(57)【要約】【課題】実際の生体組織に近い立体組織が形成できる方法を提供する。【解決手段】平面状の組織１０１を巻いて立体的な組織を得る。または、帯状の基材と基材上に帯状に付けた組織とからなる層を巻いて立体を得る工程を有する。または、帯状の基材上に帯状に付けた組織を、基材を剥がしながら巻いて立体的な組織を得る。または、平面状の組織を管の外周に巻き取ることで立体的な組織を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の組織を巻いて立体的な組織を得る生体組織形成方法。
【請求項２】
帯状の基材と前記基材上に帯状に付けた組織とからなる層を巻いて立体を得る工程を有する生体組織形成方法。
【請求項３】
前記基材として生体適合材料を用いる請求項２記載の生体組織形成方法。
【請求項４】
前記工程により立体を得た後に、前記立体から前記基材の一部または全部を除去する工程を有する請求項２記載の生体組織形成方法。
【請求項５】
帯状の基材上に帯状に付けた組織を、前記基材を剥がしながら巻いて立体的な組織を得る生体組織形成方法。
【請求項６】
前記基材は前記組織を培養可能な材料で形成されている請求項２記載の生体組織形成方法。
【請求項７】
前記基材は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、またはポリ乳酸で形成されている請求項５記載の生体組織形成方法。
【請求項８】
組織を平面状態で培養する工程を含む請求項１〜７のいずれか１項に記載の生体組織形成方法。
【請求項９】
平面状の組織を管の外周に巻き取ることで立体的な組織を得る生体組織形成方法。
【請求項１０】
前記組織を巻く際に、前記組織間に管を挟む請求項１または５記載の生体組織形成方法。
【請求項１１】
前記層を管の外周に巻き取ることにより前記工程を行う請求項２記載の生体組織形成方法。
【請求項１２】
前記層を巻く際に前記層間に管を挟む請求項２記載の生体組織形成方法。
【請求項１３】
前記管は、前記管に導入された酸素、栄養、および薬剤が前記組織に付与される構造を有する請求項９〜１２のいずれか１項に記載の生体組織形成方法。
【請求項１４】
前記管は、前記組織を培養可能な材料で形成されている請求項９〜１２のいずれか１項に記載の生体組織形成方法。
【請求項１５】
前記帯状の基材の長手方向に複数の異なる組織を付けて前記工程を行う請求項２記載の生体組織形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、生体組織形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、将来を大きく期待されている技術の一つに、再生医療がある。
再生医療とは、怪我や病気で失われ、通常の回復の仕方では元に戻らない人間（生き物）の組織や臓器を元通りの形状や機能に回復させる技術であり、一般に幹細胞などを培養して組織を事前に作製し、人体に適用するという方法が考えられている。
また、新しい薬剤や美容製品の試験は現在動物実験から人体への臨床試験へと検査が行われているが、実際の人間の組織から培養された組織を用いる事で、より安全で精度の良い安全性や効果の検証が可能になると考えられている。
以上のように、人間の組織を用いた立体的で実際に近い組織の培養・形成技術の実現が望まれているが、立体的な組織の形成は非常に困難である。
【０００３】
特許文献１には、ポリイミドの多孔質膜に組織を培養する方法や、そのシートを巻き込んで培養液にて培養する方法、積層して培養する方法が記載されている。
しかし、特許文献１の方法では、あくまでもポリイミド膜の平面状に細胞が培養された状態で、培養シートが立体的に存在しているだけであり、細胞同士が立体的な構造を作る事は無く、細胞と細胞の間に必ずポリイミドが存在してしまう。
特許文献２には、フィルムの積層を用いた立体細胞形成物の製造方法が記載されている。
この方法では、透過性のシート状で平面培養した細胞を積層する事で三次元組織を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０１２４１５号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００５／０４７４９６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現存する立体組織形成技術は、そのほとんどが平面状の組織を積層して形成する方法である。この方法で得られた立体組織は、平面方向では、組織の自然な培養による結合が行われることで組織同士の結合が強く、積層方向では分離層が明確で組織同士の結合が弱いため、平面方向と積層方向で組織の性質が変わってしまう。
