CN102056983A - 有机无机复合物分散液及使用该分散液制造的细胞培养基材以及它们的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供以改善覆膜形成性以及与基材的粘附性为目的的、复合物的颗粒分散于水介质中的有机无机复合物分散液,使用该分散液制造的防雾性材料,以及以改善所培养的细胞的剥离性为目的的、由该有机无机复合物分散液制造的细胞培养基材,以及它们的制造方法,其中,所述复合物由包含下述通式(1)所示的单体的单体的聚合物与选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料形成三维网络来获得。;式中,R1是氢原子或甲基,R2是碳原子数2~3的亚烷基,R3是氢原子或碳原子数1~2的烷基,n是1~9。
Description
技术领域
本发明涉及含有(甲基)丙烯酸酯系单体的聚合物与水溶胀性粘土矿物的复合物的颗粒分散于水介质中的有机无机复合物分散液,及使用其制造的细胞培养基材,以及它们的制造方法。
背景技术
通过将聚酰胺、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亚胺、聚氨酯等有机高分子与粘土复合,可以制备被称为纳米复合材料的高分子复合物。据报告,对于所得高分子复合物,通过使纵横比(aspect ratio)大的粘土层微细地分散,可以有效地改善弹性模量、热变形温度、气体透过性和燃烧速度等(例如参照非专利文献1)。
作为高分子复合物中含有的粘土矿物量,虽然从性能强化的观点考虑,期望粘土矿物含量高,但以较低的粘土矿物量来实现有效的性能强化也是重要的。在迄今为止的研究中,通常使用以0.2~5质量%的浓度含有无机化合物的高分子复合物,不使用以0.1质量%以下的低浓度含有无机化合物的高分子复合物,不使用以超过10质量%的高浓度含有无机化合物的高分子复合物。这是因为,如果无机化合物的含有率变低,则性能改善的效果会减小到可以被忽视的程度,另一方面,如果无机化合物的含有率变高,则制造时的粘度增加显著,无法实现在所得复合物中、粘土矿物在纳米尺度下的微细且均匀的分散,或者复合物变脆,力学物性(强度、拉伸率)会大幅降低。
针对这种问题,作为显示优异力学物性的纳米复合材料,公开了在宽范围的粘土矿物含有率下、粘土矿物均匀分散于有机高分子中的有机无机复合水凝胶,并且公开了该有机无机复合水凝胶通过在水介质中、在水溶胀性粘土矿物和聚合引发剂的存在下使丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺的衍生物、(甲基)丙烯酸酯等聚合,可以制备力学物性良好的高分子复合物(例如参照专利文献1、专利文献2)。
另外,作为在干燥状态下显示优异的力学物性的纳米复合材料,公开了由利用水溶性(甲基)丙烯酸酯获得的聚合物与水溶胀性粘土矿物形成三维网络的高分子复合物,并且公开了该高分子复合物可以如下制造:将水溶胀性粘土矿物和水溶性(甲基)丙烯酸酯和聚合引发剂以及视需要而定的催化剂或/和有机交联剂溶解或均匀分散于水、或水与有机溶剂的混合溶剂中,然后使水溶性(甲基)丙烯酸酯聚合,接着使之干燥来除去溶剂(例如参照专利文献3)。
此外,公开了不容易受氧的影响、可以以短时间制造有机无机复合水凝胶的方法。即,如下方法:在使非水溶性的聚合引发剂分散于水介质中的反应液中,在水溶胀性粘土矿物的共存下,利用能量射线照射使水溶性的丙烯酸系单体反应,可以制造力学物性优异的有机无机复合水凝胶(例如参照专利文献4)。
以上示出的有机无机复合水凝胶和高分子复合物全部是块体(bulk body),在制造过程方面也都经过将整个反应体系凝胶化的工序来制造。
另一方面,在生物化学、医疗领域以及汽车等工业领域中,需要覆膜形成能力优异、且能够形成与基材的粘附性也优异的覆膜的有机无机复合物的分散液(涂料),或者可赋予细胞培养性、防雾性等功能性的有机无机复合物的分散液。然而,在上述专利文献等中,没有公开与满足这些特性的有机无机复合物的颗粒分散于水介质中的有机无机复合物分散液及其制造方法有关的技术。
