜および測定方法に関する。
続きを表示（約 3,900 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、細胞培養の状態を評価するために、培養液の物性値の測定や、培養液中の特定の物質の量の測定が行われている（例えば特許文献１）。特許文献１では、電極を用いた、経上皮電気抵抗の測定を行うためのデバイスが記載されている。細胞培養にて、電極を用いて行われる測定として、経上皮電気抵抗の他に、培養液のインピーダンスやｐＨ、グルコースの量の測定などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１４６０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の測定は、培養液についての測定であるため、電極の配置態様によって測定誤差が大きくなり易い場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本開示の第１形態によれば、細胞培養膜が提供される。この細胞培養膜は、第１面と、前記第１面とは反対側に位置する第２面とを有する膜本体であって、前記第１面から前記第２面に亘って貫通する複数の貫通孔を有する膜本体と、前記第１面に重ねて形成された第１金属膜と、前記第２面に重ねて形成された第２金属膜との少なくとも何れか一方を含む金属膜と、を備え、前記複数の貫通孔は、前記第１面における第１平均孔径が前記第２面における第２平均孔径よりも大きい。この形態によれば、金属膜上に細胞を培養した場合に、金属膜を電極として用いた測定において、金属膜は細胞と接触または近接するため、細胞近傍の培養状態についての測定の精度を向上させることができる。また、第１面と第２面とのそれぞれに、互いに異なる種類の細胞を培養した場合に、第１面に培養された細胞と、第２面に培養された細胞とが各貫通孔を通じて接触することができるため、生体内の状態により近い細胞の状態を作ることができる。
（２）上記形態の細胞培養膜において、前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記第１面に開口する第１開口部と、前記第２面に開口する第２開口部と、前記第１開口部と前記第２開口部とを接続する内周部と、を有し、前記金属膜は、前記第２金属膜を含まず、前記第１金属膜を含み、前記第１金属膜は、前記内周部を覆って形成された金属内周部を有していてもよい。この形態によれば、各貫通孔に入り込んだ細胞と接触または近接する金属膜の面積を大きくすることができるため、測定精度をさらに向上させることができる。
（３）上記形態の細胞培養膜において、前記第１金属膜は、前記第２開口部を閉塞する金属閉塞部を有し、前記金属閉塞部は、クラックを有していてもよい。この形態によれば、第１面に培養された細胞と、第２面に培養された細胞とがクラックを通じて接触することができ、クラックの大きさは、第２開口部の大きさよりも小さいため、生体内の状態により近い細胞の状態を作ることが期待できる。
（４）上記形態の細胞培養膜において、前記膜本体は、ポリウレタンで形成されていてもよい。この形態によれば、第１平均孔径が前記第２面における第２平均孔径よりも大きい複数の貫通孔を有する膜本体を簡便に作製することができる。
（５）上記形態の細胞培養膜において、前記第２平均孔径は、７μｍ以下であってもよい。この形態によれば、１０μｍ程度の大きさの細胞を培養する場合、第１面と第２面とのいずれか一方に培養された細胞が、貫通孔を介して第１面と第２面とのいずれか他方に移動することを抑制することができる。
（６）上記形態の細胞培養膜において前記金属膜は、金（Ａｕ）と白金（Ｐｔ）とのいずれかから主になる第１金属層を含んでいてもよい。この形態によれば、金から主になる第１金属層と、白金から主になる第１金属層とのいずれかを金属膜として用いることができる。
（７）上記形態の細胞培養膜において、前記第１金属層と、前記膜本体との間に配置されたチタン層であって、主にチタン（Ｔｉ）からなるチタン層をさらに含んでいてもよい。この形態によれば、チタン層によって、第１金属層の膜本体に対する密着性を向上させることができる。よって、測定精度を向上させることができる。
（８）上記形態の細胞培養膜において、前記金属膜は、主に金（Ａｕ）からなる第１金属層と、主に白金（Ｐｔ）からなる第２金属層であって、前記第１金属層と前記膜本体との間に配置された第２金属層と、を含んでいてもよい。この形態によれば、測定精度を向上させることができる。
