(57)【要約】ナノチューブマットは、１つ以上の生体細胞又は細胞突起を、支持、成長、選択又は結合させるためのコンジットの配列を備えている。カーボン・ナノチューブマットは、物理的安定性をもたらし、生体適合性を有し、細胞成長を助長し、望ましくは、成長因子、分子、栄養物、抑制因子、リガンド、形質導入分子又は形態形成因子で被覆し、宿主又は成長させる細胞及び細胞突起をガイドするためのコンジットを形成することができる。一般に、コンジットは、チャネル、非連続的なチャネル、先細りのチャネル又はウォールである。ナノチューブマットは、生体細胞を、他の細胞、組織又は構造（電気的、物理的、磁気的又は光学的手段を有する）と結合させるために使用される。また、ナノチューブマットには、化学物質、検体、薬物、脂質、炭水化物又は分泌物などを組み込むことができる。
2006508636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体細胞を成長させるためのデバイスであって、
その厚さ方向を横切るコンジットの配列を有するナノチューブマットを備えており、
前記コンジットは、前記生体細胞又は細胞突起の少なくとも一方の成長に適した大きさであることを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記コンジットは、チャネル、非連続的なチャネル、先細りのチャネル又はウォールであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記ナノチューブマットは、成長因子、分子、栄養素、抑制因子、リガンド、形質導入分子又は形態形成因子を有していることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記生体細胞は、様々な種類の生体細胞又は細胞突起を含んでおり、
前記コンジットは、前記様々な種類の生体細胞又は細胞突起に適した大きさであることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
生体細胞の宿主となるデバイスであって、
その厚さ方向を横切るコンジットの配列を有するナノチューブマットを備えており、
前記コンジットは、前記生体細胞又は細胞突起の少なくとも一方の宿主となる大きさであることを特徴とするデバイス。
【請求項６】
前記コンジットは、チャネル、非連続的なチャネル、先細りのチャネル又はウォールであることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記ナノチューブマットは、成長因子、分子、栄養素、抑制因子、リガンド、形質導入分子又は形態形成因子を有していることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項８】
前記生体細胞は、様々な種類の生体細胞又は細胞突起を含んでおり、
前記コンジットは、前記様々な種類の生体細胞又は細胞突起に適した大きさであることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項９】
作用物質の送達を制御するためのデバイスであって、
その厚さ方向を横切るコンジットの配列を有するナノチューブマットを備えており、
前記コンジットは、前記作用物質の通過に適した大きさであることを特徴とするデバイス。
【請求項１０】
前記作用物質は、化学物質、薬物、タンパク質、脂質、炭水化物又は分泌物であることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記コンジットは、チャネル、非連続的なチャネル、先細りのチャネル又はウォールであることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
【請求項１２】
ナノチューブマットを備えている補綴インターフェースであって、
その厚さ方向を横切るコンジットの配列を有するナノチューブマットを備えており、
前記コンジットは、生体細胞又は細胞突起の少なくとも一方を支持する又は成長させるのに適した大きさであることを特徴とする補綴インターフェース。
【請求項１３】