另一方面,作为动物组织等的细胞培养基材,主要使用塑料(例如聚苯乙烯)制容器。对于这些容器,为了有效地进行细胞培养而对其表面进行等离子体处理、进行硅、细胞粘附分子等的涂布等表面处理。将这些细胞培养容器用作培养基材时,所培养(增殖)的细胞会粘附于容器表面,为了分离·回收细胞,需要使用胰蛋白酶等蛋白水解酶、化学药品来将其从容器表面上剥离。这种利用酶、化学药品来剥离细胞的操作的工序烦琐,此外,还有可能混入杂菌、DNA或RNA等杂质。另外,由于不仅细胞与基材的结合部分被切断,而且细胞彼此之间的结合也被切断,因而具有无法以所增殖的形状(例如薄片状)原样取出细胞、或者细胞的性质会发生变化的问题。
近年来,报导了如下技术:使用在细胞培养容器的表面极薄地覆盖了诸如聚N-异丙基丙烯酰胺之类的具有低临界溶解温度的聚合物的基材,由于聚合物在细胞培养温度下显示疏水性,因此细胞会粘附在聚合物上,在培养后将聚合物低温处理来使之成亲水性,从而使细胞与聚合物的粘附性降低,可不使用水解酶、化学药品地从基材上将细胞以薄片状剥离(例如参照专利文献5和6、非专利文献2)。
然而,聚N-异丙基丙烯酰胺之类的聚合物与聚苯乙烯之类的塑料表面之间的粘附性低,接触水时,所涂布的聚合物层会容易地剥离。为了使这种聚合物层即使接触水也不会从塑料表面剥离,需要以某种手段将聚合物固定于塑料表面上。作为其中一种方法,有:将N-异丙基丙烯酰胺(单体)的溶液涂布于细胞培养基材表面上,进行利用电子射线照射的接枝聚合(例如参照专利文献7)。
利用电子射线照射的接枝聚合在聚合的同时一定也会发生聚合物之间的交联反应,聚合物的温度响应速度会随着交联程度的推进而大幅降低,存在为了使聚合物变成亲水性而需要延长保持低温的时间的问题,并且,在此期间,细胞也长时间处于低温状态,存在细胞会受到损伤的问题。另外,用该方法制造的细胞培养基材在进行放射线(例如γ射线)灭菌处理时,聚合物的温度响应性会大幅降低,存在原有的细胞易剥离性会消失的问题。
另一方面,公开了如下细胞培养基材:其由在均匀分散于水中的水溶胀性粘土矿物的存在下利用放射线照射使水溶性有机单体聚合而成的高分子水凝胶构成,具有由水溶性有机单体的聚合物(聚N-异丙基丙烯酰胺之类的具有低临界溶解温度的聚合物)与水溶胀性粘土矿物构成的三维网络结构(例如参照专利文献8)。
在生物化学领域中,在细胞培养操作等方面,需要细胞培养基材与塑料制培养皿之类的容器的一体化。然而,在上述现有文献中,未公开这种一体化的细胞培养容器的具体手段。
此外,已知一种与如下细胞培养基材有关的技术,所述细胞培养基材使用在均匀分散于水中的水溶胀性粘土矿物的存在下使丙烯酸甲氧基乙酯与N-异丙基丙烯酰胺共聚合而成的高分子水凝胶(例如参照专利文献9)。
然而,该现有技术中记载的高分子水凝胶是块体,并不涉及覆膜形成能力优异、有机无机复合物的颗粒分散于水介质中的有机无机复合物分散液。此外,在作为细胞培养基材使用时,虽然可以用镊子剥离培养的细胞,但无法利用温度变化等使其自然剥离来将所培养的细胞全部回收。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-53762
专利文献2:日本特开2004-143212
专利文献3:日本特开2005-232402
专利文献4:日本特开2006-169314
专利文献5:日本特开平2-211865
专利文献6:日本特开平5-192138
专利文献7:日本特开平5-192130
专利文献8:日本特开2006-288251
专利文献9:日本特开2008-237088
非专利文献
非专利文献1:Pinnavaia和Beall编(T.J.Pinnavaia和G.W.Beall Eds.)“聚合物粘土纳米复合材料”(Polymer-Clay NanoComposites),Wiley公司,2000年出版
非专利文献2:大和雅之、冈野光夫“纳米生物技术的最前线”第6章,第340-347页,CMC出版(2003年出版)
发明内容
发明要解决的问题
因此,本发明所要解决的问题是提供有机无机复合物颗粒稳定地分散于水中的水分散液,所述有机无机复合物颗粒具有由粘土矿物与高分子聚合物形成的三维网络结构。
另外,本发明的另一课题是提供上述有机无机复合物颗粒的水分散液,其覆膜形成性能优异、且能够形成与基材的粘附性也优异的覆膜。
另外,本发明的另一课题是提供细胞培养基材,其解决上述问题,此外,其疏水性和亲水性相对于环境温度的变化灵敏,可以在分离回收所培养的细胞时不使用胰蛋白酶等蛋白水解酶等、不损伤细胞、容易地从培养基材表面上迅速剥离、回收所培养的细胞。
