(57)【要約】  本発明は、ゲルネットワークを製造するための方法を提供し、該ゲルネットワークは、複数の接合したゲル物体を含んでおり、当該方法は：複数のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することと；ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネルからネットワークを製造するための領域の中へと分配することと；前記領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体と接触させて、ゲル物体の間の接触領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることとを含んでいる。本発明はまた、複数のゲル物体を含む接合したゲル物体のネットワークを提供し、各ゲル物体は、ゲル物体の間の接続領域において隣接するゲル物体に接合する。また、ゲルネットワークの種々の考え得る使用が提供される。【選択図】図１e
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲルネットワークを製造するための方法であって、該ゲルネットワークは、複数の接合したゲル物体を含んでおり、当該方法は：
複数のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することと；
前記ゲル物体を前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネルから前記ネットワークを製造するための領域の中へと分配することと；
前記領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体と接触させて、前記ゲル物体の間の接触領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることとを含んでいる、
前記方法。
【請求項２】
当該方法が：
第１のゲル物体および第２のゲル物体をマイクロ流体チャンネル中で形成することと；
前記の第１および第２のゲル物体を前記マイクロ流体チャンネルから前記ネットワークを製造するための領域の中へと分配することと；
前記領域において前記の第１のゲル物体を前記の第２のゲル物体と接触させて、前記の第１および第２のゲル物体の間の接触領域において前記の第１のゲル物体を前記の第２のゲル物体に接合させることとを含んでいる、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つ以上のさらなるゲル物体を前記マイクロ流体チャンネル中で形成することと；
前記の１つ以上のさらなるゲル物体を前記マイクロ流体チャンネルから前記ネットワークを製造するための前記領域の中へと分配することと；
前記領域において前記の１つ以上のさらなるゲル物体をそれぞれ前記の第１のゲル物体、前記の第２のゲル物体またはさらなるゲル物体と接触させて、前記ゲル物体の間の接触領域においてさらなるゲル物体をそれぞれ少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることとをさらに含んでいる、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記の第１、第２およびさらなるゲル物体が、合計で少なくとも５０のゲル物体である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ゲルネットワークが、少なくとも５０の接合したゲル物体を含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記ゲルネットワークを製造するための前記領域が、前記ゲル物体とは混ざらない液体媒体を含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記ゲルネットワークを製造するための前記領域が、流動性のゲル前駆体材料であって、それから前記ゲル物体が形成される前記の流動性のゲル前駆体材料とは混ざらない液体媒体を含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
マイクロ流体チャンネルを、前記マイクロ流体チャンネルからゲル物体を分配する間に、前記ネットワークを製造するための前記領域に対して移動させることをさらに含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
各ゲル物体が、前記ネットワークを製造するための前記領域において、少なくとも１つのその他のゲル物体に隣接して分配される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
各ゲル物体が前記ネットワークを製造するための前記領域においてその他のゲル物体に対して分配される位置を制御することを含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記ネットワークを製造するための前記領域においてその他のゲル物体に対して分配される各ゲル物体の配向を制御することを含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記ネットワークを製造するための前記領域においてその他のゲル物体に対して、各ゲルが分配される位置を制御することと、分配される各ゲル物体の配向を制御することとを含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
異なるタイプのゲル物体がマイクロ流体チャンネル内で形成されるシーケンスを制御し、したがって、前記ゲルネットワーク内の前記ゲル物体の相対位置を制御することを含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記ゲルネットワークが、ヒトもしくは動物の体内の臓器または組織の形状を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記ゲルネットワークが、ヒトもしくは動物の体内の臓器または組織の形状を有し、かつ、当該方法が、前記形状を有する前記ゲルネットワークを製造するために前記制御を含んでいる、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記ゲルネットワークが、ヒト小腸またはヒト大腸の一部の形状を有する、請求項１４または請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記の複数のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することが：複数の不完全にゲル化したゲル物体を前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでおり；
前記ゲル物体を前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネルから前記ネットワークを製造するための前記領域の中へと分配することが：前記の不完全にゲル化したゲル物体を前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネルから前記ネットワークを製造するための前記領域の中へと分配することを含んでおり；かつ、
前記ネットワークを製造するための前記領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体と接触させることが：不完全にゲル化したゲル物体をそれぞれ、少なくとも１つのその他の不完全にゲル化したゲル物体と接触させて、前記ゲル物体の間の接触領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることを含んでいる、
先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
不完全にゲル化したゲル物体をそれぞれ、少なくとも１つのその他の不完全にゲル化したゲル物体と接触させることが、不完全にゲル化したゲル物体がそれぞれ、前記ゲル物体の間の接触領域において少なくとも１つの不完全にゲル化したゲル物体と溶解することを引き起こし、溶解領域においてゲル化が起こり、前記ゲル物体の間にゲル結合を形成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ゲル物体が、それらが互いと接触する時は不完全にゲル化しており、かつ、当該方法が、前記ネットワークを製造するための前記領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体と接触させて、前記ゲル物体の間の接触領域において各ゲル物体と少なくとも１つのその他のゲル物体との間にゲル結合を形成することを含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることが、前記ゲル物体の間の前記接触領域において各ゲル物体と少なくとも１つのその他のゲル物体との間にゲル結合を形成することを含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記ゲル物体を前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で流動性のゲル前駆体材料から形成することを含んでおり、該ゲル前駆体材料は、ゲル形成剤と流体とを含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２２】
前記の流動性のゲル前駆体材料が生体細胞を含んでいる、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ネットワークを製造するための前記領域が、疎水性の液体を含んでおり、かつ、前記ゲル前駆体材料が、前記ゲル形成剤と水とを含むヒドロゲル前駆体材料である、請求項２１または２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ゲル物体がヒドロゲル物体である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記ゲル前駆体材料が、温度の制御されたゾル−ゲル転移を経験することが可能である、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
各ゲル物体を前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することが、前記ゲル前駆体材料の温度を制御することをさらに含んでいる、請求項２１〜２５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２７】
前記ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することが：
（ａ）ゲル前駆体材料を第１の温度で維持することと；
（ｂ）前記ゲル前駆体材料を前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネルの中へと導入することと；
（ｃ）前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネルを第２の温度で維持することとを含んでおり、該第２の温度は前記の第１の温度と異なり、好ましくは、前記の第２の温度は前記の第１の温度より低い、
先行する請求項のいずれか一項に記載の方法
【請求項２８】
前記の第１の温度が３０℃よりも大きく、かつ、前記の第２の温度が３０℃よりも小さい、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記の第１の温度が３０℃よりも小さく、かつ、前記の第２の温度が３０℃よりも大きい、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記ゲル前駆体材料が、キレート剤と接触する時にゾル−ゲル転移を経験することが可能である、請求項２１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することが、
（ａ）ゲル前駆体材料をゲル前駆体入口においてマイクロ流体チャンネルの中へと導入することと；
（ｂ）キレート剤をキレート剤入口において前記マイクロ流体チャンネルの中に導入することと；
（ｃ）前記ゲル前駆体材料が前記キレート剤と混ざることを可能にすることとを含んでいる、
請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネルが、１０〜２０００μｍの直径を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
各ゲル物体をマイクロ流体チャンネル中で形成することが、前記ゲル物体および隣接プラグを前記マイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでおり；かつ、
ゲル物体をマイクロ流体チャンネルから分配することが、前記ゲル物体を分配することと、前記マイクロ流体チャンネルから隣接プラグを分配することとを含んでいる、
先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記プラグが、前記ゲル物体とは混ざらず、かつ、ゲル前駆体材料であってそれから前記ゲル物体が形成される前記ゲル前駆体材料とも混ざらない液体である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
当該方法がコンピュータープログラムによって制御される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３６】
前記コンピュータープログラムが、ゲル前駆体材料であってそれから前記ゲル物体が形成される前記ゲル前駆体材料が前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネルの中に入る量および／またはゲル前駆体材料であってそれから前記ゲル物体が形成される前記ゲル前駆体材料が前記の１つ以上のマイクロ流体チャンネルの中に入る時間を制御する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記ゲル物体がヒドロゲル物体である、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
インキュベーション期間の間、接合したゲル物体の前記ネットワークをインキュベートすることをさらに含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
前記インキュベーション期間中、接合したゲル物体の前記ネットワークが、その中のゲルのゾル−ゲル転移温度より下の温度にて貯蔵される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
架橋ステップをさらに含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
当該方法が界面活性剤の不在下で実行される、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４２】
当該方法が、前記ゲルネットワークを、前記ゲル物体とは混ざらない前記液体媒体から水性媒体へと移動させるステップを含んでいる、請求項６〜４１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
前記ゲル物体がロッド形状である、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４４】
前記のロッド形状のゲル物体が、直径が１０μｍ〜２０００μｍであり、かつ、長さが１０μｍ〜１０ｍｍである、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
各ゲル物体が、１．０×１０−７μｌ〜１０μｌ、好ましくは１．０×１０−３μｌ〜１μｌの体積を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４６】
前記ゲルネットワークが、１ｍｍ３〜５００ｃｍ３、好ましくは０．５ｃｍ３〜２００ｃｍ３、より好ましくは５ｃｍ３〜１００ｃｍ３、より好ましくは１０ｃｍ３〜８０ｃｍ３の体積を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
前記ゲル物体が、異なる組成の領域を有するゲル物体を含んでおり、異なる組成の領域を有する各ゲル物体は：第１の領域と第２の領域とを含んでおり、前記の第１の領域は、前記の第２の領域のものとは異なる組成を有する、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４８】
前記の第１の領域が前記の第２の領域のない材料を含んでいるか、または、前記の第１および第２の領域が異なる濃度で材料を含んでおり、必要に応じて、前記材料は、治療剤、診断剤、タンパク質、酵素、核酸、生体細胞またはゲル形成剤である、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
複数のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することが、前記マイクロ流体チャンネルまたは各マイクロ流体チャンネル内に、第１のゲル前駆体材料の一部に隣接して第２のゲル物体の一部を導入することを含んでおり、前記の第１および第２のゲル前駆体材料の組成は異なっている、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５０】
前記の第１のゲル前駆体材料が前記の第２のゲル前駆体材料のない材料を含んでいるか、または、前記の第１および第２のゲル前駆体材料が異なる濃度で材料を含んでおり、必要に応じて、前記材料は、治療剤、診断剤、タンパク質、酵素、核酸、生体細胞またはゲル形成剤である、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記ゲル物体がヤヌスロッドを含んでいる、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５２】
前記ゲルネットワークが、請求項５４〜７８のいずれか一項に記載のものである、先行する請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
複数のゲル物体を含むネットワークであって、当該ネットワークは請求項１〜５２のいずれか一項に記載の方法によって取得可能である、前記ネットワーク。
【請求項５４】
接合したゲル物体のネットワークであって、当該ネットワークは複数のゲル物体を含んでおり、各ゲル物体は、前記ゲル物体の間の接触領域において隣接するゲル物体に接合している、前記ネットワーク。
【請求項５５】
前記の接合したゲル物体が、前記ゲル物体の間の接合個所において互いにゲル化している、請求項５４に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項５６】
当該ネットワークが、前記の接合したゲル物体の間にゲル結合を含んでいる、請求項５４または請求項５５に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項５７】
前記ゲル物体の間の接合個所におけるゲルの粘度が、前記ゲル物体のバルク中のゲルの粘度と同一である、請求項５４〜５６のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項５８】
前記ゲル物体がロッド形状である、請求項５４〜５７のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項５９】
前記のロッド形状のゲル物体が、直径が１０μｍ〜２０００μｍであり、かつ、長さが１０μｍ〜１０ｍｍである、請求項５８に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６０】
各ゲル物体が、１．０×１０−７μｌ〜１０μｌ、好ましくは１．０×１０−３μｌ〜１μｌの体積を有する、請求項５４〜５９のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６１】
前記ゲルネットワークが、１ｍｍ３〜５００ｃｍ３、好ましくは０．５ｃｍ３〜２００ｃｍ３、より好ましくは５ｃｍ３〜１００ｃｍ３、より好ましくは１０ｃｍ３〜８０ｃｍ３の体積を有する、請求項５４〜６０のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６２】
前記ゲル物体が、異なる組成の領域を有するゲル物体を含んでいる、請求項５４〜６１のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６３】
異なる組成の領域を有する各ゲル物体が：第１の領域と第２の領域とを含んでおり、前記の第１の領域は、前記の第２の領域のものとは異なる組成を有し、前記の第１の領域が前記の第２の領域のない材料を含んでいるか、または、前記の第１および第２の領域が異なる濃度で材料を含んでおり、必要に応じて、前記材料は、治療剤、診断剤、タンパク質、酵素、核酸、生体細胞またはゲル形成剤である、請求項６２に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６４】
異なる組成の領域を有する前記ゲル物体がロッド形状である、請求項６２または請求項６３に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６５】
前記のロッド形状のゲル物体がヤヌスロッドである、請求項６４に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６６】
複数の前記のロッド形状のゲル物体が、互いに対して平行に配置されている、請求項５８、５９、６４および６５のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６７】
当該ネットワークの各平面内で、複数の前記のロッド形状のゲル物体中のそれぞれのロッド形状のゲル物体の対称軸が、前記のロッドの中心によって形成される線に対して同一の角度で配向されている、 請求項５８、５９、６４および６５のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６８】
前記ゲル物体が、異なる化学的組成を有する少なくとも２つの別個のゲル領域を含んでおり、前記の別個のゲル領域は、ロッドの対称軸に沿って整列している、請求項５４〜６７のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項６９】
前記ゲル物体がヒドロゲル物体である、請求項５４〜６８のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項７０】
前記ゲル物体が、ゼラチン、ゼラチンメタクリレートまたはマトリゲルを含んでいる、請求項５４〜６８のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項７１】
接合したゲル物体の当該ネットワークが、細胞外マトリックス材料をさらに含んでおり、必要に応じて、前記細胞外マトリックス材料は、コラーゲン、マトリゲル、ラミンまたはフィブロネクチンである、請求項５４〜７０のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項７２】
接合したゲル物体の当該ネットワークが、生体細胞をさらに含んでいる、請求項５４〜７１のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項７３】
前記生体細胞が哺乳類細胞であり、好ましくはヒト細胞である、請求項７２に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項７４】
前記生体細胞が初代細胞である、請求項７２または７３に記載のネットワーク。
【請求項７５】
前記生体細胞が、ヒト胚細胞、幹細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、筋線維芽細胞およびヒト結腸細胞のようなヒト腸細胞のうちの１つ以上から選択される、請求項７２〜７４のいずれか一項に記載のネットワーク。
【請求項７６】
当該ネットワークが支持材料を含んでいる、請求項５４〜７５のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項７７】
前記支持材料が熱応答性材料である、請求項７６に記載の接合したゲル物体のネットワーク。
【請求項７８】
生体組織のモデルとしての；
インビボインプラントとしての；
薬物送達の方法における；
組織結合、例えば、損傷した組織の修復における；
光学デバイスにおける；または、
電子デバイスにおける、
請求項５４〜７７のいずれか一項に記載の接合したゲル物体のネットワークの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、互いに接合した複数のゲル物体を含むネットワークに関する。ネットワーク中の物体は、２または３次元設計にて配置されていてもよい。本発明はまた、本発明によるネットワークを製造するのに適したマイクロ流体プロセスに関する。ネットワークの種々の考え得る用途が、本明細書中で説明される。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
ゲル物体は、多様な範囲の分野（光学デバイス、新規材料および生体工学においても）において有用な構成要素を提供するかも知れないと考えられている。
【０００３】
個別のゲル物体を製造するための種々の技術が提案されている。ゲル物体は、フローリソグラフィー（Ｄｅｎｄｕｋｕｒｉ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ５，  ３６５−３６９  （２００６））により、ゲルの流れを光重合してゲルの流れ内に物体を製造することによって製造される。この技術は、大量の材料を浪費し、かつ、高価な高精度機器を必要とする。さらに、製造されてもよい物体のサイズは、材料を光重合するのに用いられるレーザーの侵入深度によって制限される。ゲル物体を作成するのに用いられる別の技術が、凍結切開である（Ｂｈａｓｋａｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｃｈｅｍｉｅ，  １２１，  ４６５９−４６６３  （２００９））。しかしながら、この技術は、ゲル物体内の細胞のカプセル化または後に続く生体細胞の添加と適合しない。凍結切開されたゲル物体は、それらが生細胞を支持し得るようになる前に官能化されなければならない。個別のゲル物体はまた、マイクロ流体チャンネル中のゲルを光重合して、硬化した物体を製造することによって製造される（Ｃｈｅｎｇ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ．  Ｃｏｌｌｏｉｄ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ４２１，  ６４−７０  （２０１４））。先の場合と同様、この技術はＵＶ光を必要とし、かつ、光浸透度および架橋効率によって制限される。これら手法はすべて、個別のゲル物体の空間的制御を欠き、したがって、ネットワークの中へのかかるゲル物体の位置決めと適合しない。さらに、これら技術は、硬化した表面を有するゲル物体を製造し、該ゲル物体は、ゲルネットワークを形成するのが困難である。 
【０００４】
ゲル物体のネットワークは、国際公開第２０１４／０６４４５９号公報において説明されている。この特許出願は、油系媒体中の個別のヒドロゲル物体の形成について説明しており、これは、物体が非重合両親媒性分子の二重層で被覆されるようになることを引き起こす。二重層で被覆された物体は、一緒に押し潰されて、隣接する物体のネットワークを形成してもよい。
【０００５】
上述の技術およびネットワークは、特に操作された小組織の分野において改善の余地を残している。操作された小組織は、臓器治療において有望であり、かつ、有意に低価での創薬を加速させるためのインビトロの組織モデルとして有望である。臓器のモデルとして適切な３次元の足場を操作することは大きな困難であったが、マイクロスケールにおける足場のジオメトリーが細胞挙動を操るという事実に起因して、満たすべき重要なものであった（Ｍａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，  ６，  １−１０  （２０１５））。したがって、生きている組織の挙動を正確に具現化する合成組織または臓器を提供するために、生きている組織の階層構造を模倣した３Ｄの足場を提供することが極めて重要である。しかしながら、実際の組織の複雑な構造の再構成は、組織のインビトロでの製作にとって大きな困難であった。ほとんどの組織は、１０〜１００ミクロンのスケールで繰り返し単位を含んでいる。重要な例は、消化管、筋肉組織、靭帯および腱のような配向された細長い（ロッド様の）繰り返し単位を含む組織であり、かつ、これら構造のインビトロで操作されたものの需要がある。
【０００６】
直方体状の細胞を搭載したマイクロゲル断片の有向の集合は、疎水性効果、ＤＮＡハイブリダイゼーションおよび分子認識によって駆動された規則構造を製造する。しかしながら、これら手法は数個のマイクロゲル断片を収容し得るに過ぎず、したがって、スケーラビリティーが問題である。音響放射力は多数の直方体を集合させ得るが、細長いゲル断片の配向についての制御を欠く。プログラミングされた配向で１００〜１０，０００の細長いマイクロゲル形状をパターニングすることは、困難なままである。マイクロ押出プリンティング、インクジェットプリンティング、レーザー支援プリンティングおよび油中水小滴プリンティングを含む種々の既存の３Ｄプリンティング技術は、繰り返し単位として細長いマイクロゲル形状を管理することができない。
【０００７】
複雑な機能的構造を有する臓器系の１つの例が、消化管である。内部表面層または上皮は絨毛で覆われており、このことは表面積を増大させ、かつ、吸収効率を促進させる。上皮の特徴的なジオメトリーは、代謝活動、免疫および炎症性腸疾患のような病理学的疾患における腸内微生物叢の宿主との相互作用ならびに宿主と細菌の相利共生において重要な役割を演じる（Ｇｕａｒｎｅｒ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｔｈｅ  Ｌａｎｃｅｔ，  ３６１，  ５１２−５１９  （２００３））。例えば、腸上皮細胞は物理的障壁を構築し、かつ、共生細菌を分離し（Ａｒｔｉｓ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｎａｔｕｒｅ  Ｒｅｖｉｅｗｓ  Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｙ，  １３，  １４１−１５３  （２０１４））、かつ、腸のジオメトリーは、細菌微生物叢の空間的分布を調整する（Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，  １４，  ２０−３２  （２０１６））。さらに、上皮の生長及び上皮細胞の移動は、それらが上に乗せられるマトリックスのジオメトリーによって操られる（Ｓｕｎｇ  ２４  ａｌ．，  １１，  ３８９０３９２  （２０１１））。
【０００８】
強く柔軟であり、かつ、細胞を支持することが可能であるゲル物体のネットワークであり、個別の異方要素の配向が精密に制御された前記ネットワークの必要性が残ったままである。さらに、任意の媒体中でかかる物体を製造するための方法の必要性が残ったままであり、該方法は迅速であり、かつ、高価な精密機器に依拠しない。 
【発明の概要】
【０００９】
本発明者らはここで、ゲル物体のネットワークを製造するための方法を提供し、該ネットワークは、注目すべき強度を有する。ネットワーク内の各ゲル物体の配向は、精密に制御されていてもよく、複雑な３次元構造を有するネットワークの作成を可能にする。個別のゲル物体は、本明細書では要素またはネットワークの要素と呼ばれてもよい。
【００１０】
本発明の方法は、３次元プリンティング方法である。当該方法は、個別のゲル物体をマイクロ流体チャンネル中で形成することと、その後で、ゲル物体を的確に選択された位置において分配することとを伴う。いくつかの実施形態では、各ゲル物体の配向もまた、個別対応されている。その後、ゲル物体は、ゲル物体の間の接触領域において接触し、かつ、接合する。ゲル物体はしばしば、それらが接触する時には不完全にゲル化しており、接触領域において物体が一緒に溶解することと、それら溶解した領域内でさらにゲル化することとを容易にし、ゲル物体の間の強い接合個所を形成する。
【００１１】
本発明によれば、ゲル物体の製作は、マイクロ流体チャンネル中で起こる。ゲルの部分と、ゲルとは混ざらない媒体のプラグとが、チャンネル内で交互になっている。この段階では、ゲル物体は通常、不完全にゲル化している。ゲル物体はチャンネル中では互いに接触せず、したがって界面活性剤の必要性は除去される。マイクロ流体チャンネルからのゲル物体の分配は、パターンの形成と同期される。したがって、各ゲル物体は、例えばコンピュータープログラム（ネットワーク内の個別のゲル物体の位置を決定する）によって予め決められた位置において分配されてもよい。ゲル物体は、典型的には、それらが分配される時には不完全にゲル化している。このことは、さらなるゲル化が２つのゲル物体の間の接触領域において起こることを可能にする。ゲル物体は、接触点において溶解していると言われてもよい。２つのゲル物体の間の接触領域におけるさらなるゲル化は、隣接する物体の間の強力な接着を作り出す。このことは、隣接するゲル物体の間のゲル結合の形成として説明されてもよい。上述したように、このことは、強力な接着結合を作り出し、かつ、全体としてネットワークに大きな強度を付与する。ゲル物体の間の結合の強度は、驚くほど大きなネットワークが支持されることを可能にする。それはまた、ネットワーク内のゲル物体の位置および配向を固定する。
【００１２】
当該方法は、あらゆるゲルと適合する。当該方法のこの特徴は、当該方法が非常に柔軟であることを意味する点において有利である。さらに、当該方法は、多数の種類のゲル物体を含むネットワークを製造するのに用いられてもよい。把握されるように、異なる物体のネットワークを構築する能力は、複雑な物体の作成を可能にする。例えば、本発明の方法は、ヒト組織または光学デバイスの多層構造を模倣するために、異なる特性を有する層を有するネットワークを構築し得る。