前記生体細胞は神経細胞であることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記コンジットは、チャネル、非連続的なチャネル、先細りのチャネル又はウォールであることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記ナノチューブマットは、成長因子、分子、栄養素、抑制因子、リガンド、形質導入分子又は形態形成因子を有していることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記生体細胞は、様々な種類の生体細胞又は細胞突起を含んでおり、
前記コンジットは、前記様々な種類の生体細胞又は細胞突起に適した大きさであることを特徴とする請求項１２に記載のデバイス。
【請求項１７】
生体細胞を構造体と結合させるためのデバイスであって、
（ａ）前記生体細胞又は細胞突起の少なくとも一方を支持する又は成長させるのに適した大きさであるコンジットの配列がその厚さ方向を横切るナノチューブマットと、
（ｂ）前記生体細胞に近接しており、電気的手段、物理的手段、化学的手段、光学的手段及び磁気的手段から成る群より選択される構造体とを備えていることを特徴とするデバイス。
【請求項１８】
前記コンジットは、チャネル、非連続的なチャネル、先細りのチャネル又はウォールであることを特徴とする請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記ナノチューブマットは、成長因子、分子、栄養素、抑制因子、リガンド、形質導入分子又は形態形成因子を有していることを特徴とする請求項１７に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記生体細胞は、様々な種類の生体細胞又は細胞突起を含んでおり、
前記コンジットは、前記様々な種類の生体細胞又は細胞突起に適した大きさであることを特徴とする請求項１７に記載のデバイス。
【請求項２１】
複数のナノチューブマットを備えている多数配列システムであって、
各ナノチューブマットは、その厚さ方向を横切るコンジットの配列を有し、
各ナノチューブマットのコンジットは、ユニークな大きさであることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
前記ナノチューブマットは、成長因子、分子、栄養素、抑制因子、リガンド、形質導入分子又は形態形成因子を有していることを特徴とする請求項２１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、細胞及び細胞組織工学に関する。より詳しくは、本発明は、生体細胞、細胞突起又は作用物質を、支持、器質化、成長及び結合させるためのナノチューブマットに関する。
【背景技術】
【０００２】
細胞及び細胞組織工学は、細胞の制御、成長、宿主、結合に対する解決策を有している新しい分野である。その分野では、細胞を立体的に支持するデバイスの開発が求められている。例えば、人工神経器官は、神経細胞がコンジット（conduit）上で又はコンジットを貫いて成長できるように、安定性と生体適合性とを兼ね備えてコンジットと結合することが望ましい。人工神経器官のコンジット上で又はコンジットを貫いて成長する神経細胞は、その後、他の細胞、組織又はデバイスと機能的に接触して、損失又は劣化した細胞の機能を回復させることが可能性である。
【０００３】
そのようなデバイスを作成する方法としては、ヒドロゲル膜の使用がある。しかし、ヒドロゲル膜は、細胞の配列を支持するための薄膜として使用するのには適していない。また、３次元での細胞の成長にも適してはいない。例えばマトリゲル（コラーゲン・ゾル／ゲル）などのヒドロゲルは、数日間にわたって溶解する。また、ヒドロゲルは、物理的に壊れやすい。また、ヒドロゲルは、例えば１００ミクロンの厚さの形式で取り扱うことは難しい。さらに、ヒドロゲルは、膜内にコンジットが設けられると、不安定になる。ヒドロゲル膜を使用する際の他の欠点は、ヒドロゲル膜はタンパク性だということである。さらに、ヒドロゲル膜はモールドに付着しやすいので、例えばＳＵ−８モールドからそのＳＵ−８モールドに付着しているヒドロゲルを切り離すのに、離型剤を使用する必要がある。なお、ＳＵ−８モールドは、コンジットを有する膜の最終生成物（final casting）を変形させる虞がある。また、ヒドロゲル・マトリクス物質は免疫原性であるので、宿主の免疫系を刺激して炎症させ、最終的にはデバイスを故障させる虞がある。