用于解决问题的方案
专利文献1~4涉及在制造过程中经由将整个反应体系凝胶化的工序来制造有机无机复合水凝胶、高分子复合物的技术。本发明人等以这些技术为基础,在调整粘土矿物的浓度、粘土矿物与有机高分子的质量比的同时探讨了在水中制造颗粒状的有机无机复合物的各种方法。结果发现,如图1所示,在整个反应体系凝胶化的区域以外,反应体系的单体和粘土矿物的浓度在特定的范围(图1中的式(2)和式(3)所示的边界以下的区域)内时,存在反应体系完全不凝胶化、可制造有机无机复合颗粒的水分散液的区域。此外,本发明人等还发现,在可制造有机无机复合颗粒的水分散液的区域中,存在制造粘土矿物均匀分散于有机高分子中的复合物颗粒、以及制造具有粘土矿物的比例多的壳和有机高分子的比例多的核部分的核壳结构的有机无机复合物颗粒的各自不同的区域,从而完成了本发明。
进而,本发明人等为了解决与细胞培养基材有关的上述问题而进行了深入研究,结果发现,含有(甲基)丙烯酸酯系单体(a)的聚合物(A)、以及选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)、以及具有低临界溶解温度的聚合物(B)的细胞培养基材具有对于各种细胞的良好的培养性、以及通过降低环境温度可以容易地剥离所培养的细胞的特性,此外,可以根据细胞种类容易地调整其培养性和剥离性,从而完成了本发明。
即,本发明提供有机无机复合物分散液,其特征在于,复合物(X)的颗粒分散于水介质(W)中,所述复合物(X)由包含下述通式(1)所示的单体(a)的单体的聚合物(A)与选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)形成三维网络来获得,
[化学式1]
式中,R1是氢原子或甲基,R2是碳原子数2~3的亚烷基,R3是氢原子或碳原子数1~2的烷基,n是1~9。
另外,本发明提供上述有机无机复合物分散液的制造方法,其特征在于,该制造方法包括如下工序:将前述单体(a)、前述选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)和聚合引发剂(D)溶解或均匀分散于前述水介质(W)中,然后使前述单体(a)聚合,从而形成前述复合物(X)的颗粒,
其中,前述水介质(W)中的前述选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)的浓度(质量%)在下述式(2)或式(3)所示的范围内,
式(2)Ra<0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<12.4Ra+0.05
式(3)Ra≥0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<0.87Ra+2.17
式中,无机材料(C)的浓度(质量%)是将无机材料(C)的质量除以水介质(W)与无机材料(C)的合计质量、再乘以100而得的数值,Ra是无机材料(C)与聚合物(A)的质量比((C)/(A))。
此外,本发明提供细胞培养基材,其含有复合物(X)和具有低临界溶解温度的聚合物(B),所述复合物(X)由包含下述通式(1)所示的单体(a)的单体的聚合物(A)与选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)形成三维网络来获得,
[化学式2]
式中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数2~3的亚烷基,R3表示氢原子或碳原子数1~2的烷基,n表示1~9的整数。
另外,本发明提供上述细胞培养基材的制造方法,其特征在于,该制造方法依次进行下列工序:
第一工序:将前述单体(a)和前述无机材料(C)和聚合引发剂(D)混合在水介质(W)中,使得水介质(W)中的前述无机材料(C)的浓度在下述式(2)或式(3)所示的范围内,然后使前述单体(a)聚合,从而制造聚合物(A)与前述无机材料(C)的复合物(X)的分散液(L);
第二工序:将前述分散液(L)涂布于支撑体上,然后进行干燥,从而形成前述复合物(X)的薄层;
第三工序:将在溶剂(E)中溶解了非水溶性的聚合引发剂(D)的溶液涂布于前述复合物(X)的薄层的表面(S)上,使前述溶剂(E)挥发;
