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培養容器についての概要、用途、原理などをご説明します。また、培養容器のメーカー17社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。培養容器関連企業の2025年2月注目ランキングは1位:ビーエム機器株式会社、2位:柴田科学株式会社、3位:AGCテクノグラス株式会社となっています。
培養容器とは、生命科学分野や創薬分野の研究開発などにおいて細胞などを培養するのに使用される容器です。
シャーレ (ディッシュ) や、フラスコなどの種類があります。培養面は均一で凹凸がないため、明瞭な視界を得ることができ、培養物の観察に最適です。
従来は、ガラス製の培養容器が主流でしたが、現在は通常、透明性と加工性の高さからポリエチレンなどの樹脂素材を用いたディスポーザブル培養容器を使用するようになりました。樹脂のままでは表面が疎水性で細胞との親和性が悪いため、表面を親水化することで細胞接着性を向上させています。
また、滅菌処理を行ったり、培養物が触れるブブをフィルム構造にすることで天板ごと外すことができるようにしたりするなど、用途に合わせて様々な工夫が施されています。
培養容器の主な使用目的は、接着細胞や浮遊細胞などの培養です。生命科学分野や製薬分野における様々なバイオプロセスにおいて、研究などの開発段階から製造リリースに至るまで、あらゆるステージで用いられます。
培養細胞は、多くの用途があり、細胞生物学者をはじめとする、生体材料研究者、臨床医などの研究者に加え、規制当局にも使用されているものです。
重要な細胞培養には、特に、ワクチンの研究や生産における細胞培養があります。培養細胞内で大量のウイルスを生育できることから、種々の疾患に対して、細胞培養技術を利用したワクチンの大量生産が使われています。
また、その他にも、哺乳動物細胞内でのタンパク質発現、がん研究や新規治療候補の試験におけるがん細胞の培養などがあります。
培養容器は、使用用途上、次のような条件を満たしていることが必須となっています。
これらの条件を満たすため、培養容器に使用する材質は適切なものが選択されます。培養面は均一で平滑な面に加工されているだけでなく、親水加工処理や滅菌処理などが施されています。
図1. 接着培養で用いる培養容器
培養容器の種類には、シャーレ (ディッシュ) 、ウェルプレート、フラスコなどがあります。
大きさ、形状、コーティングや蓋のあり/なしなどまで含めると、非常に多種多様な製品が存在するため、培養する対象や用途に合わせて適した形状の容器を選択することが大切です。
図2. 浮遊培養で用いる培養容器
接着培養の培養には、ペトリディッシュ (シャーレ) 、培養フラスコ、マルチウェルプレートなどを用い、浮遊細胞の培養には、培養フラスコ、スピンナーフラスコや振とうフラスコを用います。どちらの場合も、接着培養用にコーティングされたもの、或いは、浮遊培養用に接着しないようになっているものを用いることが重要です。
シャーレ型の培養容器には、直径35mm・60mm・80mm・90mmなどの種類があります。高さは12mm〜20mmの間であるものが多いです。また、外縁に滑り止めがついていたり、スタッキングして保管・培養できるようになっていたりと、製品によって、操作性の工夫がなされています。
マルチウェルプレートは、ウェルと呼ばれる窪みが一つの容器に複数ついている培養容器です。シャーレ型と異なり、複数の培養条件を一つの容器上で検討することが可能です。6, 12, 24, 48, 96などのウェル数のプレートがありますが、通常ウェル数が増えるに従って一つ一つのウェルの大きさは小さくなります。
フラスコ型の培養容器は、スクリューキャップを閉めることで簡単に閉鎖系の培養が可能となることが特徴です。細胞の種類にもよりますが、フラスコ内を培地で満たして密栓することで一日程度の輸送にも耐えることが可能となります。
また、効率的に大量培養を行うために、フラスコを複数枚重ねて層状にした多層タイプの製品も利用されています。多層タイプのフラスコは重量があり、培養の際には片手でこの容器を支えながら、各層に対して培地の注入と排出を繰り返すことになります。そのため、操作手順が複雑で、容器の大きさや重量の問題もあって扱いにくいことが課題でした。
しかし、最近では、多層タイプのフラスコを用いた培養を機械化し、培養から観察までの一連の操作を、コンピュータを用いて自動制御するシステムも開発されています。また、浮遊細胞の培養容器では、撹拌棒が設置されているスピンナーフラスコや、振とう中に飛沫が上がりにくくなっている振とうフラスコなどがあります。