したがって、この技術分野では、物理的により安定し、生体適合性を有し、作成が容易である新しいデバイスと方法が求められている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、コンジットの配列を有するナノチューブマットを提供する。このナノチューブマットは、生体細胞又は細胞突起の支持する又は宿主となることができる。また、前記ナノチューブマットは、生体細胞又は細胞突起を成長させることができる。さらに、前記ナノチューブマットは、生体細胞又は細胞突起を、電気、物理、磁気又は光学的手段を有する構造体又はデバイスと、器質化、選択又は結合させるのに使用することができる。一般に、ナノチューブマットは、生体細胞又は細胞突起を、支持又は選択することができる。同様に、ナノチューブマットは、化学物質、分析物、薬物、分泌物などの作用物質を、支持又は選択することができる。
【０００５】
前記ナノチューブマットを作成するのに使用されるカーボン・ナノチューブは、物理的安定性をもたらし、生体適合性を有し、細胞の成長を助長し、望ましくは、成長因子、分子、栄養物、抑制因子、リガンド、形質導入分子又は形態形成因子で被覆することができ、宿主又は成長させる細胞及細胞突起をガイドするためのコンジットを形成することができる。コンジットは、１つ以上の細胞を、成長、支持、選択又は結合させるために、任意の形状又は大きさをとることができる。一般に、コンジットは、チャネル（channel）、非連続的なチャネル、先細りのチャネル、ウォール（wall）などである。さらに、多数のナノチューブマットを積層させることにより、多層配列システム（multi-laminate array system）を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、コンジットの配列を有するナノチューブマットを提供する。ある態様では、前記デバイスは、生体細胞又は細胞突起を支持する又は宿主となることができるナノチューブマットである。他の態様では、前記デバイスは、生体細胞又は細胞突起を成長させるためのナノチューブマットである。また、他の態様では、前記デバイスは、生体細胞又は細胞突起を、器質化又は選択することができるナノチューブマットである。さらに、他の態様では、前記デバイスは、生体細胞又は細胞突起を、電気、物理又は光学的な構造体又はデバイス（若しくは、そのような構造体又はデバイスの組み合わせ）と結合させることができるナノチューブマットである。一般に、前記ナノチューブマットは、１つ以上の生体細胞を配列させる。生体細胞の例としては、ただしこれらに限定されるものではないが、例えば筋肉、括約筋、膀胱、任意の興奮組織（例えば、ホルモン分泌腺）などの神経連絡が有る任意の種類の組織がある。また、例えば人工細胞又は組織などの神経連絡が無い生体細胞も、本発明に係るナノチューブマットと組み合わせて使用することができる。
【０００７】
前記コンジットは、成長、支持、器質化又はナノチューブマットと結合させたい生体細胞又は細胞突起の種類に適合する大きさ又は形状をとることができる。コンジットの形状は、一般に、ナノチューブマットから取得したい機能性に基づいて設定される。コンジットの直径は、少なくとも１つの生体細胞又は細胞突起くらいの小ささに設定される。また、コンジットの高さも、生体細胞くらいの小ささ、細胞突起くらいの短さ又は細胞群の大きさと適合する大きさに設定される。コンジットは、ナノチューブマットの厚さ方向を全て横切るように形成する。又は、ナノチューブマットの厚さ方向を部分的に横切るように形成し、それと共にカップが形成される（カップの高さは、例えば、ただしこれに限定されるものではないが、２〜５０ミクロンである）。ナノチューブマットは、例えば、窩（fovea）に関する利用ではミリメータの範囲の小ささである。また、工業上の利用ではミリメータの範囲の大きさである。
【０００８】