（９）上記形態の細胞培養膜において、前記金属膜は、前記第２金属層と、前記膜本体との間に配置されたチタン層であって、主にチタン（Ｔｉ）からなるチタン層をさらに含んでいてもよい。この形態によれば、チタン層によって、第１金属層および第２金属層の膜本体に対する密着性を向上させることができる。よって、測定精度を向上させることができる。
（１０）上記形態の細胞培養膜を用いた測定方法であって、前記細胞培養膜を培養液に浸漬して、前記細胞培養膜の前記金属膜上に細胞を培養する第１工程と、前記培養液中で、前記金属膜を作用極として用いて電気化学的にグルコース濃度を測定する第２工程と、を備えていてもよい。この形態によれば、細胞培養膜上に細胞を培養した場合に、金属膜を電極として用いたグルコースの濃度の測定を実現することができる。
（１１）上記形態の細胞培養膜を用いた測定方法であって、前記細胞培養膜を培養液に浸漬して、前記細胞培養膜の前記金属膜上に細胞を培養する第１工程と、前記培養液中で前記金属膜を作用極として用いて電気化学インピーダンス測定を行う第２工程と、を備えていてもよい。この形態によれば、細胞培養膜上に細胞を培養した場合に、金属膜を電極として用いた電気化学インピーダンス測定を実現することができる。本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、上記の細胞培養膜の他に、例えば細胞培養膜の製造方法などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
細胞培養膜の断面の模式図。
細胞培養膜の製造工程を示すフローチャート。
グルコース濃度を測定する測定方法の手順を示すフローチャート。
測定システムの構成を示す図。
グルコース濃度と電流値との関係を測定した測定結果。
細胞培養膜を用いて共培養した場合の模式図。
インピーダンスを測定する測定方法の手順を示すフローチャート。
３電極を用いてインピーダンス測定を行うための測定システムを示す図。
細胞培養膜の他の実施形態を示す図。
細胞が培養された細胞培養膜を観察したＳＥＭ像。
グルコース濃度の測定結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
Ａ．実施形態：
Ａ－１．細胞培養膜：
図１は、細胞培養膜１０の断面の模式図である。細胞培養膜１０は、膜本体２０と、金属膜３０とを備える。本実施形態において、細胞培養膜１０は、ポリウレタンにより形成されている。金属膜３０は、上層から下層に向かって、主に金（Ａｕ）からなる第１金属層３１と、主に白金（Ｐｔ）からなる第２金属層３２と、主にチタン（Ｔｉ）からなるチタン層３３とが、順に積層されて構成されている。つまり、チタン層３３は、第２金属層３２と、膜本体２０との間に配置されている。第２金属層３２と膜本体２０との間にチタン層３３が配置されていることにより、第１金属層３１および第２金属層３２と、膜本体２０との密着性を向上させることができる。
【０００９】
金属膜３０の他の実施形態として、金属膜３０は、第１金属層のみで構成されていてもよい。この場合、第１金属層は、主に金からなる層と、主に白金（Ｐｔ）からなる層とのいずれでもよい。この場合、金属膜３０は、第１金属層と、膜本体２０との間に、チタン層３３が、さらに配置されていてもよい。チタン層３３が配置されていることにより、第１金属層３１と、膜本体２０との密着性を向上させることができる。また、本実施形態では、金属膜３０は、第１金属層３１と、第２金属層３２と、チタン層３３とが順に積層されている。他の実施形態として、チタン層３３がなく、金属膜３０は、第１金属層３１および第２金属層３２のみが含まれる構成としてもよい。細胞培養膜１０は、金属膜３０を備えることにより、金属膜３０上に細胞を培養した後、金属膜３０を電極として用いることにより、種々の電気的測定を行うことができる。
【００１０】
膜本体２０は、第１面２１と、第１面２１とは反対側に位置する第２面２２と、膜本体２０に形成された複数の貫通孔２３とを有する。複数の貫通孔２３は、第１面２１から第２面２２に亘って貫通する孔である。各貫通孔２３は、第１面２１に開口する第１開口部２３ａと、第２面２２に開口する第２開口部２３ｂと、第１開口部２３ａと第２開口部２３ｂとを接続する内周部２３ｃとを有する。細胞培養膜１０は第２開口部２３ｂを有することにより、第１面２１と第２面２２とのそれぞれに互いに種類の異なる細胞を培養する場合に、この種類の異なる細胞を接触させることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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