培養容器の中には、セルカルチャーインサートを用いたものもあります。セルカルチャーインサートは、培養容器を上下に区切って細胞培養を可能とする器具です。
仕切り面に様々な材質からなる多孔のメンブレンフィルタをもつ構造となっています。すなわち、これにより、培地と気相の両面から異なる条件を同時に細胞に曝露させることができるのです。
接着細胞の培養は、メンブレンフィルタの上面、あるいは底面のいずれにおいても可能です。更に、浮遊細胞の培養を組み込むこともできます。複数の細胞を用いた共培養などの、より複雑な培養にも対応可能です。また、インサートの外側のみに培地を入れることで、容易に気相液相界面培養ができます。
このような培養法は、呼吸器系や皮膚、角膜など外気に接触している器官の細胞の培養などに活用されています。従来の単層細胞の実験では、脂溶性成分や粉体をそのまま曝露して評価することは困難でした。しかし、インサートを用いたモデルではそのような物質でも評価が可能となっています。
図3. 接着細胞と浮遊細胞
細胞は、接着細胞と呼ばれる培養容器に付着しながら増殖する細胞と、浮遊細胞と呼ばれる、培地中で浮遊した状態で増殖する培養細胞の2種類に分けることができます。
脊髄動物由来の細胞の大多数は、血球由来細胞など一部の浮遊細胞を除き、組織中で固着しながら増殖する接着細胞です。細胞の特性から、主な培養方法には下記の種類があります。
1. 静置培養 (単層培養)
接着細胞を培養容器に接着させ、単層の状態で培養する、接着培養の通常の方法です。正常細胞は基本的に単層状に伸展・増殖します。培養容器はペトリディッシュ (シャーレ) 、培養フラスコ、マルチウェルプレートなどが適切です。
2. 浮遊培養
血球由来の細胞などの浮遊細胞を、細胞を培地に浮遊させた状態で増殖させる培養方法です。培養容器は、細胞が接着しないようにコーティングされた専用のものが適切です。大量に培養する場合は、振とうフラスコやスピンナーフラスコを用います。
3. 回転培養 (ローラー培養)
回転培養専用の培養容器であるローラーボトルを、緩やかに回転させ、そのボトルの内壁に細胞を接着させて培養する接着培養の方法です。
4. 旋回培養 (振とう培養)
浮遊培養方法の一つであり、振とうフラスコを用い、シェーカーで振とうしながら培養します。菌体や植物細胞、リンパ球由来細胞などの、浮遊系細胞に適しています。
参考文献
https://www.sumibe.co.jp/product/s-bio/cell-culture/large-scale-flask/index.html
https://www.thermofisher.com/jp/ja/home/life-science/cell-culture/cell-culture-plastics.html
https://www.jstage.jst.go.jp/article/membrane/30/3/30_171/_pdf/-char/ja
https://www.corning.com/jp/jp/products/life-sciences/applications/bioprocess-applications.html
https://www.taisei.co.jp/about_us/wn/2020/200226_4884.html
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | ビーエム機器株式会社 |
50.0%
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| 2 | 柴田科学株式会社 |
10.0%
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| 3 | AGCテクノグラス株式会社 |
10.0%
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| 4 | フナコシ株式会社 |
10.0%
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| 5 | コーニングインターナショナル株式会社 |
10.0%
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| 6 | 株式会社精工技研 |
10.0%
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