【００１３】
当該方法は、ネットワークがあらゆる媒体中で形成されることを可能にする。したがって、当該方法は、媒体中にネットワークを形成するための方法におけるステップの数を減らすかも知れない。例えば、本発明の方法により、親水性ゲルを含むゲル物体のネットワークが、水性媒体中に直接製造されてもよい。かかるネットワークが水性媒体中で用いられることが意図されれば、本発明の方法は、それゆえに、疎水性媒体中でネットワークを製造し、その後、それを親水性媒体へと移す必要性を回避する。したがって、本発明の方法は、インサイチュでネットワークを製造するのに用いられ得る。このことは、本発明によるネットワークが手術中にインビボで製造され得る生物医学用途において、非常に特別な利点である。
【００１４】
当該方法自体は、あらゆる媒体中でのネットワークの形成と適合するが、すべてのゲル物体がすべての媒体と適合するわけではないことは注目されるべきである。したがって、１つの媒体中でネットワークをプリントし、かつ、それを別の媒体に移すことが望ましいかも知れない。しかしながら、本発明のネットワークは、非常に強く結合しており、したがって、例えば油系媒体から水性媒体へと、ネットワークを損傷または破壊することなく容易に移されるかも知れない。
【００１５】
本発明の方法によって製造されるゲル物体のサイズは、特に制限されない。先行技術の方法の多くは、対照的に、物体を製造するためにゲルの光重合に依拠しており、したがって、レーザーまたはその他の光源（例えばその他のＵＶ光、もしくは、例えば青色光源）の侵入深度よりは大きくない物体の製造に制限される。同様に、本発明の方法によって製造される物体の形状は、特に制限されない。したがって、本発明のネットワークの特性は、本発明の一部を形成するゲル物体のサイズおよび形状を用いて調整されてもよい。
【００１６】
さらに、当該方法はゲル物体のネットワークを提供し得、各ゲル物体の組成は複雑であってもよく、例えば異なる組成の異なる領域を含有する。このことは、以前は、層流の境界面全体で光重合を開始することによって可能であった。しかしながら、層流はしばしば詰まりを引き起こし得、かつ、多数の層流を用いて多数のかかる領域を有するゲル物体を提供することは困難である。本発明の方法は、ゲルの多数の異なる領域を有するゲル物体を便宜に製造し得るので有利である。
【００１７】
本発明の方法は、大きいネットワークが迅速に構築されることを可能にする；それは、高スループットな方法である。本発明のいくつかの実施形態では、本発明の方法は、コンピュータープログラムによって制御され、そのようであるので、迅速に発生するように自動化され得る。さらに、多数のゲル物体が、多数のマイクロ流体チャンネルを採用することによって同時に形成され得、このことは、ネットワークが迅速に成長することを可能にする。
【００１８】
本発明の方法は、広範囲の形状を有し、かつ、広範囲の材料から作られるゲル物体のネットワークを作成し得る。さらに、本発明のネットワークは、特定の目的に適するようにするために官能化され得る。当該方法の柔軟性は、本発明のネットワークが広範囲の目的に適するように設計され得ることを意味する。例えば、本発明のネットワークは、生体工学において、光学デバイスにおいて、または新規材料として用いられてもよい。例えば、ゲルは生体適合性であってもよく、かつ、典型的には生体適合性であり、製造されるゲルネットワークが生体細胞を支持し、かつ、細胞足場として用いられてもよいようになっている。
【００１９】
したがって、本発明はゲルネットワークを製造するための方法を提供し、該ゲルネットワークは複数の接合したゲル物体を含み、当該方法は： 
複数のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することと；
ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネルからネットワークを製造するための領域の中へと分配することと；
前記領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体と接触させて、ゲル物体の間の接触領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることとを含んでいる。
【００２０】
本発明者らはまた、本発明の方法によって取得可能である、ゲル物体のネットワークを提供する。当該ネットワークは注目すべき強度を有し、かつ、個別のゲル物体のそれぞれの配向は、精密に制御されていてもよい。ゲル物体のネットワークは、本発明の方法によって取得されてもよい。
【００２１】
さらなる態様では、本発明は接合したゲル物体のネットワークを提供し、当該ネットワークは複数のゲル物体を含んでおり、各ゲル物体は、ゲル物体の間の接触領域において隣接するゲル物体に接合する。
【００２２】
本発明はまた、生物組織のモデルとしての；インビボインプラントとしての；創薬の方法における；組織結合における（例えば、損傷した組織の修復における）；光学デバイスにおける；または電子デバイスにおける、本発明による接合したゲル物体のネットワークの使用を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１−１】図１は、ゲルマイクロロッドの３Ｄプリンティングのメカニズムを示している。画像（ａ）は、小滴ベースのマイクロ流体チュービング（ＤＭＴ）を用いてマイクロロッドをプリントする図である。矢尻で示されるチュービング出口は、チューブから分配されるマイクロロッドを配向するために傾いている。それは、基板と３０°〜４５°の角度をなして傾いている。（ｂ）は、マイクロ流体チュービング（ＩＤ＝２００μｍ）中の様々なサイズのゼラチン−メタクリレート（ＧｅｌＭａ）の小滴の、明視野およびズームイン画像を示している。（ｃ）は、ＧｅｌＭａ相に対する油の体積流量比（Ｏｏ／Ｏｇ）への、小滴のアスペクト比αの依存度を示している。（ｄ）は、ＧｅｌＭａの小滴から型取られた、マイクロスフェア、楕円体およびロッドを示している。（ｅ）は、それぞれ１００μｍおよび５０μｍの内径を有するチュービング中で形成されたマイクロロッドを示している。（ｆ）は、マイクロスフェアチェーンおよびマイクロロッドネットワークの、溶解により誘導された形成を示している。スケールバー：２００μｍ。
【図１−２】図１は、ゲルマイクロロッドの３Ｄプリンティングのメカニズムを示している。画像（ａ）は、小滴ベースのマイクロ流体チュービング（ＤＭＴ）を用いてマイクロロッドをプリントする図である。矢尻で示されるチュービング出口は、チューブから分配されるマイクロロッドを配向するために傾いている。それは、基板と３０°〜４５°の角度をなして傾いている。（ｂ）は、マイクロ流体チュービング（ＩＤ＝２００μｍ）中の様々なサイズのゼラチン−メタクリレート（ＧｅｌＭａ）の小滴の、明視野およびズームイン画像を示している。（ｃ）は、ＧｅｌＭａ相に対する油の体積流量比（Ｏｏ／Ｏｇ）への、小滴のアスペクト比αの依存度を示している。（ｄ）は、ＧｅｌＭａの小滴から型取られた、マイクロスフェア、楕円体およびロッドを示している。（ｅ）は、それぞれ１００μｍおよび５０μｍの内径を有するチュービング中で形成されたマイクロロッドを示している。（ｆ）は、マイクロスフェアチェーンおよびマイクロロッドネットワークの、溶解により誘導された形成を示している。スケールバー：２００μｍ。
【図１−３】図１は、ゲルマイクロロッドの３Ｄプリンティングのメカニズムを示している。画像（ａ）は、小滴ベースのマイクロ流体チュービング（ＤＭＴ）を用いてマイクロロッドをプリントする図である。矢尻で示されるチュービング出口は、チューブから分配されるマイクロロッドを配向するために傾いている。それは、基板と３０°〜４５°の角度をなして傾いている。（ｂ）は、マイクロ流体チュービング（ＩＤ＝２００μｍ）中の様々なサイズのゼラチン−メタクリレート（ＧｅｌＭａ）の小滴の、明視野およびズームイン画像を示している。（ｃ）は、ＧｅｌＭａ相に対する油の体積流量比（Ｏｏ／Ｏｇ）への、小滴のアスペクト比αの依存度を示している。（ｄ）は、ＧｅｌＭａの小滴から型取られた、マイクロスフェア、楕円体およびロッドを示している。（ｅ）は、それぞれ１００μｍおよび５０μｍの内径を有するチュービング中で形成されたマイクロロッドを示している。（ｆ）は、マイクロスフェアチェーンおよびマイクロロッドネットワークの、溶解により誘導された形成を示している。スケールバー：２００μｍ。
【図２−１】図２は、アレイ状のパターンまたはマイクロロッドに及ぼされてもよい制御を示しており、さらに、パターニングされたネットワークの、集合的でガイドされた形状変換を示している。画像（ａ〜ｄ）は、平行マイクロロッドの３Ｄアレイを示しており、ロッドはプリンティング経路（ロッドの中心によって形成される線にほぼ対応する）に対して異なる角度（（ａ，ｂ）α＝１０  （ｃ，ｄ）α＝８）にて配向されている。画像（ａ，ｃ）に示されているアレイは油中にあり、かつ、アレイ（ｂ，ｄ）は相間移動後、水中にある。この場合はロッドの長さに概ね対応するネットワークの高さは、ほぼｈ＝２．０ｍｍである。画像（ａ’〜ｄ’）は、フーリエ解析によって取得された画像（ａ〜ｄ）におけるマイクロロッドの方向の標準化された周波数φを示している。φは、各ロッドの縦軸とプリンティング経路との間の角度として定められる。すべてのネットワークは、水へと移された後で光架橋され、かつ、３７℃で２０分間維持され、かつ、室温で復元された。画像（ｅ，ｆ）は、ピンセットを用いたマイクロロッドアレイの取扱いを示している。（ｅ）では、油懸濁液中でアレイの一端（上を指した矢印によって示されている）がチュービング（下を指した矢印で示されている）の上へと上げられている。（ｆ）では、アレイは油中で丸められ、ピンセットによって拾い上げられ、かつ、水中で再懸濁されている。画像（ｇ〜ｋ）は、ゲルシートの形状変換を示しており、該ゲルシートは、それらが含有するマイクロロッドの方向性によって影響を受けている。図（ｇ）は、熱応答性シートを製作するための方法を示しており、（ｈ）は、δ＝４５°（左）または９０°（右）において整列したＧｅｌＭａマイクロロッドを包囲するＰＮＩＰＡＭの熱応答性シートの側面図および平面図を示している。画像（ｉ〜ｋ）は、熱応答性シートの可逆的形状変換を示している。（ｉ）はシート（δ＝４５°）構成の画像系列であり、（１）は温水（４５℃）中におけるものであり、かつ、（２）は冷水（２０℃）に移された時のものであり、（３）は再構成中のものであり、かつ、（４）は温水中で再構成されたものである。シートは、温水中ではらせん状の／ねじれた構成をとり、かつ、冷水中では弛緩した。（ｊ）はシート（δ＝９０°）構成の画像系列であり、（１）は温水中におけるものであり、かつ、（２）は冷水に移された時のものであり、かつ、（３）は温水に戻された時のものである。シートは、温／冷水中で構成される時に縦／横軸に沿ってアーチをなしたが、変換は取るに足らないものであった。画像（ｋ）は、温水中で対称に整列したマイクロロッド（δ＝４５°）を包囲する熱応答性シートを示しており、形状の再構成は取るに足らないものであった。スケールバー：２ｍｍ。
【図２−２】図２は、アレイ状のパターンまたはマイクロロッドに及ぼされてもよい制御を示しており、さらに、パターニングされたネットワークの、集合的でガイドされた形状変換を示している。画像（ａ〜ｄ）は、平行マイクロロッドの３Ｄアレイを示しており、ロッドはプリンティング経路（ロッドの中心によって形成される線にほぼ対応する）に対して異なる角度（（ａ，ｂ）α＝１０  （ｃ，ｄ）α＝８）にて配向されている。画像（ａ，ｃ）に示されているアレイは油中にあり、かつ、アレイ（ｂ，ｄ）は相間移動後、水中にある。この場合はロッドの長さに概ね対応するネットワークの高さは、ほぼｈ＝２．０ｍｍである。画像（ａ’〜ｄ’）は、フーリエ解析によって取得された画像（ａ〜ｄ）におけるマイクロロッドの方向の標準化された周波数φを示している。φは、各ロッドの縦軸とプリンティング経路との間の角度として定められる。すべてのネットワークは、水へと移された後で光架橋され、かつ、３７℃で２０分間維持され、かつ、室温で復元された。画像（ｅ，ｆ）は、ピンセットを用いたマイクロロッドアレイの取扱いを示している。（ｅ）では、油懸濁液中でアレイの一端（上を指した矢印によって示されている）がチュービング（下を指した矢印で示されている）の上へと上げられている。（ｆ）では、アレイは油中で丸められ、ピンセットによって拾い上げられ、かつ、水中で再懸濁されている。画像（ｇ〜ｋ）は、ゲルシートの形状変換を示しており、該ゲルシートは、それらが含有するマイクロロッドの方向性によって影響を受けている。図（ｇ）は、熱応答性シートを製作するための方法を示しており、（ｈ）は、δ＝４５°（左）または９０°（右）において整列したＧｅｌＭａマイクロロッドを包囲するＰＮＩＰＡＭの熱応答性シートの側面図および平面図を示している。画像（ｉ〜ｋ）は、熱応答性シートの可逆的形状変換を示している。（ｉ）はシート（δ＝４５°）構成の画像系列であり、（１）は温水（４５℃）中におけるものであり、かつ、（２）は冷水（２０℃）に移された時のものであり、（３）は再構成中のものであり、かつ、（４）は温水中で再構成されたものである。シートは、温水中ではらせん状の／ねじれた構成をとり、かつ、冷水中では弛緩した。（ｊ）はシート（δ＝９０°）構成の画像系列であり、（１）は温水中におけるものであり、かつ、（２）は冷水に移された時のものであり、かつ、（３）は温水に戻された時のものである。シートは、温／冷水中で構成される時に縦／横軸に沿ってアーチをなしたが、変換は取るに足らないものであった。画像（ｋ）は、温水中で対称に整列したマイクロロッド（δ＝４５°）を包囲する熱応答性シートを示しており、形状の再構成は取るに足らないものであった。スケールバー：２ｍｍ。
【図２−３】図２は、アレイ状のパターンまたはマイクロロッドに及ぼされてもよい制御を示しており、さらに、パターニングされたネットワークの、集合的でガイドされた形状変換を示している。画像（ａ〜ｄ）は、平行マイクロロッドの３Ｄアレイを示しており、ロッドはプリンティング経路（ロッドの中心によって形成される線にほぼ対応する）に対して異なる角度（（ａ，ｂ）α＝１０  （ｃ，ｄ）α＝８）にて配向されている。画像（ａ，ｃ）に示されているアレイは油中にあり、かつ、アレイ（ｂ，ｄ）は相間移動後、水中にある。この場合はロッドの長さに概ね対応するネットワークの高さは、ほぼｈ＝２．０ｍｍである。画像（ａ’〜ｄ’）は、フーリエ解析によって取得された画像（ａ〜ｄ）におけるマイクロロッドの方向の標準化された周波数φを示している。φは、各ロッドの縦軸とプリンティング経路との間の角度として定められる。すべてのネットワークは、水へと移された後で光架橋され、かつ、３７℃で２０分間維持され、かつ、室温で復元された。画像（ｅ，ｆ）は、ピンセットを用いたマイクロロッドアレイの取扱いを示している。（ｅ）では、油懸濁液中でアレイの一端（上を指した矢印によって示されている）がチュービング（下を指した矢印で示されている）の上へと上げられている。（ｆ）では、アレイは油中で丸められ、ピンセットによって拾い上げられ、かつ、水中で再懸濁されている。画像（ｇ〜ｋ）は、ゲルシートの形状変換を示しており、該ゲルシートは、それらが含有するマイクロロッドの方向性によって影響を受けている。図（ｇ）は、熱応答性シートを製作するための方法を示しており、（ｈ）は、δ＝４５°（左）または９０°（右）において整列したＧｅｌＭａマイクロロッドを包囲するＰＮＩＰＡＭの熱応答性シートの側面図および平面図を示している。画像（ｉ〜ｋ）は、熱応答性シートの可逆的形状変換を示している。（ｉ）はシート（δ＝４５°）構成の画像系列であり、（１）は温水（４５℃）中におけるものであり、かつ、（２）は冷水（２０℃）に移された時のものであり、（３）は再構成中のものであり、かつ、（４）は温水中で再構成されたものである。シートは、温水中ではらせん状の／ねじれた構成をとり、かつ、冷水中では弛緩した。（ｊ）はシート（δ＝９０°）構成の画像系列であり、（１）は温水中におけるものであり、かつ、（２）は冷水に移された時のものであり、かつ、（３）は温水に戻された時のものである。シートは、温／冷水中で構成される時に縦／横軸に沿ってアーチをなしたが、変換は取るに足らないものであった。画像（ｋ）は、温水中で対称に整列したマイクロロッド（δ＝４５°）を包囲する熱応答性シートを示しており、形状の再構成は取るに足らないものであった。スケールバー：２ｍｍ。
【図３−１】図３は、本発明の方法が、円形マイクロロッドアレイを、その中の物体の方向性の制御を維持しながら作成するのに用いられてもよいことを示している。画像（ａ）は、油で満たされたペトリ皿中に、ペトリ皿を一定の角速度で回転させることによって作成されたマイクロロッド（α＝７）の２Ｄの円形パターンを示している。画像（ｂ）は、角度θで表されたマイクロロッドの方向の定義を示している。（ｃ）は、旋回速度（流体力学速度ともいう）ｖへの方向θの依存度を示している：実験データ（ドット）およびフィッティングされた方程式（実線の曲線）。（ｄ）は、旋回速度ｖおよびマイクロロッドのアスペクト比αへの方向θの依存度のコンターマップである。（ｅ〜ｆ）は、（ｅ）油中および（ｆ）相間移動後の水中のマイクロロッド（α＝１２）の３Ｄの円形パターンの明視野画像である。ｈ＝３．０ｍｍ。グラフ（ｇ）は、ネットワークの第１層（ｈ＝０．１ｍｍ）および最上層（ｈ＝３．０ｍｍ）のマイクロロッドの方向θを示している。θの変化は、最下層から最上層までで取るに足らないものであり（＜５％）、かつ、油および水の両方において同一であった。画像（ｈ〜ｊ）は、基板から削り落とされた後の水中の円形ネットワークを示している：（ｈ）ビーカーの壁部に寄りかかっている；（ｉ）ティップにより変形している；（ｊ）水中で自由浮遊している時に円形形状を再獲得した。すべてのネットワークは、水へと移された後で光架橋され、かつ、３７℃で２０分間維持され、かつ、室温で復元された。スケールバー：２ｍｍ。
【図３−２】図３は、本発明の方法が、円形マイクロロッドアレイを、その中の物体の方向性の制御を維持しながら作成するのに用いられてもよいことを示している。画像（ａ）は、油で満たされたペトリ皿中に、ペトリ皿を一定の角速度で回転させることによって作成されたマイクロロッド（α＝７）の２Ｄの円形パターンを示している。画像（ｂ）は、角度θで表されたマイクロロッドの方向の定義を示している。（ｃ）は、旋回速度（流体力学速度ともいう）ｖへの方向θの依存度を示している：実験データ（ドット）およびフィッティングされた方程式（実線の曲線）。（ｄ）は、旋回速度ｖおよびマイクロロッドのアスペクト比αへの方向θの依存度のコンターマップである。（ｅ〜ｆ）は、（ｅ）油中および（ｆ）相間移動後の水中のマイクロロッド（α＝１２）の３Ｄの円形パターンの明視野画像である。ｈ＝３．０ｍｍ。グラフ（ｇ）は、ネットワークの第１層（ｈ＝０．１ｍｍ）および最上層（ｈ＝３．０ｍｍ）のマイクロロッドの方向θを示している。θの変化は、最下層から最上層までで取るに足らないものであり（＜５％）、かつ、油および水の両方において同一であった。画像（ｈ〜ｊ）は、基板から削り落とされた後の水中の円形ネットワークを示している：（ｈ）ビーカーの壁部に寄りかかっている；（ｉ）ティップにより変形している；（ｊ）水中で自由浮遊している時に円形形状を再獲得した。すべてのネットワークは、水へと移された後で光架橋され、かつ、３７℃で２０分間維持され、かつ、室温で復元された。スケールバー：２ｍｍ。
【図４−１】図４は、異なるマイクロロッドのタイプのパターニングを製造する方法の能力を示している。画像（ａ）は、方法であって、それにより異なるマイクロロッドのタイプがプログラミングされたパターンにて製造されてもよい前記方法の図である。４つの異なる染料の濃縮したプラグ（長さ８ｃｍ）が、短い空気プラグ（長さ１ｍｍ）によって導通チュービング（Ｓ３から出る）中で仕切られている。シリンジＳ３は、これら染料プラグを、マイクロ流体チャンネルであって、その中にマイクロロッドが製造される前記マイクロ流体チャンネルの中へとシーケンシャルに注入するのに用いられる。シリンジＳ２は、ＧｅｌＭａをマイクロ流体チャンネルの中へと注入し、かつ、染料は、ＧｅｌＭａと１：１０の体積比で混ざる。この体積比は、シリンジＳ２およびシリンジＳ３を同時にポンピングすることによって制御され、シリンジＳ１からの油によって乳化された後で、着色されたプラグを形成する。画像（ｂ〜ｅ）は、内側の円から外側の円へとシーケンシャルにパターニングすることによる同心円状のネットワーク（α＝６）であり、（ｂ，ｃ）は油中におけるものであり、（ｄ，ｅ）は水中におけるものである。各輪は、異なる色の物体によって形成されている。画像（ｆ，ｇ）は、２つの異なる色のマイクロロッドを１つの円へとシーケンシャルにパターニングすることによって形成された、層状の円形ネットワーク（α＝１０）を示している。（ｃ，ｇ）における矢印は、空気プラグがチュービング中に注入された時に形成された、時々発生する形の悪いロッドを示している。画像（ｄ，ｅ）におけるネットワークは、水へと移された後で光架橋され、かつ、３７℃で２０分間インキュベートされ、かつ、室温で復元された。スケールバー：２ｍｍ。
【図４−２】図４は、異なるマイクロロッドのタイプのパターニングを製造する方法の能力を示している。画像（ａ）は、方法であって、それにより異なるマイクロロッドのタイプがプログラミングされたパターンにて製造されてもよい前記方法の図である。４つの異なる染料の濃縮したプラグ（長さ８ｃｍ）が、短い空気プラグ（長さ１ｍｍ）によって導通チュービング（Ｓ３から出る）中で仕切られている。シリンジＳ３は、これら染料プラグを、マイクロ流体チャンネルであって、その中にマイクロロッドが製造される前記マイクロ流体チャンネルの中へとシーケンシャルに注入するのに用いられる。シリンジＳ２は、ＧｅｌＭａをマイクロ流体チャンネルの中へと注入し、かつ、染料は、ＧｅｌＭａと１：１０の体積比で混ざる。この体積比は、シリンジＳ２およびシリンジＳ３を同時にポンピングすることによって制御され、シリンジＳ１からの油によって乳化された後で、着色されたプラグを形成する。画像（ｂ〜ｅ）は、内側の円から外側の円へとシーケンシャルにパターニングすることによる同心円状のネットワーク（α＝６）であり、（ｂ，ｃ）は油中におけるものであり、（ｄ，ｅ）は水中におけるものである。各輪は、異なる色の物体によって形成されている。画像（ｆ，ｇ）は、２つの異なる色のマイクロロッドを１つの円へとシーケンシャルにパターニングすることによって形成された、層状の円形ネットワーク（α＝１０）を示している。（ｃ，ｇ）における矢印は、空気プラグがチュービング中に注入された時に形成された、時々発生する形の悪いロッドを示している。画像（ｄ，ｅ）におけるネットワークは、水へと移された後で光架橋され、かつ、３７℃で２０分間インキュベートされ、かつ、室温で復元された。スケールバー：２ｍｍ。
【図５】図５は、ヤヌスマイクロロッドの製作およびパターニングの方法を示している。画像（ａ）は、最初と途中でそれぞれ、２つの異なる色（赤と緑）のＧｅｌＭａを、油で湿った乳化チュービングの中へとシーケンシャルに注入することによって、ＤＭＴ中でヤヌスマイクロロッドを製作する図である。赤いゲルが油とともにマイクロ流体チューブの遠端の中へと注入され、油プラグの間の空間を満たす赤いゲル物体を形成する。チューブのさらに下には、緑のゲルの部分が注入される。緑のゲルが注入される時間は、マイクロ流体チューブの下方への赤いゲル物体の移動と同期され、かつ、緑のゲル物体が赤いゲル物体に近接して直接注入され、２つの異なる色の領域を有する単一のゲル物体を形成するように制御される。画像（ｂ）は、油中の単分散で赤／緑のヤヌスマイクロロッド（α＝５）を示している；画像（ｂ’）は、画像（ｂ）においてロッドに沿って描かれた黒い線に沿ってとられたＲＧＢプロファイルを含有している。（ｂ’）における上側の線は、赤いプロファイルに対応する；これは、ロッドの一端において青および緑のプロファイルと比べて非常に高い。緑（中間の線）および青（下側の線）のプロファイルは、ロッドの一端において低く、かつ、他端において高い。このことは、ゲルが混ざっていないことを示している；ロッドに沿って「色の勾配」が存在し、したがって、それは２つの異なる端部を有するヤヌス粒子として説明される。画像（ｃ）は、油中の、円形にパターニングされた赤／青のヤヌスマイクロロッド（α＝１０）を示している。グラフ（ｃ’）は、グラフ（ｃ’）より上のロッドのズームイン画像中の黒い線に沿ったＲＧＢプロファイルを示している。グラフの左側における上側のプロファイルである赤いプロファイルは、ロッドの左端において高く、一方で、青および緑のプロファイルは、そこで低い強度を有する。ロッドの右端において、赤いプロファイルはゼロまで下がり、かつ、青および緑のプロファイル（ほぼ互いの上にある）は、赤いプロファイルよりも強力になる。画像（ｄ）は、０．２重量％のスパン８０界面活性剤で充填された油中の、円形にパターニングされた赤／緑のヤヌスマイクロロッド（α＝１４）を示している。スケールバー：２ｍｍ。
【図６−１】図６は、小腸モデルと似た３Ｄ構造のプリンティングを示している。画像（ａ〜ｄ）は、油中でビーカーにおいてプリントされ（（ａ）は平面図であり、かつ、（ｂ）は側面図である）、かつ、より大きいビーカーに注がれた後に水中で懸濁された（（ｃ）は平面図であり、かつ、（ｄ）は側面図である）、チューブの形態であるゲルマイクロロッド（α＝１１）のネットワークを示している。画像（ｅ〜ｇ）は、室温にて水中で２日間貯蔵された後のチューブの形状変換を示している。（ｅ）は水から出たチューブの平面図であり、かつ、（ｆ）は水から出たチューブの側面図である；（ｇ）は、水中に再懸濁されたチューブを示している。画像（ｈ）は、ヒトの小腸の断面図である。領域１〜４は、厚い平滑筋層、筋層および上皮の移行層、腸絨毛ならびに腸管腔をそれぞれ表している。画像（ｉ〜ｌ）は、プリントされたマイクロロッドチューブ（青、α＝１２）と成形ＧｅｌＭａ周辺部（赤、外層）とを含むハイブリッドチューブを示している。画像（ｉ）はチューブ全体を示している；画像（ｊ，ｋ）は（ｉ）において矢印で示された領域のズームインである。ズームイン画像は４つの同一の領域を示している：（ｉ）赤いＧｅｌＭａの輪；（ｉｉ）赤いＧｅｌＭａに定着した青いマイクロロッドの混合領域；（ｉｉｉ）マイクロロッドの円形アレイ；および（ｉｉｉｉ）チューブ内腔。チューブの高さ／長さは２ｃｍであり、これは、マイクロマニピュレーターのｚ軸の位置決め範囲と同一であった。すべてのネットワークは、水へと移された後で光架橋され、かつ、３７℃で２０分間維持され、かつ、室温で復元された。画像（ｌ）は、室温にて水中で２日間貯蔵された後で水から出て直立しているハイブリッドチューブの平面図である。スケールバー：２ｍｍ。
【図６−２】図６は、小腸モデルと似た３Ｄ構造のプリンティングを示している。画像（ａ〜ｄ）は、油中でビーカーにおいてプリントされ（（ａ）は平面図であり、かつ、（ｂ）は側面図である）、かつ、より大きいビーカーに注がれた後に水中で懸濁された（（ｃ）は平面図であり、かつ、（ｄ）は側面図である）、チューブの形態であるゲルマイクロロッド（α＝１１）のネットワークを示している。画像（ｅ〜ｇ）は、室温にて水中で２日間貯蔵された後のチューブの形状変換を示している。（ｅ）は水から出たチューブの平面図であり、かつ、（ｆ）は水から出たチューブの側面図である；（ｇ）は、水中に再懸濁されたチューブを示している。画像（ｈ）は、ヒトの小腸の断面図である。領域１〜４は、厚い平滑筋層、筋層および上皮の移行層、腸絨毛ならびに腸管腔をそれぞれ表している。画像（ｉ〜ｌ）は、プリントされたマイクロロッドチューブ（青、α＝１２）と成形ＧｅｌＭａ周辺部（赤、外層）とを含むハイブリッドチューブを示している。画像（ｉ）はチューブ全体を示している；画像（ｊ，ｋ）は（ｉ）において矢印で示された領域のズームインである。ズームイン画像は４つの同一の領域を示している：（ｉ）赤いＧｅｌＭａの輪；（ｉｉ）赤いＧｅｌＭａに定着した青いマイクロロッドの混合領域；（ｉｉｉ）マイクロロッドの円形アレイ；および（ｉｉｉｉ）チューブ内腔。チューブの高さ／長さは２ｃｍであり、これは、マイクロマニピュレーターのｚ軸の位置決め範囲と同一であった。すべてのネットワークは、水へと移された後で光架橋され、かつ、３７℃で２０分間維持され、かつ、室温で復元された。画像（ｌ）は、室温にて水中で２日間貯蔵された後で水から出て直立しているハイブリッドチューブの平面図である。スケールバー：２ｍｍ。
【図７】図７は、油から水への円形ネットワークの相間移動を示している。画像（ａ）は、管状のＧｅｌＭａマイクロロッドネットワーク（油中、青で着色されている）を示している。画像（ｂ）は、青いネットワークに侵入し、かつ、外側にこぼれ出て、ネットワークの外側の周りにプールを形成し始めたチューブ内の水（赤で着色されている）を示している。画像（ｃ，ｄ）は、赤い水に（ｃ）部分的に浸された、および、（ｄ）完全に浸された青いネットワークを示している；画像（ｅ）は、赤い水で飽和したままであるので赤い色を保持している赤い水から除去された青いネットワークを示している。
【図８】図８は、平行ロッドのパターンを含むネットワークがどのように製造されるかを示す図を含有している。（ａ）はプリントされているネットワークの側面図であり、かつ、（ｂ）は平面図であり、かつ、（ｃ）は全層プリンティング経路である。傾いたチュービング端部（出口）は、マイクロロッドを、それらがチュービングから外に出るにつれて配向する；平行ロッドは、プリンティング経路に沿った列にて配置され、かつ、プリンティング経路に対して直角方向に配向された（図（ｂ））。
【図９−１】図９は、ヘリンボンおよび円形パターンを含む、マイクロロッドの種々のプリントされたパターンを示している。この図は、ネットワーク内のゲル物体（ロッドのような）がすべて同一方向に配向されている必要がないことを示している。例えば、ヘリンボンパターニングが画像ａおよびｂに示されており、かつ、円形パターニングがｄ、ｅ、ｇおよびｈに示されている。（ａ）、（ｄ）および（ｇ）は、油中におけるパターンの明視野画像であり、かつ、（ｂ）、（ｅ）および（ｈ）は、ズームイン画像である。（ｃ）は、（ｂ）における方向性のフーリエ解析を示している。画像（ｆ）は、（ｄ）における２重円形パターン（Ｃ１およびＣ２）の方向性を示している；（ｉ）は、（ｇ）における３重円形パターン（Ｃ１、Ｃ２およびＣ３）の方向性を示している。スケールバー：２ｍｍ。
【図９−２】図９は、ヘリンボンおよび円形パターンを含む、マイクロロッドの種々のプリントされたパターンを示している。この図は、ネットワーク内のゲル物体（ロッドのような）がすべて同一方向に配向されている必要がないことを示している。例えば、ヘリンボンパターニングが画像ａおよびｂに示されており、かつ、円形パターニングがｄ、ｅ、ｇおよびｈに示されている。（ａ）、（ｄ）および（ｇ）は、油中におけるパターンの明視野画像であり、かつ、（ｂ）、（ｅ）および（ｈ）は、ズームイン画像である。（ｃ）は、（ｂ）における方向性のフーリエ解析を示している。画像（ｆ）は、（ｄ）における２重円形パターン（Ｃ１およびＣ２）の方向性を示している；（ｉ）は、（ｇ）における３重円形パターン（Ｃ１、Ｃ２およびＣ３）の方向性を示している。スケールバー：２ｍｍ。
【図１０】図１０は、高解像度の、種々の形状の、ＤＭＴで製作され、かつ、パターニングされたマイクロロッドを示している。画像（ａ〜ｅ）は、直径１００μｍの乳化チュービング中で製作されたＧｅｌＭａマイクロロッド（Ｄ＝１００μｍ）を示している。（ａ）は単分散マイクロロッドを示しており、かつ、（ｂ）はマイクロロッドチェーンを示している。α＝３。画像（ｃ〜ｅ）は、平行にパターニングされた湾曲したマイクロロッドおよび湾曲していないマイクロロッド（α＝２０）を示している。湾曲したマイクロロッドは、チュービング中でのより短いインキュベーション時間で製作された。画像（ｆ〜ｈ）は、直径５０μｍの乳化チューブ中で製作されたＧｅｌＭａマイクロロッド（Ｄ＝５０μｍ）を示している。（ｆ）単分散マイクロロッド。α＝１１。（ｇ，ｈ）平行にパターニングされたマイクロロッド（α＝３０）。
【図１１】図１１は、マイクロロッドの回転角度δとともに変化するマイクロロッドの方向θを示すことによって円形パターニングにおいて用いられる座標系を示している。低いレイノルズ数においてニュートン流体に懸濁された剛性マイクロロッドに適用されるジェフリー方程式によれば、回転角度ｔａｎδ＝１／α  ｔａｎ［−γ・ｔ・ａ／ａ２＋１  ＋ｔａｎ−１ （ａ・ｔａｎδ０）］  δ０はｔ＝０におけるδの値であり、傾いた端部の水平方向と同一である；αはマイクロロッドのアスペクト比である；γ・はひずみ速度であり、かつ、γ・∝ｖ。チュービングの位置は一定であるので、ｔは一定の値であると推定し、ｔａｎδ＝ａ・ｔａｎ（−ｂ・ｖ＋ｃ）、したがって、θ＝π／２  −δ＝π／２  −ａｒｃｔａｎ（ａ・ｔａｎ（ｂ・ｖ＋ｃ））、かつ、図３ｃにおける実験データをフィッティングした後では、θ（°）＝９０°−δ＝９０°−５７°・ｔａｎ−１（０．１５ｔａｎ（１０ｖ−１．６））である。
【図１２】図１２は、油中での単一のマイクロロッドの操作を示している。（ａ）赤いマイクロロッド（α＝７、３つの輪のうちの真ん中）および緑のマイクロロッド（α＝５、外側と内側の輪）の円形パターン。（ｂ）は、白い矢尻で示された３つの緑のロッドをドープしている赤い円形パターンのズームイン画像である。画像（ｃ，ｄ）は、ピペットティップの中に吸引された（ｃ）緑および（ｄ）赤のマイクロロッドの一体成形物を示している。スケールバー：２ｍｍ。
【図１３】図１３は、２つの成分（ＧｅｌＭａおよびコラーゲン）を含むロッドの形成を示している。第１のステップは、ＤＭＴ混合（マイクロ流体チューブ中での混合）によって、コラーゲンＩをＧｅｌＭａマイクロロッドの中に均質に溶け込ませることを含んでいる。コラーゲンＩは、３．６ｍｇ／ｍｌの中和コラーゲン（コラーゲンタイプＩ、ラットの尾、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社、英国）と１．０ｍｇ／ｍｌのフルオロセイン複合コラーゲン（Ｄ１２０６０、Ｔｈｅｒｍｏ  Ｆｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社、英国）との等体積の混合物であった。ＧｅｌＭａは、ＤＰＢＳ中で６．０重量％であった。画像（ａ，ｂ）は、ペトリ皿中にゲル化したＧｅｌＭａとは別にコラーゲンを堆積させることによって形成された、ＧｅｌＭａおよびコラーゲンＩの別個の領域を示している。矢尻は、コラーゲンとＧｅｌＭａとの間の境界を示している。蛍光画像は、２つの相の明確な分離を示している。画像（ｃ）は、ＤＭＴチュービング中のＧｅｌＭａとコラーゲンＩとの均質である混合を示している。ＧｅｌＭａ相とコラーゲン相とは、それぞれ４０℃および８℃でストックされ、かつ、乳化において即座に混ぜられた。画像（ｄ，ｅ）は、１：２の体積流量比にて形成された、コラーゲンＩおよびＧｅｌＭａの均質である混合物で構成されたマイクロロッドを示している。スケールバー：２００μｍ。