第四工序:将用于在聚合后形成前述聚合物(B)的单体(b)的水溶液涂布于前述表面(S)上,然后照射紫外线,从而使前述单体(b)聚合,
式(2)Ra<0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<12.4Ra+0.05
式(3)Ra≥0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<0.87Ra+2.17
式中,无机材料(C)的浓度(质量%)是将无机材料(C)的质量除以水介质(W)与无机材料(C)的合计质量、再乘以100而得的数值,Ra是无机材料(C)与聚合物(A)的质量比((C)/(A))。
另外,本发明提供上述细胞培养基材的制造方法,其特征在于,该制造方法依次进行下列工序:
第一工序:将混合有前述单体(a)和前述无机材料(C)和聚合引发剂(D)的水介质(W)涂布于支撑体上,使前述单体(a)聚合,从而形成聚合物(A)与前述无机材料(C)的复合物(X)的薄层;
第二工序:将在溶剂(E)中溶解了非水溶性的聚合引发剂(D)的溶液涂布于前述复合物(X)的薄层的表面(S)上,使溶剂(E)挥发;
第三工序:将用于在聚合后形成前述聚合物(B)的单体(b)的水溶液涂布于前述表面(S)上,然后照射紫外线,从而使前述单体(b)聚合。
另外,本发明提供上述细胞培养基材的制造方法,其特征在于,该制造方法依次进行下列工序:
第一工序:将前述单体(a)和前述无机材料(C)和聚合引发剂(D)混合在水介质(W)中,使得前述水介质(W)中的前述无机材料(C)的浓度在下述式(2)或式(3)所示的范围内,然后使前述单体(a)聚合,从而制造聚合物(A)与前述无机材料(C)的复合物(X)的分散液(L);
第二工序:在前述分散液(L)中添加前述聚合物(B),进行混合,将其涂布于支撑体上,然后使之干燥,
式(2)Ra<0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<12.4Ra+0.05
式(3)Ra≥0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<0.87Ra+2.17
式中,无机材料(C)的浓度(质量%)是将无机材料(C)的质量除以水介质(W)与无机材料(C)的合计质量、再乘以100而得的数值,Ra是无机材料(C)与聚合物(A)的质量比((C)/(A))。
本发明的细胞培养基材的最大特征在于,上述聚合物(A)和无机材料(C)的构成部分承担细胞的增殖,具有LCST的聚合物(B)承担基于温度变化的细胞剥离,这两个部分可以根据细胞的种类来各自单独控制。例如,培养时,由于培养温度(37℃)高于聚-N-异丙基丙烯酰胺的LCST(32℃),因此聚-N-异丙基丙烯酰胺成不溶于水(疏水性)的状态,细胞在基材的表面增殖,而将温度降低至32℃以下时(例如20℃),聚-N-异丙基丙烯酰胺变成水溶性,从基材表面溶解,扩展为水溶液,细胞随之逐渐从基材表面脱离并剥离。
聚合物(A)和聚合物(B)主要通过离子键、氢键等与无机材料(C)发生相互作用来键合。该键合力强,难以将聚合物与无机材料(C)分开。例如,具有由聚-N-异丙基丙烯酰胺与粘土矿物构成的三维网络结构的水凝胶(含水率90%)显示95kPa的拉伸断裂强度(参照(专利文献8)日本特开2006-288251公报)。
本发明的细胞培养基材由无机材料(C)和聚合物(A)基本均匀的层状结构的复合物(X)的薄层、和从该薄层向表面伸出的聚合物(B)构成。
通过适宜地调整聚合物(B)的长度(分子量)和密度(含量),可以使复合物(X)的薄层表面不完全被聚合物(B)覆盖而适当露出,由此可以维持良好的细胞增殖性和细胞剥离性。
另外,本说明书中的“细胞培养基材”是指用于细胞培养用途的本发明的有机无机复合物分散液的干燥覆膜,将该干燥覆膜与支撑体一体化的形态的细胞培养基材记载为“具有层叠结构的细胞培养基材”,或者简单记载为“层叠体”。
发明的效果
本发明的复合物(X)的颗粒可以在纳米级下微细且均匀地、并且以宽浓度范围含有水溶胀性粘土矿物,具有良好的稳定性和覆膜形成能力。