図１は、一例として、それぞれ異なる種類のコンジットを有するナノチューブマット１１０,１２０,１３０を示す。ｚ方向は、ナノチューブマット１１０，１２０，１３０の厚さ方向を示している。ナノチューブマット１１０は、生体細胞１１６をナノチューブマット１１０の厚さ方向を横切って成長させる（１１４）のに役立つコンジット１１２を有している。ナノチューブマット１２０は、その内部で生体細胞１２４を宿主又は支持すべく、ナノチューブマット１２０の厚さ方向を部分的に横切ったコンジット１２２を有している。ナノチューブマット１３０は、生体細胞１３６（例えば神経細胞）の一部を、ナノチューブマット１３０の厚さ方向を横切って成長させる（１３４）ためのコンジット１３２を有している。ここで留意すべきは、コンジット１３２は２つの異なる大きさの部分からなり、小さい方は細胞がコンジット１３２内を完全に通り抜けるのを防止するのに使用され、それにより成長の選択性をもたらす（例えば、コンジット１３２を横切って、神経突起１３８をさらに成長又は伸長させる）ということである。本発明では、そのようなコンジットは、非連続的なチャネルとも見なされる。この非連続的なチャネルは、Ｌ字形、長方形、正方形又は任意の種類の不連続形状をとることができる。図２は、一例として、それぞれ図１に示したナノチューブマット１１０，１２０と類似しているナノチューブマット２１０，２２０を示している。違いは、ナノチューブマット２１０，２２０のコンジット２１２，２２２の直径は、それぞれ、ナノチューブマット１１０，１２０のコンジット１１２，１２２よりも大きいということである。コンジット２１２は、ナノチューブマット１１０と比べて、より大きい集団の生体細胞２１６を、ナノチューブマット２１０の厚さ方向を横切って成長（２１４）させることができる。コンジット２２２は、ナノチューブマット１２０と比べて、より大きい集団の生体細胞２２４を支持する又は宿主となることができる。
【０００９】
図３は、図１に示したナノチューブマット１１０のコンジット１１２の配列の、側面３１０（Ｚ方向）と上面３２０（Ｘ−Ｙ方向）を示している。図４は、ナノチューブマット１２０のコンジット１２２の配列の、側面４１０（Ｚ方向）と上面４２０（Ｘ−Ｙ方向）を示している。図５は、ナノチューブマット１３０のコンジット１３２の配列の、側面５１０（Ｚ方向）と上面５２０（Ｘ−Ｙ方向）を示している。コンジットは任意の種類の配列に組織することができ、図１〜図５に示した例のように規則正しく間隔をあけて配列したコンジットに限定されるものではない。ナノチューブマットに設けられるコンジットの数は、用途の種類に応じて、少数から多数まで様々である。さらに、使用することができるコンジットの種類は、１つの特定の種類に限定されるものではなく、ナノチューブマットの１つの配列において、異なる大きさ及び形状のコンジットを組み合わせることも可能である。例えば、図６は、ノチューブマット６００のコンジット６３０，６４０の配列の、側面６１０（Ｚ方向）と上面６２０（Ｘ−Ｙ方向）を示す。図６に示すように、コンジット６３０，６４０は、生体細胞を異なる方向に支持する、又は異なる方向に成長させるべく、異なる方向に配列されたウォールである。他の可能なコンジットの形状の例としては、例えば、先細り又は円錐形、Ｌ字形、正方形又は長方形がある。先細り又は円錐形のコンジットは、特定の細胞がコンジットを通り抜ける又は横切って成長するのを制限するのに使用することもでき、そのことにより細胞の選択性をもたらすことができる。
【００１０】
ナノチューブマットは、例えば、これらに限定されるものではないが、単層ナノチューブ（single-wall nanotube）、多層ナノチューブ（multi-wall nanotube）、バンブー・ナノチューブ（bamboo nanotube）などの、市販されており好ましくは精製されているカーボン・ナノチューブ又は他の任意の種類のナノチューブから作成することができる。本発明に係るナノチューブマットの材質として考えられるカーボン・ナノチューブの種類は、物理的安定性を提供し、生体適合性を有し、細胞の成長を支援し、場合によっては、成長因子、分子、栄養素、抑制因子、リガンド、形質導入分子又は形態形成因子により被覆することができ、宿主又は成長させる細胞及び細胞突起をガイドするためのコンジットを形成することができるものである。単層ナノチューブと多層ナノチューブの違いは、作成されるナノチューブマットのコンプライアンス（compliance）に差異をもたらす。多層ナノチューブを使用すると、コンプライアンスがより小さいナノチューブマットが作成される。
【００１１】