【図１４−１】図１４は、ＤＭＴシステムを用いたマトリゲルマイクロロッドの製作を示している。画像（ａ）図１ａにおけるＧｅｌＭａ相をマトリゲルと置換することによってＰＴＦＥチュービング中で形成されたマトリゲルマイクロロッド。溶液とチュービングとは、８℃で貯蔵された。その後、チュービングはシリンジから取り外され、密封され、３７℃で２時間インキュベートされた。インキュベーション後、チュービングは油で満たされたシリンジに接続され、かつ、制御された流量にてチュービングからマトリゲルマイクロロッドが汲み出された。画像（ｂ，ｃ）は、油中における異なるサイズのマトリゲルマイクロロッドの明視野画像である。画像（ｄ）は、マイクロロッドの２つのタイムラプス画像を示しており、最初のものは油中での堆積後２分にて撮られ（左）、かつ、２番目のものは油中における３７℃での３０分間のインキュベーション後に撮られた（右）。チュービングは長さ１．２ｍであり、かつ、内径（ＩＤ）３００μｍであり、かつ、１００μｌの溶液を貯蔵した。画像（ｅ〜ｇ）は、（ｅ）ヤヌスロッドと、（ｆ）３つ組みのマトリゲルロッドと、（ｇ）鎖状のヤヌスロッドとの明視野および蛍光画像を示している。（ｅ）におけるヤヌスロッドは、図５ａにおけるスキームを踏襲して製作されたが、赤いＧｅｌＭａ相を、７×１０６／ｍｌにて１０μｍのオレンジ蛍光のＦｌｕｏｒｏＳｈｅｒｅｓ（登録商標）ポリスチレンマイクロスフェア（Ｆ８８３３、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社、英国）で充填されたマトリゲルと置換し、かつ、緑のＧｅｌＭａを純粋なマトリゲルと置換した。チュービングは、粒子で充填されたマトリゲルの乳化後、第２次乳化に進む前に３７℃で２時間インキュベートされた。スケールバー：３００μｍ。
【図１４−２】図１４は、ＤＭＴシステムを用いたマトリゲルマイクロロッドの製作を示している。画像（ａ）図１ａにおけるＧｅｌＭａ相をマトリゲルと置換することによってＰＴＦＥチュービング中で形成されたマトリゲルマイクロロッド。溶液とチュービングとは、８℃で貯蔵された。その後、チュービングはシリンジから取り外され、密封され、３７℃で２時間インキュベートされた。インキュベーション後、チュービングは油で満たされたシリンジに接続され、かつ、制御された流量にてチュービングからマトリゲルマイクロロッドが汲み出された。画像（ｂ，ｃ）は、油中における異なるサイズのマトリゲルマイクロロッドの明視野画像である。画像（ｄ）は、マイクロロッドの２つのタイムラプス画像を示しており、最初のものは油中での堆積後２分にて撮られ（左）、かつ、２番目のものは油中における３７℃での３０分間のインキュベーション後に撮られた（右）。チュービングは長さ１．２ｍであり、かつ、内径（ＩＤ）３００μｍであり、かつ、１００μｌの溶液を貯蔵した。画像（ｅ〜ｇ）は、（ｅ）ヤヌスロッドと、（ｆ）３つ組みのマトリゲルロッドと、（ｇ）鎖状のヤヌスロッドとの明視野および蛍光画像を示している。（ｅ）におけるヤヌスロッドは、図５ａにおけるスキームを踏襲して製作されたが、赤いＧｅｌＭａ相を、７×１０６／ｍｌにて１０μｍのオレンジ蛍光のＦｌｕｏｒｏＳｈｅｒｅｓ（登録商標）ポリスチレンマイクロスフェア（Ｆ８８３３、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社、英国）で充填されたマトリゲルと置換し、かつ、緑のＧｅｌＭａを純粋なマトリゲルと置換した。チュービングは、粒子で充填されたマトリゲルの乳化後、第２次乳化に進む前に３７℃で２時間インキュベートされた。スケールバー：３００μｍ。
【図１５】図１５は、ＤＰＢＳ中における６．０重量％のＧｅｌＭａの粘弾性を示している：（ａ）せん断速度τの関数としての粘度；（ｂ）応力−ひずみ曲線、（ｃ）粘弾性係数のリスト。曲線Ａ（グラフ（ａ）における上側の曲線）は初期粘度を表しており、かつ、曲線Ｂ（グラフ（ａ）における下側の曲線）は、１０分間の構造回復後の粘度であり、これら粘度は、３７℃にて、ひずみ制御レオメーター（Ｇｅｍｉｎｉ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｒｈｅｏｍｅｔｅｒ、Ｂｏｈｌｉｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社、英国）上でとられた。機械的測定は、ＵＶ架橋後２２℃にて動的機械分析器（ＤＭＡ  Ｑ８００、ＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ社、英国）を用いて実行された。
【図１６】図１６は、Ｃｏｍｓｏｌ  Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓを用いたチュービング中の流体力学的環境のシミュレーションを示している。図（ａ）は、チュービング中のゲル物体の２Ｄ軸対称モデルを示している。画像（ｂ〜ｄ）は、標準化された、（ｂ）速度の大きさ、（ｃ）面内せん断εおよび（ｄ）チュービング中の速度場から派生した外延的ひずみηの輪郭である：（ｂ１）ＧｅｌＭａの単相流（ＳＰＦ）；（ｂ２）油（μｏ＝０．００２Ｐａ・ｓ）中の低粘度ＧｅｌＭａプラグ（μｇ＝０．０１Ｐａ・ｓ）；（ｂ３）油中の高粘度ＧｅｌＭａプラグ（μｇ＝１００Ｐａ・ｓ）。面内せん断と外延的ひずみ速度とは、ε = ∂ｕ/∂z + ∂ｖ/∂xおよびη = ∂ｕ/∂x + ∂ｖ/∂zからそれぞれ計算された。ｕとｖとは、それぞれ、縦方向および横方向の速度成分である。速度の大きさｕは、ｖａによって標準化された（すなわち、ｕ／ｖａ）；せん断成分は、ｖａ／ｒによって標準化された（すなわち、ε・ｒ／ｖａおよびη・ｒ／ｖａ）。画像（ｅ〜ｇ）は、ＳＰＦおよび種々の粘度のプラグにおける（ｅ）ｕ／ｖａ（ｆ）ε・ｒ／ｖａ（ｇ）η・ｒ／ｖａの標準化された周波数を示している。
【図１７】図１７は、ゲル物体の中へのＮＩＨ３Ｔ３細胞の組み込みを示している。安定的にＧＦＰを発現するＮＩＨ３Ｔ３細胞株（ＮＩＨ−３Ｔ３／ＧＦＰ）が、ＧｅｌＭａロッドの中および上で培養された。画像（ａ〜ｄ）は、ＧｅｌＭａロッドであって、その中に細胞を有する前記ＧｅｌＭａロッドを示している。細胞はまず、５×１０６／ｍｌにて６．０重量％のＧｅｌＭａの中に充填され、かつ、（ａ，ｂ）培養４日目および（ｃ，ｄ）培養１５日目に撮像された。画像（ｅ〜ｆ）は、ＧｅｌＭａロッドであって、その上に細胞を有する前記ＧｅｌＭａロッドを示している。細胞は、培養培地中で１×１０７／ｍｌにて光架橋した６．０重量％のＧｅｌＭａネットワークの上に播種され、１０体積％のマトリゲルで補充され、かつ、２日間培養された。スケールバー：２００μｍ。
【図１８】図１８は、ゲル物体が、キレート剤との接触の際にゾル−ゲル転移を経験するゲル前駆体材料からどのように形成されてもよいかを示す図である。
【図１９−１】図１９は、配向されたＧｅｌＭａマイクロロッド中での３Ｄ細胞培養を示している。細胞は、そうでない旨の注記がなければ、ＰＢＳ中で６．０重量体積％のＧｅｌＭａの中に７．０×１０６細胞ｍＬ−１にて充填された。（ａ，ｂ）は、（ａ）培養４日（Ｄ４）および（ｂ）培養９日（Ｄ９）後におけるマイクロロッド中のＨＥＫ２９３細胞を示している。蛍光画像は、カルセイン−ＡＭ（緑）で染色された生細胞とヨウ化プロピジウム（赤、画像中、赤い点はほとんど見られない）で染色された死細胞を示している。Ｑｏ＝２５０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。（ｃ，ｄ）平行マイクロロッドアレイにて培養されたＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ。細胞は、（ｃ）培養４日目および（ｄ）培養１５日目に、明視野およびＧＦＰ蛍光の両方で撮像された。Ｑｏ＝１５０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。（ｅ）平行マイクロロッドアレイにて１０日間培養され、かつ、カルセインＡＭ（緑）で染色されたヒト骨格筋芽細胞（ＨＳｋＭ）。Ｑｏ＝１８０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。（ｆ）いっそう柔らかいマイクロロッド（４．０重量体積％のＧｅｌＭａ）にて５日間培養されたヒト結腸筋線維芽細胞（ＣＣＤ１８Ｃｏ）。（ｇ）いっそう硬いマイクロロッドおよびマイクロロッドアレイ（６．０重量体積％のＧｅｌＭａ）にて９日間培養されたＣＣＤ１８Ｃｏ細胞。図２１には、２つのマイクロロッドアレイの対応する明視野画像がある。Ｑｏ＝１８０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。Ｆ−アクチンは、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｏｕｒ（登録商標）６４７（マゼンタ）でタグ付けされたファロイジンで標識された。核は、ＤＡＰＩ（青）で標識された。（ａ，ｆ，ｇ）におけるマイクロロッドは、輪郭が白で描かれている。（ｇ）における黄色い矢印は、広がり、かつ、近接するロッドを横切って移動した細胞を示している。（ｄ〜ｇ）における細胞伸長およびアクチン線維整列の定量化は、ＩｍａｇｅＪプラグインであるＦｉｂｒｉｌＴｏｏｌを用いた緑およびマゼンタ蛍光信号の異方性解析によって実行された。数字のふられた画像の異方性：（１）０．１９、（２）０．１１、（３）０．３６、（４）０．１７、（５）０．０７、（６）０．０４。０．０７より上のスコアを有する細胞は、目で認識できる整列を示している。（ｈ）カルセインＡＭ（生）およびヨウ化プロピジウム（死）で染色することによる、１５日間にわたる異なる細胞タイプの生存率。データは、（左のカラムから右のカラムに向かって）ＨＥＫ２９３Ｔ細胞、ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞、ＨＳｋＭ細胞およびＣＣＤ１８Ｃｏ細胞について、２日目および９日目において示されている。データは、（左のカラムから右のカラムに向かって）ＨＥＫ２９３Ｔ細胞およびＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞について、１５日目において示されている。（ｉ〜ｌ）３つ組みのＧｅｌＭａマイクロロッド中の２つの異なる細胞タイプの３Ｄ共培養の概略（ｉ）および蛍光画像（ｊ〜ｌ）。ＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ商標Ｒｅｄで染色されたＨＥＫ２９３Ｔ細胞とＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ線維芽細胞（緑）とが、チュービング中のプラグ形成の前に１．０×１０７細胞ｍＬ−１にてＧｅｌＭａ（ＰＢＳ中で６重量体積％）中に懸濁された。赤���染色された細胞は各ロッドのいずれかの端部に現れ、一方で、緑で染色された細胞は各ロッドの中央部に現れる。（ｉ）３つ組みのＧｅｌＭａロッドが、第２相（赤）の第１相（緑）に対する流量比を２：３に調整することによって形成された。画像１９（ｊ）、（ｋ）および（ｌ）は、３つ組みのロッド（すなわち、３つのゲル領域を含有するロッド）中の２つの異なる細胞タイプの３Ｄ共培養を示している。画像１９（ｊ）は、プリンティング後２時間における油（テトラデカン）中の３つ組みのロッドを示している。（ｋ，ｌ）それぞれ、培養１日後および培養２日後における培地中の３つ組みのロッド。マイクロロッドは、輪郭が白で示されている。Ｑｏ＝２５０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝３００〜４５０μＬ  ｈ−１。（ｊ）以外のすべてのパネル中の細胞を搭載したマイクロロッドは、培地に移された後で光架橋された。すべてのパネルにおけるスケールバー：２００μｍ。
【図１９−２】図１９は、配向されたＧｅｌＭａマイクロロッド中での３Ｄ細胞培養を示している。細胞は、そうでない旨の注記がなければ、ＰＢＳ中で６．０重量体積％のＧｅｌＭａの中に７．０×１０６細胞ｍＬ−１にて充填された。（ａ，ｂ）は、（ａ）培養４日（Ｄ４）および（ｂ）培養９日（Ｄ９）後におけるマイクロロッド中のＨＥＫ２９３細胞を示している。蛍光画像は、カルセイン−ＡＭ（緑）で染色された生細胞とヨウ化プロピジウム（赤、画像中、赤い点はほとんど見られない）で染色された死細胞を示している。Ｑｏ＝２５０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。（ｃ，ｄ）平行マイクロロッドアレイにて培養されたＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ。細胞は、（ｃ）培養４日目および（ｄ）培養１５日目に、明視野およびＧＦＰ蛍光の両方で撮像された。Ｑｏ＝１５０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。（ｅ）平行マイクロロッドアレイにて１０日間培養され、かつ、カルセインＡＭ（緑）で染色されたヒト骨格筋芽細胞（ＨＳｋＭ）。Ｑｏ＝１８０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。（ｆ）いっそう柔らかいマイクロロッド（４．０重量体積％のＧｅｌＭａ）にて５日間培養されたヒト結腸筋線維芽細胞（ＣＣＤ１８Ｃｏ）。（ｇ）いっそう硬いマイクロロッドおよびマイクロロッドアレイ（６．０重量体積％のＧｅｌＭａ）にて９日間培養されたＣＣＤ１８Ｃｏ細胞。図２１には、２つのマイクロロッドアレイの対応する明視野画像がある。Ｑｏ＝１８０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。Ｆ−アクチンは、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｏｕｒ（登録商標）６４７（マゼンタ）でタグ付けされたファロイジンで標識された。核は、ＤＡＰＩ（青）で標識された。（ａ，ｆ，ｇ）におけるマイクロロッドは、輪郭が白で描かれている。（ｇ）における黄色い矢印は、広がり、かつ、近接するロッドを横切って移動した細胞を示している。（ｄ〜ｇ）における細胞伸長およびアクチン線維整列の定量化は、ＩｍａｇｅＪプラグインであるＦｉｂｒｉｌＴｏｏｌを用いた緑およびマゼンタ蛍光信号の異方性解析によって実行された。数字のふられた画像の異方性：（１）０．１９、（２）０．１１、（３）０．３６、（４）０．１７、（５）０．０７、（６）０．０４。０．０７より上のスコアを有する細胞は、目で認識できる整列を示している。（ｈ）カルセインＡＭ（生）およびヨウ化プロピジウム（死）で染色することによる、１５日間にわたる異なる細胞タイプの生存率。データは、（左のカラムから右のカラムに向かって）ＨＥＫ２９３Ｔ細胞、ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞、ＨＳｋＭ細胞およびＣＣＤ１８Ｃｏ細胞について、２日目および９日目において示されている。データは、（左のカラムから右のカラムに向かって）ＨＥＫ２９３Ｔ細胞およびＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞について、１５日目において示されている。（ｉ〜ｌ）３つ組みのＧｅｌＭａマイクロロッド中の２つの異なる細胞タイプの３Ｄ共培養の概略（ｉ）および蛍光画像（ｊ〜ｌ）。ＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ商標Ｒｅｄで染色されたＨＥＫ２９３Ｔ細胞とＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ線維芽細胞（緑）とが、チュービング中のプラグ形成の前に１．０×１０７細胞ｍＬ−１にてＧｅｌＭａ（ＰＢＳ中で６重量体積％）中に懸濁された。赤���染色された細胞は各ロッドのいずれかの端部に現れ、一方で、緑で染色された細胞は各ロッドの中央部に現れる。（ｉ）３つ組みのＧｅｌＭａロッドが、第２相（赤）の第１相（緑）に対する流量比を２：３に調整することによって形成された。画像１９（ｊ）、（ｋ）および（ｌ）は、３つ組みのロッド（すなわち、３つのゲル領域を含有するロッド）中の２つの異なる細胞タイプの３Ｄ共培養を示している。画像１９（ｊ）は、プリンティング後２時間における油（テトラデカン）中の３つ組みのロッドを示している。（ｋ，ｌ）それぞれ、培養１日後および培養２日後における培地中の３つ組みのロッド。マイクロロッドは、輪郭が白で示されている。Ｑｏ＝２５０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝３００〜４５０μＬ  ｈ−１。（ｊ）以外のすべてのパネル中の細胞を搭載したマイクロロッドは、培地に移された後で光架橋された。すべてのパネルにおけるスケールバー：２００μｍ。
【図１９−３】図１９は、配向されたＧｅｌＭａマイクロロッド中での３Ｄ細胞培養を示している。細胞は、そうでない旨の注記がなければ、ＰＢＳ中で６．０重量体積％のＧｅｌＭａの中に７．０×１０６細胞ｍＬ−１にて充填された。（ａ，ｂ）は、（ａ）培養４日（Ｄ４）および（ｂ）培養９日（Ｄ９）後におけるマイクロロッド中のＨＥＫ２９３細胞を示している。蛍光画像は、カルセイン−ＡＭ（緑）で染色された生細胞とヨウ化プロピジウム（赤、画像中、赤い点はほとんど見られない）で染色された死細胞を示している。Ｑｏ＝２５０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。（ｃ，ｄ）平行マイクロロッドアレイにて培養されたＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ。細胞は、（ｃ）培養４日目および（ｄ）培養１５日目に、明視野およびＧＦＰ蛍光の両方で撮像された。Ｑｏ＝１５０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。（ｅ）平行マイクロロッドアレイにて１０日間培養され、かつ、カルセインＡＭ（緑）で染色されたヒト骨格筋芽細胞（ＨＳｋＭ）。Ｑｏ＝１８０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。（ｆ）いっそう柔らかいマイクロロッド（４．０重量体積％のＧｅｌＭａ）にて５日間培養されたヒト結腸筋線維芽細胞（ＣＣＤ１８Ｃｏ）。（ｇ）いっそう硬いマイクロロッドおよびマイクロロッドアレイ（６．０重量体積％のＧｅｌＭａ）にて９日間培養されたＣＣＤ１８Ｃｏ細胞。図２１には、２つのマイクロロッドアレイの対応する明視野画像がある。Ｑｏ＝１８０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝４５０μＬ  ｈ−１。Ｆ−アクチンは、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｏｕｒ（登録商標）６４７（マゼンタ）でタグ付けされたファロイジンで標識された。核は、ＤＡＰＩ（青）で標識された。（ａ，ｆ，ｇ）におけるマイクロロッドは、輪郭が白で描かれている。（ｇ）における黄色い矢印は、広がり、かつ、近接するロッドを横切って移動した細胞を示している。（ｄ〜ｇ）における細胞伸長およびアクチン線維整列の定量化は、ＩｍａｇｅＪプラグインであるＦｉｂｒｉｌＴｏｏｌを用いた緑およびマゼンタ蛍光信号の異方性解析によって実行された。数字のふられた画像の異方性：（１）０．１９、（２）０．１１、（３）０．３６、（４）０．１７、（５）０．０７、（６）０．０４。０．０７より上のスコアを有する細胞は、目で認識できる整列を示している。（ｈ）カルセインＡＭ（生）およびヨウ化プロピジウム（死）で染色することによる、１５日間にわたる異なる細胞タイプの生存率。データは、（左のカラムから右のカラムに向かって）ＨＥＫ２９３Ｔ細胞、ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞、ＨＳｋＭ細胞およびＣＣＤ１８Ｃｏ細胞について、２日目および９日目において示されている。データは、（左のカラムから右のカラムに向かって）ＨＥＫ２９３Ｔ細胞およびＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞について、１５日目において示されている。（ｉ〜ｌ）３つ組みのＧｅｌＭａマイクロロッド中の２つの異なる細胞タイプの３Ｄ共培養の概略（ｉ）および蛍光画像（ｊ〜ｌ）。ＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ商標Ｒｅｄで染色されたＨＥＫ２９３Ｔ細胞とＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ線維芽細胞（緑）とが、チュービング中のプラグ形成の前に１．０×１０７細胞ｍＬ−１にてＧｅｌＭａ（ＰＢＳ中で６重量体積％）中に懸濁された。赤���染色された細胞は各ロッドのいずれかの端部に現れ、一方で、緑で染色された細胞は各ロッドの中央部に現れる。（ｉ）３つ組みのＧｅｌＭａロッドが、第２相（赤）の第１相（緑）に対する流量比を２：３に調整することによって形成された。画像１９（ｊ）、（ｋ）および（ｌ）は、３つ組みのロッド（すなわち、３つのゲル領域を含有するロッド）中の２つの異なる細胞タイプの３Ｄ共培養を示している。画像１９（ｊ）は、プリンティング後２時間における油（テトラデカン）中の３つ組みのロッドを示している。（ｋ，ｌ）それぞれ、培養１日後および培養２日後における培地中の３つ組みのロッド。マイクロロッドは、輪郭が白で示されている。Ｑｏ＝２５０μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝３００〜４５０μＬ  ｈ−１。（ｊ）以外のすべてのパネル中の細胞を搭載したマイクロロッドは、培地に移された後で光架橋された。すべてのパネルにおけるスケールバー：２００μｍ。
【図２０−１】図２０は、マトリゲルマイクロロッドとその中の細胞とを示している。（ａ）マトリゲルマイクロロッドの形成を示した概略。マトリゲル、油（テトラデカン）およびチュービングは８℃であり、かつ、収集チュービング中にはマトリゲルプラグが形成された。収集チューブはシリンジから取り外され、密封され、かつ、３７℃で１時間インキュベートされた。チュービングは長さ１．２ｍであり、かつ、ＩＤが３００μｍであり、かつ、溶液をほぼ１００μＬ貯蔵し得た。インキュベーション後、チュービングは油で満たされたシリンジに再接続され、かつ、マトリゲルマイクロロッドが室温にて制御された流量（Ｑｍ＝５００μＬ  ｈ−１）でチュービングから押し出された。（ｂ）油中のマトリゲルマイクロロッド（α＝４）の明視野画像。（ｃ）油中での堆積後２分（左）および油中での３７℃での３０分間のインキュベーション後（右）のマイクロロッドの画像。（ｄ）油中（左）で、および、ＰＢＳへの移動後（右）に撮像されたマトリゲルマイクロロッドネットワーク。（ｅ）ヤヌスマトリゲルロッドは、次のステップにて製作された：１．  ８℃で７．０×１０６粒子ｍＬ−１にて蛍光ポリスチレンマイクロスフェア（ＦｌｕｏＳｐｈｅｒｅｓ（登録商標）、Ｄ＝１０μｍ、オレンジ）で充填されたマトリゲルプラグ（赤）を形成するステップ；２．  プラグを３７℃で１時間インキュベートするステップ；３．  ８℃で第２のマトリゲル相（純粋なマトリゲル、青）を注入するステップ；４．  ヤヌスプラグを３７℃で１時間インキュベートするステップ；５．  ヤヌスロッドをチュービングから押し出すステップ。（ｆ，ｇ）（ｆ）ヤヌスおよび（ｇ）３つ組みのマトリゲルロッドの明視野（左）ならびに蛍光（右）画像。３つ組みのマトリゲルロッドは、純粋なマトリゲルの粒子含有マトリゲルに対する流量比を５０％増大させることによって形成された。（ｈ，ｉ）マトリゲルマイクロロッド中の３Ｄ細胞培養。ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞がまず、１．０×１０７細胞ｍＬ−１にてマトリゲル中に懸濁された。細胞を含有するマトリゲルロッドが、培地中で３日間培養された。（ｈ）ロッド中の細胞のｚ−投影ＧＦＰ画像と、ある領域のズームイン画像。（上、左）ロッドの厚さの半分を横切るｘｚおよびｙｚ断面の正射影図が示されている。ＧＦＰ蛍光のアーチは、細胞が主にマイクロロッドの周辺に分配されたことを示している。（ｉ）矢印で示したように、２つのマイクロロッドを架橋する細胞の蛍光画像。（ｊ〜ｌ）マトリゲルマイクロロッドアレイ中の３Ｄ細胞培養。ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞がまず、１．０×１０７細胞ｍＬ−１にてマトリゲル中に懸濁された。（ｊ）油中で１時間堆積した細胞担持マトリゲルロッドアレイの明視野画像。（ｋ，ｌ）培地への移動後（ｋ）１時間（Ｄ０）および３日（Ｄ３）におけるマトリゲルロッドアレイのＧＦＰ蛍光。すべての撮像は、室温で実行された。Ｑｏ＝５００μＬ  ｈ−１；マトリゲルの体積流量、Ｑｍ＝３００〜１５００μＬ  ｈ−１。すべてのパネルにおけるスケールバー：３００μｍ。
【図２０−２】図２０は、マトリゲルマイクロロッドとその中の細胞とを示している。（ａ）マトリゲルマイクロロッドの形成を示した概略。マトリゲル、油（テトラデカン）およびチュービングは８℃であり、かつ、収集チュービング中にはマトリゲルプラグが形成された。収集チューブはシリンジから取り外され、密封され、かつ、３７℃で１時間インキュベートされた。チュービングは長さ１．２ｍであり、かつ、ＩＤが３００μｍであり、かつ、溶液をほぼ１００μＬ貯蔵し得た。インキュベーション後、チュービングは油で満たされたシリンジに再接続され、かつ、マトリゲルマイクロロッドが室温にて制御された流量（Ｑｍ＝５００μＬ  ｈ−１）でチュービングから押し出された。（ｂ）油中のマトリゲルマイクロロッド（α＝４）の明視野画像。（ｃ）油中での堆積後２分（左）および油中での３７℃での３０分間のインキュベーション後（右）のマイクロロッドの画像。（ｄ）油中（左）で、および、ＰＢＳへの移動後（右）に撮像されたマトリゲルマイクロロッドネットワーク。（ｅ）ヤヌスマトリゲルロッドは、次のステップにて製作された：１．  ８℃で７．０×１０６粒子ｍＬ−１にて蛍光ポリスチレンマイクロスフェア（ＦｌｕｏＳｐｈｅｒｅｓ（登録商標）、Ｄ＝１０μｍ、オレンジ）で充填されたマトリゲルプラグ（赤）を形成するステップ；２．  プラグを３７℃で１時間インキュベートするステップ；３．  ８℃で第２のマトリゲル相（純粋なマトリゲル、青）を注入するステップ；４．  ヤヌスプラグを３７℃で１時間インキュベートするステップ；５．  ヤヌスロッドをチュービングから押し出すステップ。（ｆ，ｇ）（ｆ）ヤヌスおよび（ｇ）３つ組みのマトリゲルロッドの明視野（左）ならびに蛍光（右）画像。３つ組みのマトリゲルロッドは、純粋なマトリゲルの粒子含有マトリゲルに対する流量比を５０％増大させることによって形成された。（ｈ，ｉ）マトリゲルマイクロロッド中の３Ｄ細胞培養。ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞がまず、１．０×１０７細胞ｍＬ−１にてマトリゲル中に懸濁された。細胞を含有するマトリゲルロッドが、培地中で３日間培養された。（ｈ）ロッド中の細胞のｚ−投影ＧＦＰ画像と、ある領域のズームイン画像。（上、左）ロッドの厚さの半分を横切るｘｚおよびｙｚ断面の正射影図が示されている。ＧＦＰ蛍光のアーチは、細胞が主にマイクロロッドの周辺に分配されたことを示している。（ｉ）矢印で示したように、２つのマイクロロッドを架橋する細胞の蛍光画像。（ｊ〜ｌ）マトリゲルマイクロロッドアレイ中の３Ｄ細胞培養。ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞がまず、１．０×１０７細胞ｍＬ−１にてマトリゲル中に懸濁された。（ｊ）油中で１時間堆積した細胞担持マトリゲルロッドアレイの明視野画像。（ｋ，ｌ）培地への移動後（ｋ）１時間（Ｄ０）および３日（Ｄ３）におけるマトリゲルロッドアレイのＧＦＰ蛍光。すべての撮像は、室温で実行された。Ｑｏ＝５００μＬ  ｈ−１；マトリゲルの体積流量、Ｑｍ＝３００〜１５００μＬ  ｈ−１。すべてのパネルにおけるスケールバー：３００μｍ。
【図２０−３】図２０は、マトリゲルマイクロロッドとその中の細胞とを示している。（ａ）マトリゲルマイクロロッドの形成を示した概略。マトリゲル、油（テトラデカン）およびチュービングは８℃であり、かつ、収集チュービング中にはマトリゲルプラグが形成された。収集チューブはシリンジから取り外され、密封され、かつ、３７℃で１時間インキュベートされた。チュービングは長さ１．２ｍであり、かつ、ＩＤが３００μｍであり、かつ、溶液をほぼ１００μＬ貯蔵し得た。インキュベーション後、チュービングは油で満たされたシリンジに再接続され、かつ、マトリゲルマイクロロッドが室温にて制御された流量（Ｑｍ＝５００μＬ  ｈ−１）でチュービングから押し出された。（ｂ）油中のマトリゲルマイクロロッド（α＝４）の明視野画像。（ｃ）油中での堆積後２分（左）および油中での３７℃での３０分間のインキュベーション後（右）のマイクロロッドの画像。（ｄ）油中（左）で、および、ＰＢＳへの移動後（右）に撮像されたマトリゲルマイクロロッドネットワーク。（ｅ）ヤヌスマトリゲルロッドは、次のステップにて製作された：１．  ８℃で７．０×１０６粒子ｍＬ−１にて蛍光ポリスチレンマイクロスフェア（ＦｌｕｏＳｐｈｅｒｅｓ（登録商標）、Ｄ＝１０μｍ、オレンジ）で充填されたマトリゲルプラグ（赤）を形成するステップ；２．  プラグを３７℃で１時間インキュベートするステップ；３．  ８℃で第２のマトリゲル相（純粋なマトリゲル、青）を注入するステップ；４．  ヤヌスプラグを３７℃で１時間インキュベートするステップ；５．  ヤヌスロッドをチュービングから押し出すステップ。（ｆ，ｇ）（ｆ）ヤヌスおよび（ｇ）３つ組みのマトリゲルロッドの明視野（左）ならびに蛍光（右）画像。３つ組みのマトリゲルロッドは、純粋なマトリゲルの粒子含有マトリゲルに対する流量比を５０％増大させることによって形成された。（ｈ，ｉ）マトリゲルマイクロロッド中の３Ｄ細胞培養。ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞がまず、１．０×１０７細胞ｍＬ−１にてマトリゲル中に懸濁された。細胞を含有するマトリゲルロッドが、培地中で３日間培養された。（ｈ）ロッド中の細胞のｚ−投影ＧＦＰ画像と、ある領域のズームイン画像。（上、左）ロッドの厚さの半分を横切るｘｚおよびｙｚ断面の正射影図が示されている。ＧＦＰ蛍光のアーチは、細胞が主にマイクロロッドの周辺に分配されたことを示している。（ｉ）矢印で示したように、２つのマイクロロッドを架橋する細胞の蛍光画像。（ｊ〜ｌ）マトリゲルマイクロロッドアレイ中の３Ｄ細胞培養。ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞がまず、１．０×１０７細胞ｍＬ−１にてマトリゲル中に懸濁された。（ｊ）油中で１時間堆積した細胞担持マトリゲルロッドアレイの明視野画像。（ｋ，ｌ）培地への移動後（ｋ）１時間（Ｄ０）および３日（Ｄ３）におけるマトリゲルロッドアレイのＧＦＰ蛍光。すべての撮像は、室温で実行された。Ｑｏ＝５００μＬ  ｈ−１；マトリゲルの体積流量、Ｑｍ＝３００〜１５００μＬ  ｈ−１。すべてのパネルにおけるスケールバー：３００μｍ。
【図２１】図２１は、ＣＣＤ１８−Ｃｏ細胞で充填されたＧｅｌＭａマイクロロッドアレイの明視野画像である。この画像は、図１９ｇにおけるマイクロロッドアレイの蛍光画像に対応する。スケールバー：２００μｍ。
【図２２−１】図２２は、培養３週間後に撮像された、ＧｅｌＭａマイクロロッドおよびロッドアレイ上で増殖したヒト腸Ｃａｃｏ−２細胞を示している。（ａ）Ｃａｃｏ−２とともに成長したＧｅｌＭａマイクロロッドアレイの明視野画像。（ｂ）固定後にＺＯ−１（タイトジャンクション構成タンパク質−１）で免疫染色され、かつ、ＦＩＴＣに抱合したＣａｃｏ−２細胞の蛍光画像。破線は、マイクロロッド間の境界面を示している。（ｃ）固定前に２μＭのカルシウム−ＡＭで染色されたＣａｃｏ−２細胞の蛍光画像。（ｄ，ｅ）凍結乾燥後のチューブアレイ：（ｄ）明視野撮像；（ｅ）ＳＥＭ撮像。（ｆ）２つの異なる高さで焦点の合った、再水和したチューブアレイ上の、ＤＡＰＩ（１：１０００希釈）で染色されたＣａｃｏ−２細胞の蛍光画像。Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジンで免疫染色された、固定後のＧｅｌＭａマイクロロッドアレイの（ｇ）明視野および（ｈ）ｚ−投影蛍光画像。（ｉ）Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジンで染色された、ロッドアレイから隔離されたマイクロロッドのｚ−投影画像。（ｈ，ｉ）における長方形の画像は、ロッドの厚さを横切る関連画像における黄色い線に沿った蛍光プロファイルを示している。そうでないと注記されていないすべてのパネルにおけるスケールバー：２００μｍ。
【図２２−２】図２２は、培養３週間後に撮像された、ＧｅｌＭａマイクロロッドおよびロッドアレイ上で増殖したヒト腸Ｃａｃｏ−２細胞を示している。（ａ）Ｃａｃｏ−２とともに成長したＧｅｌＭａマイクロロッドアレイの明視野画像。（ｂ）固定後にＺＯ−１（タイトジャンクション構成タンパク質−１）で免疫染色され、かつ、ＦＩＴＣに抱合したＣａｃｏ−２細胞の蛍光画像。破線は、マイクロロッド間の境界面を示している。（ｃ）固定前に２μＭのカルシウム−ＡＭで染色されたＣａｃｏ−２細胞の蛍光画像。（ｄ，ｅ）凍結乾燥後のチューブアレイ：（ｄ）明視野撮像；（ｅ）ＳＥＭ撮像。（ｆ）２つの異なる高さで焦点の合った、再水和したチューブアレイ上の、ＤＡＰＩ（１：１０００希釈）で染色されたＣａｃｏ−２細胞の蛍光画像。Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジンで免疫染色された、固定後のＧｅｌＭａマイクロロッドアレイの（ｇ）明視野および（ｈ）ｚ−投影蛍光画像。（ｉ）Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジンで染色された、ロッドアレイから隔離されたマイクロロッドのｚ−投影画像。（ｈ，ｉ）における長方形の画像は、ロッドの厚さを横切る関連画像における黄色い線に沿った蛍光プロファイルを示している。そうでないと注記されていないすべてのパネルにおけるスケールバー：２００μｍ。