而且,由复合物(X)以颗粒状分散的分散液获得的覆膜具有高透明性以及良好的弹性模量和柔软性、弯曲性,具有不仅可以在大气中稳定地使用、即使在水中也不溶胀且显示优异的力学物性的特征。尤其,由于细胞培养性、防雾性优异,因而可以用作治疗、细胞培养用材料、防雾性材料,由于透明性、伸缩性优异,因而可以用作各种工业材料、医疗用具等的表面改性剂。
此外,对于在复合物(X)中混合或者复合化了具有低临界溶解温度的聚合物(B)的细胞培养基材,其疏水性与亲水性相对于环境温度的变化速度快,可以不使用药剂(胰蛋白酶等)地从基材表面上迅速剥离、回收所培养的细胞。
由于本发明的细胞培养基材对基材的粘附性优异,因而不需要使用电子射线放射之类的方法。因此,不存在由进行放射线照射导致的不良影响,例如,即使如上述这样使基材中含有具有低临界溶解温度的聚合物(B),该聚合物也不会交联,可以维持更灵敏的温度响应性,不会损害所培养的细胞的剥离、回收性能。
此外,利用本发明的制造方法,可以根据所培养的细胞的种类(粘附性)来容易地调节具有低临界溶解温度的聚合物(B)的长度、密度。本发明的细胞培养基材可在再生医疗领域中用于制备集落状细胞群、二维薄片状细胞、三维立体细胞增殖物。
附图说明
图1所示为可形成满足式(2)和(3)的有机无机复合物分散液的区域、以及实施例1~7、比较例1的图。
图2的(a)为实施例1的有机无机复合物颗粒的TEM照片,(b)为(a)的TEM照片中的颗粒的硅(Si)的EDS图谱(mapping)照片,(c)为(a)的TEM照片中的颗粒的镁(Mg)的EDS图谱照片。
图3的(a)为实施例2的有机无机复合物颗粒的TEM照片,(b)为(a)的TEM照片中的颗粒的硅(Si)的EDS图谱照片,(c)为(a)的TEM照片中的颗粒的镁(Mg)的EDS图谱照片。
图4是以线形图案状涂布了有机无机复合物分散液(13)的细胞培养基材14(实施例14)用光学显微镜拍摄的照片。
图5是将细胞在细胞培养基材14上培养22小时时的光学显微镜照片。
图6是将细胞在细胞培养基材14上培养46小时时的光学显微镜照片。
图7是以圆形图案状涂布了分散液(L2)的细胞培养基材(实施例23)用光学显微镜拍摄的照片。
具体实施方式
在本发明中,可以分别制造选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)均匀分散于有机高分子(聚合物(A))中的复合物(X)的颗粒、以及核壳结构的有机无机复合物(X)的颗粒,其中,所述核壳结构具有无机材料(C)的比例多的壳和有机高分子的比例多的核部分。
另外,与以丙烯酰胺系单体为主要成分来制造的现有的水凝胶不同,复合物(X)的颗粒不具有大的水溶胀性,而是以在颗粒中含有水的水凝胶的微粒的形式分散于水介质中。颗粒中含有的水的量根据通式(1)所示的单体(a)的用量而变化。
对于具有由有机高分子与无机材料(C)形成三维网络且均匀地复合化的结构的颗粒,如图2(使用水溶胀性粘土矿物作为无机材料(C))所示,颗粒中的粘土矿物的分散状态可以通过TEM和(作为粘土矿物的主要成分的硅、镁)元素图谱(elemental mapping)分析来确认。与单独存在于水中的粘土矿物相比,这种具有均匀分散结构的颗粒的颗粒之间的相互作用较弱,难以发生聚集,分散液的稳定性较好。另外,通过涂布、干燥,可以使颗粒表面的有机高分子相互缠绕,形成透明且坚韧的覆膜,此外,本发明的有机高分子与玻璃、塑料、金属等基材之间具有良好的粘附性,因此覆膜与基材的粘附性强。
另一方面,对于具有由核部分和壳部分构成的核壳结构的颗粒,其中,所述核部分以有机高分子为主要成分构成,所述壳部分以粘土矿物为主要成分构成,如图3所示,表面上的粘土矿物的浓度较高,因此所形成的覆膜对离子性化合物、蛋白质、细胞等的吸附性强,覆膜表面的功能化容易。
本发明中使用的有机高分子(聚合物(A))在进行单体的聚合反应的同时,在水中的溶解性降低,某一聚合物的浓度达到一定值以上时,倾向于聚集成球状。因此,可推测,在某一特定的无机材料(C)与有机高分子的质量比以及无机材料(C)的浓度范围内,首先会进行单体的聚合,然后无机材料(C)会发生相互作用而聚集·堆积在聚集成球状的有机高分子的表面上,形成核壳结构。另一方面,可推测,在上述范围以外,即,在有机高分子的浓度低、和/或无机材料(C)的浓度过低的情况下,有机高分子难以聚集,即使聚集,也没有用于包裹有机高分子的周围的足够量的无机材料(C),因此无法形成壳,另外,在无机材料(C)的浓度过高的情况下,在形成以有机高分子为主要成分的聚集体时,无机材料(C)被引入到聚集体内部,因此核部分与壳部分的无机材料(C)的浓度差不明显,从而会形成无机材料(C)均匀分散于有机高分子中的颗粒。
