(57)【要約】      （修正有）【課題】細胞組織の内部における情報を取得することができるセンサフィルム及び積層体を提供する。【解決手段】第１細胞シートと第２細胞シートとの間にセンサフィルム１２が配される。センサフィルム１２は、フィルム状の基材２１に複数の配線２２及びセンサ部としての電極２３を有している。配線２２は、基材２１内に埋設されており、電極２３は、基材２１の凹部２５内に設けられ、面２１ａ側に露出している。基材２１の各面２１ａ、２１ｂに設けた配置領域２４には、配線２２と電極２３を除く部分に複数の貫通孔２８が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の細胞集合体の間に配されるフィルム状の基材と、
前記基材に設けられたセンサ部と、
前記基材の前記センサ部の外側の領域に形成され、前記基材の厚み方向に貫通した複数の貫通孔と
を備えることを特徴とするセンサフィルム。
【請求項２】
前記基材は、柔軟性を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサフィルム。
【請求項３】
細胞接着性成分を含むコーティング層が表面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサフィルム。
【請求項４】
前記センサ部は、導電材料で形成され、前記基材の一方の面側に露出された第１の電極であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサフィルム。
【請求項５】
前記センサ部は、導電材料で形成され、前記基材の他方の面側に露出された第２の電極を有することを特徴とする請求項４に記載のセンサフィルム。
【請求項６】
前記センサ部は、少なくとも細胞集合体からの光の受光機能を有する光学センサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサフィルム。
【請求項７】
前記光学センサは、パルスオキシメータであることを特徴とする請求項６に記載のセンサフィルム。
【請求項８】
前記センサ部は、特定の物質と反応して電流を流すまたは抵抗値が変化する電気化学センサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサフィルム。
【請求項９】
前記センサ部は、酸素感応性蛍光材料で形成された蛍光層を有する酸素センサであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセンサフィルム。
【請求項１０】
前記基材の厚みが０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載のセンサフィルム。
【請求項１１】
前記貫通孔の直径が１０μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のセンサフィルム。
【請求項１２】
前記基材と前記貫通孔だけからなる領域における開口率が１０％以上８０％以下の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のセンサフィルム。
【請求項１３】
第１の細胞集合体と、
第２の細胞集合体と、
前記第１の細胞集合体と前記第２の細胞集合体との間に配された請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のセンサフィルムと
を備えることを特徴とする積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサフィルム及び積層体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体の表面や心臓、心筋の細胞シート等の表面に貼り付けて筋電位を測定するセンサフィルムが知られている（例えば非特許文献１〜４を参照）。このようなセンサフィルムは、柔軟性（可撓性）を有する非常に薄いフィルム状の基材に電極等が印刷や蒸着等で形成されており、貼り付けられた部位の動き、形状変化等に追従して容易に変形するように構成されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Sekitani, T. et al. “Ultraflexible organic amplifier with biocompatible gel electrodes” Nature commun 7, 11425 (2016).
【非特許文献２】L. Xu et al. “Materials and Fractal Designs for 3D Multifunctional Integumentary Membranes with Capabilities in Cardiac Electrotherapy” Advanced materials 27,1731-1737 (2015).
【非特許文献３】G. Constantinescu et al,“Epidermal electronics for electromyography: An application to swallowing therapy”, Medical Engineering and Physics 38  807-812 (2016).