【図２３】図２３は、揮発性であり、かつ、低粘度である油で洗浄することによるネットワークの相間移動を示している。画像（ａ）および（ｃ）は、テトラデカン中でプリントされた２つの異なるネットワークを示している。画像（ｂ）および（ｄ）は、相間移動後のＰＢＳ中の２つのネットワークを示している。すべてのパネルにおけるスケールバー：２ｍｍ。
【図２４−１】図２４は、本発明による管状のマイクロロッドアレイがどのように腸の構造を模倣するかを示している。画像（ａ）は小腸の図である。腸管の内腔は絨毛と整列しており、このことは（ｂ）に示されている。絨毛はマイクロロッド様の形態を有し（ｃ）、したがって、小腸の内層は、ゲルマイクロロッドの管状アレイによって再構成されてもよい（ｄ）。画像（ａ，ｂ）は、カナダ国のＣａｎ  Ｓｔｏｃｋ  Ｐｈｏｔｏ  Ｉｎｃ．社から購入され、かつ、再編集された。
【図２４−２】図２４は、本発明による管状のマイクロロッドアレイがどのように腸の構造を模倣するかを示している。画像（ａ）は小腸の図である。腸管の内腔は絨毛と整列しており、このことは（ｂ）に示されている。絨毛はマイクロロッド様の形態を有し（ｃ）、したがって、小腸の内層は、ゲルマイクロロッドの管状アレイによって再構成されてもよい（ｄ）。画像（ａ，ｂ）は、カナダ国のＣａｎ  Ｓｔｏｃｋ  Ｐｈｏｔｏ  Ｉｎｃ．社から購入され、かつ、再編集された。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
発明の詳細な説明
本発明は、ゲルネットワークを製造するための方法を提供し、該ネットワークは複数の接合したゲル物体を含んでおり、当該方法は：
複数のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することと；
ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネルからネットワークを製造するための領域の中へと分配することと；
ネットワークを製造するための前記領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体と接触させて、ゲル物体の間の接触領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることとを含んでいる。
【００２５】
本発明はさらに、複数のゲル物体を含む接合したゲル物体のネットワークを提供し、各ゲル物体は、ゲル物体の間の接触領域において隣接するゲル物体に接合している。本発明の方法およびゲルネットワークの種々の実施形態が、以下で説明されるであろう。
【００２６】
ゲル物体
本明細書で用いられる場合、用語「ゲル物体」は、ゲルを含み、かつ、少なくとも部分的にゲル化した、ある体積の材料を意味する。したがって、ゲル物体は、起こったゲル化の程度に基づいて、固定された形状を有していてもよい。１つ以上のマイクロ流体チャンネル中での形成の時点において、ゲル物体は、固定された形状を有するほど十分にゲル化していなくてもよい。しかしながら、この時点において、マイクロ流体の壁部は、ゲル物体に対してある形状を強いるであろう。典型的には、ゲル物体がマイクロ流体チャンネルを通って進むにつれて、ますます多くのゲル化が起こり、ゲル物体がネットワークを製造するための領域において互いと接触する時までに、それらが完全にゲル化するか、または、ほぼ完全にゲル化し、かつ、それら自体の固定された形状を有するようになっている。ゲル物体の形状は、特に制限されない。ゲル物体は、例えば、球体であってもよく、ロッド形状へと引き延ばされていてもよい。ほぼ球形のゲル物体は、本明細書において小滴と呼ばれてもよい。ゲル物体の断面は、それらが細長い形状を有していようがいなかろうが、その形状について特に制限されない。「断面」は、ゲル物体の最長寸法に対して直角方向にとった断面を意味する。ゲル物体の断面は、典型的には、円、正方形もしくは長方形である；または任意のその他の多角形（例えば、六角形）である。特定の断面は、かかる断面を有するマイクロ流体チャンネルを採用することによって達成されてもよい。好ましくは、ゲル物体は円形の断面を有する；より好ましくは、ゲル物体はロッドである。
【００２７】
本明細書で用いられる場合、用語「ロッド」は、物体であって、その直径より大きい長さを有する前記物体を意味する。物体の長さは、物体の最大寸法のことであり、かつ、物体の直径は、物体の長さに沿う軸に対して直角方向にとった物体の断面の最大寸法である。ロッドの長さは、典型的には、その直径より少なくとも１０％大きい（例えば、その直径より少なくとも５０％または１００％大きい）。典型的には、ロッドは、実質的に円筒形状を有する。それは、例えば円筒形状を有していてもよい。 
【００２８】
ゲル物体は、それらのサイズに関して特に制限されない。それらは、典型的には、直径が１０〜２０００μｍまたは１０〜１０００μｍ（例えば、直径１０〜５００μｍまたは直径２５〜２５０μｍ）である。ゲル物体の特定の直径は、同一の直径を有するマイクロ流体チャンネルを採用することによって達成されてもよい。ゲル物体は、典型的には、長さが１μｍ〜１０ｍｍまたは長さが１０μｍ〜１０ｍｍ（例えば、長さ１０μｍ〜５ｍｍまたは長さ１００μｍ〜２．５ｍｍ）である。特定の長さは、マイクロ流体チャンネル中で特定のゲル物体を形成するために採用されるゲル前駆体材料の量を制御することによって達成されてもよい。ゲル物体は、典型的には、１×１０−７μｌ〜１０μｌ（例えば１．０×１０−５〜１．０μｌ、または、例えば１．０×１０−３〜１μｌもしくは１．０×１０−３〜０．１μｌ）の容量を有する。ゲル物体は、例えば、０．００５μｌ〜０．０５μｌ（例えば、０．０１〜０．０３μｌ）の体積を有していてもよい。
【００２９】
ゲル物体は、ゲルを含んでいる。ゲルは、「非流体コロイド状ネットワークまたは高分子ネットワークであって、流体によってその全体積の至る所に拡張した前記ネットワーク」と定義されてもよい。流体で拡張した時にゲルを形成することが可能なゲルの非流体成分は、本明細書でゲル形成剤と呼ばれる。ゲル形成剤は、例えば、重合体であってもよく、コロイド状であってもよい。したがって、ゲルは、流体によってその体積の至る所に拡張（すなわち、膨張）するゲル形成剤のネットワークを含んでいる。流体およびゲル形成材料からゲルを形成する方法は、「ゲル化」と呼ばれる。
【００３０】
ゲル物体は、少なくとも部分的にゲル化している。それは、完全にゲル化していてもよく、部分的にゲル化していてもよい。したがって、ゲルに加えて、ゲル物体はさらに、ゲル前駆体材料を含んでいてもよい。ゲル前駆体材料は、まだゲル化していない、ゲル形成剤および流体を含む流動性（典型的には液体）媒体である。ゲルは、ゲル前駆体材料のゲル化によって形成される。ゲル物体がゲルおよびゲル前駆体材料の両方を含んでいる時、ゲル物体は部分的にゲル化しているに過ぎない。かかるゲル物体は、「不完全にゲル化」したものとして説明されてもよい。ゲル物体がゲル前駆体材料を含んでいない時（すなわち、もはや含んでいない時）、それは「完全にゲル化」している。 
【００３１】
典型的には、本発明の方法では、１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成される複数のゲル物体は、不完全にゲル化している。このことは、ゲル物体が続いてネットワークを製造するための領域において互いに接触する時に、ゲル物体がゲル物体の間の接触領域において非常に効率的に互いに接合するという利点を有する。実際、ゲル物体が不完全にゲル化していれば、それらはゲル物体の間の接触領域において一緒に溶解し、かつ、それら領域においてさらなるゲル化が起こり、ゲル物体を一緒に接合させる。
【００３２】
ゲルの性質、および、ゲル粒子であって、それからゲルが形成されてもよい前記ゲル粒子の性質は、特に制限されない。用いられてもよい例示的なゲルは、ヒドロゲル（例えば、アガロースゲル、ゼラチンヒドロゲルまたはゼラチンメタクリレートヒドロゲル）である。ヒドロゲルは、「膨張剤（すなわち、流体）が水であるゲル」と定義されてもよい。ヒドロゲルは、ゲル形成剤の水溶液のゲル化によって製造される。ヒドロゲルの場合、ゲル形成剤は、本明細書ではヒドロゲル化合物と呼ばれてもよい。任意の適切なヒドロゲル化合物が採用されてもよい。ヒドロゲル化合物は、典型的には高分子である。例えば、ヒドロゲル化合物は、多糖、ポロビニルアルコール、ポリアクリレート、多数の疎水性基を含む高分子またはそれらの誘導体であってもよい。ヒドロゲル化合物は、典型的には多糖である。ヒドロゲル化合物の例としては、アガロース、メチルセルロースおよびヒアルロナンが挙げられる。好ましくは、ヒドロゲル化合物はアガロース、ゼラチンまたはゼラチンメタクリレートである。より好ましくは、それはゼラチンまたはゼラチンメタクリレートである。したがって、ゲル形成剤は、ゼラチンを含むゲル形成剤であってもよい。ゼラチンを含むゲル形成剤は、例えば、ゼラチンまたはゼラチンメタクリレートであってもよい。
【００３３】
流体（例えば、水または細胞増殖培地のような水性媒体であってもよい）中のゲル形成剤（例えば、ヒドロゲル化合物）の濃度は、典型的には０．０１ｍｇ／Ｌ〜５００．０ｍｇ／Ｌである。例えば、流体中のゲル形成剤の濃度は、０．１ｍｇ／Ｌ〜１００．０ｍｇ／Ｌまたは０．５ｍｇ／Ｌ〜３０．０ｍｇ／Ｌであってもよい。
【００３４】
ゲルの別の例は、架橋コロイドのマトリックスである。この場合、ゲルを形成するのに用いられるゲル形成剤は架橋可能なコロイド粒子を含んでおり、かつ、ゲル前駆体材料であって、それからゲルが形成される前記ゲル前駆体材料は、架橋可能なコロイド粒子を含む懸濁液である。ゲルのその他の例としては、光開始重合によって、または、熱誘導重合によって架橋されてもよい高分子を含むゲルが挙げられる。
【００３５】
ゲルの別の例は、イオンのキレート化によって架橋された高分子マトリックスである。イオンキレート化によって形成されるゲルの例は、アルギン酸ゲルである。アルギン酸ゲルは、イオンキレート化によって架橋された高分子を含んでいる。この場合、ゲルを形成するのに用いられるゲル形成剤は架橋可能な高分子を含んでおり、かつ、ゲル前駆体材料であって、それからゲルが形成される前記ゲル前駆体材料は、架橋可能な高分子を含む懸濁液または溶液である。高分子間の架橋は、キレート剤の添加によってゲル前駆体材料中で開始される。この文脈でのキレート剤は、典型的にはイオン（例えば、カチオン）である。イオンは、典型的には金属イオン（例えば、金属カチオン）である。この文脈でのキレート剤は、通常は二価イオン（例えば、二価金属カチオン（例えば、アルカリ土類金属ジカチオン（例えば、カルシウムイオン）））である。 
【００３６】
ゲルは、起源が生物学的であってもよい。例えば、ゲルは、動物由来のコラーゲンを含んでいてもよい。生物由来ゲルの別の例は、マトリゲルである。生物由来ゲルは、生体細胞を支持するゲルネットワークを形成するのに特に適しているかも知れない。
【００３７】
好ましくは、ゲル物体はヒドロゲルを含んでいる。好ましくは、ゲル前駆体材料であって、それからゲルが形成される前記ゲル前駆体材料は、したがって、ゲル形成剤（ヒドロゲル化合物と呼ばれてもよい）と水とを含んでいる。したがって、流動性のゲル前駆体材料であって、それからゲルが形成される前記の流動性のゲル前駆体材料は、水性媒体であってもよい。水性媒体は、典型的には、少なくとも８０重量％の水（例えば、９０重量％の水）を含んでいる。
【００３８】
別の例示的なゲルは、共有結合的に架橋された高分子である。共有結合性の架橋は、典型的には、例えば紫外線によって光開始されるか、または、例えば加熱によって熱開始される。この場合、ゲル形成剤は非架橋の高分子を含んでおり、かつ、ゲル形成剤を含む流動性のゲル前駆体材料は、非架橋の高分子を含む任意の液体であってもよい。
【００３９】
ゲル（および、存在する時にはゲル前駆体材料）に加えて、ゲル物体は、その他の材料、化合物または物質を含んでいてもよい。例えば、ゲル物体は、少なくとも１つの染料のような小分子または磁石を含有していてもよい。適切な染料としては、フルオロセインおよび５−ｃＴＡＭＲＡ（５−カルボキシテトラメチルローダミン）が挙げられるが、それらに制限されない。代替的には、ゲル物体は、少なくとも１つのセンサー分子（例えば、特定の化学物質に敏感であるか、または感光性分子であるセンサー分子）を含有していてもよい。
【００４０】
いくつかの実施形態では、ゲル物体は、プロドラッグのような治療剤または造影剤のような診断剤を含んでいる。例えば、治療剤または診断剤は、ゲル物体中に存在していてもよく、したがって、本発明のヒドロゲルネットワーク中に存在していてもよい。
【００４１】
いくつかの実施形態では、ゲル物体は、生体化合物または生体化合物の混合物を含んでいる。「生体化合物」は、インビボ（例えば、人体中）で見られるかも知れない化合物を意味する。生体化合物の例としては、タンパク質（例えば、酵素）が挙げられる。生体化合物の混合物としては、例えば胃液が挙げられる。
【００４２】
別の実施形態では、ゲル物体は生体細胞を含んでいてもよい。本明細書で用いられる場合、用語「生体細胞」は周知であり、かつ、膜で包囲された細胞質（典型的には、核またはリボソームのような小器官を含む）を含む細胞のことをいう。本発明の方法で用いられる生体細胞は、原核性であっても真核性であってもよい。生体細胞は、典型的には真核性である。生体細胞は、自然起源のものであってもよく、遺伝学的に（あるいはその他の方法で）改変されていてもよい。しばしば、生体細胞は、哺乳類組織（例えば、マウス、ラット、ヒツジまたはヒト組織）由来の哺乳類細胞である。例えば、生体細胞は、ヒトまたはチンパンジーの組織のような霊長目の動物の組織由来であってもよい。
【００４３】
いくつかの実施形態では、１つ以上の生体細胞は、２つ以上の異なるタイプの生体細胞から選択される。
【００４４】
したがって、本発明は、ゲル物体が生体細胞を含んでいる、本発明によるゲルネットワークを提供する。生体細胞のタイプとは、特定の種から採った生体細胞の細胞タイプのことをいう。例えば、哺乳類生体細胞タイプの典型的な例としては、ヒト胎児腎（ＨＥＫ）細胞、骨芽細胞、軟骨細胞および間葉系幹細胞が挙げられる。通常、前記生体細胞は、哺乳類細胞（具体的には、ヒト細胞）である。いくつかの実施形態では、前記生体細胞は、初代細胞である。例えば、生体細胞は、ヒト胚細胞、幹細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、筋線維芽細胞およびヒト結腸細胞のようなヒト腸細胞のうちの１つ以上から選択されてもよい。生体細胞は、具体的には、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞、ＮＩＨ３Ｔ３細胞、ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞、ヒト骨格筋芽細胞（ＨｓｋＭ）、ヒト結腸筋線維芽細胞（ＣＣＤ１８−Ｃｏ）およびヒト腸Ｃａｃｏ−２細胞から選択されてもよい。
【００４５】
生体細胞は、典型的には生細胞である。典型的には、生体細胞は、０．７〜１．０×１０７細胞ｍＬ−１の濃度でゲル物体中に存在する。
【００４６】
本発明の方法のいくつかの実施形態では、当該方法は、接合したゲル物体のネットワークを製造するための方法であり、ゲル物体のうちの１つ以上は、生体細胞を含んでいる。いくつかの実施形態では、細胞は、ゲル物体の中に、それらが形成されるにつれて組み込まれる。例えば、当該方法が流動性のゲル前駆体材料から１つ以上のマイクロ流体チャンネル中にゲル物体を形成することを含んでおり、該ゲル前駆体材料がゲル形成剤と流体とを含んでいる場合、流動性のゲル前駆体材料は生体細胞を含んでいる。その他の実施形態では、本発明の方法は、生体細胞を、１つ以上のゲル物体の中にそれらが形成された後で挿入するステップを含んでいてもよい。例えば、生体細胞は、ネットワークの一部を形成する１つ以上のゲル物体の中に挿入されてもよい。
【００４７】
本発明の方法に採用される前記生体細胞は、通常は哺乳類細胞（具体的には、ヒト細胞）である。いくつかの実施形態では、前記生体細胞は初代細胞である。例えば、生体細胞は、ヒト胚細胞、幹細胞、線維芽細胞、筋芽細胞、筋線維芽細胞およびヒト結腸細胞のようなヒト腸細胞のうちの１つ以上から選択されてもよい。生体細胞は、具体的には、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞、ＮＩＨ３Ｔ３細胞、ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞、ヒト骨格筋芽細胞（ＨｓｋＭ）、ヒト結腸筋線維芽細胞（ＣＣＤ１８−Ｃｏ）およびヒト腸Ｃａｃｏ−２細胞から選択されてもよい。
【００４８】
いくつかの実施形態では、ゲル物体は細菌を含んでいてもよい。典型的には、細菌は、人体中または人体上で通常見られる細菌（例えば、腸内細菌）である。本発明のこの実施形態の１つの態様では、ゲルネットワークは、異なるタイプの腸内細菌を含有する異なる領域を含んでいてもよい。
【００４９】
本発明のいくつかの実施形態では、ゲル物体の組成は、それらに特定の光学的特性（例えば、特定の色、屈折率または透明度）を付与するように選択されてもよい。例えば、ゲル物体の色、屈折率または透明度は、それらの組成を変化させることによって変化してもよい。ネットワーク内のゲル物体の光学的特性の変化は、例えば液晶ディスプレイにおいて用途を有しているかも知れない。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態では、ゲル物体の組成は、それらに温度依存特性を付与するように選択されてもよい。例えば、ゲル物体は、加熱および／または冷却された時に変形する（例えば、収縮または拡張する）物質を含んでいてもよい。本発明のゲルネットワークは、この方式で設計された時、非常に有用な用途（例えば、温度依存スイッチとしての用途）を有していてもよい。代替的には、本発明のゲルネットワークは、その中の物体の配向のおかげで温度依存変形を達成してもよい。かかる挙動の例は、図２の画像（ｉ）、（ｊ）および（ｋ）に示されており、ここでは、マイクロロッドのシートは、温水中で特定の形状をとり、かつ、冷水中で異なる形状をとる。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態では、ゲル物体のうちの１つ以上（例えば、ゲル物体のうちの少なくともいくつか、または、例えば、ゲル物体のうちのすべて）は、異なる組成の領域を含んでいる。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、ゲル物体は、異なる組成の領域を有するゲル物体を含んでいる。
【００５２】
典型的には、かかるゲル物体それぞれにおける異なる組成の領域は、第１の領域と第２の領域とを含んでおり、第１の領域は、第２の領域のものとは異なる組成を有する。
【００５３】
第１の領域は、例えば、第２の領域のない材料（例えば、化合物）を含んでいてもよく、かつ／または、第２の領域は、第１の領域のない材料（例えば、化合物）を含んでいてもよい。追加的または代替的には、第１および第２の領域は、両方とも特定の材料（例えば、特定の化合物）を、しかし異なる濃度で含んでいてもよい。例えば、第１の領域における材料（例えば、化合物）の濃度は、第２の領域における材料（例えば、化合物）の少なくとも２倍であってもよい。第１の領域における材料（例えば、化合物）の濃度は、例えば、第２の領域における材料（例えば、化合物）の濃度の少なくとも１０倍（例えば、少なくとも１００倍、少なくとも１，０００倍または少なくとも１，０００，０００倍）であってもよい。
【００５４】
以下でさらに説明されるように、問題の材料（または化合物）は、例えば、特定のゲル、特定のゲル形成剤、生体細胞、特定のタイプの生体細胞または特定の小分子化合物であってもよい。材料は、例えば、治療剤、診断剤、生体化合物（例えば、タンパク質もしくは酵素もしくは核酸（例えば、膜タンパク質（例えば、膜孔タンパク質）））または生体細胞（例えば、哺乳類細胞（例えば、ヒト胎児腎（ＨＥＫ）細胞、骨芽細胞、軟骨細胞および間葉系幹細胞から選択される哺乳類細胞）；もしくは、例えば、細菌（例えば、人体中または人体上で通常見られる細菌（例えば、腸内細菌）））であってもよい。
【００５５】
異なる組成の領域はさらに、第３の領域を含んでいてもよく、該第３の領域は、第１の領域のものとは異なり、かつ、第２の領域のものとも異なる組成を有する。第３の領域の組成は、第１の領域および第２の領域の間の相違について上記で定義したように、第１または第２の領域のものと異なっていてもよい。
【００５６】
かかるゲル物体のそれぞれにおいては、異なる組成の領域は、互いに隣接して配置されていてもよい。 
【００５７】
しばしば、異なる組成の領域（上記で定義したように、第１および第２の領域であってもよい）は、例えば、ロッド形状のゲル物体であってもよいゲル物体のいずれかの端部に配置される。
【００５８】
いくつかの実施形態では、上記で定義した異なる組成の第１および第２の領域は、ロッド形状のゲル物体中に互いに隣接して配置され、かつ、ゲル物体の反対端まで延びる。
【００５９】
代替的には、異なる組成の領域は、一方の領域の中に（すなわち、一方の領域によって包まれた、または、一方の領域によって囲まれた）もう一方の領域を含んでいてもよい。
【００６０】
例えば、ゲル物体は、例えばロッド形状のゲル物体のいずれかの端部に配置された、互いに隣接したゲル領域を含有していてもよく、各ゲル領域は、異なるタイプのゲルを含有している。代替的には、ゲル物体は、互いの中にゲル領域を含有していてもよく、ゲル物体の中心は、異なるタイプのゲルで包まれている。
【００６１】
典型的には、ゲル物体内の異なる組成の領域は、同種のゲルを含んでいるが、異なる種類の追加成分（例えば、異なる種類の生体細胞または小分子）も含んでいる。代替的には、ゲル物体の異なる領域は、異なる種類のゲル（例えば、異なる種類の高分子（例えば、異なる種類のヒドロゲル））を含んでいてもよい。異なる種類のゲルを用いることに関連する多数の利点が存在する。例えば、２つの異なる種類のゲルは、温度変化に対して異なる反応を有していてもよく、したがって、加熱または冷却の際にゲル物体（したがってゲルネットワーク）の変形を引き起こしてもよい。異なるゲルは、異なる成分と適合してもよい。例えば、親水性高分子から形成されるゲルは、塩を運搬できないかも知れないが、生体細胞を運搬できるかも知れず、したがって、両方の成分を単一のゲル物体の中に組み込むためには、異なる種類のゲルを含む領域を有するゲル物体を作成することが便宜であるかも知れない。
【００６２】
異なる特性を有する異なる領域を有するゲル物体が有用であるかも知れないさらなる領域は、組織結合（具体的には、再生医療（例えば、臓器修復のような組織修復））にある。したがって、本発明は、再生医療（例えば、臓器修復または組織修復）における本発明によるネットワークの使用を提供する。本発明のいくつかの実施形態では、ゲル物体のネットワークは、生体組織に付着していてもよい。したがって、本発明のこの実施形態によれば、ゲルネットワークは、生体組織に付着するであろうゲル物体を含んでいる。しかしながら、ネットワークがまた、組織に付着せず、むしろ、血流中に化学物質を放出する側を有することを必要とされる可能性がある。したがって、組織に付着するであろうある領域と組織に付着しないであろう別の領域とを有するゲル物体を含むネットワークを製造することが望ましい。
【００６３】
異なる組成の領域を有するゲル物体が有用である別の状況は、ゲル物体がゲル物体の間の接触領域のすべてにおいて互いに接合しないことが所望される場合である。例えば、腸のモデルの形成においては、内皮の構造を模倣するためには、一端において付着しているが、他端においては付着していないロッドのネットワークを製造することが望ましい。したがって、これらのような状況では、一端またはその近傍では付着するが、他端またはその近傍では付着しないゲル物体（例えば、ロッド）のネットワークを製造することが望ましい。特定の領域において互いに接合するゲル物体は、異なるゲルの領域を有する物体を作成することによって製造されてもよく、該領域のうちのいくつかは、その他のものよりいっそう、その他のゲル物体と相互作用することが可能である。このことは、例えば異なる速度でゲル化する流動性の媒体からゲル物体を形成すること、または、同一の温度にて異なる程度でゲル化する流動性の媒体からゲル物体を形成すること、または、そうでなければ、ゲル物体中でそれらの形成中にゲル化が発生する程度を制御することによって達成されてもよい。
【００６４】
好ましくは、異なる組成の領域を有するゲル物体は、ヤヌスロッドである。ヤヌスロッドは、第１の領域と第２の領域とを含むロッド形状のゲル物体（ロッドは上記で定義されている）であり、第１の領域は、第２の領域のものとは異なる組成を有する。一般的には、第１の領域はロッドの一端にあり、かつ、第２の領域はロッドの他端（反対端）にある。しばしば、ヤヌスロッドは、異なる組成の２つの領域（すなわち、第１の領域および第２の領域）のみを有し、一方はロッドの一端にあり、かつ、他方はロッドの他端にある。かかる場合、第１および第２の領域はまた、互いに隣接しているであろうし、かつ、ロッドの長さに沿ったどこかの点（典型的には、ロッドの長さの中心またはその近傍）で出会うか、または、合流するであろう。しかしながら、代替的には、ヤヌスロッドは、それらの長さに沿った異なる組成の多数の領域（例えば、異なる組成の少なくとも３つの領域）を有していてもよい。例えば、ヤヌスロッドはさらに、少なくとも１つのさらなる領域を含んでいてもよく、該さらなる領域はそれぞれ、第１の領域のものとは異なり、かつ、第２の領域のものとも異なる組成を有する。例えば、第１の領域はロッドの一端にあってもよく、第２の領域はロッドの他端（反対端）にあってもよく、かつ、少なくとも１つのさらなる領域は、第１の領域と第２の領域との間に配置されていてもよい。少なくとも１つのさらなる領域は、例えば、ロッドの中心部に配置されていてもよく、該中心部は、ロッドの２つの遠位端に挟まれて配置されている。少なくとも１つのさらなる領域は、例えば、第３の領域と呼ばれてもよい、１つのさらなる領域であってもよい。
【００６５】
したがって、本発明のいくつかの実施形態では、ゲル物体のうちの１つ以上（例えば、ゲル物体のうちの少なくともいくつか、または、例えば、ゲル物体のうちのすべて）がヤヌスロッドである。したがって、本発明のいくつかの実施形態では、ゲル物体はヤヌスロッドを含んでいる。
【００６６】
本発明のいくつかの実施形態では、ゲル物体のうちの１つ以上（例えば、ゲル物体のうちの少なくともいくつか、または、例えば、ゲル物体のうちのすべて）がロッド形状のゲル物体であり、該ロッド形状のゲル物体はそれぞれ、第１の領域と第２の領域とを含んでおり、第１の領域は、第２の領域のものとは異なる組成を有する。典型的には、第１の領域はロッドの一端にあり、かつ、第２の領域はロッドの他端にある。
【００６７】
ヤヌスロッドの第１の領域は、第２の領域のない材料（例えば、化合物）を含んでいてもよく、かつ／または、ヤヌスロッドの第２の領域は、ヤヌスロッドの第１の領域のない材料（例えば、化合物）を含んでいてもよい。追加的または代替的には、ヤヌスロッドの第１および第２の領域は、両方とも特定の材料（例えば、特定の化合物）を、しかし異なる濃度で含んでいてもよい。例えば、ヤヌスロッドの第１の領域における材料（例えば、化合物）の濃度は、ヤヌスロッドの第２の領域における材料（例えば、化合物）の少なくとも２倍であってもよい。ヤヌスロッドの第１の領域における材料（例えば、化合物）の濃度は、例えば、ヤヌスロッドの第２の領域における材料（例えば、化合物）の濃度の少なくとも１０倍（例えば、少なくとも１００倍、少なくとも１，０００倍または少なくとも１，０００，０００倍）であってもよい。問題の材料（または化合物）は、例えば、特定のゲル、特定のゲル形成剤、生体細胞、特定のタイプの生体細胞または特定の小分子化合物であってもよい。材料は、例えば、治療剤、診断剤、生体化合物（例えば、タンパク質もしくは酵素もしくは核酸（例えば、膜タンパク質（例えば、膜孔タンパク質）））または生体細胞（例えば、哺乳類細胞（例えば、ヒト胎児腎（ＨＥＫ）細胞、骨芽細胞、軟骨細胞および間葉系幹細胞から選択される哺乳類細胞）；もしくは、例えば、細菌（例えば、人体中または人体上で通常見られる細菌（例えば、腸内細菌）））であってもよい。
【００６８】
上記で定義したヤヌスロッドの第１および第２の領域は、互いに隣接して（例えば、ロッドの長さの中心またはその近傍に）配置されていてもよく、かつ、ヤヌスロッドの反対端まで延びる。 
【００６９】
例えば、ヤヌスロッドはさらに、第３の領域を含んでおり、該第３の領域は、第１の領域のものとは異なり、かつ、第２の領域のものとも異なる組成を有する。例えば、第１の領域はロッドの一端にあってもよく、第２の領域はロッドの他端（反対端）にあってもよく、かつ、第３の領域は第１および第２の領域に挟まれて配置されていてもよい。第３の領域は、例えば、ロッドの中心部に配置されていてもよく、該中心部は、ロッドの２つの遠位端に挟まれて配置されている。これらロッドは、３つ組みのロッドと呼ばれる。
【００７０】
ゲルネットワーク
本明細書で用いられる場合、用語「ゲルネットワーク」または「ネットワーク」は、典型的には、２次元（２Ｄ）または３次元（３Ｄ）ネットワークを意味し、典型的には、上記で説明したようなゲル物体の３次元ネットワークを意味する。ゲルネットワークは、典型的には、少なくとも５０のゲル物体（例えば、少なくとも１００のゲル物体、または、例えば、少なくとも１，０００のゲル物体）を含んでいる。それは、例えば、少なくとも１００，０００のゲル物体（例えば、少なくとも５００，０００のゲル物体）を含んでいてもよい。ゲルネットワークは、典型的には、５０〜１，０００，０００のゲル物体（例えば、１００〜５００，０００のゲル物体または１，０００〜１００，０００のゲル物体）を含んでいる。
【００７１】
ゲルネットワークは、任意の形状またはサイズであってもよい。例えば、ネットワークは、シート、直方体、円筒またはチェーンであってもよい。ネットワークは、組織の形状（例えば、筋肉または腸の一部の形状（図２４に示されているように））を模倣していてもよい。ネットワークは、典型的には、個別の物体のサイズと比べて大きい。したがって、ネットワークの最大寸法（例えば、その長さ）は、典型的には少なくとも５ｍｍ（例えば、少なくとも１ｃｍ）である。それは、例えば、少なくとも２ｃｍ（例えば、少なくとも４ｃｍ）であってもよい。ネットワークの最大寸法（例えば、その長さ）は、５ｍｍ〜１０ｃｍであってもよく、かつ、例えば、１ｃｍ〜１０ｃｍ（例えば、２ｃｍ〜１０ｃｍ）であってもよい。しかしながら、ネットワークが、例えば、接合したゲル物体の単層を含んでいれば、その時は、ネットワークの厚さは、個別のゲル物体と同じ厚さ（例えば、１０μｍ〜１０ｍｍ）に過ぎないであろう。
【００７２】
本発明のゲルネットワークまたは本発明の方法により生成されたゲルネットワークの体積は、例えば、少なくとも１ｍｍ３または少なくとも０．２ｃｍ３（例えば、少なくとも０．５ｃｍ３）であってもよい。それは、例えば、少なくとも１ｃｍ３（例えば、少なくとも２ｃｍ３、または、例えば、少なくとも５ｃｍ３、少なくとも１０ｃｍ３もしくは少なくとも２０ｃｍ３）の体積を有していてもよい。ゲルネットワークの体積は、例えば、５００ｃｍ３より少なくてもよい（例えば、２００ｃｍ３より少なくてもよく、１００ｃｍ３より少なくてもよい（例えば、８０ｃｍ３より少なくてもよい））。ゲルネットワークの体積は、例えば、１ｍｍ３〜５００ｃｍ３（例えば、０．２ｃｍ３〜２００ｃｍ３）であってもよい。ネットワークは、例えば、０．５ｃｍ３〜１００ｃｍ３（例えば、１ｃｍ３〜８０ｃｍ３、または、例えば、３ｃｍ３〜２０ｃｍ３）の体積を有していてもよい。ゲルネットワークの体積は、例えば、０．２ｃｍ３〜５０ｃｍ３（例えば、０．５ｃｍ３〜２０ｃｍ３）であってもよい。ネットワークは、例えば、１ｃｍ３〜１７ｃｍ３（例えば、２ｃｍ３〜１４ｃｍ３、または、例えば、５ｃｍ３〜１２ｃｍ３）の体積を有していてもよい。
【００７３】
ゲルネットワーク内のゲル物体は、ぎっしり詰まっていてもよい。ぎっしり詰まったネットワークでは、ネットワークの体積のかなりの割合が、ゲル物体で満たされている。典型的には、体積のうちの少なくとも４０％（例えば、少なくとも５０％、または、少なくとも６０％）が、ぎっしり詰まったネットワークにおいてゲル物体で満たされている。
【００７４】
しかしながら、本発明の方法は、ゲル物体によって満たされないまま残るべき空間の領域を許容する。ゲル物体の精密な位置および配向は、本発明の方法によって制御され、したがって、ネットワーク内の穴の位置および配向もまた、精密に制御されてもよい。例えば、穴はネットワーク内に規則的な間隔で製造されてもよく、例えば、ゲル物体の層の間に空間が残されてもよい。代替的には、穴の位置は、ランダムに配置されてもよい。穴のサイズは、特に制限されない。例えば、穴は、規則的なパターン内から例えば１〜１００のゲル物体を省くことによって形成されてもよく、ゲル物体の間に例えば１μｍ〜１ｍｍの隙間を残すことによって形成されてもよい。
【００７５】
ゲルネットワークは、多数のタイプのゲル物体を含んでいてもよい。例えば、ゲルネットワークは、同一の化学的組成を有するが、多数の異なる形状および／または多数の異なるサイズを有するゲル物体を含んでいてもよい。同様に、ゲルネットワークは、多数の異なる化学的組成および／または形状および／またはサイズを有するゲル物体を含んでいてもよい。これら種の数、位置および配向は、ネットワーク内で制御されてもよい。したがって、ネットワークのマクロスケール特性は、構成成分であるゲル物体の組成、サイズおよび形状を制御することによって制御されてもよい。例えば、異なる種類の腸内細菌を含有するゲル物体が、ネットワーク内の異なる位置に配置されてもよい。代替的には、腸内組織の異なる層をそれぞれ模倣した異なる種類のゲル物体の層が、互いの上に位置決めされて、腸のモデルのための３次元足場を形成してもよい。かかる構造は、図６に示されている。
【００７６】