被推测以如上所述的机制形成的本发明的复合物(X)的颗粒为球形或大致球形的形状。
本发明中使用的单体(a)以下述通式(1)所示的单体为必需成分。
[化学式3]
(式中,R1是氢原子或甲基,R2是碳原子数2~3的亚烷基,R3是氢原子或碳原子数1~2的烷基,n是1~9。)
通过使用通式(1)所示的单体(a),所得复合物颗粒的粒径控制、无机材料(C)与聚合物的复合结构的控制变得容易。此外,分散液的稳定性、覆膜形成能力以及与基材的粘附性良好,覆膜厚度控制范围宽,能形成更平滑的覆膜的有机无机复合物的制造成为可能。上述通式(1)所示的单体(a)可以根据所要求的力学物性、表面性质等来将两种以上混合使用。其中,n为1~3的化合物是优选的,丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯、甲基卡必醇丙烯酸酯、乙基卡必醇丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯、乙氧基三乙二醇丙烯酸酯是更优选的,丙烯酸2-甲氧基乙酯、丙烯酸2-乙氧基乙酯是特别优选的。
另外,作为用于制造本发明中使用的聚合物(A)的单体,除前述通式(1)所示的单体之外,可以为了赋予有机无机复合物的亲水性和疏水性平衡、官能团而根据需要来组合使用其他共聚合单体。例如可以组合使用具有磺基、羧基之类的阴离子基团的丙烯酸系单体,具有季铵基之类的阳离子基团的丙烯酸系单体,具有含有季铵基和磷酸基团的两性离子基团的丙烯酸系单体,具有含有羧基和氨基的氨基酸残基的丙烯酸系单体,具有糖残基的丙烯酸系单体,还有具有羟基的丙烯酸系单体,具有聚乙二醇、聚丙二醇链的丙烯酸系单体,还有兼有聚乙二醇之类的亲水性链和壬基苯基之类的疏水基团的两亲性丙烯酸系单体,聚乙二醇二丙烯酸酯,N-取代(甲基)丙烯酰胺衍生物,N,N-二取代(甲基)丙烯酰胺衍生物,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺等。
本发明中使用的无机材料(C)是选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料。作为水溶胀性粘土矿物,可举出可以以层状剥离的溶胀性粘土矿物,优选使用可在水、或水与有机溶剂的混合溶液中溶胀、均匀分散的粘土矿物,特别优选使用可在水中以分子状(单一层)或与此接近的水平均匀分散的无机粘土矿物。具体而言,可列举出含有钠作为层间离子的水溶胀性锂蒙脱石、水溶胀性蒙脱石、水溶胀性皂石、水溶胀性合成云母等。也可以将这些粘土矿物混合使用。
作为本发明中使用的硅石(SiO2),可举出胶态硅石。优选使用可在水溶液中均匀分散、粒径为10nm~500nm的胶态硅石,特别优选使用粒径为10nm~50nm的胶态硅石。
本发明的复合物(X)的颗粒具有聚合物(A)与水溶胀性粘土矿物(B)形成三维网络且均匀地复合化的结构,通过具有该结构,分散液的稳定性良好,可以形成更坚韧的覆膜,且覆膜与基材的粘附性强,可获得良好的细胞培养性,是优选的。
另外,本发明的复合物(X)的颗粒也可以具有由核部分和壳部分构成的核壳结构,其中,所述核部分以聚合物(A)为主要成分构成,所述壳部分以无机材料(C)为主要成分构成,通过具有该结构,可以在表面形成无机材料(C)的浓度较高的覆膜,对离子性化合物、蛋白质、肽、肝素、抗生素、细胞等的吸附性强,覆膜的表面功能化容易,是优选的。
上述复合物(X)的颗粒的两种结构可以通过适宜地调整制造时反应液中的单体(a)和无机材料(C)的浓度来比较容易地区分制备。
本发明的复合物(X)的颗粒的粒径为50nm~5μm时,分散液的稳定性良好,可以形成更坚韧且平滑性高的覆膜,膜厚的控制也容易,是优选的。
在本发明的复合物(X)的颗粒中,聚合物(A)与无机材料(C)的质量比((C)/(A))优选为0.01~10,更优选为0.03~5,特别优选为0.05~3。质量比((C)/(A))在该范围内时,所得分散液的稳定性良好,可获得平滑且具有与基材的强粘附性、并且具有良好的细胞培养性的覆膜,是优选的。