【非特許文献４】大矢貴史、菊地鉄太郎、佐々木大輔、清水達也、福田憲二郎、染谷隆夫、梅津信二郎、「エレクトロニクスシートを用いた心筋シート電位測定法の開発」、 日本機械学会関東支部総会講演会講演論文集、23巻 (2017)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、創薬研究の目的等で細胞シートを積層した生体内を模擬した三次元の細胞組織を作製する場合があるが、上記のようなセンサフィルムでは、細胞組織の表面の電位等の情報しか得ることができない。より正確な薬効や毒性を評価するには細胞組織の内部における電位等の情報の取得が望まれている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、細胞組織の内部における情報を取得することができるセンサフィルム及び積層体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のセンサフィルムは、一対の細胞集合体の間に配されるフィルム状の基材と、前記基材に設けられたセンサ部と、前記基材の前記センサ部の外側の領域に形成され、前記基材の厚み方向に貫通した複数の貫通孔とを備えるものである。
【０００７】
本発明の積層体は、第１の細胞集合体と、第２の細胞集合体と、前記第１の細胞集合体と前記第２の細胞集合体との間に配された上記センサフィルムとを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、センサフィルムの基材に貫通孔を設けたのでセンサフィルムを挟む細胞集合体が一体になった細胞組織の内部における情報を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る積層体の外観を示す斜視図である。
【図２】センサフィルムを示す斜視図である。
【図３】電極及び配線と貫通孔との位置関係を示す説明図である。
【図４】センサフィルムの表面に形成されたコーティング層を示す要部断面図である。
【図５】電極及び配線を基材に埋め込んだ状態にするまでのセンサフィルムの作製手順を示す説明図である。
【図６】凹部および貫通孔の形成からセンサフィルムを取得するまでのセンサフィルムの作製手順を示す説明図である。
【図７Ａ】第１細胞シートと第２細胞シートの電位の変化を示すグラフである。
【図７Ｂ】第１細胞シートと第２細胞シートの電位の変化を拡大して示すグラフである。
【図８】細胞シートを１０層に積層した細胞組織に複数のセンサフィルムを配して例を示す説明図である。
【図９】基材の各面に露出する電極をそれぞれ設けたセンサフィルムの例を示す要部断面図である。
【図１０】センサ部として反射型のパルスオキシメータを設けた例を示す説明図である。
【図１１】センサ部としてグルコースセンサを設けた例を示す説明図である。
【図１２】センサ部として酸素濃度センサを設けた例を示す説明図である。
【図１３】センサ部としてＲＮＡ検出センサを設けた例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１において、積層体１０は、センサフィルム１２と、第１細胞シート１４及び第２細胞シート１５とを備えており、第１細胞シート１４と第２細胞シート１５との間にセンサフィルム１２が配されている。この例におけるセンサフィルム１２は、第１細胞シート１４と第２細胞シート１５とが一体になった細胞組織において第１細胞シート１４の電位を測定するように構成されており、電位測定のための外部機器に接続する接続部１６が設けられている。
【００１１】
第１細胞シート１４と第２細胞シート１５は、細胞を凝集させてシート状に組織構築させた細胞集合体である。第１細胞シート１４と第２細胞シート１５は、生体から採取した細胞を培養してシート化したもの、ｉＰＳ細胞から分化誘導してシート化したもの等を用いることができる。この例では、心筋細胞をシート化したものを、第１細胞シート１４及び第２細胞シート１５としている。細胞シートの細胞の種類は限定されない。
【００１２】
図２において、センサフィルム１２は、フィルム（シート）状の基材２１と、複数の配線２２と、センサ部としての複数の電極２３とを有している。基材２１には、面２１ａ、２１ｂにそれぞれ配置領域２４が設けられている。第１の細胞集合体としての第１細胞シート１４は、面２１ａの配置領域２４に配されて接着しており、第２の細胞集合体としての第２細胞シート１５は、面２１ｂの配置領域２４に配されて接着している。
【００１３】
配線２２は、基材２１の厚み方向のほぼ中心に配されており、基材２１内に埋設されている。配線２２の一端２２ａは、接続部１６に配されている。接続部１６では、面２１ａ側の基材２１を取り除いた開口１６ａが形成されており、配線２２の一端２２ａは、面２１ａ側に外部機器に接続するために露出している。配線２２の他端は、配置領域２４内にまで延びている。
【００１４】