ゲルネットワークは、多数の配向の同一のタイプのゲル物体を含んでいてもよい。例えば、ゲル物体が細長い（例えば、ロッド形状のゲル物体である）場合、ネットワークは、ある領域であって、その中のゲル物体の長さに沿う軸がネットワークの主軸と角度（ａ）をなす前記領域と、別の領域であって、その中のゲル物体の長さに沿う軸がネットワークの前記主軸と角度（ｂ）をなす前記の別の領域とを含んでおり、（ａ）は（ｂ）と同一ではない。かかるネットワークの例は、ヘリンボンパターンにて配置されたゲルマイクロロッドを含有する図９に示されている。
【００７７】
本発明のゲルネットワークは、上記のセクションにて説明されたゲル物体を含んでいる。したがって、本発明のゲルネットワークは、ゲル物体であって、ある範囲の形状およびサイズを有し；ある範囲のゲルおよび生体細胞、生体分子または小分子のような追加成分を含み；かつ、上記で説明された異なる組成の多数の領域さえ有する、前記ゲル物体を含んでいてもよい。好ましくは、本発明のゲルネットワークは、ロッドの形状のゲル物体を含んでおり、ロッドは上記で定義されている。より好ましくは、本発明のゲルネットワークは、ヤヌスロッド（これもまた上記で定義されている）を含んでいる。
【００７８】
本発明のゲルネットワーク内のゲル物体は、物体の間の接触領域において互いに接合する。「物体の間の接触領域」は、１つのゲル物体が別のものに触れる位置を意味する。典型的には、ネットワーク内の各ゲル物体は、ネットワーク内の少なくとも１つのその他のゲル物体に接合する。例えば、ネットワーク内の各ゲル物体は、それと直接接触しているネットワーク内の各物体に接合してもよい。ネットワーク中のゲル物体の、しばしば少なくともいくつか、および、より典型的にはすべてが、ネットワーク中の１つ以上のその他のゲル物体に接合する。
【００７９】
本明細書で用いられる場合、ゲル物体が互いに「接合」しているとの記載は、典型的には、ゲル物体が互いにゲル化していることを意味する。ゲル化または接合は、必ずしも、隣接するゲル物体の間の全接触領域（単数）または全接触領域（複数）にわたって発生しない。しかしながら、ゲル化は、隣接するゲル物体の間の全接触領域（単数）または全接触領域（複数）にわたって発生し得る。
【００８０】
１つのゲル物体と別のものとの間の接合個所において、一方のゲル物体中のゲル形成剤は、典型的には、他方中のゲル形成剤と混ざり、かつ、他方中のゲル形成剤に結合して（例えば、架橋して）、接合個所においてゲル形成剤のネットワークを形成する。このネットワークは、例えば、ゲル形成剤の性質に基づいて、高分子ネットワークであってもよく、コロイド状ネットワークであってもよい。接合個所におけるネットワークは、一方のゲル物体および他方のゲル物体中のゲルの流体成分によってその体積の至る所に拡張し、接合個所においてゲルを形成する。したがって、接合個所におけるゲル物体の間の結合は、典型的には、接合したゲル物体のバルクにおけるゲル内の結合と特性が同一である。隣接するゲル物体が異なるタイプのゲルを含んでいても、ゲル物体の間の結合は、ゲル物体内の結合と特性が同一であってもよい。例えば、２つの異なるヒドロゲル中の結合は、水素結合と相互作用力との組み合わせによって、同一の方式で特徴付けられる。
【００８１】
隣接するゲル物体の間の接合個所は、ゲル結合と呼ばれてもよい。これは、接合個所において、２つのゲル物体が互いにゲル化し、したがって、２つのゲル物体を一緒に接着する（すなわち、結合させる）ゲルの領域が生じるからである。したがって、ゲル結合は、接着剤がゲルである接着剤結合である。ゲル結合は、不完全にゲル化したゲル物体を接触させることによって形成されてもよく、（ｉ）ゲル物体が、それらの間の接触領域において一緒に溶解すること、および、（ｉｉ）溶解した領域内のさらなるゲル化を容易にする。溶解した領域内のさらなるゲル化は、ゲル物体を一緒に結合させる（接着する）のに役立つゲルを形成する。換言すれば、溶解した領域内のさらなるゲル化は、ゲル結合を形成する。
【００８２】
ゲル物体を一緒に接着するゲルの領域（すなわち、ゲル結合）は、ゲル物体のバルクゲルと多くの物理的特性を共有する。ゲル物体の間の接合個所において、個別のゲル物体の表面は、接合個所に存在することを止め、その代わりに、ゲル物体は互いと統合される。ゲル物体は、この時点において、互いと溶解し、かつ、互いに結合（接着）する。
【００８３】
接合領域における近接するゲル物体の完全な統合の結果として、２つの隣接するゲル物体の間の接合個所（本明細書では、ゲル結合と呼ばれる）におけるゲルの物理的特性の多くが、バルクにおけるものと同一である。例えば、ゲル結合の粘度は、典型的には、物体のバルク中におけるゲルの粘度に非常に類似するか、または、それと同一である。把握されるように、これは通常、隣り合うゲル物体が同一のタイプのゲルを含むか、それから構成される場合である。
【００８４】
本明細書で用いられる場合、用語「粘度」は、絶対粘度（別名を力学的粘度という）を意味する。物質の粘度は、流れに対するその抵抗の測定値である。ゲルの粘度は、ゲルの平面（単位面積断面を有する）を、ゲルの平面の間の単位距離を維持しながらゲルの平行な平面に対して移動させるために単位面積あたりに必要とされる力として定義されてもよい。粘度は温度とともに変化し、したがって、粘度は、通常、参照温度において見積もられる。疑義を回避するために、逆の言及がなければ、本明細書における粘度は、室温における粘度（すなわち、２５℃における粘度）を意味する。典型的には、隣接するゲル物体の間の接合個所におけるゲルの粘度は、ゲル物体のバルクにおけるゲルの粘度の少なくとも５０％（例えば、ゲル物体のバルクにおけるゲルの粘度の少なくとも７５％または９０％）である。先の場合と同様、これは通常、接合したゲル物体が同一のタイプのゲルを含むか、それから構成される場合であることが把握されるであろう。 
【００８５】
接合したゲル物体が異なる種類のゲルを含んでいる場合、接合したゲル物体の間の接合領域におけるゲルの特性は、ゲルを形成するいずれかの物体の特性と同一ではないであろうし、接合領域中の２以上の種類のゲル粒子の間の相互作用によって決定されるであろう。しかしながら、異なるゲルを含むゲル物体の間の接合個所におけるゲルの粘度は、典型的には、ゲル物体の平均粘度の少なくとも５０％（例えば、ゲル物体の平均粘度の少なくとも７５％または９０％）であろう。
【００８６】
ゲル結合の物理的特性のすべてが、ゲル物体のバルクの物理的特性と同一であるわけではない。ゲル物体は接合領域において接合するが、別個の物体のままである；それらは、接合個所を除いて、接触および互いへの接合またはゲル化の前にそれらが有していた形状を保持する。したがって、ゲル物体の間の接合個所は、ゲル物体自体の厚さより実質的に薄いゲルを含んでいる。典型的には、接合個所におけるゲルの厚さは、接合個所を形成する最小のゲル物体の直径より小さい。典型的には、接合個所におけるゲルの厚さは、接合個所を形成する任意のゲル物体の最小寸法のサイズの５０％より小さくてもよい（例えば、２５％より小さくてもよい）。「接合個所におけるゲルの厚さ」は、接合個所の平面におけるゲル多角形の最小寸法を意味する。例えば、２つのロッドが互いに平行に配置され、かつ、それらの長さに沿って生じる接触領域中に接合個所を形成する場合、接合個所におけるゲルの厚さは、２つのロッドの間の接合個所の平面の中にあり、かつ、それらの中心をつなぐ線に対して直角である平面におけるゲルの厚さである。
【００８７】
ゲル結合のいくつかの物理的特性は、バルクゲル物体の特性とは異なっているかも知れない。なぜなら、ゲル物体の間の接合個所におけるゲルの体積が、上記で説明したように、バルクにおけるゲルの体積より小さいからである。したがって、材料の体積に依存性を有する特性は、接合個所（またはゲル結合）におけるゲルとバルクにおけるゲルとの間で異なるであろう。例えば、ゲルネットワークが機械力に曝される時、隣接するゲル物体の間のゲル結合における少量の材料が、典型的には、ゲル物体自体より容易に変形するであろう。
【００８８】
本発明のゲルネットワーク中のゲル物体の間の接合個所の強度の説明から把握されるように、ネットワーク中のゲル物体の接合は、顕著に強いネットワークをもたらし得る。ネットワークの強度の利点の１つは、それが各寸法において数センチメートルまでにもなる、驚くべく大きいネットワークを支持し得ることである。しかしながら、そのことは、ゲル物体を接合させることの唯一の利点ではない。追加的な利点は、ゲル物体を互いに接合させることが、ネットワーク内のそれらの配向を固定することである。したがって、方向依存特性（すなわち、ネットワークの軸であって、それに沿って特性が測定される前記軸とともに変化する前記特性）を有するネットワークを作成することが可能である。
【００８９】
ゲルネットワーク内では、各ゲル物体は、典型的には、少なくとも１つのその他のゲル物体に接合する。しかしながら、そのことは、ゲル物体の接合がネットワークの至る所で均一であることを意味しない。例えば、ゲル物体は、層のような様式で接合してもよく、ゲルネットワークの層内の各物体が、ゲルネットワークのかかる層内の少なくとも１つのその他の物体に接合するが、異なる層ではゲル物体の間の接合個所が存在しないようになっている。代替的には、各ゲル物体は、ネットワーク内のその近接物のうちの少なくとも半分またはネットワーク内のその近接物のすべてに接合して、強く堅固なネットワークを形成してもよい。ゲルネットワーク内の接合のパターンのその他の例としては、個別の物体を長いチェーンになるように接合させること、または、ゲル物体をネットワークの端部において接合させて丸まったネットワークまたはチューブを形成することが挙げられる。
【００９０】
ゲルネットワーク内の近接するゲル物体が接合する程度は、ネットワークの強度に影響を与える。上述したように、ネットワークであって、その中のすべての物体が、それらの近接物の大部分または事実上すべてに接合する前記ネットワークは、強く強固であろう。対照的に、ネットワークであって、その中のゲル物体がそれらの近接物のすべてに接合しない前記ネットワークは、変形に弱いかも知れない。例えば、接合したゲル物体の層を含むが、１つの層を別のものにつなぐ接合個所を有さないネットワークは、層が互いを越えて移動することを可能にするかも知れないが、層が互いを通って移動することは可能にしないかも知れない。したがって、かかるネットワークは、層の平面中ではあるが、層の平面に対して直角ではなく変形に弱いかも知れない。別の例では、接合したゲル物体のチェーンを含むネットワークは、捻じれてもよく、圧縮されてもよい。なぜなら、各チェーンまたはストランドが各接合個所において曲り、チェーンの褶曲または捻じれを受け入れ得るからである。しかしながら、接合個所は容易に破壊されず、かつ、かかるチェーンを含むネットワークは、容易に引き離され得なかった。したがって、かかるネットワークは、張力には強いが圧縮には弱く、さらに、線維組織または筋肉の適切なモデルを提供するかも知れない。
【００９１】
ネットワーク内のゲル物体の間の接合個所の数および位置が、ネットワークの物理的特性が制御されることを可能にすることは、この説明から明らかである。ネットワーク内のゲル物体の間の接合個所の数および位置は、３次元におけるネットワークの強度および変形に対する弱さを制御するために変えられてもよい。
【００９２】
本発明の方法は、ゲル物体のネットワークであって、ネットワーク内の各ゲル物体の位置および配向が精密に制御され得る前記ネットワークの作成を可能にする。したがって、ゲル物体のネットワークは、３次元にて注意深く設計されてもよく、したがって、その特性は、特定の必要性に合うように適合してもよい。ネットワーク内に精密に種を配置する能力を有することが有利である、ある範囲の状況が以下で説明される。
【００９３】
いくつかの実施形態では、ゲルネットワークは、異なる時間にネットワークから放出されることを意図した異なる化学物質を含有していてもよい。したがって、ゆっくり放出される化学物質を含有するゲル物体をゲルネットワークの中心に配置し、かつ、ゆっくり放出される化学物質を含有するゲル物体をゲルネットワークの縁部に配置することは有利である。
【００９４】
別の実施形態では、ネットワークは、熱または液体の存在のような外的刺激に曝される際に特定の様式で変形するように設計されてもよい。かかる刺激に曝される際の変形のパターンを制御するために、かかる刺激に対して異なる反応を有するゲル物体が配置されてもよい。例えば、温水中で膨張しないゲル物体の層より上に温水の存在下で膨張するゲル物体の層を配置することによって、バイメタル片に類似するネットワークが形成されてもよい。物体が温水中に配置される時、その他の層の拡張を伴わない１つの層の拡張は、物体が丸くなることを引き起こすであろう。 
【００９５】
ゲルネットワーク内のゲル物体の位置および配向を精密に制御する能力の最も重要な利点のうちの１つは、複雑な構造の構築を可能にすることである。具体的には、それは、生体組織（典型的にはヒト組織または動物組織（例えば、ヒト臓器））を模倣した構造の作成を可能にする。かかる複雑な構造は、本発明によるゲルネットワークだけでなく、固体支持体のようなその他の特徴を含んでいてもよい。
【００９６】
ゲルネットワークは、ゲル物体に加えて材料を含んでいてもよい。例えば、接合したゲル物体のネットワークはさらに、細胞外マトリックス材料を含んでいてもよい。細胞外マトリックス材料は、例えば、コラーゲン、マトリゲル、ラミンまたはフィブロネクチンであってもよい。
【００９７】
ゲルネットワークは、支持材料を含んでいてもよい。「支持材料」は、ゲルネットワークの一部またはすべてを覆う材料を意味する。例えば、支持材料は、ネットワークの１つの面の上に存在していてもよく、または、ゲルネットワークは、支持材料の中に全体的に包まれていてもよい。別の実施形態では、ゲルネットワークは、ネットワーク内部に支持材料を有していてもよく、ネットワークが支持材料の周りに構築されるようになっている。
【００９８】
支持材料の性質は、特に制限されない。支持材料は、堅固な材料であってもよく、変形可能な材料（例えば、熱応答性材料）であってもよい。熱応答性材料は、その温度が変えられるにつれて形状を変えるものである。支持材料は、例えば、高分子を含んでいてもよい。例えば、被覆材料は、ゲル（例えば、熱応答性ゲル）であってもよい。１つの実施形態では、支持材料は、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＰＮＩＰＡＭ）である。
【００９９】
支持材料は、支持材料のないゲルネットワークとは異なる特性（例えば、異なる熱的特性）を有していてもよい。結果的に、支持材料とゲルネットワークとを含む複合物体は、支持材料のないゲルネットワークの熱的特性とは異なる特性（例えば、熱的特性）を有していてもよい。かかる挙動の例は、ＰＮＩＰＡＭに包まれたゼラチン−メタクリレート物体のネットワークが温水中および冷水中で変形することが観察される図２に示されている。この変形の理由は、ＰＮＩＰＡＭが熱応答性材料であり、その変形がその中のゲル物体の配向によってガイドされることである。したがって、いくつかの実施形態では、本発明は、支持材料（例えば、熱応答性支持材料）を含むゲルネットワークであって、支持材料の温度の制御された変形がゲルネットワーク（例えば、ゲルネットワーク内のゲル物体の配向）によって制御される前記ゲルネットワークに関する。
【０１００】
本発明のゲルネットワークは、例えば：生体組織のモデルとしての用途；インビボインプラント（例えば、薬物送達または損傷した組織における）としての用途；光学デバイスにおける用途；電子デバイスにおける用途；および新規材料としての用途を含む種々の用途に使用されてもよい。
【０１０１】
本発明の方法
本発明は、ゲルネットワークを製造するための方法を提供し、該ゲルネットワークは、複数の接合したゲル物体を含んでおり、当該方法は：
複数のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することと；
ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネルからネットワークを製造するための領域の中へと分配することと；
前記領域（ネットワークを製造するための）において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接触させて、ゲル物体の間の接触領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることとを含んでいる。
【０１０２】
当該方法は、少なくとも１０のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでいてもよい（すなわち、複数のゲル物体は、少なくとも１０のゲル物体である）。当該方法は、典型的には、少なくとも５０のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでいる（すなわち、複数のゲル物体は、少なくとも５０のゲル物体である）。したがって、本発明の方法によって製造されるゲルネットワークは、典型的には、少なくとも５０の接合したゲル物体を含んでいる。当該方法は、例えば、少なくとも１００のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでいてもよい（すなわち、複数のゲル物体は、少なくとも１００のゲル物体であってもよい）。したがって、本発明の方法によって製造されるゲルネットワークは、少なくとも１００の接合したゲル物体を含んでいる。いくつかの実施形態では、当該方法は、少なくとも１，０００のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでいる（すなわち、複数のゲル物体は、少なくとも１，０００のゲル物体である）。当該方法は、例えば、少なくとも１００，０００のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでいてもよい（例えば、それは、少なくとも５００，０００のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでいてもよい）（すなわち、複数のゲル物体は、少なくとも１００，０００のゲル物体、または、例えば、少なくとも５００，０００のゲル物体であってもよい）。したがって、本発明の方法によって製造されるゲルネットワークは、少なくとも１，０００の接合したゲル物体（例えば、少なくとも１００，０００の接合したゲル物体（例えば、少なくとも５００，０００の接合したゲル物体））を含んでいてもよい。複数のゲル物体は、例えば、５０〜１，０００，０００のゲル物体（例えば、１００〜５００，０００のゲル物体または１，０００〜１００，０００のゲル物体）であってもよい。したがって、本発明の方法によって製造されるゲルネットワークは、５０〜１，０００，０００の接合したゲル物体（例えば、１００〜５００，０００の接合したゲル物体または１，０００〜１００，０００の接合したゲル物体）であってもよい。
【０１０３】
当業者によって理解されるように、複数のゲル物体のうちのすべてが、１つの特定のマイクロ流体チャンネル中で形成される必要があるわけではない。当該方法は、複数のゲル物体を１つより多いマイクロ流体チャンネル中（例えば、２つ、３つ、または３つより多いマイクロ流体チャンネル中）で形成することを含んでいてもよい。
【０１０４】
したがって、当該方法は、前記の複数のゲル物体を第１のマイクロ流体チャンネル中および１つ以上のさらなるマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでいてもよい。かかる実施形態では、１つより多いゲル物体が、未だ概して、当該方法において採用される各マイクロ流体チャンネル中で形成されるであろう。
【０１０５】
したがって、かかる実施形態では、当該方法は、概して、第１の複数のゲル物体を、第１のマイクロ流体チャンネル中で形成することと、さらなる複数のゲル物体を採用されたさらなるマイクロ流体のそれぞれの中で形成することとを含むであろう。例えば、当該方法は、第１の複数のゲル物体を第１のマイクロ流体チャンネル中で形成することと、第２の複数のゲル物体を第２のマイクロ流体チャンネル中で形成することとを含んでいてもよい。当該方法はさらに、第３の複数のゲル物体を第３のマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでいてもよい。
【０１０６】
いずれの場合も、当該方法は、典型的には：第１のゲル物体および第２のゲル物体をマイクロ流体チャンネル中で形成することと；第１および第２のゲル物体をマイクロ流体チャンネルからネットワークを製造するための領域の中へと分配することと；前記領域において第１のゲル物体を第２のゲル物体と接触させて、第１および第２のゲル物体の間の接触領域において第１のゲル物体を第２の物体に接合させることとを含んでいる。当該方法はさらに、１つ以上のさらなるゲル物体をマイクロ流体チャンネル中で形成することと；１つ以上のさらなるゲル物体をマイクロ流体チャンネルからネットワークを製造するための領域の中へと分配することと；前記領域において１つ以上のさらなるゲル物体をそれぞれ第１のゲル物体、第２のゲル物体またはさらなるゲル物体と接触させて、ゲル物体の間の接触領域においてさらなるゲルをそれぞれ少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることとを含んでいてもよい。
【０１０７】
典型的には、かかる実施形態では、第１、第２およびさらなるゲル物体は、合計で少なくとも５０のゲル物体である。したがって、本発明の方法により製造されるゲルネットワークは、少なくとも５０の接合したゲル物体を含んでいる。第１、第２およびさらなるゲル物体は、例えば、合計で少なくとも１００のゲル物体であってもよい。したがって、本発明の方法により製造されるゲルネットワークは、少なくとも１００の接合したゲル物体を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、第１、第２およびさらなるゲル物体は、合計で少なくとも１，０００のゲル物体である。第１、第２およびさらなるゲル物体は、例えば、合計で少なくとも１００，０００のゲル物体、または、例えば、少なくとも５００，０００のゲル物体である。したがって、本発明の方法により製造されるゲルネットワークは、少なくとも１，０００の接合したゲル物体（例えば、少なくとも１００，０００の接合したゲル物体（例えば、少なくとも５００，０００の接合したゲル物体））を含んでいてもよい。第１、第２およびさらなるゲル物体は、例えば、合計で５０〜１，０００，０００のゲル物体（例えば、１００〜５００，０００のゲル物体、または、１，０００〜１００，０００のゲル物体）であってもよい。したがって、本発明の方法により製造されるゲルネットワークは、５０〜１，０００，０００の接合したゲル物体（例えば、１００〜５００，０００の接合したゲル物体、または、１，０００〜１００，０００の接合したゲル物体）を含んでいてもよい。
【０１０８】
ゲル物体の形成
本発明の方法によれば、ゲル物体は、１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成される。ゲル物体の形成は、ゲル形成剤と流体とを含む、本明細書では「ゲル前駆体材料」と呼ばれる、流動性媒体のゲル化を伴う。流体は、典型的には液体である。ゲル前駆体材料中のゲル形成剤および流体の性質は、本明細書にて先にさらに説明された。本発明の方法によって形成されるゲル物体もまた、上記で説明されている。
【０１０９】
典型的には、ゲル形成剤および流体を含むゲル前駆体材料は、ゲル前駆体材料の温度が特定の温度より下に下がった時に、相変態を経験してゲルを形成することが可能である。すなわち、ゲル粒子を含むゲル前駆体材料は、典型的には、ゾル−ゲル転移温度（流動性のゲル前駆体材料からゲルへの転移の発生する温度）においてゾル−ゲル転移を経験することが可能である。ゲル前駆体材料がゾル−ゲル転移温度より上からゾル−ゲル転移温度より下へと冷却される時は、ゾル−ゲル転移は、典型的には、液体から固体への相変態である。例えば、ゲル前駆体材料中の流体が水であり、かつ、ゲル前駆体材料中のゲル形成剤がヒドロゲル化合物であり、ゲル前駆体材料がヒドロゲル化合物を含む水性媒体であるようになっている時、水性媒体は、水性媒体の温度が特定の温度（水性媒体中のヒドロゲル化合物のゲル化温度であろう）より下に下げられた時にゲル化してヒドロゲルを形成するであろう。
【０１１０】
ゲル物体の形成が温度の制御されたゾル−ゲル転移に起因して発生する場合、流動性のゲル前駆体材料およびゲル物体の温度は、ゲル化の程度を決定するために制御されてもよい。
【０１１１】
典型的には、本発明の方法では、ゲル前駆体材料のリザーバー（まだマイクロ流体チャンネルに追加されていない）が、ゾル−ゲル転移温度より上の温度において維持されている。これは、例えば、ほぼ室温であるか、または、室温より上の温度であってもよい（例えば、それは、２５℃に等しいか、または、２５℃より大きい温度（例えば、３０℃に等しいか、もしくは、３０℃より大きい温度であるか、または、例えば、３５℃に等しいか、もしくは、３５℃より大きい温度）であってもよい）。ゲル前駆体材料のリザーバーが維持される温度は、例えば、２５℃〜７０℃（例えば、３０℃〜６０℃（例えば、３５℃〜５０℃））であってもよい。したがって、ゲル前駆体材料は、典型的には、それがマイクロ流体チャンネルの中に入る前はゲル化していなかった。しかしながら、固体ゲル物体がマイクロ流体チャンネルの中に配置され、その後、ゲル前駆体材料中に包まれて、マイクロ流体チャンネル内により大きなゲル物体を形成してもよいことが考え得る。固体ゲル物体がマイクロ流体チャンネル中に配置され、それに続いてゲル中に包まれれば、チャンネル中に配置された固体ゲル物体は、典型的には、マイクロ流体チャンネルの温度において固体であるか、または、例えば、光開始架橋、熱開始架橋または酵素開始架橋によって、先行して不可逆的に固体化していたかのいずれかである。
【０１１２】
本発明のいくつかの実施形態では、ゲル前駆体材料のリザーバー（まだマイクロ流体チャンネルに追加されていない）が、ゾル−ゲル転移温度より下の温度において維持されている。典型的には、これら実施形態では、ゲル前駆体材料は、ゾル−ゲル転移温度より下では流動性であり、かつ、より高温ではゲル化するものである。加熱の際にゲル化を経験するこのタイプのゲル材料は、熱ゲル化材料と呼ばれてもよい。このタイプの例がＰｌｕｒｏｎｉｃ  Ｆ１２７である（Ｔｉｓｓｕｅ  Ｅｎｇ  ２００５，  １１，  ９７４−９８３参照）。これら実施形態では、熱ゲル化材料のリザーバーは、例えば、１℃〜３０℃（例えば、５℃〜２５℃（例えば、１０℃〜２０℃））において維持される。したがって、ゲル前駆体材料は、典型的には、それがマイクロ流体チャンネルの中に入る前はゲル化していなかった。しかしながら、固体ゲル物体がマイクロ流体チャンネルの中に配置され、その後、ゲル前駆体材料中に包まれて、マイクロ流体チャンネル内により大きなゲル物体を形成してもよいことが考え得る。固体ゲル物体がマイクロ流体チャンネル中に配置され、それに続いてゲル中に包まれれば、チャンネル中に配置された固体ゲル物体は、典型的には、マイクロ流体チャンネルの温度において固体であるか、または、例えば、光開始架橋によって、先行して固体化していたかのいずれかである。
【０１１３】
本発明のいくつかの実施形態では、ゲル前駆体材料は、ゲル前駆体材料がキレート剤に曝される時にゾル−ゲル転移（典型的には、液体から固体への相変態）を経験してもよい。キレート剤に曝される時にゾル−ゲル転移を経験するゲル前駆体材料の例は、アルギン酸ゲルである。アルギン酸ゲルの場合、適切なキレート剤は二価金属イオン（例えば、アルカリ土類金属ジカチオン（例えば、カルシウムイオン））である。
【０１１４】
ゲル物体は、典型的には、それがマイクロ流体チャンネルから分配される時には少なくとも部分的にゲル化している。しかしながら、好ましくは、ゲル物体は、それがマイクロ流体チャンネルから分配される時には不完全にゲル化している。したがって、部分的ゲル化（すなわち、部分的固体化）は、通常、マイクロ流体チャンネルの中に入るゲル前駆体材料とマイクロ流体チャンネルから分配されるゲル物体との間で発生する。
【０１１５】
ゲル物体がマイクロ流体チャンネル中で形成されることを確実にすることの利点のうちの１つは、ゲル物体が、それらがマイクロ流体チャンネルから出る時に安定していることである。「安定している」は、ゲル物体が、それらがマイクロ流体チャンネルから分配された後でそれらの形状を維持することを意味する。本発明の方法のこの態様は、それがゲルネットワークが形成される領域においてゲル物体を安定化させる界面活性剤の必要性を除去するので、有利である。また、上述したように、１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成されるゲル物体は、典型的には、不完全にゲル化しており、このことは、ゲル物体がネットワークを製造するための領域において続いて互いと接触する時に、ゲル物体が接触領域において一緒に溶解し、かつ、それら領域においてさらなるゲル化が発生し、ゲル物体を一緒に接合させるそれら領域のそれぞれにおいてゲル結合を形成するという利点を有する。
【０１１６】
ゲル前駆体材料が温度の制御されたゾル−ゲル変態を経験することが可能であれば、マイクロ流体チャンネル中でゲル物体を形成するためのマイクロ流体チャンネル中のゲル前駆体材料のゲル化は、マイクロ流体チャンネルの温度を制御することによって達成されてもよい。
【０１１７】
したがって、典型的には、本発明の方法では、マイクロ流体チャンネルの一部（しばしば、ゲル物体が分配される領域に隣接したマイクロ流体チャンネルの一部）が、特定の温度（典型的には、ゲルのゾル−ゲル転移温度より下の温度）で保持される。特定の温度は、例えば、室温より下の温度であってもよい（例えば、それは２５℃より小さい温度であってもよい）。それは、例えば、２０℃に等しいか、または、２０℃より下の温度（例えば、０℃より大きく２０℃までの温度（例えば、１℃〜１５℃の温度、または、例えば、４℃〜１２℃の温度））であってもよい。しかしながら、ゲル前駆体材料が熱ゲル化材料である場合は特に、マイクロ流体チャンネルの前記の一部は、ゲルのゾル−ゲル転移温度より上の温度で保持されてもよい。マイクロ流体チャンネル内のゲル物体のゲル化の程度は、マイクロ流体チャンネルの温度および／またはマイクロ流体チャンネルの長さおよび／またはマイクロ流体チャンネルを通るゲル粒子を含む流動性媒体の流量を調整することによって制御されてもよい。
【０１１８】
本発明のいくつかの実施形態では、ゲル前駆体材料中の流体は水であり、かつ、ゲル前駆体材料中のゲル形成剤はヒドロゲル化合物であり、ゲル前駆体材料がヒドロゲル化合物を含む水溶液であるようになっている。かかる実施形態では、ゲル前駆体材料は、ゾル−ゲル転移温度（例えば、２５℃〜３５℃の範囲内にある特定の温度であってもよい）を有していてもよく、したがって、ゲル前駆体材料のリザーバー（まだマイクロ流体チャンネルに追加されていない）は、典型的には、かかる温度より上で維持され、一方で、マイクロ流体チャンネルであって、その中でゲル物体が形成される前記マイクロ流体チャンネルは、かかる温度より下で維持される。
【０１１９】
したがって、本発明の方法（具体的には、ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成するステップ）は：
（ａ）ゲル前駆体材料（本明細書でさらに定義されるようなものであってもよい）を第１の温度で維持することと；
（ｂ）ゲル前駆体材料を１つ以上のマイクロ流体チャンネルの中へと導入することと；
（ｃ）１つ以上のマイクロ流体チャンネルを第２の温度で維持することとを含んでいてもよく、第２の温度は第１の温度と異なる。
【０１２０】
第２の温度は、通常は第１の温度より低い（すなわち、小さい）。しかしながら、上記で説明したように、加熱の際にゲル化を経験する熱ゲル化ゲル前駆体材料が採用されれば、第２の温度は、通常は第１の温度より高い（すなわち、大きい）であろう。
【０１２１】
ゲル前駆体材料を第１の温度で維持する目的は、ゲル前駆体材料がゲル化することを防止することと、そのことによってそれを流動性の（典型的には、液体）状態で保つことである。１つ以上のマイクロ流体チャンネルを第２の温度で維持する目的は、ゲル前駆体材料のゲル化を開始させてゲル物体を形成することである。
【０１２２】
上述のように、第２の温度は、通常は第１の温度より低い（すなわち、小さい）。典型的には、第１の温度は、ほぼ室温であるか、または、室温より上である。例えば、第１の温度は、２５℃に等しいか、または、２５℃より大きくてもよい（例えば、３０℃に等しいか、もしくは、３０℃より大きくてもよく、または、３５℃に等しいか、もしくは、３５℃より大きくてもよい）。第１の温度は、例えば、２５℃〜７０℃（例えば、３０℃〜６０℃（例えば、３５℃〜５０℃））であってもよい。
【０１２３】
マイクロ流体チャンネル（単数）またはマイクロ流体チャンネル（複数）（その中で、ゲル物体が形成される）が維持される第２の温度は、典型的には、室温より下である。例えば、それは２５℃より小さい温度（例えば、２０℃に等しいか、または、２０℃より下の温度）であってもよい。第２の温度は、例えば、０℃より大きく２０℃までの温度（例えば、１℃〜２０℃、２℃〜１５℃、または、例えば、４℃〜１２℃の温度）であってもよい。
【０１２４】
例えば、第１の温度は、室温に等しくてもよく、室温より大きくてもよく、かつ、第２の温度は、室温より小さくてもよい。第１の温度は、例えば、２５℃に等しくてもよく、２５℃より大きくてもよく、かつ、第２の温度は、２５℃より小さくてもよい。第１の温度は、例えば、３０℃に等しくてもよく、３０℃より大きくてもよく、かつ、第２の温度は、２０℃に等しくてもよく、２０℃より小さくてもよい。しばしば、例えば、第１の温度は、３５℃に等しいか、３５℃より大きく、かつ、第２の温度は、２０℃に等しいか、２０℃より下である。第１の温度は、通常は９０℃より小さく、かつ、第２の温度は、典型的には０℃より大きい。 
【０１２５】
第１の温度は、例えば、２５℃〜７０℃であってもよく、かつ、第２の温度は、１℃〜２０℃であってもよい。しばしば、例えば、第１の温度は、３０℃〜６０℃であり、かつ、第２の温度は、２℃〜１５℃である。第１の温度は、例えば、３５℃〜５０℃であってもよく、かつ、第２の温度は、４℃〜１２℃であってもよい。
【０１２６】
第１の温度は、例えば、３０℃より上（例えば、３５℃〜５５℃）であってもよく、かつ、第２の温度は、３０℃より下（例えば、２℃〜２５℃（例えば、８℃））であってもよい。
【０１２７】
いくつかの実施形態では、第２の温度は、第１の温度より高い（すなわち、第１の温度を越える）。具体的には、第２の温度は、ゲル前駆体材料が熱ゲル化材料（すなわち、加熱される時にゲル化を経験する材料）である場合に第１の温度より高い。かかるゲルは、低温では流動性の状態で維持され、かつ、加熱の際により流動的ではなくなる。