通过将本发明的有机无机复合物分散液干燥,可以获得透明且具有良好的柔软性和力学物性的干燥覆膜。该覆膜可以成贴附于基材上的状态(涂膜),也可以成没有基材的独立的薄膜状。覆膜的厚度可以根据用途来任意地调整,成薄膜状的覆膜的厚度为0.01mm~2mm时容易处理,是优选的。如果在该范围内,则覆膜的强度充分,容易处理,另外,容易制造表面平滑性高的覆膜。另外,成贴附于基材上的状态的覆膜的厚度为0.0001mm(0.1μm)以上时,可以适宜地进行处理,是优选的。
将本发明的有机无机复合物分散液涂布于基材(例如聚苯乙烯制容器)上,然后进行干燥,根据需要进行洗涤,然后在贴附于基材上的状态下进行干燥,从而可以作为细胞的粘附性、增殖性良好的细胞培养基材来使用。覆膜与支撑体的粘附性良好,即使在热水、37℃的细胞培养液中,也不会发生涂膜的剥离。
此外,通过在本发明的有机无机复合物分散液中添加其他亲水性聚合物(例如聚N,N-二甲基丙烯酰胺),将其涂布于基材上,进行干燥,从而可以制造用于防止水滴形成的防雾性材料。
另外,通过将本发明的有机无机复合物分散液涂布于基材(例如人工血管的内表面、植入体内的医疗器具的表面)上,然后进行干燥,根据需要进行洗涤,然后在贴附于基材的状态下进行干燥,从而可以对该基材赋予细胞增殖能力,提高其与生物体的亲和性。
接着,说明本发明的制造方法。
本发明的有机无机复合物分散液可以用下述方法制造。
即,有机无机复合物分散液的制造方法,其特征在于,该制造方法包括如下工序:将前述单体(a)、前述选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)以及聚合引发剂(D)溶解或均匀分散于前述水介质(W)中,然后使前述单体(a)聚合,从而形成前述复合物(X)的颗粒,其中,前述水介质(W)中的前述选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)的浓度(质量%)在下述式(2)或式(3)所示的范围内。
式(2)Ra<0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<12.4Ra+0.05
式(3)Ra≥0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<0.87Ra+2.17
(式中,无机材料(C)的浓度(质量%)是将无机材料(C)的质量除以水介质(W)与无机材料(C)的合计质量、再乘以100而得的数值,Ra是无机材料(C)与聚合物(A)的质量比((C)/(A))。)
该制造方法中使用的单体(a)与无机材料(C)可以使用与前述有机无机复合物分散液的说明中所述的物质相同的物质,因此省略。
本发明的制造方法中使用的水介质(W)只要能够含有单体(a)、无机材料(C)等,并且可获得物性良好的有机无机复合物分散液,则没有特别限定。例如,可以是水、或者含有与水具有混溶性的溶剂和/或其他化合物的水溶液,可以在其中进一步含有防腐剂、抗菌剂、着色料、香料、酶、蛋白质、糖类、氨基酸类、细胞、DNA类、盐类、水溶性有机溶剂类、表面活性剂、高分子化合物、流平剂等。
作为本发明中使用的聚合引发剂(D),可以适宜地选择和使用公知的自由基聚合引发剂。优选地,具有水分散性、可均匀包含在整个体系中的物质是优选使用的。具体而言,作为聚合引发剂,可例示出水溶性的过氧化物,例如过氧化二硫酸钾、过氧化二硫酸铵;水溶性的偶氮化合物,例如VA-044、V-50、V-501(均为和光纯药工业株式会社制造);还有Fe2+与过氧化氢的混合物等。
作为催化剂,优选使用作为叔胺化合物的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺等。然而,这并不必要,也可以不使用催化剂。根据聚合催化剂、引发剂的种类,聚合温度可以使用例如0℃~100℃。对于聚合时间,也可以在数十秒钟~数十小时的时间内进行。
另一方面,光聚合引发剂不容易受到氧阻聚的影响,聚合速度快,因此可适宜地使用。具体而言,可列举出对叔丁基三氯苯乙酮等苯乙酮类,4,4’-双(二甲基氨基)二苯甲酮等二苯甲酮类,2-甲基噻吨酮等酮类,苯偶姻甲醚等苯偶姻醚类,羟基环己基苯基酮等α-羟基酮类,苯甲酰甲酸甲酯等苯甲酰甲酸酯类(phenylglyoxylate),茂金属类等。