精製され、分散されたカーボン・ナノチューブ７２０のスラリーは、ナノチューブマットを作成すべく、ろ過、真空化、又はカーボン・ナノチューブ７２０のスラリーを押す（７３５）又は引く（７３０）ために正圧することができる（図７Ａ参照）。ろ過、真空化又は正圧の方法は、当技術分野で周知であり、カーボン・ナノチューブのスラリーを押し下げる（７３５）又は引き下げる（７３０）ことができれば、どの方法でもよい。漏斗７４０としては、例えば、フィルタ支持部７４５、インライン・フィルタ、又は当技術分野で周知である任意のフィルタ又はフィルタ・ホルダを備えているブフナー漏斗（Buchner funnel）を使用することができる。フィルタ７５０は、漏斗７４０又はフィルタ・ホルダの内側に配置される。フィルタ７５０としては、ポリカーボネート・フィルタや、カーボン・ナノチューブを通過させずにスラリーから液体を通過させる当技術分野で周知である他の任意のフィルタを用いることができる。
【００１２】
ある態様では、ナノチューブマット内のコンジットは、レーザー・アブレーション（laser ablation）により作成することができる。レーザー・アブレーションは、所望する形状（チャンネル、先細りチャンネル、正方形、長方形、Ｌ字形、円錐形など）、大きさ、配列及び深さ（例えば、カップ又は多層コンジットについて）のコンジットを作成するのを制御することができる。カーボン・ナノチューブマットを横切って、又は部分的に横切ってアブレーションすることができれば、例えば、これに限定されるものではないが、チタンサファイア・レーザーなどの、任意の種類のレーザを使用することができる。所望するコンジットを作成するのに低パワーで十分な場合は、一般に、ショートパルスを使用することができる。図８Ａ〜Ｃは、一例として、チタンサファイア・レーザーを使用したレーザー・アブレーションにより作成された、異なる形状及び大きさのコンジットを有するナノチューブマットを示している。
【００１３】
図７Ｂは、コンジットを有するナノチューブマットを作成する他の模範的な方法を示している。なお、この図７Ｂは、説明目的のためにのみ示されたものであり、本発明の範囲を限定するものではない。この方法は、図７Ａで説明したナノチューブマットの作成と、そのナノチューブマットの作成と同時に行われるコンジットの作成を兼ね備えている。モールド７１０は、フィルタ７５０の上側に配置されている。また、モールド又はモールド構造体は、フィルタ又は基材上に、スプレーされる、のり付けされる、印刷又はスタンプされる、又はフォトリソグラフィ技術により作成される。なお、本発明は、これらの方法に限定されるものではない。モールド７１０は、カーボン・ナノチューブのスラリーがモールド７１０上に引き下げられるとすぐにコンジットを形成する構造体７１２を提供することを目的とする。
【００１４】
ある態様では（図７Ｂの左側の図を参照）、モールド７１０は、漏斗７４０内に、コンジットを作成するモールド７１０の構造体７１２がフィルタ７５０に対して表が下になるように（伏せるように）配置される。カップを有するナノチューブマットを作成する場合は（即ち、ナノチューブマットを部分的に横切る場合は）、フィルタ７５０上に直接的に配置されないように、モールド７１０の構造体７１２はフィルタ７５０に対して一定の距離に保たれる（これは、図示しない、十分な間隔をあけることができる支持要素又は構造により実現される。また、このことにより物理的に安定したカップが作成される）。
【００１５】
他の態様では（図７Ｂの右側の図を参照）、モールド７１０は、漏斗７４０内に、モールド７１０の基部７１４がフィルタ７５０と接触するように配置される。また、この場合は、カーボン・ナノチューブを通過させずにスラリーから液体をろ過するために、基部７１４がフィルタと同様の性質を有していることが好ましい。カーボン・ナノチューブ７２０のスラリーは、それぞれ７６０又は７６２に示すように、モールド７１０とフィルタ７５０の間か、モールド７１０の真上及び構造体７１２，７１２の間に位置される。カーボン・ナノチューブ７２０のスラリーを引き下げ又は押し下げた後は、モールド及び／又はフィルタからナノチューブマットを取り除く必要がある。この取り除きは、モールド（及び／又はフィルタ）からナノチューブマットを剥離又は切断することにより助力される。また、必要であれば、他の当業者に周知の方法により助力される。
【００１６】