また、本来、血管、骨、神経、臓器を始めとする生組織は円筒状や球状の構造を持ち、そのため断面が円周状に同じ組織が配置され、半径方向に異なる機能が区分された組織が多く平面積層ではこの円筒状、円周状の組織分布を再現する事が困難である。
さらに、積層によって立体物を形成する方法では、一層毎に位置合わせを行う必要があり、積層重量による影響を考慮する必要もある。
この発明の課題は、実際の生体組織に近い立体組織が形成できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の一態様は、平面状の組織を巻いて立体的な組織を得る生体組織形成方法である。
この発明の一態様の方法は、立体的な組織の形状を側面が渦巻き状の巻物に見做し、前記巻物を展開した平面形状を有する帯状の組織を巻く工程を経て、前記立体的な組織を得る生体組織形成方法である。
この発明の一態様は、帯状の基材と前記基材上に帯状に付けた組織とからなる層を巻いて立体を得る工程を有する生体組織形成方法である。
この発明の一態様は、帯状の基材上に帯状に付けた組織を、前記基材を剥がしながら巻いて立体的な組織を得る生体組織形成方法である。
この発明の一態様は、平面状の組織を管の外周に巻き取ることで立体的な組織を得る生体組織形成方法である。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、実際の生体組織に近い立体組織が形成可能な方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第一実施形態の生体組織形成方法を示す斜視図である。
【図２】図１の方法によって得られる立体形成物を示す正面図である。
【図３】第二実施形態の生体組織形成方法を示す斜視図である。
【図４】第三実施形態の生体組織形成方法を示す平面図である。
【図５】第四実施形態の生体組織形成方法を示す側面図である。
【図６】第五実施形態の生体組織形成方法を示す斜視図である。
【図７】実施形態の方法で使用可能な管の形状の一例を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜発明の態様＞
この発明は下記の(1) 〜(15)の態様を有する。
(1) 平面状の組織を巻いて立体的な組織を得る生体組織形成方法。
(2) 帯状の基材と前記基材上に帯状に付けた組織とからなる層を巻いて立体（円筒体など）を得る工程を有する生体組織形成方法。
(3) 前記基材として生体適合材料を用いる(2) の生体組織形成方法。
(4) 前記工程により立体を得た後に、前記立体から前記基材の一部または全部を除去する工程を有する(2) の生体組織形成方法。ここで、基材の除去は、融解、分解、組織への吸収等のあらゆる方法で行うことができる。組織に影響を及ぼさない材料からなる基材の場合、除去された基材が組織に混入されてもよい。基材を除去するタイミングは、巻いている最中でも巻き終わって立体になった後でもよい。
【００１０】
(5) 帯状の基材上に帯状に付けた組織を、前記基材を剥がしながら巻いて立体的な組織を得る生体組織形成方法。この方法で得られた組織に基材は存在しない。
(6) 前記基材は前記組織を培養可能な材料（寒天、ペプチド、トレハロース、コラーゲン、グルコース等）で形成されている(2) の生体組織形成方法。
(7) 前記基材は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、またはポリ乳酸で形成されている(5) の生体組織形成方法。つまり、態様(5) では、基材を剥離しながら組織を巻くため、基材として、組織を帯状に付けた状態で組織に悪影響を及ぼさない合成樹脂製基材を使用することができる。
(8) 組織を平面状態で培養する工程を含む(1) 〜(7) のいずれかの生体組織形成方法。
【００１１】
(9) 平面状の組織を管（中心管）の外周に巻き取ることで立体的な組織を得る生体組織形成方法。
(10)前記組織を巻く際に、前記組織間に管を挟む(1) (5) の生体組織形成方法。
(11)前記層を管の外周に巻き取ることにより前記工程を行う(2) の生体組織形成方法。
(12)前記層を巻く際に前記層間に管（差込管）を挟む(2) の生体組織形成方法。