【０１２８】
典型的には、第１の温度は、ほぼ室温であるか、または、室温より下である。例えば、第１の温度は、３０℃に等しくてもよく、３０℃より小さくてもよい（例えば、２５℃に等しくてもよく、２５℃より小さくくてもよく、または、２０℃に等しくてもよく、２０℃より小さくてもよい）。第１の温度は、例えば、１℃〜３０℃（例えば、５℃〜２５℃（例えば、１０℃〜２０℃））であってもよい。
【０１２９】
マイクロ流体チャンネル（単数）またはマイクロ流体チャンネル（複数）（その中で、ゲル物体が形成される）が維持される第２の温度は、典型的には、室温より上である。例えば、それは３０℃を越える温度（例えば、４０℃もしくは５０℃に等しいか、または、４０℃もしくは５０℃より上の温度）であってもよい。第２の温度は、例えば、３０℃〜７０℃の温度（例えば、３５℃〜６０℃（例えば、４０℃〜５０℃）の温度）であってもよい。
【０１３０】
例えば、第１の温度は室温より下であってもよく、かつ、第２の温度は、室温を越えてもよく、室温に等しくてもよい。第１の温度は、例えば、３０℃より小さくてもよく、かつ、第２の温度は、３０℃に等しくてもよく、３０℃を越えてもよい。第１の温度は、例えば、２５℃に等しくてもよく、２５℃より小さくてもよく、かつ、第２の温度は、３５℃に等しくてもよく、３５℃より上でもよい。しばしば、例えば、第１の温度は、２０℃に等しいか、２０℃より小さく、かつ、第２の温度は、４０℃に等しいか、４０℃より上である。第１の温度は、通常は０℃より大きく、かつ、第２の温度は、典型的には９０℃より小さい。 
【０１３１】
第１の温度は、例えば、１℃〜２５℃であってもよく、かつ、第２の温度は、３０℃〜７０℃であってもよい。しばしば、例えば、第１の温度は２℃〜１５℃であり、かつ、第２の温度は３５℃〜６０℃である。第１の温度は、例えば、４℃〜１２℃であってもよく、かつ、第２の温度は、４０℃〜５０℃であってもよい。
【０１３２】
第１の温度は、例えば、３０℃より低くてもよく（例えば、５℃〜２０℃）、かつ、第２の温度は、３０℃より上であってもよい（例えば、３５℃〜５０℃（例えば、４０℃））。
【０１３３】
マイクロ流体チャンネルの温度、ゲル前駆体材料の流量およびマイクロ流体チャンネルの長さは、ゲル前駆体材料が、マイクロ流体チャンネルの出口に向かって流れる時にゾルーゲル転移を経験することを確実にするように調整されてもよい。
【０１３４】
例えば、本発明のいくつかの実施形態では、ゲル前駆体材料は、ゼラチンを含む水溶液である。この実施形態では、ゼラチンを含むゲル前駆体材料は、約３０℃のゾル−ゲル転移温度を有し、したがって、ゼラチンを含むゲル前駆体材料のリザーバーは、典型的には、３０℃より上（例えば、３５℃〜５５℃の温度）で維持され、一方で、マイクロ流体チャンネルであって、その中でゼラチンゲル物体が形成される前記マイクロ流体チャンネルは、３０℃より下の温度（例えば、２℃〜２５℃の温度（例えば、８℃））で維持される。マイクロ流体チャンネルの温度、ゼラチンを含むゲル前駆体材料の流量およびマイクロ流体チャンネルの長さは、ゼラチンが、マイクロ流体チャンネルの出口に向かって流れる時にゾルーゲル転移を経験することを確実にするように調整される。
【０１３５】
しかしながら、ゲル物体の形成は、温度の制御されたゾル−ゲル転移以外によって起こってもよい。ゲル前駆体材料は、任意の適切な手段によってマイクロ流体チャンネル中でゲル化を経験してゲル物体を形成するように誘導されてもよい。例えば、ゲル化プロセスは、例えば、入射光によって（光開始とも呼ばれる）、または、熱開始によって（すなわち、加熱によって）開始されてもよい共有結合架橋プロセスを含んでいてもよい。加熱によってゾル−ゲル転移を経験するように誘導されてもよいゲルの例が、マトリゲルである。
【０１３６】
したがって、いくつかの実施形態では、本発明の方法（具体的には、ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成するステップ）は：
（ａ）ゲル前駆体材料（本明細書でさらに定義されるようなものであってもよい）を第１の温度で維持することと；
（ｂ）ゲル前駆体材料を１つ以上のマイクロ流体チャンネルの中に導入することと；
（ｃ）１つ以上のマイクロ流体チャンネルを第２の温度で維持することを含んでいてもよく、第２の温度は第１の温度より大きい。
【０１３７】
また、いくつかの実施形態では、本発明の方法（具体的には、ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成するステップ）は：
（ａ）ゲル前駆体材料（本明細書でさらに定義されるようなものであってもよい）を１つ以上のマイクロ流体チャンネルの中に導入することと；
（ｂ）１つ以上のマイクロ流体チャンネルをゲル前駆体材料内で架橋を開始させるのに適した光で照射することとを含んでいてもよい。ゲル前駆体材料内で架橋を開始させるのに適した光は、例えば、紫外線であってもよく、可視光であってもよい。
【０１３８】
例えば、高分子を架橋するのに、リボフラビン開始剤と組み合わせて青色光が用いられ得る。
【０１３９】
ゲル前駆体材料がキレート剤との接触によって誘導されるゾル−ゲル変態を経験することが可能であれば、マイクロ流体チャンネル中でゲル物体を形成するためのマイクロ流体チャンネル中のゲル前駆体材料のゲル化は、ゲル前駆体材料へのキレート剤の添加を制御することによって達成されてもよい。典型的には、キレート剤は、マイクロ流体チャンネル中でゲル前駆体材料に添加される。例えば、キレート剤は、ゲル前駆体材料とともにマイクロ流体チャンネルに添加されてもよい。しかしながら、キレート剤はまた、マイクロ流体チューブ内のゲル前駆体材料の小滴に添加されてもよい。マイクロ流体チャンネル中のゲル前駆体材料のゲル化の程度および速度は、ゲル前駆体材料に添加されるキレート剤の量および／または濃度を制御することによって制御されてもよい。ゲル化の程度および速度は、キレート剤がゲル前駆体材料に添加される時間を制御することによって制御されてもよい。例えば、ゲル物体中のゲル化の程度は、ゲル前駆体材料がキレート剤と接触した時間とこのように形成されたゲル物体が分配される時間との間の遅れを増大させることによって増大してもよい。
【０１４０】
したがって、いくつかの実施形態では、本発明の方法（具体的には、ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成するステップ）は、マイクロ流体チャンネルまたは各マイクロ流体チャンネルにキレート剤を導入することを含んでいてもよい。
【０１４１】
いくつかの実施形態では、本発明の方法（具体的には、ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成するステップ）は、
（ａ）ゲル前駆体材料をゲル前駆体入口においてマイクロ流体チャンネルの中に導入することと；
（ｂ）キレート剤をキレート剤入口において前記マイクロ流体チャンネルの中に導入することと；
（ｃ）ゲル前駆体材料がキレート剤と混ざることを可能にすることとを含んでいてもよい。
【０１４２】
ゲル前駆体入口とキレート剤入口とは、マイクロ流体チューブに対して同一の位置にあってもよく、なくてもよい。例えば、前記入口は、ゲル前駆体材料とキレート剤とをマイクロ流体チューブ内の同一の位置の中に導入してもよい。いくつかの実施形態では、キレート剤入口は、マイクロ流体チューブ中でゲル前駆体入口の下流にある。これら実施形態では、キレート剤は、既にマイクロチューブ内にあるゲル前駆体（例えば、ゲル前駆体の小滴）へと導入される。いくつかの実施形態では、キレート剤入口は、マイクロ流体チューブ中でゲル前駆体入口の上流にある。これら実施形態では、ゲル前駆体は、既にマイクロチューブ内にあるキレート剤（例えば、キレート剤の小滴）へと導入される。
【０１４３】
ゲル前駆体とともにであるか、または、ゲル前駆体の後であるかのいずれかでマイクロ流体チューブにキレート剤を添加することは、図１８に示されている。この図では、ゲル前駆体材料はアルギン酸リザーバーであり、かつ、キレート剤はカルシウムイオンのリザーバーである。アルギン酸溶液、カルシウムイオンおよび油は、マイクロ流体チューブの中に注入される。
【０１４４】
図１８ａは、これら３つの物質が３方向入口またはポートにおいてマイクロ流体チューブ内の同一の位置の中へと注入される実施形態を示している。オイルプラグがちりばめられた、キレート剤（カルシウム）と混ざったアルギン酸の部分が、マイクロ流体チューブ中に生じる。ゲル化プロセスは、アルギン酸がチューブの端部に近付くにつれて起こり、かつ、部分的または完全にゲル化した物体が分配される。
【０１４５】
図１８ｂは、ゲル前駆体材料（アルギン酸溶液）と油とが２方向入口またはポートを介してマイクロ流体チューブの中へと注入される実施形態を示している。オイルプラグでちりばめられた、ゲル前駆体（アルギン酸）の部分が形成される。ゲル前駆体材料の部分は、下流のさらなる１方向入口（ポート）を通過する。キレート剤（カルシウムイオン）はここで注入され、かつ、アルギン酸と混ざり、ゲル化を止める。
【０１４６】
本発明のいくつかの実施形態では、ゲル前駆体材料がマイクロ流体チャンネル中でゲル化を経験するように誘導される手段に関わらず、ゲル化は、ゲル物体がマイクロ流体チャンネルから外に出る時には不完全である。典型的には、ゲル化プロセスは、ゲル物体がネットワークが形成される領域中で安定する（すなわち、それがその形状を維持する）程十分に進められる。しかしながら、架橋プロセスは、ゲル物体がマイクロ流体チャンネルから分配される時には不完全であってもよく、典型的には、ゲル物体がマイクロ流体チャンネルから分配された後でさらなる架橋（すなわち、さらなるゲル化）を経験することが可能であるようになっている。
【０１４７】
マイクロ流体チャンネルから外に出る時に不完全にゲル化しているゲル物体は、ゲル物体内で内面的にだけではなく、ゲル物体の間の接触領域において隣接するゲル物体に対して外面的にもさらなるゲル化を経験することが可能である。したがって、不完全にゲル化したゲル物体は、互いにゲル化して、ゲル結合と呼ばれるゲル物体の間のゲルの領域を形成し得る。
【０１４８】
本発明の方法では、複数のゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することは、典型的には：複数の不完全にゲル化したゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネル中で形成することを含んでおり；
ゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネルからネットワークを製造するための領域の中へと分配することは、通常：不完全にゲル化したゲル物体を１つ以上のマイクロ流体チャンネルからネットワークを製造するための領域の中へと分配することを含んでおり；かつ、
ネットワークを製造するための前記領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体と接触させることは、通常：ネットワークを製造するための前記領域においてそれぞれの不完全にゲル化したゲル物体を少なくとも１つのその他の不完全にゲル化したゲル物体と接触させて、ゲル物体の間の接触領域において、各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることを含んでいる。
【０１４９】
典型的には、それぞれの不完全にゲル化したゲル物体を少なくとも１つのその他の不完全にゲル化したゲル物体と接触させることは、ゲル物体の間の接触領域においてそれぞれの不完全にゲル化したゲル物体が少なくとも１つの不完全にゲル化したゲル物体と溶解することを引き起こし、溶解領域においてゲル化が発生し、ゲル物体の間のゲル結合を形成する。
【０１５０】
したがって、典型的には、ゲル物体は、それらが互いと接触する時には不完全にゲル化しており、かつ、当該方法は、ネットワークを製造するための前記領域において各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体と接触させて、ゲル物体の間の接触領域において各ゲル物体と少なくとも１つのその他のゲル物体との間にゲル結合を形成することを含んでいる。
【０１５１】
通常、本発明の方法では、各ゲル物体を少なくとも１つのその他のゲル物体に接合させることは、ゲル物体の間の前記接触領域において各ゲル物体と少なくとも１つのその他のゲル物体との間にゲル結合を形成することを含んでいる。
【０１５２】
ゲルネットワークは、ゲル物体の分配後にさらなる工程ステップの対象とされてもよい。例えば、一旦ゲルネットワーク内のゲル物体の間で十分なゲル化が起こったと見做されれば、ゲルネットワークは、ゲル物体のゲル化（すなわち、固体化）を完成させるためのさらなる工程ステップの対象となってもよい。かかるステップの性質は、以下でより詳細に説明される。
【０１５３】
マイクロ流体チャンネル−サイズ、断面
本発明の方法によれば、ゲル物体は、マイクロ流体チャンネル中で形成される。「マイクロ流体チャンネル」は、典型的には、内径が１μｍ〜２０００μｍ（例えば、５μｍ〜２０００μｍまたは１０μｍ〜２０００μｍ（例えば、１０μｍ〜１０００μｍ））であるチャンネルを意味する。例えば、マイクロ流体チャンネルの内径は、１０μｍ〜５００μｍ（例えば、２０μｍ〜２５０μｍ（例えば、２５μｍ〜１５０μｍ））であってもよい。
【０１５４】
マイクロ流体チャンネルまたは各流体チャンネルの形状は、特に制限されない。マイクロ流体チャンネルは円形の断面を有していてもよく、その場合、チャンネルの直径（先行する段落で説明したような）は、円形断面の直径を意味する。しかしながら、それは、代替的には、任意の多角形（例えば、正方形、長方形、三角形、五角形、六角形など）の形状の断面を有していてもよい。マイクロ流体チャンネルの断面が円形でない場合、チャンネルの直径（先行する段落で説明したような）は、断面の１つの縁部から断面の別の縁部までの最大距離を意味する。したがって、例えば、マイクロ流体チャンネルの断面が正方形である時、直径は、正方形の１つの隅から正方形の反対側の隅までの距離を意味する（正方形の中心を通過する）。通常、本発明の方法において採用されるマイクロ流体チャンネルまたは各マイクロ流体チャンネルは、実質的に円形である断面を有する。しばしば、マイクロ流体チャンネルまたは各マイクロ流体チャンネルは、円形断面を有する。
【０１５５】
本発明の方法において採用される各マイクロ流体チャンネルは、入口を含んでいる。入口は、流動性のゲル前駆体材料がマイクロ流体チャンネルの中に入ることを可能にする。入口はまた、ゲルまたはゲル前駆体材料と混ざらない媒体がマイクロ流体チャンネルの中に入ることを可能にする。ゲルまたはゲル前駆体材料と混ざらない媒体は、本明細書では「非混和性媒体」と呼ばれてもよい。非混和性媒体は、マイクロ流体チャンネルまたは各マイクロ流体チャンネル中のゲルとともに互い違いのプラグを形成してもよい。
【０１５６】
各マイクロ流体チャンネルは、典型的には、ゲル前駆体材料および不混和性媒体の両方がマイクロ流体チャンネルの中に入ることを可能にする入口を含んでいる。かかる入口は２方向入口であってもよく、入口が２つの物質がチューブの中に入ることを可能にすることを意味する。しかしながら、マイクロ流体チャンネルはまた、多数の物質がマイクロ流体チャンネルの中に入ることを可能にする多方向入口（例えば、３方向入口または４方向入口）を含んでいてもよい。例えば、３方向入口は３つの物質がマイクロ流体チャンネルの中に入ることを可能にし、かつ、４方向入口は４つの物質がマイクロ流体チャンネルの中に入ることを可能にする。マイクロ流体チャンネルに添加される不混和性材料以外の物質は、典型的には、ゲル前駆体材料と混ざる。
【０１５７】
不混和性媒体は、典型的には、液体のような流動性媒体である。典型的には、不混和性媒体は、ゲル前駆体材料の流体成分と混ざらない液体である。例えば、ゲル前駆体材料が親水性媒体（例えば、水性媒体）であり、したがって、ゲル前駆体材料の流体成分が親水性であるか、または、水であるか、もしくは水を含んでいる時、不混和性媒体は疎水性媒体（例えば、油系媒体、油を含む液体組成物または非極性有機溶媒）であろう。不混和性材料として採用されてもよい適切な油としては、炭化水素油が挙げられる。例えば、Ｃ１０−Ｃ２０アルカンが採用されてもよい。しばしば、テトラデカンが採用される。不混和性材料は、典型的には油である。油は単一の純粋な化合物であってもよく、かつ、油は２つ以上の化合物の混合物を含んでいてもよい。油は、例えば、シリコーン油（例えば、ポリフェニルメチルシロキサン）を含んでいてもよい。油は、単一のシリコーン油（例えば、ポリフェニルメチルシロキサン）で構成されていてもよい。代替的には、油は、２つ以上のシリコーン油の混合物を含んでいてもよい。任意の適切なシリコーン油が用いられてもよい。例えば、油は、シリコーン油ＤＣ２００（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−のモノマー単位を含む高分子）、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）、ヒドロキシ末端またはＰＤＭＳ  ２００を含んでいてもよい。追加的または代替的には、油は炭化水素を含んでいてもよい。油が炭化水素を含んでいる時、それは単一の炭化水素化合物を含んでいてもよく、２つ以上の炭化水素の混合物を含んでいてもよい。典型的には、炭化水素油（例えば、Ｃ１０−Ｃ２０アルカン）が採用される。しばしば、テトラデカンが採用される。同様に、ゲル前駆体材料が疎水性媒体である時（例えば、ゲル前駆体材料の流体成分が油である時）、不混和性媒体は親水性媒体（例えば、水性媒体（例えば、水または水溶液））であろう。
【０１５８】
マイクロ流体チャンネルまたは各マイクロ流体チャンネルは、多数の入口を含んでいてもよい。入口は、マイクロ流体チャンネルまたは各マイクロ流体チャンネルに沿って分配されていてもよい。典型的には、マイクロ流体チャンネルまたは各マイクロ流体チャンネル中の、ゲル前駆体材料および不混和性媒体の両方を許容する入口の下流には、１つ以上の追加の入口が存在する。これら追加の入口は、典型的には１方向入口（１つの物質がマイクロ流体チャンネルの中に入ることを可能にする）である。しかしながら、それらは、代替的には、２方向入口、３方向入口、４方向入口などであってもよい。第１の入口の下流で物質を添加する入口は、典型的には、ゲル前駆体材料の部分と混ざる物質を添加するか、ゲル前駆体材料の追加部分を添加するかのいずれかである。
【０１５９】
入口はポートであってもよい。
【０１６０】
マイクロ流体チャンネルまたは各マイクロ流体チャンネルはさらに、出口を含んでいる。出口は、典型的にはマイクロ流体チャンネル中の入口の下流にある、マイクロ流体チャンネル中の開口部として定められてもよい。出口の形状およびサイズは、特に制限されない；しかしながら、それは、典型的には、ゲル物体がマイクロ流体チャンネルから外に出ることを可能にする程度に十分大きい。いくつかの実施形態では、出口は、マイクロ流体チャンネルの開口端を含んでいる。いくつかの実施形態では、出口はノズルを含んでいる。
【０１６１】
マイクロ流体チャンネルは、温度が制御されていてもよい。例えば、マイクロ流体チャンネルは、冷却された環境中または加熱された環境中に配置されてもよい。
【０１６２】
いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャンネルは、チューブ（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）チューブ）である。
【０１６３】
流れ制御
マイクロ流体チャンネルの中に入る物質の流れは、２方向入口、多方向入口を介するにせよ、多数の入口を介するにせよ、流れ制御デバイスによって制御される。流れ制御デバイスは、典型的には、コンピューターのような適切な制御器上で働くコンピュータープログラムを、必要に応じてシリンジとの組み合わせで含んでいる。各物質がマイクロ流体チャンネルの中に入る量は、制御されてもよい。これは流量と呼ばれ、また、注入量または入力量と呼ばれてもよい。流量は、単位時間あたりの体積の関数として測定されてもよい。各物質がマイクロ流体チャンネルの中に入る時間は、制御されてもよい。
【０１６４】
いくつかの実施形態では、ゲル前駆体材料および不混和性媒体（ゲルと混ざらず、かつ、ゲル前駆体材料と混ざらない）の両方がマイクロ流体チャンネルの中に導入される量は、相が混ざらず、または、乳化せず、むしろチャンネル内で互い違いの小滴を形成することを確実にするために制御されてもよい。追加物質（例えば、ゲル前駆体材料と混ざる物質）がゲル前駆体材料と同一の入口において導入されれば、その時は、それら追加物質の流量もまた、典型的には制御される。
【０１６５】
いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャンネルの中に入るゲル前駆体材料の流量は、マイクロ流体チャンネル内の前記媒体の部分のサイズを制御するように、したがって、ゲル物体のサイズを制御するように選択される。
【０１６６】
同様に、いくつかの実施形態では、不混和性媒体の流量は、マイクロ流体チューブまたは各マイクロ流体チューブ中のゲル物体の間の不混和性媒体のプラグのサイズを制御するように選択される。これは、本発明の有用な態様である。なぜなら、ゲル物体の間のプラグ（不混和性媒体によって形成される）のサイズの制御が、各ゲル物体が分配される間に経過する期間の制御を可能にするからである。本発明のいくつかの実施形態では、各物体の分配の間に十分な時間が経過することを可能にして、マイクロ流体チャンネルと本発明のゲルネットワークが各分配ステップの間に形成される領域との相対移動のための時間を許容することが重要である。分配ステップの間に経過する時間の量を制御することは、ゲル物体が互いから離れて分配される距離を制御するのに、したがって、ゲル物体の相対的な位置決めを制御するのに用いられてもよい。
【０１６７】
本発明のいくつかの実施形態では、マイクロ流体チャンネルの中に、ゲル前駆体材料とは混ざる物質（単数）または物質（複数）が導入される。これら物質は、ゲル前駆体材料と同一の入口を介して導入されてもよく、異なる入口を介して導入されてもよい。追加物質がマイクロ流体チャンネルの中に導入される場所に関わらず、マイクロ流体チャンネルの中に入るそれらの流量は、例えば流れ制御デバイスによって制御され、ゲル物体内の、したがってゲルネットワーク内の追加物質の濃度を制御してもよい。
【０１６８】
本発明のいくつかの実施形態では、マイクロ流体チャンネルの中に追加物質が導入され、該追加物質はゲル物体の一部を形成するが、ゲル物体の至る所に均一に分配されることはない。このことは、組成が物体の至る所で均一ではないゲル物体（例えば、異なる組成の領域を含むゲル物体）の形成をもたらす。かかるゲル物体は、本明細書で先行してさらに定義したようなものであってもよい。典型的には、かかる物体はヤヌスロッドである。ヤヌスロッドは、本明細書で先行して定義され、かつ、さらに説明されている。
【０１６９】
いくつかの実施形態では、組成が均一でないゲル物体は、マイクロ流体チャンネルまたは各流体チャンネル内に、ゲル前駆体材料（「第１のゲル前駆体材料」と名付けられてもよい）の一部に隣接して第２のゲル前駆体材料の一部を導入することによって作成され、第１および第２のゲル前駆体材料の組成は異なる。
【０１７０】
第１のゲル前駆体材料は、例えば、第２のゲル前駆体材料のない材料（例えば、化合物）を含んでいてもよく、かつ／または、第２のゲル前駆体材料は、第１のゲル前駆体材料のない材料（例えば、化合物）を含んでいてもよい。追加的または代替的には、第１および第２のゲル前駆体材料は、両方とも特定の材料（例えば、特定の化合物）を、しかし異なる濃度で含んでいてもよい。例えば、第１のゲル前駆体材料中の材料（例えば、化合物）の濃度は、第２のゲル前駆体材料中の材料（例えば、化合物）の濃度の少なくとも２倍であってもよい。第１の前駆体材料中の材料（例えば、化合物）の濃度は、例えば、第２のゲル前駆体材料中の材料（例えば、化合物）の濃度の少なくとも１０倍（例えば、少なくとも１００倍、少なくとも１，０００倍または少なくとも１，０００，０００倍）であってもよい。
【０１７１】
問題の材料（または化合物）は、例えば、特定のゲル形成剤、生体細胞、特定のタイプの生体細胞または特定の小分子化合物であってもよい。材料は、例えば、治療剤、診断剤、生体化合物（例えば、タンパク質もしくは酵素（例えば、膜タンパク質（例えば、膜孔タンパク質）））または生体細胞（例えば、哺乳類細胞（例えば、ヒト胎児腎（ＨＥＫ）細胞、骨芽細胞、軟骨細胞および間葉系幹細胞から選択される哺乳類細胞）；もしくは、例えば、細菌（例えば、人体中もしくは人体上で通常見られる細菌（例えば、腸内細菌）））であってもよい。
【０１７２】
典型的には、第２のゲル前駆体材料は、第１のゲル前駆体材料が添加された入口の下流にある入口において添加される。典型的には、第２のゲル前駆体材料は、第１のゲル前駆体材料の部分の間にプラグを形成する不混和性媒体と混ざらない。第２のゲル前駆体材料は、典型的には、プラグと混ざらない。
【０１７３】
また、典型的には、第１のゲル前駆体材料は、第２のゲル前駆体材料の隣り合う部分がマイクロ流体チャンネルの中に入る時、マイクロ流体チャンネル中で部分的にゲル化している。第１のゲル前駆体材料が部分的にゲル化した後の第２のゲル前駆体材料の添加は、２つの媒体の間の混合の可能性を減少させる。
【０１７４】
いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャンネル中で第１のゲル前駆体材料の一部に隣接して第２のゲル前駆体材料を注入することは、マイクロ流体チャンネルの中に入る物質のいずれか、または、マイクロ流体チャンネルに入る物質のすべての流量を制御することによって制御される。例えば、（ｉ）第１のゲル前駆体材料、（ｉｉ）不混和性媒体（第１のゲル前駆体材料と混ざらない）および（ｉｉｉ）第２のゲル前駆体材料の任意の組み合わせの流量は、制御される。典型的には、マイクロ流体チャンネルに添加される追加物質のうちのいずれか、または、マイクロ流体チャンネルに添加される追加物質のうちのすべての流量もまた、制御される。
【０１７５】
いくつかの実施形態では、マイクロ流体チャンネル中で第１のゲル前駆体材料の一部に隣接して第２のゲル前駆体材料を注入することは、第２のゲル前駆体材料がマイクロ流体チャンネルの中に入る時間を制御することによって制御される。これら実施形態では、第２のゲル前駆体材料の流量は、典型的には、第１のゲル前駆体材料の一部が、第２のゲル前駆体材料が導入される入口をまさに通過しようとする時、または、通過したばかりの時にのみゼロではないように制御される。
【０１７６】
マイクロ流体チャンネル内の既存の部分に隣接してゲルの追加部分を導入（例えば、注入）することは、典型的には、少なくとも２つの異なる組成の領域（例えば、３つまたは４つの異なる組成の領域）を含むゲル物体を形成するのに用いられてもよい。かかるゲル物体のそれぞれの中の異なる組成の領域は、第１の領域と第２の領域とを含んでおり、第１の領域は、第２の領域のものとは異なる組成を有する。第１および第２の領域は、本明細書で先行して説明されたゲル物体について本明細書で先行してさらに定義されたようなものであってもよい。
【０１７７】
したがって、いくつかの実施形態では、本発明の方法は、少なくとも２つの異なる組成の領域を含むゲル物体を形成するのに用いられてもよい。典型的には、異なる組成の領域は、同一のゲルを含んでいる。例えば、異なる組成の領域は、異なる小分子または異なる生体細胞のような異なる添加物を含んでいてもよい。しかしながら、異なる組成の領域は、異なるゲル形成剤を含んでいてもよい。
【０１７８】
単一のマイクロ流体チャンネル（例えば、マイクロ流体チューブ）を用いて実行されてもよい、ゲル物体のこの作成方法は、それがゲル物体を製造する従来の方法と比較してマイクロ流体チャンネルの詰まりの発生を大いに減少させるので、高度に有利である。異なる組成の領域を含むゲル物体を製造する従来の方法は、異なる組成を有する異なる種類のゲル（単数）またはゲル（複数）の層流の同時押出に依存する傾向にあった。かかる手法は、詰まり、または、隣接する流れの厚さの制御不能な変化をもたらし、したがって、精密な組成が制御され得ないゲル物体をもたらす傾向にある。
【０１７９】
言及されたように、物質がマイクロ流体チャンネルに添加される時間は、典型的には流れ制御デバイスによって制御されてもよい。このことは、上記で説明したような複雑な個別のゲル物体を生成するのに活用されてもよい。しかしながら、当該方法のこの態様はまた、ゲル物体が分配される位置と同期されて、異なる組成の領域を作成してもよい。
【０１８０】
異なる物質が異なる時間にマイクロ流体チャンネルに添加されてもよい。例えば、第１のタイプのゲル形成剤を含む第１のゲル前駆体材料は、一定の期間添加されて、第１のタイプのゲル物体を含むネットワークの領域を作成してもよい。この物質の流れは一定の期間後に止められてもよく、かつ、異なるタイプのゲル形成剤を含むゲル前駆体材料の流れが開始されて、第２のタイプのゲル物体を含むネットワークの領域を作成してもよい。したがって、１つより多いタイプのゲルを含むネットワークが形成されてもよい。かかるネットワークの異なる領域において、異なるゲルが採用されてもよい。
【０１８１】
異なる物質がマイクロ流体チャンネルの中に入る時間は、ゲル物体が分配される特定の位置と同期されて、特定のタイプのゲル物体のネットワーク内の領域を作成してもよい。例えば、ゲル物体が分配される位置と組み合わせされて、異なる物質が注入される時間を制御することによって、例えば、異なる種類のゲル物体の層を含むネットワークを切替装置を伴わず作成することが可能である。
【０１８２】
本発明のいくつかの実施形態では、マイクロ流体チューブ（単数）またはチューブ（複数）中に所望のシーケンスにて異なる組成のゲル物体を作成することは、ネットワーク内に物体の特定のパターンを作成するために調整され得る。ゲル物体がマイクロ流体チューブ（単数）またはチューブ（複数）中で作成されるシーケンスは、ネットワーク中にゲル物体の特定のシーケンスを製造するようにプログラミングされ得る。「プログラミングされる」は、ゲル物体が先行して設計されたシーケンスにて作成されることを意味する。例えば、ゲル物体がマイクロ流体チューブ（単数）またはチューブ（複数）中で作成されるシーケンスは、ゲルネットワークの特定の領域中で異なる個体群のゲル物体を製造するようにプログラミングされ得る。
【０１８３】
上記の説明から把握されるように、本発明の方法は、単一のチューブを用いて、多数の異なるタイプのゲル物体を含み、異なる組成の領域を有するゲル物体さえも含む複雑なネットワークの生成を可能にする。したがって、本発明の方法は、既知の方法に比べて非常に単純な装置を利用する。さらに、該装置は、製造するのが容易であり、かつ、安価である。
【０１８４】
さらに、当該方法の高度の自動化は、ネットワークが非常に迅速に、高度に再現可能に、かつ、人為的エラーを最小限に留めて、プリントされることを可能にする。
【０１８５】
いくつかの実施形態では、ゲル物体は、毎秒１００までの物体の量（ｓ−１）で製造され得る。典型的には、本発明の方法では、ゲル物体は１〜１００ｓ−１の量で、かつ、通常は、５〜５０ｓ−１の量で製造される。当該方法がかなり堅固なゲル物体（ゼラチンメタクリレート物体のような）を製造する実施形態では、製造量は、典型的には２０〜５０ｓ−１である。当該方法がより柔らかいゲル物体（マトリゲル物体のような）を製造する実施形態では、製造量は、典型的には１〜１５ｓ−１である。しかしながら、同時に多数のゲル物体を製造するのに複数のマイクロ流体チャンネルが用いられれば、その時は、より高い製造量が達成されるかも知れない。
【０１８６】
３Ｄプリンティング−ゲル物体の位置決め
本発明の方法は、各ゲル物体がネットワーク内のその他の物体に対して精密な位置に分配または「プリント」されることを可能にする。このことは、典型的には、マイクロ流体チャンネルであって、それからゲル物体が分配される前記マイクロ流体チャンネルを、前記マイクロ流体チャンネルからの各ゲル物体の分配の間に、ネットワークを製造するための領域（すなわち、マイクロ流体チャンネルであって、その中にゲル物体が分配され、かつ、ゲルネットワークが形成される前記マイクロ流体チャンネルの外側の領域）に対して移動させることによって達成される。したがって、本発明の方法は、典型的には、前記マイクロ流体チャンネルからゲル物体を分配する間に、ネットワークを製造するための領域に対して前記マイクロ流体チャンネルを移動させることを含んでいる。一旦分配されると、ゲル物体は、典型的には、ネットワーク内の少なくとも１つのその他のゲル物体に接合し、したがって、ネットワーク内のゲル物体の位置および配向が固定される。
【０１８７】
マイクロ流体チャンネルとネットワークを製造するための領域とを互いに対して移動させることは、前記チャンネルおよび前記領域のいずれか、または、両方を移動させることによって達成されてもよい。好ましくは、マイクロ流体チャンネルが動かされ、かつ、ネットワークを製造するための領域は固定されたままである。しかしながら、その他の実施形態では、マイクロ流体チャンネルは固定されたままであり、かつ、ネットワークを製造するための領域が動かされる。ネットワークを製造するための領域を移動させることは、例えば、ネットワークを製造するための領域を支持するステージを移動させることによって、または、例えば、ネットワークを製造するための領域を含有するのに適したレセプタクルを支持するステージを移動させることによって達成されてもよい。
【０１８８】
各ゲル物体が分配される位置（したがって、ネットワーク内のその最終位置）は、コンピュータープログラムによって制御されてもよい。先行して説明されたように、各ゲル物体が分配される位置は、各マイクロ流体チャンネルから分配されているゲル物体のタイプと同期されて、複雑なネットワークを形成してもよい。
【０１８９】
本発明の方法は、本質的には３Ｄプリンティング方法である。本発明のネットワークは、完全に構築される。このことは、３Ｄプリンティングによる以外では作成され得なかったゲルネットワークの作成を可能にする。例えば、本発明の方法は、特に１つより多いマイクロ流体チャンネルが用いられてネットワークの異なる領域の同時作成を可能にする時には、連動リング、および、より複雑な構造さえも作成するのに用いられ得る。
【０１９０】