図９は、直径の異なるピラー（pillar）９１０及びピラー９２０をフォトリソグラフィにより作成した例示的なモールドの走査電子顕微鏡写真である（詳細については、Peterman et al., 2003, “Building thick photoresist structures from the bottom up”, J. Alicromech. Microeng. 13: 380-382を参照されたい。これは、この参照により本発明に含まれるものとする）。後者の構造体９２０は、カップの上部にピラーを有する多層構造体と見なすことができる。フォトリソグラフィ技術によりカップ、ピラー又はウォールを有するモールドを作成する方法は、以下の図１０に示す手順を含む。なお、図１０は、説明目的のためにのみ示されたものであり、本発明を限定するものではない。例えば、４インチのSchott Borofloat Rウエハー（例えば、７００ミクロンの厚さ）は、すでに配置されている例えば１５００オングストロームのアモルファスシリコンより得られる。アモルファスシリコンは、１μｍのＡＺ３６１２フォトレジストを使用して、リソグラフィ的にパターンされる。ＡＺ３６１２をアセトン内でストリップした後に、反応性イオン・エッチング（ＳＦ６／Ｆ−１１５）は、アモルファスシリコンにパターンを転写する。ウエハ上にＳＵ−８ ２１００（MicroChem Corp.）をスピンコートし（例えば、１００−３００μｍ）、製造業者の規格に従ってベークする。ウエハは、ＳＵ−８が真空チャックを向くように、アライナーに逆さまに挿入される。露光時間は、構造体をできるだけ高く作成するために、推奨される露光量（dosage）よりも１５０％高い露光量が得られるように設定される。露光は、露光の間でレジストをリラックスさせるために、一般に、１０秒間オンとなり５秒間オフとなるようにパルス的に行われる。現像は、MicroChem Corporation製の、ＰＧＭＥＡ（ＳＵ−８現像剤）又は乳酸エチル（ＳＵ−８希釈剤）で行うことができる。
【００１７】
図１０に示すフォトリソグラフィ方法の手順と、図９に示した多層モールド９２０を作成するための図１１に示す手順は、同様に進めることができる。アモルファスシリコンにマスクを規定し、フォトレジストをストリップした後、ＳＵ−８ ２０５０層（例えば、２５−５０μｍの層）をウエハ上にスピンコートさせる。この層は、標準的な上側のフォトリソグラフィの場合と同様に、シリコンにエッチングされる特徴（feature）に対して方向付けして、上側から露光する。現像後、厚いフォトレジスト（例えば、１００−３００μｍ）の第２の層をウエハ上にスピンコートさせて、ウエハの裏側から露光する。
【００１８】
図１２は、多層ナノチューブマット１２００に基づいた多層構造体を作成する他の方法を示している。この方法により、個々のナノチューブマット１２１２，１２１４に、異なる大きさ及び／又は形状のコンジットを設けることができる。図１２の例では２層のデバイスを示しているが、本発明は２層に限定されるものではなく、一般に、２層以上の別個のナノチューブマットを含むことができる。個々のナノチューブマットは、互いに、接着、接合又は物理的手段により結合される。
【００１９】
以上、本発明のいくつかの例示的な実施形態について説明したが、これらは全て説明目的のためのものであり、本発明を限定するものではない。したがって、本発明は、詳細な実施については、当業者の知識に基づいて様々な変更を加えることが可能である。例えば、図１３は、図１に示したナノチューブマット１１０，１３０を、それぞれ構造体又はデバイス１３４０，１３８０のインターフェースとして使用した２つの例１３１０，１３５０を示す。構造体１３８０は、例えばコンジット内に突出し、そのことにより細胞又は細胞突起と結合する。さらに、コンジットの内部にリガンドを配置し、細胞を結合するのに使用することができる。構造体又はデバイス１３４０，１３８０は、電気、化学、物理、光学又は磁気的な、モニタリング手段、制御手段、刺激手段及び／又はさらなる結合手段を有していてもよい。ナノチューブマットを、他の細胞、組織又はデバイスと、結合又は一体化させることにより、例示目的のために後述する、様々な用途に用いられる様々な種類の補綴インターフェース（prosthetic interface）及びシステムを作成することができる。
【００２０】