(13)前記管（中心管または差込管）は、前記管に導入された酸素、栄養、および薬剤が前記組織に付与される構造を有する(9) 〜(12)のいずれかの生体組織形成方法。これにより、組織の成長および培養が促進できる。
(14)前記管（中心管または差込管）は、前記組織を培養可能な材料で形成されている(9) 〜(12)のいずれかの生体組織形成方法。
【００１２】
(15)前記帯状の基材の長手方向に複数の異なる組織を付けて前記工程を行う(2) の生体組織形成方法。
態様(15)の方法では、例えば、基材の長手方向の一端部に、内部組織の元となる組織を配置し、これに続く位置に表層組織の元となる組織を配置して、平面状態で培養した後、基材と組織とからなる層を巻き取って立体組織を形成すれば、円筒状組織の内側が内部組織、表層部が外部組織に包まれた立体組織を得ることができる。
【００１３】
＜この発明の提案＞
提案の方法では、組織材料、または組織の元となる材料を塗布、吐出、などの方法を用いて、組織を渦巻き状に展開した平面形状を生体組織で作成しながら、平面形状の組織をロール式に巻き取ることで目的の立体組織を形成していく。
この際、組織材料のみで平面形状を作成して巻き取る方法は、単純な構造の立体組織を形成する目的に向いている。
複雑な組織や微細な形成の立体組織形成を行う場合、材料を一度基材に塗布、吐出、して、基材を剥がして生体材料だけを巻き取っていく方法や、材料を基材に付与して、基材を取り除くと良い。
【００１４】
基材としては、融解、分解、組織への吸収、等のあらゆる方法で消失するものを用いる事が可能であり、生体材料に混和されてもかまわない。
また、前述した基材の消失タイミングは形成過程でも、形成後でも、問題は無い。
また、前記基材の巻き取りは、基材への生体材料の付与と連続して行われてもかまわないし、付与後時間を経てからでも可能である。
また、前記基材は巻き取る事が出来れば、繊維状、網目状、多孔質、フィルム、布、紙、樹脂、高分子材料、ワックスなどの材料を含み特に制限は無いが、形成したい生体組織およびその組織の使用目的を阻害するものであってはならない。
【００１５】
この基材の厚みが形成組織の形成の細かさに関係するため、薄いほど高精度な形成が可能になるが、大きな形成組織を作成する際は組織の保持に見合った厚みやコシが必要となる。
ただし、培養液中や生理食塩水のような浮力の存在する状況下で巻取り、保持を行う場合はその限りではない。
そして、巻き取られた生体組織が完全に結合、培養されるまで、生体組織の形成に影響を与えないサイズの酸素や栄養を導入する管を巻き込んで行く事も可能である。
【００１６】
特に中心部が空洞になる様な太さの血管の様な生体組織を形成する場合、中心に通した管から酸素や栄養素の様な細胞の培養、組織の成長を促進させる要素を内部に導入する事が可能である。
前記の栄養の導入管は、平面培養組織の積層技術では管による位置ズレを生じさせてしまい、積層そのものができなくなってしまうが、本発明による巻取り方法では、管による径の変化を気にしなくても巻き取って行く事が可能である。
また、本方法を用いれば、基材の長手方向に塗布、培養する生体材料の種類を変える事で簡単に実際の生体組織に近い円筒状の組織種別の分布を再現する事が可能である。
【００１７】
従来の積層立体生体組織形成法では中心から円周状に構成材料が変わる特徴を模写し辛く、物理的な特性を追従できないが、本発明では基材の長手方向に対して塗布する物質を変えて行く事で円周状の構成材料の変化を擬似的に再現する事が可能である。
例えば、基材の長手方向にまず内部組織の元となる組織、続いて表層組織の元となる組織を分布させて培養し、巻き取って立体組織を形成すれば、円筒状組織の内側が内部組織、表層部が外部組織に包まれた立体組織を形成する事ができる。
よって、骨や歯の模造物を形成する際に、柔らかい材料の塗布から始め、巻取りの途中、あるいは段階的に堅い材料に塗布材を変える事で円筒状の中が柔らかく、外側が堅い実物に模した構造の人口骨や人口歯を作る事が出来る。
【００１８】
基材の例としては、一般的に細胞の培養に用いる寒天培地、ペプチドやトレハロース、コラーゲンやグルコース等を始めとして、生体材料の巻取り時に剥離してしまえば生体材料に阻害を生じさせない範囲でポリプロピレン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート、ＰＬＡ（ポリ乳酸）等の樹脂素材等を使用する事も可能である。
基材の形状としても、フィルム状、ひも状、網目状、多孔質、透過膜等様々な形状を用いる事が可能である。