複数の電極２３は、配置領域２４内に配され、センサフィルム１２の面方向で所定のパターンで配列されている。これにより、第１細胞シート１４の電位を二次元にマッピングできる。各電極２３に対応して、面２１ａに開口した凹部２５が基材２１に設けられている。各電極２３は、凹部２５の底面に配され、配線２２と同様に基材２１の厚み方向のほぼ中心に配されている。各電極２３は、それぞれ対応する配線２２の他端に一体に形成されている。このように、各電極２３は、面２１ａ側が基材２１によって被覆されていない状態とされ、面２１ａ側に露出している。これにより、電極２３が第１細胞シート１４に接触する。なお、図２に示される電極２３の配列パターンは、一例であり、これに限定されない。
【００１５】
上記配線２２及び電極２３は、安定性及び生体適合性が高い導電材料で形成されている。配線２２及び電極２３の材料としては、この例ではＡｕ（金）を用いているが、この他にＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、Ａｇ（銀）、白金（Ｐｔ）等を用いることができる。配線２２及び電極２３は、薄膜状に形成され、基材２１とともに変形可能になっている。
【００１６】
基材２１は、絶縁性、柔軟性（可撓性）及び生体適合性を有する材料で形成されている。この例では、基材２１は、パリレンにより形成されているが、この他にポリエチレンナフタレン、キトサン、アルギン酸ナトリウム等を用いることができる。基材２１に絶縁性を持たせることにより、基材２１を通しての配線２２同士が短絡しないようにしながら、基材２１を通して配線２２と第１細胞シート１４及び第２細胞シート１５とが電気的に導通することを防止している。
【００１７】
また、基材２１に柔軟性を持たせることによって、第１細胞シート１４及び第２細胞シート１５との収縮運動に追従して変形できるようにするとともに、生体内に埋め込んだ場合に生体内の組織の形状や変形に追従させて変形できるようにしている。なお、第１細胞シート１４及び第２細胞シート１５が変形や収縮しない場合、細胞組織の形状や変形に追従させて変形させる必要がない場合には、基材２１に柔軟性を持たせなくてもよい。
【００１８】
基材２１の配置領域２４内には、基材２１をその厚み方向に貫通する複数の貫通孔２８が設けられている。図３に示すように、貫通孔２８は、配置領域２４内の配線２２と電極２３を除く部分に設けられている。貫通孔２８は、それを通して、センサフィルム１２を挟んで配される第１細胞シート１４と第２細胞シート１５の細胞同士の細胞結合を可能とし、第１細胞シート１４と第２細胞シート１５とを一体の組織として機能させる。また、貫通孔２８は、第１細胞シート１４と第２細胞シート１５にまたがる血管網の構築を可能にしている。
【００１９】
この例では、基材２１の厚み、すなわち貫通孔２８の深さが０．５μｍであり、貫通孔２８の直径が３００μｍであるが、これらに限定されない。基材２１の厚みは、０．１μｍ以上１．０μｍ以下の範囲内であることが好ましく、０．１μｍ以上０．３μｍ以下の範囲内であることがより好ましい。基材２１の厚みを０．1μｍ以上とすれば、センサフィルム１２のより高いハンドリング性を担保することができる。なお、基材２１の一方の面にポリビニルアルコール等の水溶性の支持材を設け、この支持材とセンサフィルム１２とを一体にハンドリングしてもよい。また、基材２１の厚みを１．０μｍ以下とすれば、心筋シート等の動きのある細胞シートの動きに基材２１がより追従しやすく、０．３μｍ以下とすれば、心筋シートの微小な凹凸に対して基材２１をより強く密着させることができ、さらに酸素や栄養分の透過性を高められる点で有利である。
【００２０】
貫通孔２８の直径は、１０μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内であることが好ましく、２００μｍ以上１０００μｍ以下の範囲内であることがより好ましい。貫通孔２８の直径を１０００μｍ以下とすれば、センサフィルム１２のハンドリングに必要な剛性を得る上でより有利である。また、貫通孔２８の直径を１０μｍ以上とすれば、第１細胞シート１４と第２細胞シート１５との間でセンサフィルム１２を介した毛細血管網を構築するうえでより有利であり、貫通孔２８の直径が２００μｍ以上とすれば、センサフィルム１２を挟む組織（細胞シート）間に細動脈サイズの血管を構築するうえでより有利である。
【００２１】
配置領域２４を法線方向から見たときに、基材２１と貫通孔２８だけからなる領域、すなわち配置領域２４の配線２２及び電極２３を含まない部分（以下、無配線領域と称する）における単位面積をＳ１、無配線領域の単位面積Ｓ１における貫通孔２８の開口面積Ｓ２としたときに、（Ｓ２／Ｓ１）×１００で求められる開口率ＳＲ（単位；％）は、１０％以上８０％以下の範囲内であることが好ましく、５０％以上８０％以下の範囲内であることがより好ましい。開口率ＳＲを８０％以下とすることにより、細胞シート上の任意の位置に測定点を配置するためのハンドリングをより容易にするためのセンサ剛性を確保することができる。また、開口率ＳＲを１０％以上とすることにより、第１細胞シート１４と第２細胞シート１５の化学的なコンタクトがより成立しやすくなり、開口率ＳＲを５０％以上とすることにより、貫通孔２８を介して第１細胞シート１４と第２細胞シート１５との間での血管網の構築に必要なより十分な開口面積が得られる。開口率ＳＲは、貫通孔２８に直径と貫通孔２８の配列パターン（配列ピッチ）とで調整することができる。