ある態様では、様々な種類の動物又はヒトの細胞を配列させることができる。例えば、神経細胞は、個別に又はパターンで配列された神経細胞に対処すべく、細胞刺激因子（例えば、化学、電気、光学、磁気など）の配列を補うように配列させることができる。また、細胞は、細胞の混合物がナノチューブマットの規定されたパターンに自己組織化されることにより、区別することができる。細胞は、その天然のパターンで配列される。又は、ナノチューブマットが、細胞のパターンを形成するのに積極的な役割を果たす。
【００２１】
さらに、例えばリガンド、抑制因子、成長因子などは、そのような細胞パターニングにおいて役割を果たす。ある用途では、細胞表現型が観察される。他の用途では、次の（１）〜（５）のために、（近接した）特異的な細胞間結合を有する細胞を共培養することができる。（１）例えば制御された培養器内での、共培養が重要である特定の細胞型の作成。（２）細胞間相互作用を研究するための科学プラットフォームとして。（３）例えば網膜に見られるオン／オフ細胞型を使用した神経回路又は論理回路の作成。（４）例えば接近可能なナノチューブマットにおける細胞間相互作用のための薬物評価。（５）接近可能なナノチューブマット上に配列された細胞群を容易に評価するための薬物毒性評価。
【００２２】
他の態様では、１つの細胞を配列することができる。例えば、薬物代謝を評価する用途では、規定された配列では細胞に接触しやすいので、１つの細胞の分析は有用である。このことにより、（１）遺伝子活性化、（２）生化学的及び酵素活性化、（３）細胞産物、又は（４）表現型変異をモニターすることができる。他の薬物毒性に関する用途では、細胞群を配列し、配列内で評価することができる。
【００２３】
さらに、他の態様では、ナノチューブマットを横切るコンジット（チャネル）の直径が細胞全体に適合するように細胞全体を配列し、細胞の主軸が所定の方向を向く、又は細胞膜平面に対して垂直になるように配列することができる。そのような細胞の例としては、円筒型の光受容細胞がある。
【００２４】
さらに、他の態様では、ナノチューブマットは、診断用に使用することができる。例えば、代謝体、生体異物及び検体に対して異なる感度を有するセンチネル細胞（sentinel cell）を規定されたパターンで配列することにより、表現型の変異又は生存度をモニターすることができる。これらのセンチネル細胞は、活性化又はストレスがかかったときに、可視緑蛍光発光タンパク質又はルシフェリン／ルシフェラーゼ又は熱ショックタンパク質をターンオンする遺伝子を有している。
【００２５】
さらに、他の態様では、ナノチューブマットは免疫反応のモニターに使用することができる。ナノチューブマットは免疫原性が少なく、様々な密度で作成することができるので、例えばインビボで使用することができる。様々なテストセルはホストに埋め込まれ、拒絶又は炎症がモニターされる。これは、例えば、予期されるドナーからの様々な種類の細胞に挑むのに使用される、予期される宿主マクロファージ又は宿主免疫細胞により、インビトロでも行われる。さらに、他の態様では、ナノチューブマットは、形質移入されてない細胞から、ウイルス形質移入細胞を抽出又は単離するのに使用することができる。
【００２６】
さらに他の態様では、ナノチューブマットは、半導体電池インターフェース又はセンサーとして使用することができる。例えば、ライトがオンにときに代謝物を生成する細胞、又はライトがオンのときに代謝物を生成しない細胞に抗して押し上げられるライトパイプ（light pipe）は、ナノチューブマットと結合することができる。細胞の他の例としては、検体を圧迫又は検出したときに成長するものがある。ライトパイプ／ライトセンサーは、この明るくしたときの変化、又は細胞が死亡又は圧迫され、ライトパイプがもはや成長を認めない、細胞が成長を止めたときの変化を検出する。
【００２７】
さらに、他の態様では、例えば２つ以上のナノチューブマットを互いに重ね合わせたときは、神経回路又は神経コンピューティング・ネットワークに適用することができる。細胞の種類は規定され、規定された配列に配列することができる。また、シナプス結合の柔軟性のために、神経細胞の多層配列は、予測可能な形で反応することができる。前記多層配列は、監視されていない状態で学習し、斬新な解決策を提供することができる。多層ナノチューブマットを使用する他の例としては、人工網膜の作成がある。
【００２８】