典型的には、各ゲル物体は、ネットワークを製造するための前記領域中の少なくとも１つのその他のゲル物体に隣接して分配される。本発明の方法は、概して、ネットワークを製造するための前記領域中のその他のゲル物体に対して各ゲル物体が分配される位置（典型的には、３次元における位置を意味する）を制御することを含んでいる。このことは、各ゲル物体の、その他のゲル物体に対するネットワーク中の位置を決定する。本発明の方法はまた、典型的には、分配される各ゲル物体の、ネットワークを製造するための前記領域中のその他のゲル物体に対する配向を制御すること（典型的には、３次元において制御することを意味する）を含んでいる。このことは、各ゲル物体の、その他のゲル物体に対するネットワーク中の配向を決定する。ゲルネットワークは、人体もしくは動物の体内の臓器または組織の形状を有していてもよく、かつ、当該方法は、典型的には、上記で定義したような前記制御を含んでおり、前記形状を有する前記ゲルネットワークを製造する。ゲルネットワークは、例えば、ヒトの小腸または大腸の形状を有していてもよく、ヒトの小腸または大腸の一部の形状を有していてもよい。
【０１９１】
大きいネットワークのプリンティングは、多数のマイクロ流体チャンネルの使用によって加速されてもよく、ゲルネットワークの多数の領域が同時に形成されてもよいようになっている。
【０１９２】
ネットワークを製造するための領域
ネットワークを製造するための領域は、ゲル物体を受け入れるのに適した任意の体積または媒体（すなわち、本発明の方法により、その中へとゲル物体が分配され、かつ、互いと接触し、ゲルネットワークを製造してもよい任意の容量または媒体）であってもよい。ネットワークを製造するための領域はまた、本明細書では「領域であって、その中でゲルネットワークが形成される前記領域」と呼ばれてもよい。ゲルネットワークを製造するための領域は、典型的には流体媒体を含んでいる。好ましくは、媒体は液体媒体（例えば、疎水性の液体（ゲル物体がヒドロゲル物体である時には好ましくは）または親水性の液体）である。領域であってその中でゲルネットワークが形成される前記領域中に存在する液体媒体の典型的な例としては、水および油系媒体が挙げられる。典型的には、媒体は、油または非極性有機溶媒のような疎水性の液体である。ネットワークを製造するための領域中の液体として採用されてもよい適切な油としては、炭化水素油が挙げられる。例えば、Ｃ１０−Ｃ２０アルカンが採用されてもよい。しばしば、テトラデカンが採用される。疎水性の液体は、典型的には油である。油は単一で純粋な化合物であってもよく、または、油は２つ以上の化合物の混合物を含んでいてもよい。油は、例えばシリコーン油（例えば、ポリフェニルメチルシロキサン）を含んでいてもよい。油は、単一のシリコーン油（例えば、ポリフェニルメチルシロキサン）で構成されていてもよい。代替的には、油は、２つ以上の異なるシリコーン油の混合物を含んでいてもよい。任意の適切なシリコーン油が用いられてもよい。例えば、油は、シリコーン油ＤＣ２００（−Ｏ−Ｓｉ（ＣＨ３）２−のモノマー単位を含む高分子）、ポリ（ジメチルシロキサン）（ＰＤＭＳ）、ヒドロキシ末端またはＰＤＭＳ  ２００を含んでいてもよい。追加的または代替的には、油は炭化水素を含んでいてもよい。油が炭化水素を含んでいる時、それは単一の炭化水素化合物を含んでいてもよく、２つ以上の炭化水素の混合物を含んでいてもよい。例えば、Ｃ１０−Ｃ２０アルカンが採用されてもよい。しばしば、テトラデカンが採用される。 
【０１９３】
領域であってその中でゲル物体が形成される前記領域が流体媒体（特に、液体媒体）である場合、前記媒体は、好ましくは、ゲル物体と混ざらない。前記媒体がゲルネットワーク内でゲル物体と混ざれば、それはゲル物体のバルクの中に侵入するかもしれず、このことは概して所望されない。
【０１９４】
領域であってその中でゲルネットワークが形成される前記領域は、表面（典型的には、固体表面）であって、その上にゲル物体が堆積してもよい前記表面（典型的には、固体表面）を含んでいてもよい。必要に応じて、ゲルネットワーク中の少なくとも１つのゲル物体が、領域であってその中でゲルネットワークが形成される前記領域中の表面上に堆積する。例えば、本発明の方法では、分配される第１のゲル物体が少なくとも、領域であってその中でゲルネットワークが形成される前記領域中の表面（一般的には、固体表面）上に堆積してもよい。
【０１９５】
さらなる方法のステップ
本発明の方法は、ある範囲の追加工程ステップを含んでいてもよく、そのうちのいくつかが以下で説明される。本発明のゲルネットワークが、必要に応じて、これら追加工程ステップのいくつかによって形成されてもよいことは、注目されるべきである。
【０１９６】
当該方法は、追加の架橋ステップを含んでいてもよい。例えば、当該方法は、架橋（例えば、重合）を開始させるために、放射ステップ（例えば、紫外線による）を含んでいてもよい。かかる場合、ゲルネットワーク内のゲル物体は、光開始剤を含んでいてもよい。ゲル前駆体材料（単数）（またはゲル前駆体材料（複数））であって、それからゲル物体がマイクロ流体チャンネル中で形成される前記ゲル前駆体材料（単数）（またはゲル前駆体材料（複数））はさらに、典型的には、かかる場合に光開始剤を含んでいるであろう。別の方法であって、それによって追加の架橋ステップが達成されてもよい前記の別の方法は、架橋の熱開始（例えば、重合の熱開始）によるものである。さらに、架橋ステップは、酵素反応によって達成されてもよく、このことは、典型的には、かかる場合に酵素をさらに含んでいるであろう（例えば、Ｊ．  Ｌｅｗｉｓ  ｅｔ  ａｌ，  ＰＮＡＳ，  １１３，  ３１７９−３１８４，  ２０１６参照）。したがって、本発明の方法はさらに、加熱または焼成ステップを含んでいてもよい。
【０１９７】
追加の架橋ステップを実行することは、ゲル粒子（典型的には、高分子）の間に共有結合を作成してもよい。したがって、追加の架橋ステップの対象となったゲルネットワークは、典型的には、したがって、当該方法により強化される。
【０１９８】
代替的には、追加の架橋ステップは、ゲル物体に対して、それらがマイクロ流体チャンネルから分配される前に実行されてもよい。しかしながら、ゲル物体内の、それらが分配される前のゲル粒子の架橋は、典型的には不完全であり、ゲル物体の間で、それらが接触する時にゲル化が起こってもよいようになっている。
【０１９９】
当該方法は、インキュベーションステップを含んでいてもよく、ゲルネットワーク（またはゲル物体）は、一定の期間、特定の温度で維持される。例えば、ゲルネットワークは、ネットワークが形成された後で、構成要素であるゲル（単数）またはゲル（複数）のゾル−ゲル転移温度より下の温度でインキュベートされ、さらなるゲル化を促進してもよい。代替的には、ゲル物体は、ゾル−ゲル転移温度より下の温度でインキュベートされ、マイクロ流体チャンネル内でのゲル化を促進してもよい。
【０２００】
当該方法は、移送ステップを含んでいてもよく、ゲルネットワークは、１つの媒体から別のものへと移される。例えば、ゲルネットワークがネットワーク中のゲル物体と混ざらない液体媒体を含む領域中で製造される場合、当該方法は、ゲル物体と混ざらない液体媒体から水性媒体へとゲルネットワークを移すステップを含んでいてもよい。移送ステップの性質は、特に制限されない。例えば、移送は、ピンセットを用いて液体媒体からゲルネットワークを移動させることと、それを水性媒体の中へと配置することとを伴ってもよい。代替的には、移送は、ゲルネットワークから離れるように液体媒体を注ぐことまたはピペットで移すことと、ゲルネットワークの上へと水性媒体を注ぐことまたはピペットで移すこととを伴ってもよい。水性媒体は、特に制限されない。それは例えば水であってもよく、ＰＢＳのような緩衝液であってもよい。
【０２０１】
言及されたように、本発明のゲルネットワークは、非常にロバストである。したがって、それは、作成された後で操作されてもよい。例えば、本発明のゲルネットワークは、切断され、接合され、または、綴られて、ネットワークの形状を変えてもよく、２つ以上のゲルネットワークを組み合わせてもよい。
【実施例】
【０２０２】
実験の詳細
１．材料
化学物質はすべて、商業的供給業者から購入され、かつ、さらなる精製を伴わず用いられた。すべての水性相において、脱イオン水（ＤＩＷ）が用いられた。［ＪＷ  Ｎｉｃｈｏｌ，  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ２０１０］において説明されるように、ゼラチンメタクリレート（ＧｅｌＭａ）が合成された。簡潔には、１０．０ｇのゼラチン（タイプＡ、Ｇ１８９０、ブタの皮膚由来３００ブルーム、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、英国）が、６０℃にて１０．０重量％でダルベッコリン酸緩衝生理食塩水（ＤＰＢＳ；ＧＩＢＣＯ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、英国）の中に溶解した；０．８ｍｌの無水メタクリル酸（ＭＡ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、英国）が、０．５ｍｌ／ｍｉｎの流量で、ゼラチン溶液に、４５℃での継続的な撹拌の下で添加され、かつ、１時間の間、さらに反応した。混合物は、透析チュービング（１２  −  １４  ｋＤａ  ｃｕｔｏｆｆ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、英国）を用いて、４０℃で４日間、ＤＩＷに対して透析された。ＤＩＷは、１２時間毎に交換された。溶液は凍結乾燥され、ＤＰＢＳ中に８．０重量％で再溶解され、アリコート化され、かつ、−２０℃にてさらなる使用まで貯蔵された。
【０２０３】
２．プリンティング設定
プリンティング設定は、２つの部分で構成された：一方はＤＭＴ中のマイクロ小滴の形成およびゲル化であり、かつ、他方は３軸マイクロマニピュレーター（Ｓｅｎｓａｐｅｘ社、フィンランド国オウル）によってガイドされる３Ｄプリンティングであった。ＧｅｌＭａのＤＰＢＳ溶液は、ハロゲンヒーターによって１ｍｌのＢＲＡＵＮ  Ｉｎｊｅｃｔ−Ｆプラスチックシリンジ中で〜４０℃まで温められ、かつ、１つのＰＴＦＥチュービング（５６０μｍ  ＩＤ、１ｍｍ  ＯＤ  Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ社、英国）を介して、流量の制御されたｎｅＭＥＳＹＳシリンジポンプ（Ｃｅｔｏｎｉ社、ドイツ国コルブーセン）によって駆動される手製の３方向ＰＤＭＳアダプターへと伝えられた；同一の方式で、油がコネクターへとポンピングされた。アダプターに第３のＰＴＦＥチュービング（２００μｍ  ＩＤ、４００μｍ  ＯＤ、ＶＷＲ社、英国）が接続され、かつ、両方の相が合流し、かつ、乳化チュービングを湿らせた油によって運ばれるＧｅｌＭａ小滴を形成した。乳化チューブは、８℃に設定されたワインクーラーセット中で冷却され、プリンティングが実行された。ＧｅｌＭａ／油流量は、ポンプソフトウェアによって独立に制御された。マイクロスフェアから細長い部分まで様々であるＧｅｌＭａ小滴のサイズ／形態は、流量および油相：ＧｅｌＭａ相の流量比を調整することによって取得された。低温でインキュベートされた時、小滴は、チュービング出口に近付く時にゾル−ゲル転移を経験した。ＧｅｌＭａの構成要素は、ペトリ皿（またはプリンティングチューブ用ビーカー）中に含有された油中で３Ｄネットワークへとパターニングされ、かつ、ピペットで移すことによって水へと（または、ＤＰＢＳ緩衝剤もしくは細胞培養培地へと）相間移動した。典型的には、油はペトリ皿またはビーカーから外にピペットで移され、かつ、水または水溶液はペトリ皿またはビーカーの中へとピペットで移される。Ｌａｂｖｉｅｗでコードされたユーザーインターフェースによって指令を受けたマニピュレーターによって駆動されて、種々の速度で段階的または常にチュービング出口を移動させることによって、平行ネットワークがプリントされた；チュービング出口は、ピンセットによって偏向し、図１ａに示されるように基板と鋭角をなし、チューブから外に出るマイクロロッドを配向した。自家製で原動機を備えた回転体によって駆動されて、一定の角速度でペトリ皿またはビーカーを回転させることによって、円形／管状のネットワークが作成された。これら実施例の全体にわたって、他の場所で注記がなければ、油相はテトラデカンであり、かつ、小滴を形成かつ運搬するＰＴＦＥチュービングは、内径（ＩＤ）が２００μｍであった。ロッドは、そうでない旨の注記がなければ、ＤＰＢＳ中、６．０重量％のＧｅｌＭａで構成されていた。ヤヌスロッドの形成の際、チュービングの長さは約３０ｃｍであったところ、実験全体にわたって、８℃におけるチュービングのインキュベーション長さは、ほぼ２０ｃｍの長さであった。ほとんどの場合における体積流量の合計は、５００〜２０００ｕｌ／ｈｒで維持された。ＧｅｌＭａは、ほぼ１：１０００の希釈にて食用染料（Ａｔｅｃｏ  Ｆｏｏｄ  Ｃｏｌｏｒｉｎｇ  ���ｉｔ、米国）で着色された。
【０２０４】
パターニング中の角速度は、０．３７〜６．３ラッドｓ−１の範囲であった。
【０２０５】
マトリゲルロッドは、内径が３００μｍであるＰＴＦＥ収集チュービング中で製作され、かつ、チューブは、ヤヌス／３つ組みロッド用の均質で長さが３．０ｍのロッドを製作するために約１．２ｍの長さであった。
【０２０６】
３．架橋
ＧｅｌＭａの熱安定性は、ＵＶ架橋によって改善された［ＪＷ  Ｎｉｃｈｏｌ，  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ，  ２０１０］。簡潔には、０．５重量％の２−ヒドロキシ−１−（４−（ヒドロキシエトキシ）フェニル）−２−メチル−１−プロパノン（Ｉｒｇａｃｕｒｅ２９５９、ＣＩＢＡ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ社）が、注入前に光開始剤としてＧｅｌＭａ溶液に添加された。着色された、プリントされたネットワークは、０．５重量％の２９５９で充填された水へと移され、３０分間Ｎ２中でパージされ、かつ、５分間、５ｃｍの距離にて全出力のＵＶランプ（Ｍ３６５Ｌ２−Ｃ５、７００ｍＡ、１５Ｖ、Ｔｈｏｒｌａｂｓ社、英国）に曝露された（着色されていないネットワークは、１分間、ＵＶ架橋された）。その後、架橋したネットワークには水が継ぎ足された。光架橋は、ＧｅｌＭａロッドを３７℃で安定的であるようにした。
【０２０７】
４．ＰＮＩＰＡＭの中に入れられたアレイ
まず、ＧｅｌＭａマイクロロッドアレイがプリントされた：Ｎイソプロピルアクリルアミド（ＮＩＰＡＭ；モノマー、ＰＢＳ中８．０重量％）と、ポリエチレン（グリコール）ジアクリレート（ＰＥＧＤＡ、ＭＷ＝７００；架橋剤）と、過硫酸アンモニウム（ＡＰＳ；熱開始剤）と、テトラメチルエチレンジアミン（ＴＥＭＥＤ；促進剤）との、重量比が２００：２０：１：１０である溶液混合物が、アレイに、完全にそれを覆うまで小滴で添加された。シートは、重合のために２０分間、周辺にてインキュベートされた。
【０２０８】
５．撮像
Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＳＺＸ１０実体顕微鏡（Ｏｌｙｍｐｕｓ  ＳＺＸ１０、日本国東京都）、ＭｉｃｒｏＰｕｂｌｉｓｈｅｒ５．０  ＲＴＶの上に取り付けられたＩｍａｇｉｎｇ  ＭｉｃｒｏＰｕｂｌｉｓｈｅｒ５．０  ＲＴＶ  カメラ（ＱＩｍａｇｉｎｇ社、カナダ国ブリティッシュコロンビア州）によって、高倍率の明視野画像が取り込まれた。上等なデジタル顕微鏡（ＡＭ４１１３Ｔ、Ｄｉｎｏ−Ｌｉｔｅ、オランダ国）を用いて、低倍率画像が取り込まれた。倒立型Ｌｅｉｃａ  ＤＭｉ８顕微鏡（Ｌｅｉｃａ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ  （ＵＫ）  Ｌｔｄ社、英国）の上に取り付けられた、Ｌｅｉｃａ  ＴＣＳ  ＳＰ５  ＳＴＥＤ（Ｌｅｉｃａ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ社）倒立型共焦点レーザー走査顕微鏡またはＬｅｉｃａ  ＤＦＣ７０００Ｔカラー顕微鏡カメラ（Ｌｅｉｃａ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ  （ＵＫ）  Ｌｔｄ社、英国）の上で、室温にて、蛍光画像が取得された。ＮＩＨ  ＩｍａｇｅＪソフトウェアにおいて、すべての画像が処理された。ＩｍａｇｅＪにおけるｚ−投影によって、共焦点蛍光画像が処理された。
【０２０９】
６．シミュレーション
プラグをシミュレートするための時間依存的な２相流・移動メッシュモジュールとＳＰＦ（単相流パターン）をシミュレートするための層状の単相流モジュールとを用いて、商用の有限要素ソフトウェアＣＯＭＳＯＬ  Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ（登録商標）において、チュービング中の流れ状態のシミュレーションが行われた。水性相と油相との間の表面張力は、ＩＴ  ｃｏｎｃｅｐｔ  ｔｒａｃｋｅｒ上で懸滴法によって０．０１５ｍＮ／ｍと測定され、かつ、油とＰＴＦＥとの接触角は、文献［Ｎ  Ｓｃｈｅｌｅｒｏ ｅｔ  ａｌ．，  Ｓｏｆｔ  Ｍａｔｔｅｒ，  ２０１１，  ７，  １０６９４．；  Ｅ  Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｃｏｌｌｏｉｄｓ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ，  １９８５，  １４，  １３５−１４１．；  Ｆ  ＭａｃＲｉｔｃｈｉｅ，  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ  ａｔ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，  Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，  ２０１２，  １ｓｔ  ｅｄ，  ｐ１６］にしたがって４４°に設定された。
【０２１０】
テトラデカン油相およびＧｅｌＭａ相の密度は、それぞれ、０．７６２および１．０２４ｇ  ｃｍ−３であると測定された。
【０２１１】
７．細胞培養
１０体積％のウシ胎児血清（ＦＢＳ、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、英国）および２ｍＭのＧｌｕｔａＭａｘ商標−Ｉ（Ｇｉｂｃｏ、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）で補充したダルベッコ改変イーグル培地（ＤＭＥＭ；Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、英国）中で、ヒト胎児腎細胞（ＨＥＫ２９３Ｔ）が培養された。Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌａｂｓ  Ｉｎｃ．社、米国から、ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰが供給された（カタログ番号：ＡＫＲ−２１４）；ＧＦＰ遺伝子は、レンチウイルスを用いて、親のＮＩＨ３Ｔ３細胞（ＡＴＣＣ（登録商標）  ＣＲＬ−１６５８商標）の中へと導入された。１０体積％の仔ウシ血清（ＡＴＣＣ（登録商標）、米国）、２ｍＭのＬ−グルタミン、０．１ｍＭのＭＥＭ可欠アミノ酸（ＮＥＡＡ）および１０μｇ  ｍｌ−１のブラスチジンで補充したＤＭＥＭ中で、ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞が培養された。３７℃および５％ＣＯ２にて細胞が培養され、それらが８０〜９０％のコンフルエンシーを達成した時に継代培養された。トリプシン処理（０．２５重量体積パーセントのトリプシン−０．５３ｍＭのＥＤＴＡ溶液）によって、ＮＩＨ３Ｔ３細胞が採取された。トリパンブルー排除（ＧＩＢＣＯ，Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）によって生細胞が識別され、血球計数器において数えられた。Ｃｅｌｌ  Ｂｉｏｌａｂｓ  Ｉｎｃ．社、米国から、正常ヒト骨格筋芽細胞（ＨＳｋＭ）が購入された（カタログ番号：Ａ１２５５５）。２体積％のウマ血清（カタログ番号：１６０５０−１３０）で補充したＤＭＥＭ中で、ＨＳｋＭ細胞が培養された。ＤＭＥＭ（１０％のＦＢＳで補充された）中で、結腸筋線維芽細胞であるＣＣＤ−１８Ｃｏ細胞（ＡＴＣ  ＣＲＬ−１４５９）が培養された。
【０２１２】
プリントされた組織ネットワークが相間移動し、かつ、１０％のＦＢＳまたは２％のウマ血清、０．１ｍＭのＭＥＭ可欠アミノ酸（Ｇｉｂｃｏ、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）、２ｍＭのＧｌｕｔａｍａｘおよび１％のペニシリン−ストレプトマイシン（Ｇｉｂｃｏ、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社、それぞれ１００Ｕ  ｍＬ−１および１００μｇ  ｍＬ−１）で補充したＤＭＥＭ中で培養され、３７℃および５％ＣＯ２にて細菌増殖を抑制した。
【０２１３】
培養培地中で２μＭのカルセインＡＭ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｂｅｓ商標、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ社）と４μＭのヨウ化プロピジウム（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社、英国）とで細胞を染色し、撮像前に２０分間インキュベートすることによって、細胞生存率が特徴付けられた。緑（生細胞）および赤（死細胞）について、それぞれ、４８８ｎｍおよび５１４ｎｍの励起ならびに５２０±２０ｎｍおよび６２０±４０の放出にて、画像が取得された。蛍光撮像のために、ＨＥＫ２９３Ｔ細胞が、ＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ商標  Ｒｅｄ  ＣＭＰＴＸ染料（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｐｒｏｂｅｓ、Ｌｉｆｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社、英国）を用いて赤で染色された。簡潔には、染料のバイアルが室温まで温められ、かつ、最終濃度が１０ｍＭになるまでＤＭＳＯ中で溶解した。溶液は、無血清培地中で１０μｍまで希釈され、かつ、使用溶液として３７℃まで温められた。ＨＥＫ２９３Ｔ細胞が採取され、遠心分離され、かつ、ＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ商標使用溶液中に再懸濁された。懸濁液は３７℃で３０分間インキュベートされ、細胞は遠心分離され、かつ、ＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ商標溶液はピペットで外に移された。血球計数器によって、細胞密度が測定された。その後、特定の濃度においてＧｅｌＭａ溶液の中に細胞が充填された。緑および赤で染色された細胞についてについて、それぞれ、４８８ｎｍおよび５１４ｎｍの励起ならびに５２０±２０ｎｍおよび６２０±４０の放出にて、画像が取得された。
【０２１４】
ＣＣＤ１８Ｃｏ細胞を有して培養されたネットワークが、室温にて２０分間、ＰＢＳ中の４重量体積％のパラホルムアルデヒドにおいて固定され、ＰＢＳで２度洗浄された。その後、ネットワークは、１０分間、ＰＢＳ中の１０重量体積％のグリセロールにおいてすすがれ、その後ＰＢＳで２度洗浄された。Ａｌｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジン（Ａ２２２８７、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社、英国） がＰＢＳ中に１：５００の希釈で添加され、かつ、３７℃で３時間インキュベートされた；ＤＡＰＩがＰＢＳ中に１：１０００で添加され、かつ、撮像前に室温で２０分間インキュベートされた。
【０２１５】
実験設定
本発明の方法は、図１（ａ）に概略が示された設定を用いて実行された。該設定は、小滴ベースのマイクロ流体チュービング（ＤＭＴ）を含んでいる。ＤＭＴは、小滴の形成、導通およびゲル化を単一のチュービング中で統合した、修正されたマイクロ流体システムである。キャリアオイル（プラグを形成する）と、ゲル粒子（本明細書では小滴と呼ばれる）を含む流動性媒体とが、チューブの中へと注入され、かつ、小滴−小滴接触またはプラグ−プラグ接触を回避する互い違いの部分を形成し、このことは、ＤＭＴ中の界面活性剤の必要性を放棄させる。以下の実施例では、ゲル粒子を含む流動性媒体は、リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）溶液中のゼラチンメタクリレート（以下、ＧｅｌＭａ）で構成されている。キャリアオイルは、テトラデカン油である。
【０２１６】
図１（ａ）に示されているように、ＧｅｌＭａと油とは、２つのシリンジ中で別々に貯蔵され、導通ＰＴＦＥチュービング（内径ＩＤ＝５６０μｍ）を通って乳化ＰＴＦＥチュービング（ＩＤ＝２００μｍ、長さ２０ｃｍ）の中へとポンピングされ、そこで単分散ＧｅｌＭａ小滴が生じ（３０〜３７℃にて）、チュービング出口に近付く時に８℃に設定されたワインクーラー中でインキュベートされる時に、徐々にロッドへとゲル化する。手製の３方向ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）アダプターが３つのチュービングを接続する。出口は、３軸マイクロマニピュレーターに付属している；軸運動は、Ｌａｂｖｉｅｗ中でコードされたプログラムによって制御される。
【０２１７】
テトラデカン油中で、マイクロロッドが層状にパターニングされた。平行または円形マイクロロッドアレイが、チュービング出口を移動させるか、油容器を回転させるかのいずれかによってパターニングされる。図１（ａ）で矢尻によって示されるチュービング出口は、固定された出口からのマイクロロッドの配向を決定する。チュービング出口は、油容器に対して３０〜４５°の角度で傾いており、このことは、出口から外に出る際のマイクロロッドの配向を決定する。油中にプリントされたネットワークは、単に水または緩衝剤のような水性媒体を油容器へとピペットで移すことによって水へと相間移動し得る。油から水へと円形ネットワークの相間移動は、図７に示されている。
【０２１８】
ＤＭＴが、ゲル化の前および後の両方におけるＧｅｌＭａマイクロ小滴／物体の空間的および時間的制御を可能にした。なぜなら、それらは油プラグによって均等に離間し、かつ、チュービング中で一列縦隊の流れをとり、したがって、チャンネルの詰まりを回避するからである（図１ｂ）。ＧｅｌＭａが食品染料で着色され、油とチュービングの壁部との色対照を増大させた。小滴の横直径（Ｄ）はチュービングのＩＤと同一であり、したがって、小滴のサイズは、小滴の長さのその直径に対する比として定められたアスペクト比αによって表された。
【０２１９】
アスペクト比は、ＧｅｌＭａ相に対する油相の体積流量比（Ｏｏ／Ｏｇ）を変えることによって個別対応された；Ｏｏ／Ｏｇへのαの依存度は、図１ｃに示されている：Ｏｏ／Ｏｇ＜１の時、αはＯｏ／Ｏｇとともに有意に減少したが、Ｏｏ／Ｏｇ＞２の時、依存度は実質的に減少した。ＩＤが２００μｍのチュービング中で形成された単分散ＧｅｌＭａマイクロスフェアおよびマイクロロッド（Ｄ＝２００μｍ）が、図１ｄに示されている。ＩＤがそれぞれ１００μｍおよび５０μｍであるチュービングを用いることによって、特徴の解像度が高いマイクロロッド（Ｄ＝１００μｍおよび５０μｍ）が取得された（図１ｅ）。構成要素がチュービングから外に出る時に完全にゲル化しないように意図的に制御されるので、それらは、基板上の油中で接触する時に溶解した境界面を即座に形成した；図１ｆに示されるように、境界面は油中でゲル化し、かつ、マイクロスフェアチェーンおよびマイクロロッドネットワークの構成単位を結合させた。溶解した境界面は、せん断および重力を克服するために機械的強度を提供し、かつ、センチメートルのサイズ範囲でパターニングされた３Ｄネットワークを支持するのに十分であった。構成要素であるロッドの構造統合性は、ロッドの境界面が溶解した後も持続した。
【０２２０】
マイクロロッドの滞留時間は、ロッドがチュービングから外に出る前に完全なゲル化が発生しないように制御された。その後、物体は基板上に着地した後でそれらの境界面にて素早く溶解し、マイクロスフェアチェーンまたはマイクロロッドネットワークを形成した（図１ｆ）。溶解した境界面は、せん断力および重力に対する機械的強度を提供し、かつ、センチメートルのサイズ範囲でパターニングされた３Ｄネットワークを支持するのに十分であった。ゲルマイクロロッドを有してパターニングされた構築物では、マイクロスフェアがパターニングされる時にしばしば発生する、構成要素をそれらの初期配置から離れるようにスライドさせることの困難性が最少化される。構成要素であるロッドの構造統合性は、境界面溶解後も持続した。ＧｅｌＭａネットワークは、３０℃より下で安定している；水性相への相間移動後のメタクリレート基の光重合は、ゲルネットワークを３７℃で安定的にする。
【０２２１】
平行なマイクロロッドアレイのパターニングおよびアレイにガイドされる形状変換
チュービングから外に出るマイクロロッドはまず、チュービングによって決定されるように配向されたが、配向は、チュービング出口の移動によって誘導された流体力学的トルクによって影響を受けた。プリンティング経路（線であって、それに沿ってチュービング出口が移動する前記線）とそれから分配されるロッドによって作成される最終的なパターンとの間の関係は、図８に示されている。この図は、平行なプリンティング経路を示している。ＧｅｌＭａロッドは、受け手の容器を固定しながらチュービング出口の位置を変えることによって平行に配向され得る。すなわち、マイクロロッドの配向は、転移がゆっくりであり、かつ、せん断力が低い時は、傾いたチュービング出口の水平的位置決めによって決定された。転移速度が高い時は、せん断力が、出口から外に出て基板上に着地する前のマイクロロッドを再配向する。
【０２２２】
図２は、チュービングの移動の異なるモジュール下の、油中でパターニングされた（図２ａおよび図２ｃ）、および、水へと相間移動した後の（図２ｂおよび図２ｄ）ＧｅｌＭａマイクロロッドの平行アレイを示している。元々の経路に沿って重ねてプリントすることによって、３Ｄネットワークが取得された。各マイクロロッドの方向は、ロッドの縦軸とプリンティング経路との間の角度として定められた角度φによって表される。図２ａ’〜図２ｄ’は、６０°にピークがある単一の通常分配（図２ａ’および図２ｂ’）または８０°および１００°にそれぞれピークがある二重の通常分配（図２ｃ’および図２ｄ’）のいずれかで示した、左側の関連した図面におけるφの標準化された周波数をプロットしている。０．２秒毎に１ステップあたり０．１５ｍｍのチュービング出口の移動のような小さいステップサイズでチュービング出口を段階的に移動させることによって、単一の個体群のネットワークがパターニングされた；対照的に、高速でチュービング出口を継続的に移動させることによって、二重の個体群またはヘリンボンのネットワークがパターニングされ、このことは、誘導された流体力学的トルクの異なる大きさに起因してφを変化させた。速度ｖ＝２．０ｍｍ／ｓの時、アレイは８０°および１００°でピークを迎え（図２ｃ）、一方で、ｖ＝５．０ｍｍ／ｓの時、ピークはより分離するようになり、それぞれ６０°および１１０°であった（図９ａ）。各平行マイクロロッドアレイの平均角度は、傾いたチュービング出口の水平的な配向と同一であった。プリントされたネットワークは、φの周波数分布の有意な変化を伴うことなく、油から水への相間移動後も持続した（図２ａ’〜図２ｄ’）。
【０２２３】
平行アレイの中への特徴の解像度が高いマイクロロッド（Ｄ＝１００μｍおよび５０μｍ）のパターニングが達成され、かつ、図１０に示されている。構成要素であるゲル物体の溶解した境界面によって囲まれたマイクロロッドアレイは、ピンセットで取り扱われるように十分にロバストであった。図２ｅでは、アレイは、ピンセットによって持ち上げられ、かつ、チュービング上で懸架された；図２ｆでは、平行アレイは油中で丸められ、ピンセットによって拾い上げられ、かつ、水中に再懸濁され、その間中ずっと構成要素であるロッドの構造統合性を維持していた。
【０２２４】
小規模の剛性における異質性によって操られたゲルシートの形状変換が見られた。図２ｇおよび図２ｈに示されているように、パターニングされたアレイは、ポリ（Ｎ−イソプロピルアクリルアミド）（ＰＮＩＰＡＭ）によって囲まれ、ハイブリッドな熱応答性シートを形成した。図２ｉでは、マイクロロッドがφ＝４５°で整列している時、ハイブリッドシートは、冷水（ＰＮＩＰＡＭの下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ、３２°）より下である）中で弛緩し、かつ、埋め込まれたＧｅｌＭａロッドの剛性（３．６ｋＰａ）がＬＣＳＴにおけるＰＨＩＰＡＭの剛性（１．５ｋＰａ）より高いことに起因して温水中（ＬＣＳＴより上）でらせん形状へと変換された［Ｂ．  Ｓｉｅｒｒａ−Ｍａｒｔｉｎ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｈｙｓ  Ｒｅｖ  Ｅ，  ２０１１，  ８４，  ０１１４０６］。変換は可逆的であった。図２ｊに示されるようにφ＝９０°である時、マイクロロッドアレイは捻じれに抵抗し、かつ、シートは縦軸に沿ってアーチを形成した。冷水中で弛緩した後、シートは温水中で再形状化される時に横軸に沿ってわずかに曲がった。ヘリンボンマイクロロッドアレイは、ＬＣＳＴより上の捻じれ効果を克服し、したがって、図２ｋにおけるシートは、らせん状の構成を獲得できなかった。
【０２２５】
円形マイクロロッドアレイのパターニング