【００２２】
図４に示すように、センサフィルム１２の表面には、第１細胞シート１４及び第２細胞シート１５の細胞を、センサフィルム１２の表面に接着させるコーティング層２９が形成されている。コーティング層２９が形成されるセンサフィルム１２の表面としては、貫通孔２８の内面等を含む基材２１の露呈されている表面、電極２３の表面である。コーティング層２９は、細胞接着性成分として例えばフィブロネクチンを含有する。コーティング層２９に含まれる細胞接着性成分は、これに限定されるものではなく、この他にウシ胎児血清、ラミニン、マトリゲル等が挙げられる。
【００２３】
次に、センサフィルム１２の作製手順について図５、図６を参照して説明する。なお、以下に示す手順は、一例であり、これに限定されない。ガラス基板３１の一方の表面に、基材２１の材料、この例ではパリレンを剥離しやすくするための離型層３２を形成する（図５（Ａ））。この後に、離型層３２を形成したガラス基板３１の表面に、パリレンを蒸着してパリレン層３３ａを形成し、そのパリレン層３３ａの上面（離型層３２側の表面）に配線２２及び電極２３に対応した開口３４ａ、３４ｂを有するマスク３４を形成する（図５（Ｂ））。
【００２４】
マスク３４の開口３４ａ、３４ｂを通してパリレン層３３ａの上面にＡｕを蒸着する。これにより、配線２２及び電極２３を形成する（図５（Ｃ））。マスク３４の除去後、再びパリレンを蒸着することにより、配線２２及び電極２３を埋め込んだパリレン層３３ｂを形成する（図５（Ｄ））。
【００２５】
パリレン層３３ｂの上面に、接続部１６、電極２３に対応した開口３５ａ、３５ｂを有するマスク３５を形成し、続いてドライエッチングを行いパリレン層３３ａの一部を除去して、開口１６ａ、凹部２５を形成する（図６（Ａ））。マスク３５の除去後、各貫通孔２８に対応した開口３６ａを有するマスク３６をパリレン層３３ａの上面に形成してから、ドライエッチングを行って貫通孔２８を形成する（図６（Ｂ））。マスク３６の除去後、パリレン層３３ｂの両端部を切り離してから、パリレン層３３ｂを離型層３２から剥離してセンサフィルム１２を得る（図６（Ｃ））。
【００２６】
第１細胞シート１４及び第２細胞シート１５をセンサフィルム１２に転写して積層体１０を形成する場合には、まず上記のように得られるセンサフィルム１２をフィブロネクチン希釈溶液に浸漬して、コーティング層２９をセンサフィルム１２の表面に形成する。フィブロネクチン希釈溶液は、例えばフィブロネクチンをリン酸緩衝生理食塩水で希釈してその濃度が５μｇ／ｍｌとなるように調製したものが用いられ、３７℃に維持したフィブロネクチン希釈溶液にセンサフィルム１２を２４時間浸漬する。この後、フィブロネクチン希釈溶液から取り出したセンサフィルム１２の各配置領域２４に、別途細胞を培養して作製しておいた第１細胞シート１４、第２細胞シート１５をそれぞれ転写する。
【００２７】
例えば、第１細胞シート１４及び第２細胞シート１５は、温度応答性培養皿上でそれぞれ別個に培養して作製する。温度応答性培養皿内で第１細胞シート１４にセンサフィルム１２を載せて押圧した状態にし、温度応答性培養皿の温度を例えば２０℃に下げる。これにより、第１細胞シート１４がセンサフィルム１２の面２１ａに転写される。第２細胞シート１５については、スタンプ法を用いることが好ましい。すなわちゼラチンゲル等からなる支持体を取り付けた転写器具を用い、いったん第２細胞シート１５を温度応答性培養皿から転写器具の支持体に転写し、その後支持体からセンサフィルム１２の面２１ｂ側に転写する。なお、スタンプ法については、文献「Haraguchi, Y. et al.”Fabrication of functional three-dimensional tissues by stacking cell sheets in vitro”, Nature Protocols volume 7, pages 850-858 (2012)」に詳細が記載されている。
【００２８】
上記のようにして、一方の面２１ａに第１細胞シート１４が接着し、他方の面２１ｂに第２細胞シート１５が接着した積層体１０が得られる。積層体１０は、例えば培地内に置かれた状態とされ、第１細胞シート１４と第２細胞シート１５とを貫通孔２８を通して細胞結合した状態にし、この後に第１細胞シート１４の電位を測定する。
【００２９】