人工網膜は、相互に作用する別個の細胞の層から作り上げられる。ナノチューブマットの各層に、適切な数の細胞をシーディングすることにより、網膜と似たデバイスを作成することができる。さらに、他の脳機能（同様に、脳の層状で別個の構造）に関する用途では、ナノチューブマットの様々な層に規定数の細胞をシーディングすることにより、その種類の細胞又は様々な層を形成する任意の種類の細胞を擬態又は修復することができる。さらに、他の態様では、ナノチューブマットは、組織を修復するための層又は補綴デバイスとして使用することができる。
【００２９】
本発明は、生体細胞に限定されるものではなく、コンジットは、生物、化学物質、検体、薬物、脂質、炭水化物、分泌産物などを保持することができる。ナノチューブ／ナノチューブマットの密度及び生化学的性質は、自然細胞の基底膜の生理学的性質を擬態するために、変更することができる。また、ナノチューブマットは、コンジット内に入れられた生体細胞を支持、器質化、成長又は結合するのに使用される前に、成長因子、分子、栄養素、抑制因子、リガンド、形質導入分子、抑制因子又は形態形成因子により被覆することができる。ナノチューブ／ナノチューブマットの電気的特性は、ナノチューブマットの生化学的性質を向上させるために使用される。例えば、マットの電荷を変更することにより、自浄作用をもたらすことができる。以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく限りにおいて、種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るコンジットを有するナノチューブマットを示す図であり、ナノチューブマット１１０,１２０,１３０を示している。
【図２】本発明に係るコンジットを有するナノチューブマットを示す図であり、ナノチューブマット２１０,２２０を示している。
【図３】図１に示したナノチューブマット１１０の、側面３１０（Ｚ方向）と上面３２０（Ｘ−Ｙ方向）を示す図である。
【図４】図１に示したナノチューブマット１２０の、側面４１０（Ｚ方向）と上面４２０（Ｘ−Ｙ方向）を示す図である。
【図５】図１に示したナノチューブマット１３０の、側面５１０（Ｚ方向）と上面５２０（Ｘ−Ｙ方向）を示す図である。
【図６】本発明に係るコンジットを有するナノチューブマットを示す図であり、ノチューブマット６００を示している。
【図７Ａ】本発明に係るナノチューブマットを作成するための例示的な方法を示す図である。
【図７Ｂ】本発明に係るナノチューブマットを作成するための例示的な方法を示す図である。
【図８Ａ】レーザー・アブレーションにより作成された、異なる形状及び大きさのコンジットを有するナノチューブマットを示す図である。
【図８Ｂ】レーザー・アブレーションにより作成された、異なる形状及び大きさのコンジットを有するナノチューブマットを示す図である。
【図８Ｃ】レーザー・アブレーションにより作成された、異なる形状及び大きさのコンジットを有するナノチューブマットを示す図である。
【図９】例示的なフォトリソグラフィ方法により作成した例示的なモールドの走査電子顕微鏡写真である。
【図１０】モールドを作成するための例示的なフォトリソグラフィ方法の手順を示す図である。
【図１１】モールドを作成するための例示的なフォトリソグラフィ方法の手順を示す図である
【図１２】本発明に係る多層ナノチューブマットに基づいたコンジットの多層構造体を作成する方法を示す図である。
【図１３】本発明に係るデバイス又は構造体と結合するナノチューブマットの例を示す図である。
【図１】
2006508636.tif 000003
【図２】
2006508636.tif 000004
【図３】
2006508636.tif 000005
【図４】
2006508636.tif 000006
【図５】
2006508636.tif 000007
【図６】
2006508636.tif 000008
【図７Ａ】
2006508636.tif 000009
【図７Ｂ】
2006508636.tif 000010
【図８Ａ】
2006508636.tif 000011
【図８Ｂ】
2006508636.tif 000012
【図８Ｃ】
2006508636.tif 000013
【図９】
2006508636.tif 000014
【図１０】
2006508636.tif 000015
【図１１】
2006508636.tif 000016
【図１２】
2006508636.tif 000017
【図１３】
2006508636.tif 000018