特別な装置は不要!細胞入り均一カプセルを短時間に数十万個規模で作製 ―新薬開発や再生医療研究のハードルを大きく下げる新手法―

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2026-05-26 東京大学,千葉大学,科学技術振興機構

東京大学(The University of Tokyo)、千葉大学(Chiba University)らの研究グループは、特別なマイクロ流体デバイスを使わずに、細胞を内包した均一サイズのハイドロゲル微小カプセルを大量作製する新手法「ETE(Emulsion-Templated Gel Embedding)」を開発した。従来は専門装置と高度な操作が必要だったが、本手法ではボルテックス装置と温度制御のみで、数十万個規模の細胞入りカプセルを短時間で作製できる。均一なゼラチンビーズをテンプレートとして細胞を封入し、その外側にアガロースシェルを形成することで中空カプセルを構築した。カプセル内部では細胞が高い生存率を保ちながら増殖し、三次元細胞塊「スフェロイド」を形成することも確認された。さらに複数種類の細胞封入や高生存率での細胞回収も可能であり、創薬スクリーニング、再生医療、三次元培養研究の導入障壁を大きく下げる基盤技術として期待される。

特別な装置は不要!細胞入り均一カプセルを短時間に数十万個規模で作製 ―新薬開発や再生医療研究のハードルを大きく下げる新手法―
本研究で開発した細胞内包化手法(ETE)の概念図

<関連情報>

エマルジョンを鋳型としたゲル埋め込み:マイクロ流体デバイスを用いない、ハイドロゲルマイクロカプセルへの細胞封入を大規模に実現する手法 Emulsion-Templated Gel Embedding: A Microfluidics-Free Method for Scalable Cell Encapsulation in Hydrogel Microcapsules

Natsuko Otaki,Yuki Goda,Pooja Shukla,Hiromi Kirisako,Yuko Yamagata,Megumi Matsuo,Kazuki Hattori,Eiryo Kawakami,and Sadao Ota
ACS Biomaterials Science & Engineering  Published: May 21, 2026
DOI:https://doi.org/10.1021/acsbiomaterials.5c02129

Abstract

Encapsulation of single cells within uniform hydrogel microcapsules enables controlled three-dimensional culture and quantitative analysis of cell behavior; however, most existing approaches rely on microfluidic devices or complex encapsulation processes that limit accessibility. Here, we introduce emulsion-templated gel embedding (ETE), a microfluidics-free method that embeds cells within uniform gelatin beads using prefabricated bead templates to predefine capsule size prior to encapsulation. In ETE, cells and monodisperse gelatin beads are co-encapsulated within water-in-oil droplets generated by particle-templated emulsification (PTE), followed by thermal dissolution and re-gelation of the gelatin to form cell-laden beads of defined size. The resulting cell-laden gelatin beads can subsequently serve as templates for agarose shell formation, yielding hollow-core agarose microcapsules after gelatin dissolution. Cells encapsulated within microcapsules via ETE exhibit proliferation comparable to microfluidic-derived capsules, indicating that simplified processing does not compromise biological performance. By defining capsule size through prefabricated gelatin templates rather than relying on microfluidic flow control during encapsulation, ETE provides a practical and reproducible strategy for generating uniform hydrogel microcapsules for cell culture and biomedical applications.

細胞遺伝子工学
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