また、前述した酸素や栄養の導入管の材質としてもＳＵＳやチタン等の生体適合性が高く細く丈夫な管を作り易い材質や、上述した様な生体に阻害の少ない樹脂、ガラス管などを用いる事ができる。
【００１９】
＜実施形態＞
以下、この発明の実施形態について説明するが、この発明は以下に示す実施形態に限定されない。以下に示す実施形態では、この発明を実施するために技術的に好ましい限定がなされているが、この限定はこの発明の必須要件ではない。
【００２０】
［第一実施形態］
第一実施形態の生体組織形成方法では、図１に示すように、平面上に帯状に配置された組織１０１を巻いて、球状の組織を得る。また、図１では、組織１０１を球状に巻いている最中、もしくは巻く前に、組織１０１を平面状態で培養している様子を示している。
図２に、この方法で得られた球状の組織２０１を示す。図２では、分かり易いように、球状に巻かれた組織２０１に巻き跡を残してあるが、生体組織は組織同士が融合・結合していくため、巻き跡が残る事は無い。図１、図２では分かり易く何十層も巻取りをしているが、実際は細胞の厚みや、形成したい組織の大きさによって数層〜数百層を巻き取る事が考えられる。
【００２１】
［第二実施形態］
第二実施形態の生体組織形成方法では、図３に示すように、帯状の基材３０１と基材３０１上に帯状に付けた組織１０１とからなる層を、円筒体３０２に巻く工程を有する。
この方法では、送り出し機構３０３にセットされた原反３０４から基材３０１が送り出され、基材３０１の平面状態とされた部分に組織１０１が塗布され、場合によってはこの状態で培養された後に、基材３０１と組織１０１とからなる層が円筒状に巻かれる。
【００２２】
［第三実施形態］
第三実施形態の生体組織形成方法では、図４に示すように、帯状の基材３０１の長手方向に内部組織４０１と外部組織４０２を付けて、基材３０１と組織４０１，４０２とからなる層を巻いて円筒状の立体を得る工程を有する。
内部組織４０１と外部組織４０２を帯状の基材３０１の長手方向に付けて、円筒状に巻くことで、簡単に、内部と表層部で性質の異なる立体的な組織が形成できる。
【００２３】
［第四実施形態］
第四実施形態の生体組織形成方法では、図５に示すように、原反３０４から送り出した基材３０１を平面状態としてから、円筒体３０２に巻く。この過程で平面状態の基材３０１に、材料吐出部５０１が組織材料を基材２０２上に吐出する。材料吐出部５０１は複数存在しても構わない。
【００２４】
［第五実施形態］
第五実施形態の生体組織形成方法は、図６に示すように、平面状の組織１０１を中心管６０１の外周に巻き取ることで立体的な組織を得る方法である。また、組織１０１を巻き取る際に、平面状の組織１０１間に差込管６０２を挟んでいる。これ以外は図３に示す第二実施形態の方法と同じである。
中心管６０１は、巻き取り補助、立体組織の保持、酸素や栄養、薬剤の導入に使用できる。差込管６０２は、立体組織の形成を阻害しない材質・太さのものを使用することで、組織の保持・成長・培養などを助ける事ができる。
中心管６０１および差込管６０２は、図７に示すように、管内に導入された酸素、栄養、薬剤などを立体組織内部に放出する小孔７０１や、特定の気体や液体を通過させる選択透過部分（透過膜、フィルタ、半透膜など選択的に物質を透過する部分）７０２を有するものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
この発明の生体組織形成方法によれば、血管、臓器、神経を含む人体を模した立体組織を形成し、再生医療に用いる事ができる。
また、形成された血管、臓器、神経を含む人体を模した立体組織を、薬剤の効果や副作用の研究に用いる事ができる。
また、形成された血管、臓器、神経を含む人体を模した立体組織を、血管や神経の縫合や臓器の切除の練習・検証等、外科的技術の習得に用いる事ができる。
【符号の説明】
【００２６】
１０１  組織
２０１  立体組織
３０１  基材
３０２  組織と基材とからなる層が巻かれた円筒体
３０３  送り出し機構
３０４  基材の原反
４０１  内部組織（組織）
４０２  表層組織（組織）
５０１  材料吐出部
６０１  中心管
６０２  差込管
７０１  小孔
７０２  選択透過部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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