一定の速度で油容器（たいていはペトリ皿）を回転させることによって、マイクロロッドが円形にパターニングされた。この一定の速度は、角速度ωである。図３ａは、特定の角速度における種々の流体力学的半径の２Ｄの円形パターンを示しており、マイクロロッドの配向は流体力学的半径とともに変化した。マイクロロッドの配向は、円形アレイの半径ｒとともに変化した。なぜなら、吐出されたロッドにかかるせん断力は、油容器に対するチュービング出口における旋回速度ｖ（ｖ＝ｒ・ω）に比例するからである（図３ａおよび図１１）。図３ｂは、ロッドの放射状ベクトルからロッドの縦軸までの角度としての角度θによって表された円形パターン中の方向を定めている。この定義の下、各円中のマイクロロッドは同一に配向される；θは、傾いたチュービング出口の配向および流体力学的トルクの両方によって決定され、旋回速度ｖに比例する。流体力学的トルクは、吐出されるロッドにかかるせん断力である。α＝７である剛性のマイクロロッドを示す図３ｃでは、θは９０°に至るまでｖとともに衰退する；依存度はジェフリー方程式に適合し（図１１；ＧＢ  Ｊｅｆｆｅｒｙ，  Ｐｒｏｃ  Ｒ  Ｓｏｃ  Ｌｏｎｄｏｎ，  １９２２，  １０２，  １６１−１７９．；  Ｐａｐａｔｈａｎａｓｉｏｕ  ａｎｄ  Ｇｕｅｌｌ，  Ｆｌｏｗ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ａｌｉｇｎｍｅｎｔ  ｉｎ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｗｏｏｄｈｅａｄ，  Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，  １９９７，  ｐ４６）、かつ、θ＝π／２−ａｒｃｔａｎ（ａ・ｔａｎ（ｂ・ｖ−ｃ））として提示され、式中、ａ、ｂおよびｃは定数である。
【０２２６】
アスペクト比はまた、流体力学的トルクがマイクロロッドの表面積に関連するので、配向に影響を与える。図３ｄにおける実験的パラダイムは、θがαおよびｖの両方に対して有意に負の依存度を有することを示している。アスペクト比の高いロッド（例えば、α＞１０）は柔軟であり、かつ、方程式（１）に適合しないが、それらの配向は、衰退トレンドに踏襲する。
【０２２７】
２Ｄの円形パターニングは、マイクロロッドアレイを互いの上に積み重ねることによって３Ｄプリンティングへと拡張され得る。図３ｅは、油中における高さがほぼ３ｍｍである３Ｄの円形マイクロロッドアレイおよび壁部のズームインを示している。円形ネットワークは、ピペットで移すことによって水へと相間移動した後でも持続した（図３ｆ）。図３ｇは、油中および水中の円形ネットワークの角度θを与えている：θは下層から上層まで取るに足らない程度（＜５％）変化し、かつ、油中および水中の両方で同一であった。図３ｈ〜図３ｊは、水中の円形マイクロロッドアレイ；基板から削り落とされ、かつ、ビーカーの壁部に寄りかかった円形マイクロロッドアレイ；ティップにより変形した円形マイクロロッドアレイ；および水中で自由浮遊した後で円形形状を再獲得した円形マイクロロッドアレイをシーケンシャルに示している。図９には、より円形であるネットワークプリンティングが示されている。
【０２２８】
個別のマイクロロッドは、ピペットで移すことによって拾い上げられ、かつ、再配置されて別のネットワークをドープし得、これは、場合によってはインビトロ共培養モデル（図１２）として用いられ得る。
【０２２９】
異なるタイプのマイクロロッドのプログラミングされたパターニング
ほとんどの臓器／組織は、異なるタイプの組織／細胞を含んでおり、このことは、プログラミングされた設計による異なるタイプのマイクロロッドのパターニングの開発を動機付ける。長い導通チュービング（ＩＤ＝５７０μｍ）と染料リザーバーとに、油を有して貯蔵された第３のシリンジが接続された：図４ａに概略が示されるように、短い空気プラグ（長さ１ｍｍ）によって、濃縮した染料溶液がチュービング中で多数の単色の物体（長さ８ｃｍ）に区切られた。チュービングの長さは、ゲル＋区切られた染料物体の数に基づいて変化した。手製の４方向ＰＤＭＳアダプターを用いて、すべてのチュービングが接続された。
【０２３０】
５色のマイクロロッドで構成された同心円をなす円形ネットワークが、区切られた染料物体のシーケンスにしたがって内側の円から外側の円へとシーケンシャルにパターニングされた（図４ｂ）；原則として、パターニング可能であるマイクロロッドタイプの数に制限はない。多色ネットワークは、相間移動においても持続した。チュービング出口を水平的に固定するがパターンの高さの増大と同期してそれを持ち上げることによって、層状のパターニングが達成された（図４ｆ）。
【０２３１】
色のリザーバーが短い空気プラグで区切られたので、空気プラグが乳化接合個所中に注入され、かつ、プリントネットワーク中に提示された時に、形の悪いマイクロロッドが生成された。しかしながら、かかるロッドは割合が非常に低く、かつ、全体の特性には影響を与えない。
【０２３２】
ヤヌスマイクロロッドのパターニング
ヤヌスマイクロロッドは、非対称的な組成を有する。それらは、別個の化学的および物理的特性ならびに方向性を有する、隣り合った個別のロッドで構成されている［２０１３ Ａ．  Ｗａｌｔｈｅｒ，  ｅｔ  ａｌ．  Ｃｈｅｍ  Ｒｅｖ，  ２０１３，  １１３，  ５１９４−５２６１．；  Ｚ．  Ｎｉｅ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｊ  Ａｍ  Ｃｈｅｍ  Ｓｏｃ，  ２００５，  １２７，  ８０５８−８０６３．］。ヤヌスマイクロロッドのパターニングは、異なる細胞タイプをゲル物体の別個のコンパートメント中に包むことによって複雑な組織を作成するのに有望である。２つのＧｅｌＭａ相を乳化チュービング中にシーケンシャルに注入することによって、ＤＭＴ中にヤヌスマイクロロッドが製作された：第１の乳化接合個所において赤で着色されたＧｅｌＭａが導入され、まず赤いプラグを形成し、８℃のインキュベーションにて徐々にゲル化した；次にチュービングの中間地点において緑で着色されたＧｅｌＭａが注入され、かつ、ゲル化した赤いプラグと合流し、二次的なインキュベーション後に赤／緑のヤヌスロッドを形成した（図５ａおよび図５ｂ、α＝５）。図５ｃは、青／赤ヤヌスロッド（α＝１４）からパターニングされた円形３Ｄネットワーク（ｈ＝１．５ｍｍ）を示している。図５ｂ’および図５ｃ’におけるＲＧＢプロファイルは、個別の物体を通して描かれた黒い線に沿ってとられた断面に沿った色の組み合わせの高コントラストを示している。キャリアオイルが０．２重量％のＳｐａｎ８０界面活性剤で充填されて緑および赤の構成要素の即時の溶解を妨げる時、取得されたヤヌスロッドにはシャープな緑／赤の境界面が見られた（図５ｄ）。
【０２３３】
インビトロ小腸モデルとしてのマイクロロッドアレイのチューブ
過去１０年間、インビトロ小腸モデルを開発することが広く注意を引いてきた。非上皮性細胞ニッチの不在下で単一の幹細胞から分化した腸オルガノイド［Ｔ．  Ｓａｔｏ，  ｅｔ  ａｌ，  Ｎａｔｕｒｅ，  ２００９，  ４５９，  ２６２−２６６；  ＪＲ  Ｓｐｅｎｃｅ，  ｅｔ  ａｌ，  Ｎａｔｕｒｅ，  ２０１１，  ４７０，  １０５−１１０］は、腸組織の多くの態様に類似し、かつ、腸治療において試験されてきた［Ｓ  Ｙｕｉ，  ｅｔ  ａｌ，  Ｎａｔ  Ｍｅｄ，  ２０１２，  １８，  ６１８−６２３．］。しかしながら、かかるオルガノイドは空間的および形態学的制御性を欠き、かつ、腸の機能に完全に似ることはできなかった。例えば、オルガノイドは、筋層圧縮の不在に起因して外側に発達しだした；第２に、オルガノイド中の免疫系および間葉系細胞の不在は、腸疾患モデルとしてのそれらの潜在能力を制限した［ＣＡ  Ｌｉｎｄｅｍａｎｓ，  ｅｔ  ａｌ，  Ｎａｔｕｒｅ，  ２０１５，  ５２８，  ５６０−５６４．］。支持的間葉を有するインビトロで増殖したヒト腸オルガノイドをマウスに移植することによって、インビボで成熟したモデルは、生理的刺激に対する応答性のようないっそうの腸の機能を獲得した；しかしながら、この手法は特に時間がかかり（合計で５ヶ月を越える）、かつ、取得されるモデルは形態における再現性を欠く［ＣＬ  Ｗａｔｓｏｎ，  ｅｔ  ａｌ，  Ｎａｔ  Ｍｅｄ，  ２０１４，  ２０，  １３１０−１３１６．］。ソフト−リソグラフィーまたは型鋳造は、絨毛の不在下で、平面的な絨毛様構造または管状の上皮のいずれかを設計した［ＪＨ  Ｓｕｎｇ，  ｅｔ  ａｌ，  Ｌａｂ  Ｃｈｉｐ，  ２０１１，  １１，  ３８９−３９２；  Ｙ  Ｃｈｅｎ，  ｅｔ ａｌ，  Ｓｃｉ  Ｒｅｐ，  ２０１５，  ５，  １３７０８．］。
【０２３４】
内部の絨毛と周辺の筋層とで構成されたインビトロ小腸モデルを作成する試み［ＡＥ  Ｓｈｙｅｒ，  ｅｔ  ａｌ，  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ３４２，  ２１２−２１８；  ２０１１  Ｔｏｒｔｏｒａ，  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  ａｎａｔｏｍｙ  ＆  ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ］においては、ヒト腸管腔の寸法と一致するセンチメートルのサイズ範囲で、チューブの中にＧｅｌＭａマイクロロッドがパターニングされた。このことは、数１００のマイクロロッドの層を鉛直方向に堆積させることによって達成された。図６ａ〜図６ｄは、油中でプリントされ、かつ、相間移動後は水中で懸濁しているチューブ（概ね高さ２ｃｍおよび直径２ｃｍ）の平面図および側面図を示している。これら寸法は、ヒト小腸の管腔のものに類似する。チューブは弾力があった；それは、水からの浮力の不在下では崩壊したが、水によって流され、かつ、再懸濁される時には、管状の形状を即座に復元した（図６ｅ〜図６ｇ）。
【０２３５】
ヒト小腸の断面構造は、４つの層で構成されている：１〜４まで、層は、厚い平滑筋層、筋層と上皮との移行層、腸絨毛および腸管腔を表す（図６ｈ）。この層構造に似せるために、柔らかいチューブは、図６ｉに示されるように、ＧｅｌＭａの厚い周辺層を用いて成形された：光架橋前に、チューブは８℃にて油中でインキュベートされた；チューブとビーカーの壁部との間の隙間に、赤で染色され、かつ、ほぼ３０℃まで温められたＧｅｌＭａ溶液が添加された。素早くゲル化する赤いＧｅｌＭａは、薄い層を貫通して青いネットワークの中へと侵入するが、残りのネットワークとそのままゲル化した。図６ｊおよび図６ｋでは、ハイブリッドチューブの両側の領域が拡大されており、赤いゲルに定着した青いロッドの薄い層が示されている。図６ｊおよび図６ｋにおける４つの領域は、図６ｈにおける図の４つの層と同一である。ハイブリッドネットワークは、その形状を維持するための機械的強度を有しており、かつ、浮力の不存在化で直立していた（図６ｌ）。
【０２３６】
本発明の方法は、消化管、筋肉、靭帯および腱のような細長い繰り返し単位によって特徴付けられる組織の設計のために用いられてもよいことが予想される。例えば、ヒト小腸中の各絨毛は、細胞を担持するゲルマイクロロッドユニット（Ｄ＝５０〜２００μｍ；Ｌ＝０．５〜２ｍｍ）によって表され得る；したがって、ヒト小腸の管腔は、ゲルマイクロロッドを管状アレイ（Ｄ〜２ｃｍ）へと組み立てることによって設計されてもよい（図５および図６）。
【０２３７】
ＤＭＴプリンティングの拡張
３Ｄ細胞増殖環境を改善するために、コラーゲンのようなＥＣＭ（細胞外マトリックス）材料がＧｅｌＭａマイクロロッドへと均質に溶け込み得る。混合された組成のマイクロロッドの均一性は、ロッド中の緑色蛍光の均質な分布によって図１３に示されている。マイクロ流体チュービング中での素早い混合に起因して、コラーゲンをＧｅｌＭａへと溶け込ませることは、２つの相の別個のゲル化特性によって影響を受けなかった［Ａ  ｄｅＭｅｌｌｏ，  Ｎａｔｕｒｅ，  ２００６，  ４４２，  ３９４−４０２．］。ＥＣＭ成分をＧｅｌＭａに混ぜ合わせる能力は、場合によっては、組織の再構築において不規則な遺伝子発現を誘導する特定のＥＣＭの欠如に関連する困難を克服し得る［Ｅ  Ｇｕｓｔａｆｓｓｏｎ，  ｅｔ  ａｌ，  Ａｎｎ  Ｎ  Ｙ  Ａｃａｄ  Ｓｃｉ，  ２００３，  ９９５，  １４０−１５０］。
【０２３８】
ゲルマイクロロッドのＤＭＴ製作は、インビボにおける最適な細胞増殖マトリックスであるマトリゲルのようないっそう柔らかい材料へと拡張され得る。図１４は、先行するセクションにおけるＧｅｌＭａ相をマトリゲルと置換することとインキュベーション温度を３７℃まで増大させることによる、均質なヤヌスマトリゲルロッドの製作を示している。
【０２３９】
流体力学的分析
細胞操作においては、機械的ストレスが重要であり、したがって、チュービング中を設定された平均速度（ｖａ＝３×１０−３ｍ／ｓ）で移動する種々の粘度のＧｅｌＭａ物体中のマイクロ環境を調査するために、Ｃｏｍｓｏｌ  Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓにおいて流体力学的シミュレーションが実行された。油の粘度μｏ＝２×１０−３Ｐａ・ｓであり、かつ、プラグの粘度μｇは０．０１〜１００Ｐａ・ｓで変化し、これは、プラグ境界面を横切る内側と外側との粘度比λ＝５〜５×１０４に対応し、かつ、調査された濃度におけるゲル化前のＧｅｌＭａの範囲をカバーする。図１６ａに示されているように、チュービング中の流れは軸対称であり、かつ、計算費用および時間を減少させるために、Ｃｏｍｓｏｌ中に２Ｄ軸対称成分が実装された。図１６ｂは、チュービング中の速度場を比較している：（ｂ１）ＧｅｌＭａの単相流（ＳＰＦ）、（ｂ２）μｇ＝０．０１Ｐａ・ｓにおける物体の流れ（図１５）、および（ｂ３）μｇ＝１００Ｐａ・ｓにおけるプラグの流れ。ＳＰＦの流れのトポロジーは、μｇ＝０．００１〜１００Ｐａ・ｓまで変化しなかった。すべての速度の大きさｕが、ｖａによって標準化された（すなわち、ｕ／ｖａ）。低粘度（μｇ＝０．０１Ｐａ・ｓ）では、ＧｅｌＭａ物体は、マイクロ小滴中で見られる典型的な内部循環パターンを示し、一方で、高粘度（μｇ＝１００Ｐａ・ｓ）では、この内部循環は実質的に軽減された。
【０２４０】
図１６ｅは、種々の粘度のＳＰＦおよびＧｅｌＭａプラグにおける標準化された速度の大きさの周波数分布を示している。内部循環の大きさはμｇとともに減少すること、および、μｇが０．１Ｐａ・ｓ（λ＝５０に対応する）に到達した後、内部循環は実質的に軽減されることが見出された；小滴の内部流は均一になり、かつ、ｕ／ｖａ＝１．０に近付く。この知見は、文献によるものである［Ｐ．  Ｕｒｂａｎｔ，  Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄ  Ｎａｎｏｆｌｕｉｄ （２００８）  ４：５３３−５４２；  Ｂ−Ｊ．  Ｊｉｎ，  Ｊ．  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．  Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．  ２０  （２０１０）  ０３５００３］。
【０２４１】
図１６ｂおよび図１６ｅにおける速度場に基づいて、面内せん断および外延的ひずみ速度とが、
2019524059.tif 000003
および
2019524059.tif 000004
からそれぞれ計算された。
2019524059.tif 000005
と
2019524059.tif 000006
とは、それぞれ、縦方向および横方向の速度成分である。ｖａ／ｒによって、両方の成分が標準化され（すなわち、ε・ｒ／ｖａおよびη・ｒ／ｖａ）、式中、ｒはチュービングの内半径（ｒ＝１００μｍ）であり、かつ、適宜、図１６ｃおよび図１６ｆ（ε・ｒ／ｖａの標準化された周波数分布）ならびに図１６ｄおよび図１６ｇ（η・ｒ／ｖａ）においてプロットされた。低粘度のプラグ中で両方のせん断成分がより高い大きさを有するが、増大する物体の粘度とともに減少し、かつ、μｇ＝１００Ｐａ・ｓにおいてゼロに近付く；ＳＰＦの流れは、高度の外延的ひずみを有する。せん断応力は、流体粘度に比例する；粘度がより低い物体は、カプセルに包まれた細胞に対する有害効果が低く、かつ、粘度が高い物体における有意なせん断応力の不在は、細胞をカプセルで包む際のＧｅｌＭａ物体の適合性を示している。
【０２４２】
図１５および図１６は、ひずみ速度が、連続した単相流中よりも個別のゲル物体中で低いこと、および、物体の粘度が高い程、ひずみ速度の減少がより有意であることを示している。ゲルの油に対する粘度比が５０を超えた後、ゲル物体中の内部循環はほとんど抑制され、かつ、ひずみ速度はゼロに近付く。したがって、ＧｅｌＭａ物体内の細胞は、強いせん断応力から保護されていること、および、本発明のプリンティング方法は細胞操作と適合することが結論付けられ得る。
【０２４３】
生体細胞の組み込み
図１７は、ゲル物体の中への生体細胞の組み込みを示している。ＧｅｌＭａの本体の内部、および、それらの表面上で、ＮＩＨ３Ｔ３細胞が培養された。用いられた細胞は、緑色蛍光タンパク質ＧＦＰを発現した（ＮＩＨ−３Ｔ３／ＧＦＰ）。図１７における画像は、細胞がゲル物体の中および上の両方で生存したことを示す、緑色蛍光タンパク質を示している。画像（ａ〜ｄ）は、ＧｅｌＭａロッドであって、その中に細胞を有する前記ＧｅｌＭａロッドを示している。細胞はまず、５×１０６／ｍｌにて６重量％のＧｅｌＭａの中に充填され、かつ、（ａ，ｂ）培養４日目および（ｃ，ｄ）培養１５日目に撮像された。画像（ｅ〜ｆ）は、ＧｅｌＭａロッドであって、その上に細胞を有する前記ＧｅｌＭａロッドを示している。細胞は、培養培地中で１×１０７／ｍｌにて光架橋した６．０重量％のＧｅｌＭａネットワークの上に播種され、１０体積％のマトリゲルで補充され、かつ、２日間培養された。 
【０２４４】
配向されたＧｅｌＭａマイクロロッド中で、異なるタイプの細胞が成功裡に培養された。これらとしては、図１９ａおよび図１９ｂに示されているヒト胎児腎細胞（ＨＥＫ２９３Ｔ）；図１９ｃおよび図１９ｄに示されている緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）のトランスフェクトされたＮＩＨ３Ｔ３細胞（ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ）；ならびに、図１９ｆおよび図１９ｇに示されているヒト結腸筋線維芽細胞（ＣＣＤ１８Ｃｏ）が挙げられた。また、ヒト骨格筋芽細胞（ＨＳｋＭ）を含む初代細胞が挙げられた、図１９ｅ。
【０２４５】
細胞は、０．７〜１．０×１０７細胞ｍＬ−１にて、ＤＭＴ中での小滴形成の前にＧｅｌＭａの中に充填された。マイクロロッドは、培地への移動後に光重合された。ＨＥＫ２９３Ｔ細胞は、培養９日目にロッドの境界を変形させた、拡張したクラスターとして増殖した（図１９ｂ、変形は矢印によって示されている。）。変形は、細胞分泌マトリックスメタロプロテイナーゼ（ＭＭＰ）によるＧｅｌＭａの局所的劣化によって引き起こされたことが推測される。 
【０２４６】
明視野画像は、ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ線維芽細胞を含有するマイクロロッドが１５日間にわたってそれらの構造を保持し、そのことによって、プリントされた組織ネットワークの構造統合性を維持したことを示していた。ＧＦＰ蛍光は、マトリックスを局所的に劣化させることによって、線維芽細胞が移動し、かつ、細長くなったことを示唆する（図１９ｃおよび図１９ｄ）。
【０２４７】
ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰおよび初代ＨＳｋＭ細胞は、マイクロロッドの長い軸に沿う伸長を示した。異方性は、目に明らかであった。数字のふられた画像についての異方性の値は：（１）０．１９および（２）０．１１であった（それぞれ、図１９ｄおよび図１９ｅ）。より柔らかい隔離されたマイクロロッド（４．０重量体積％のＧｅｌＭａ）中で、ＣＣＤ１８Ｃｏ細胞が培養された。これら細胞は、ＤＡＰＩ（これは、核が青く現れる図１９ｆおよび図１９ｇのカラーバージョンにおいて明らかである）およびＡｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジン（Ｆ−アクチン、図１９ｆおよび図１９ｇにおいてマゼンタで現れる）で標識された。これら細胞は、マイクロロッドの長い軸と平行に配向されたＦ−アクチン線維を示していた（異方性（３）＝０．３６、図１９ｆ）。より剛性である隔離されたマイクロロッド（６．０重量体積％のＧｅｌＭａ）中のＦ−アクチンの配向は、減少した（異方性（４）＝０．１７、図１９ｇ）。マイクロロッドアレイ中のＦ−アクチンの異方性は、同一の剛性の隔離されたマイクロロッドのものより低く、目には明らかでなかった（異方性＝（５）０．０７および（６）０．０４、図１９ｇ）。なぜなら、線維がマイクロロッドの境界を横切ったからである。
【０２４８】
すべての細胞タイプが、プリントされた構造中で高い生存率を保持し、初期の〜８５％生存から９０％〜９５％生存まで増大し（図１９ｈ）、増大は細胞分化に起因した。プリンティング後の培養中の移動および増殖を含む典型的な細胞挙動の観察は、チュービング中のせん断応力、油浸漬、相間移動のプロセスおよび光架橋が３Ｄ細胞培養と適合することを示している。さらに、個別のＧｅｌＭａマイクロロッドおよびプリントされたアレイの構造統合性は、２週間にわたって維持された（図１９ｄにおける１５日後の画像を参照）。ＧｅｌＭａマトリックスの局所的劣化が、細胞クロストークおよび移動を可能にした（図１９）。
【０２４９】
異なる細胞タイプでＧｅｌＭａ相を充填することによって、異質な細胞を担持するロッドが製造された：ＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞およびＨＥＫ２９３Ｔ、後者はＣｅｌｌＴｒａｃｋｅｒ商標  Ｒｅｄ染料で染色された。第２（赤）の相の第１（緑）の相に対する流量比を２：３に調整することによって、両端において赤く、かつ、中央が緑である３つ組みの共培養ロッドが取得された（図１９ｉ〜図１９ｌ）。かかるゲル形状は、細胞移動を研究するための幾何学的に制限された３Ｄ環境を提供するかも知れない。
【０２５０】
図２１には、ＣＣＤ１８−Ｃｏ細胞で充填されたＧｅｌＭａマイクロロッドアレイのより詳細な明視野画像が示されている。示されているロッドは、図１９ｇにおけるものと対応する。ＣＣＤ１８−Ｃｏ細胞はまず、ＰＢＳ中でＧｅｌＭａ（６．０重量体積％）の中へと７×１０６細胞ｍＬ−１にて充填され、かつ、９日間培養された。ネットワークは、撮像前にＰＢＳ中で４．０重量体積％のパラホルムアルデヒドで固定された。
【０２５１】
また、ヒト腸Ｃａｃｏ−２細胞がＧｅｌＭａマイクロロッド中で増殖した。結果は、図２２に示されている。Ｃａｃｏ−２細胞はまず、最小必須培地（ＭＥＭ）培地中に懸濁されて５×１０６ｍＬ−１にて凍結乾燥ロッド（６．０重量体積％のＧｅｌＭａ）の上に播種され、かつ、培養３週間後に撮像された。
（ａ）：Ｃａｃｏ−２とともに成長したＧｅｌＭａマイクロロッドアレイの明視野画像。
（ｂ）ＺＯ−１（タイトジャンクション構成タンパク質−１）で免疫染色され、かつ、固定後にＦＩＴＣに抱合されたＣａｃｏ−２細胞の蛍光画像。破線は、マイクロロッド間の境界面を示している。
（ｃ）固定前に２μＭのカルシウム−ＡＭで染色されたＣａｃｏ−２細胞の蛍光画像。
（ｄ，ｅ）凍結乾燥後のチューブアレイ：（ｄ）明視野撮像；（ｅ）ＳＥＭ撮像。凍結乾燥したチューブアレイは、個別のロッドおよびネットワーク全体の構造統合性を維持したが、ロッドの間に十分な空間を生成し、細胞懸濁によって再水和される時に細胞透過を可能にした。
（ｆ）再水和されたチューブアレイ上にあり、２つの異なる高さで焦点が合わされた、ＤＡＰＩ（１：１０００希釈）で染色されたＣａｃｏ−２細胞の蛍光画像。
Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジンで免疫染色された、固定後のＧｅｌＭａマイクロロッドアレイの（ｇ）明視野および（ｈ）ｚ−投影蛍光画像。
（ｉ）Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジンで免疫染色された、ロッドアレイから隔離されたマイクロロッドのｚ−投影画像。
【０２５２】
（ｈ，ｉ）における長方形画像は、ロッドの厚さを横切る関連画像中の黄色い線に沿った蛍光プロファイルを示している。
【０２５３】
撮像前に細胞を免疫染色して図２２における画像を取得する手順は、次の通りである。ＧｅｌＭａマイクロロッドアレイが、室温で２０分間ＰＢＳ中の４．０重量体積％のパラホルムアルデヒドにおいて固定され、ＰＢＳで二度洗浄された。その後、ネットワークは、１０分間ＰＢＳ中の１０．０重量体積％のグリセロールにおいてすすがれ、その後、ＰＢＳで二度洗浄された。精製されたマウス抗ヒトＺＯ−１（６１０９６６、ＢＤ  Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ社、英国）一次抗体が、ＰＢＳ中に１：３００希釈で添加され、かつ、４℃にて一晩中インキュベートされた。ＰＢＳでの二度の洗浄後、ヤギ抗マウスＩｇＭ  ＦＩＴＣ（ＳＴＡＲ８６Ｆ、Ｂｉｏ−Ｒａｄ社、英国）二次抗体が、ＰＢＳ中に１：５００希釈で添加され、かつ、３７℃で２時間インキュベートされた。Ｆ−アクチンの免疫染色のために、Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジン（Ａ２２２８７、ＴｈｅｒｍｏＦｉｓｈｅｒ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社、英国）がＰＢＳ中に１：５００希釈で添加され、かつ、３７℃で３時間インキュベートされた。ＤＡＰＩがＰＢＳ中に１：１０００で添加され、かつ、撮像前に室温で２０分間インキュベートされた。管状アレイは、撮像前にＰＢＳで二度すすがれた。
【０２５４】
タイトジャンクション構成タンパク質１であるＺＯ−１は、腸上皮マーカーである。Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジンは、遠赤蛍光Ａｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７染料に抱合した高親和性Ｆ−アクチンプローブである。Ｚ−１およびＡｌｅｘａ  Ｆｌｕｏｒ（登録商標）６４７ファロイジンの免疫染色ならびにＤＡＰＩ染色は、異なるサンプルに対して実行された。
【０２５５】
生体細胞を含むマトリゲルマイクロロッド
ＧｅｌＭａに代えての天然細胞外マトリックス（ＥＣＭ）成分の使用は、全体的または部分的に、３Ｄ組織培養環境を作成するのに有用である。ＥＣＭの組成は、その中に埋め込まれた細胞の生存、生長、移動、増殖、形態および機能に影響する。ＤＭＴ−印刷されたゲルマイクロロッドの製作は、好ましい細胞増殖マトリックスを形成し得るマトリゲルのようなより柔らかい材料に拡張されることが本明細書で示されている。
【０２５６】
細胞生物学および組織工学において、マトリゲルが広く探究されてきた。なぜなら、それが種々の組織中に見られるマトリックスに似ているからである。しかしながら、その低い剛性（４５０Ｐａ）に起因して、個別対応されたアスペクト比を有する３Ｄマトリゲルマイクロ形状の製作は困難であった。マトリゲルマイクロロッドを製造する本発明による方法の能力は、有意な進歩である。
【０２５７】
ＧｅｌＭａ溶液とマトリゲルとを置換することと、マトリゲルプラグ形成前後のインキュベーション温度をそれぞれ８℃および３７℃に変えることとによって、均質および異質である（ヤヌスおよび３つ組み）マトリゲルマイクロロッドが製作された（図２０ａ〜図２０ｇ）。マトリゲルマイクロロッドの構造は、油の中への押出後（図２０ｃ）およびＰＢＳへのさらなる移動後（図２０ｄ）も維持された。まず１つの部分（蛍光マイクロスフェアで充填されたマトリゲル）を形成し、かつ、ゲル化させ、続いて第２の部分（純粋マトリゲル）を注入することによって、ヤヌスおよび３つ組みマトリゲルマイクロロッドが形成された（図２０ｅ）。マイクロスフェアが充填されたマトリゲルと純粋マトリゲルの体積流量比は、それぞれ１：１（ヤヌスマイクロロッド、図２０ｆ）および２：３（３つ組みマイクロロッド、図２０ｇ）であった。８℃でのプラグ形成前に、マトリゲル中にＮＩＨ３Ｔ３／ＧＦＰ細胞が懸濁された。１時間３７℃でのインキュベーション後、細胞を搭載したマトリゲルロッドは、チュービングから油へと押し出され、その後、培養培地中に懸濁された。培養３日後、ロッドの周辺部への細胞移動が観察され、ウェブ様接続部を有する環状分布を形成した（図２０ｈ）。先の場合と同様、細胞は、近接するロッドの間の境界を横切った（図２０ｉ、黄色い矢印）。細胞担持マトリゲルマイクロロッドアレイが油中にパターニングされ、ロッドとロッドの境界面を溶解させ、かつ、培地（へと移動した図２０ｊ〜図２０ｋ）。培養３日後、連続した細胞ネットワークが取得された（図２０ｌ）。
【０２５８】
マイクロロッド中の細胞配向
マトリックスのジオメトリーおよび剛性によって、３Ｄ組織増殖が調整される。本発明の方法は、有利なことに、制御されたジオメトリーおよび剛性を有するゲルネットワークを提供する。例えば、本発明は、自然幾何学にしたがうマイクロスフェアをパターニングすること、および、剛性を最適レベルに調整することが可能である。このことは、図１９および図２０に示されている。
【０２５９】
個別のＧｅｌＭａロッドで仕切られた個別のヒト筋線維芽細胞は、コーディネートされた伸長を示したが、細胞と細胞との整列は、マイクロロッドアレイ中およびより剛性であるマイクロロッド中で抑制される（図１９ｆおよび図１９ｇ）。トランス−マイクロロッド細胞コロニー形成は、隣接するマイクロロッドを横切って確立された細胞間連通に起因する。ロッドの周辺部へと移動することによって、個別の柔らかいマトリゲルロッド中の間質細胞が環状分布を形成した（図２０ｈ）。
【０２６０】
ネットワークの相間移動
油相から水性相への２つのネットワークの移動は、ピペットで移すことによって行われた。該プロセスは、図２３に示されている。相間移動ステップは、次の通りである。
【０２６１】
１．  まず、ペトリ皿からテトラデカンがピペットで外に出される。
２．  １．５ｍＬの揮発性フッ素油であるＨＦＥ７２００（３Ｍ商標  Ｎｏｖｅｃ商標、米国、ｂ．ｐ．  ７６℃；２５℃における粘度μ＝０．６１ｃｐｓ）がペトリ皿へと添加され、ネットワーク中のテトラデカン残渣を溶解した。
３．  ＨＦＥ７２００がピペットで外に出され、かつ、手順は３度繰り返された。
４．  ５分間空気中でＨＦＥ７２００残渣を蒸発させる。
５．  ネットワークに緩衝剤（ＰＢＳ）を添加する。
６．  ネットワークを光重合する。
【０２６２】
ネットワーク統合性は、相間移動後も維持された。画像（ｂ）および（ｄ）に見られる泡は、ピペットで移すことによって引き起こされたせん断力によって生成された。Ｑｏ＝３００μＬ  ｈ−１；Ｑｇ＝１０００μＬ  ｈ−１。
【図１−１】
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【図１−２】
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【図１−３】
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【図２−１】
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【図２−２】
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【図２−３】
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【図３−１】
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【図３−２】
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【図４−１】
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【図４−２】
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【図５】
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【図６−１】
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【図６−２】
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【図７】
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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４−１】
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【図１４−２】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９−１】
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【図１９−２】
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【図１９−３】
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【図２０−１】
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【図２０−２】
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【図２０−３】
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【図２１】
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【図２２−１】
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【図２２−２】
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【図２３】
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【図２４−１】
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【図２４−２】
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【国際調査報告】
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