接続部１６に露呈されている各配線２２の一端２２ａに測定機器が接続され、例えば培地の電位を基準電位として、各電極２３が接触している第１細胞シート１４の各部の電位が測定される。センサフィルム１２には、上述のように複数の貫通孔２８を設けてあるので、第１細胞シート１４と第２細胞シート１５とが一体となった１つの細胞組織内の情報として第１細胞シート１４の電位が測定される。
【００３０】
心筋の第１細胞シート１４と第２細胞シート１５とについて、それぞれ実際に測定した電位の変化を図７Ａ、及び図７Ａ中の破線で囲む部分を拡大した図７Ｂに示すように、第１細胞シート１４と第２細胞シート１５の電位が同期して変化しており、それら第１細胞シート１４と第２細胞シート１５が一体となった１つの組織として収縮運動していることが分かる。また、センサフィルム１２には、複数の電極２３が設けられており、第１細胞シート１４の電位を二次元にマッピングできる。なお、上記図７Ａ、図７Ｂに示される第１細胞シート１４と第２細胞シート１５の各電位は、下側からセンサフィルム１２、第２細胞シート１５、センサフィルム１２、第１細胞シート１４を順番に配した積層体を用いて測定しており、各センサフィルム１２は上側の細胞シートの電位を測定している。
【００３１】
上記では、２層の細胞シートの間にセンサフィルムが配された積層体の例について説明しているが、センサフィルムの面上に積層される細胞シートの層数は、これに限定されず３層以上であってもよい。図８に示す、積層体４０では、１０層の細胞シート４１を積層した細胞組織の任意の細胞シートの間に３つのセンサフィルム１２を配している。各センサフィルム１２を挟む細胞シート４１同士はセンサフィルム１２に設けた貫通孔２８（図２参照）を通して細胞結合するため、センサフィルム１２によって、１つの細胞組織内における細胞シート４１の電位を図ることができ、組織内における細胞シート４１の電位を３次元にマッピングできる。細胞集合体としては、細胞シートに限らず、スフェロイドであってもよい。
【００３２】
また、図９に示すように、センサフィルム１２に、その一方の面２１ａに露出した第１の電極２３ａと、他方の面２１ｂに露出した第２の電極２３ｂとを設けてもよい。この構成によれば、１つのセンサフィルム１２を用いて、そのセンサフィルム１２を挟むように設けた一対の細胞シートのそれぞれの電位を測定することができる。なお、図９では、コーティング層の図示を省略している。
【００３３】
図１０は、光学センサとしての反射型のパルスオキシメータ４５をセンサ部として設けた例を示している。パルスオキシメータ４５は、赤色光を細胞シートに照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）４５ａ、緑色光を細胞シートに照射する発光ダイオード４５ｂ、細胞シートからの光を受光する光検出器４５ｃで構成されている。これらの発光ダイオード４５ａ、４５ｂ、光検出器４５ｃが基材２１内に埋設され、それぞれ配線２２を介して外部の機器に接続される。なお、発光ダイオード４５ａ、４５ｂ、光検出器４５ｃは、透明な基材２１に覆われていてよい。発光ダイオード４５ａ、４５ｂ、光検出器４５ｃとしては、柔軟性を有し薄く形成できる点からポリマー発光ダイオード、有機光検出器を用いることが好ましい。なお、ポリマー発光ダイオード、有機光検出器を用いたパルスオキシメータの詳細については、文献「T. Yokota, et al.. “Ultraflexible organic photonic skin”, Science Advances, vol. 2, p. e1501856, 2016」に記載されている。センサ部としての光学センサは、パルスオキシメータに限定されず、少なくとも細胞集合体からの光の受光機能を有するものであればよい。
【００３４】
センサ部として特定の物質と反応して電流を流す電気化学センサを設けることもできる。図１１は、電気化学センサであるグルコースセンサ４６をセンサ部として設けた例を示している。グルコースセンサ４６は、作用電極４６ａと、対電極４６ｂと、参照電極４６ｃを有しており、それぞれ配線２２を介して外部の機器に接続される。作用電極４６ａ、対電極４６ｂ、参照電極４６ｃは、開口（図示省略）を介して、基材２１の一方の面側に露出される。作用電極４６ａは、その表面にグルコースオキシダーゼを含む酵素層が設けられている。グルコースオキシダーゼに代えて、ラクターゼオキシダーゼ等の酵素を用いてもよい。このように構成されるグルコースセンサ４６は、例えば文献「W. Dungchai, et al. “Electrochemical detection for paper-based microfluidics”,Analytical chemistry, vol. 81, no. 14, pp. 5821-5826, 2009」等に記載されるような周知のグルコースセンサと同様な構造であり、その動作についても同様である。
【００３５】
また、センサ部として、図１２の例のように酸素センサ４７を設けることもできる。酸素センサ４７は、酸素感応性蛍光材料、例えば白金オクタエチルポリフィリン(PtOEP)を混合したポリスチレンからなる蛍光層４７ａが凹部２５内に設けられ、面２１ａ側に露出している。凹部２５の内面には、凹部２５内への酸素の透過を防止する遮断層４７ｂが形成されている。遮断層４７ｂは、例えばエチレン−ビニルアルコール共重合体(EVOH)が用いられている。このような構成により、凹部２５内に形成されている空間の酸素濃度を、蛍光層４７ａの蛍光を外部から観察することで測定でき、第１細胞シート１４が消費する酸素量を図ることができる。なお、このような酸素センサ４７については、例えば文献「M. Kojima et al. “Flexible Sheet-Type Sensor for Noninvasive Measurement of Cellular Oxygen Metabolism on a Culture Dish”, PLoS One, 10e0143774. doi:10.1371/journal.pone.0143774, 2015」に記載されている。また、この例では、蛍光層４７ａと第１細胞シート１４との間に空間を設けているが、蛍光層４７ａに第１細胞シート１４が接触する構成としてもよい。
【００３６】
さらに、センサ部は、核酸を検出するバイオセンサでもよい。例えば、図１３の例では、センサ部をＲＮＡ検出センサ５１としている。このＲＮＡ検出センサ５１は、カーボンナノチューブＦＥＴ（電界効果トランジスタ）をベースにＲＮＡ検出するようにしたものである。ＲＮＡ検出センサ５１は、基材２１中に設けられた例えばＳｉＯ２膜からなる絶縁層５２上にドレイン５３とソース５４とが設けられている。ドレイン５３とソース５４とは、いずれも例えばＡｕ（金）で形成されている。ドレイン５３とソース５４とは、チャンネルとなるカーボンナノチューブ５５によって接続されている。
【００３７】
カーボンナノチューブ５５は、単層カーボンナノチューブ（SWNT：Single-walled carbon nanotube）であり、その表面にｓｉＲＮＡ（small interfering RNA）結合タンパク質で装飾されたものが用いられている。ｓｉＲＮＡ結合タンパク質は、検出するＲＮＡに応じたものが用いられる。ｓｉＲＮＡ結合タンパク質としては、ｐ１９ ｓｉＲＮＡ結合タンパク質（１９ ｋＤａ）等が挙げられる。ドレイン５３及びソース５４は、基材２１に覆われ、カーボンナノチューブ５５は、その一部分が凹部２５内に設けられ、一方の面側に露出している。なお、このようなＲＮＡ検出センサ５１の詳細については、文献「P. Ramnani et al. “Electronic Detection of MicroRNA at Attomolar Level with High Specificity”, Anal, Chem., 85, 8061 (2013)」に記載されている。なお、図１３では、カーボンナノチューブ５５を誇張して描いてある。
【００３８】
上記のように構成されるセンサフィルム１２は、特定の物質（ＲＮＡ）と反応して抵抗値が変化する電気化学センサとなり、ＲＮＡがｓｉＲＮＡ結合タンパク質と結合したときのドレイン５３とソース５４との間の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化からＲＮＡ量を検出する。センサフィルム１２を積層される細胞シート間に挿入して測定することで、三次元の細胞組織の内部から分泌されるＲＮＡ量を検出することができる。
【００３９】
上記では、細胞シートの間にセンサフィルムを配した例について説明しているが、生体内の肝臓や心臓等の細胞組織の内部にセンサフィルムを配してもよい。この場合には、例えば細胞組織の一部を切開して開かれた部分にセンサフィルムを挿入すればよく、センサ部、配線の部分を除く挿入される基材の全領域に貫通孔を設ければよい。貫通孔を通して組織の細胞が細胞結合し、また血管の構築等が行われる。
【符号の説明】
【００４０】
１０、４０  積層体
１２  センサフィルム
１４  第１細胞シート
１５  第２細胞シート
２１  基材
２３  電極
２５  凹部
２８  貫通孔
２９  コーティング層
４１  細胞シート
４５  パルスオキシメータ
４６  グルコースセンサ
４７  酸素センサ
５１  ＲＮＡ検出センサ
【図１】
2019200087.tif 000003
【図２】
2019200087.tif 000004
【図３】
2019200087.tif 000005
【図４】
2019200087.tif 000006
【図５】
2019200087.tif 000007
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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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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