前述光聚合引发剂是非水溶性的物质。这里所述的非水溶性是指聚合引发剂相对于水的溶解量为0.5质量%以下。通过使用非水溶性的聚合引发剂,使引发剂更容易存在于无机材料(C)的附近,来自无机材料(C)附近的引发反应点增多,所得有机无机复合物的粒径分布窄,分散液的稳定性高,是优选的。
优选将在与水介质(W)相容的溶剂(E)中溶解了前述光聚合引发剂的溶液添加到前述水介质(W)中。通过该方法,可以更均匀地分散光聚合引发剂,可以获得粒径更为一致的复合物(X)的颗粒。
作为本发明中使用的溶剂(E),可以使用如下物质:能溶解光聚合引发剂(D)或非水溶性聚合引发剂(D)的水溶性溶剂;或者能溶解光聚合引发剂(D)和非水溶性聚合引发剂(D)且HLB(亲水疏水平衡)值为8以上的前述通式(1)所示的单体(a)、其他丙烯酸系单体(a’)。此处的HLB值是根据Davis公式(“表面活性剂-物性·应用·化学生态学”,北原文雄等编,讲谈社,1979,第24-27页)求出的值。例如,可列举出三丙二醇二丙烯酸酯之类的聚丙二醇二丙烯酸酯类,聚乙二醇二丙烯酸酯类,五丙二醇丙烯酸酯之类的聚丙二醇丙烯酸酯类,聚乙二醇丙烯酸酯类,丙烯酸甲氧基乙酯,甲氧基三乙二醇丙烯酸酯之类的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯类,壬基苯氧基聚乙二醇丙烯酸酯类,二甲基丙烯酰胺之类的N-取代丙烯酰胺类,丙烯酸羟乙酯,丙烯酸羟丙酯等。作为溶剂(E)的丙烯酸系单体的HLB值为8以上时,在水介质(W)中的溶解性或分散性优异,故优选。这些丙烯酸系单体可以将一种以上混合使用。
这里所述的具有水溶性的溶剂优选为相对于100g水可溶解50g以上的溶剂。如果在该范围内,则非水溶性的光聚合引发剂(D)在水介质(W)中的分散性良好,所得复合物(X)的颗粒的粒径容易一致,分散液的稳定性良好。
在溶剂(E)中溶解了非水溶性光聚合引发剂(D)的溶液中的、光聚合引发剂(D)与溶剂(E)的质量比(D)/(E)优选为0.001~0.1,进一步优选为0.01~0.05。其为0.001以上时,可以充分获得利用能量射线照射的自由基的产生量,因此可以适宜地进行聚合反应,为0.1以下时,基本上不会产生由引发剂带来的显色、臭气,另外可以减少成本。
在为以上的丙烯酸系单体(a’)和具有水溶性的溶剂的任意情况下,在溶剂(E)中溶解了光聚合引发剂(D)的溶液的添加量相对于单体(a)、无机材料(C)、水介质(W)、聚合引发剂(D)和溶剂(E)的总质量均优选为0.1质量%~5质量%,进一步优选为0.2质量%~2质量%。该分散量为0.1质量%以上时,可充分引发聚合,低于5质量%时,可以减少由复合物(X)的颗粒中的聚合引发剂的增加导致的臭气产生,还可以减少已被分散的光聚合引发剂会再次聚集等问题,可以获得均匀的有机无机复合物分散液,故优选。
本发明的有机无机复合物分散液制造中的最大特征在于,无机材料(C)相对于水介质的浓度(质量%)在式(2)或式(3)所示的范围内。无机材料(C)相对于水介质的浓度(质量%)为上述范围以上时,会由聚合引起整个反应体系发生凝胶化,或者分散液(L)变得不均匀,因而无法制造良好的有机无机复合物分散液。
在制造具有聚合物(A)与无机材料(C)形成三维网络且均匀地复合化的结构的复合物(X)的颗粒、以及制造具有由核部分和壳部分构成的核壳结构的复合物(X)的颗粒时,可以通过适当调整水介质(W)中的无机材料(C)和单体(a)的浓度来比较容易地区分制备,其中,所述核部分以聚合物(A)为主要成分构成,所述壳部分以无机材料(C)为主要成分构成。例如,水介质(W)中的无机材料(C)的浓度超过1.2(质量%)时,或者单体(a)的浓度低于6.0(质量%)时,可获得具有均匀复合结构的复合物(X)的颗粒,水介质(W)中的无机材料(C)的浓度为1.2(质量%)以下且单体(a)的浓度为6.0(质量%)以上时,可以获得具有核壳复合结构的复合物(X)的颗粒。
用本发明的制造方法制造的有机无机复合物分散液可以直接作为涂料使用,也可以在经过利用水洗等的纯化工序之后使用。另外,为了赋予涂布性、干燥覆膜的表面平滑性、细胞培养性/剥离性、防雾性等功能性,可以在该有机无机复合物分散液中进一步添加流平剂、表面活性剂、高分子化合物、肽、蛋白质、胶原等来使用。
另外,通过将本发明的有机无机复合物分散液涂布于支撑体上、形成干燥覆膜,可以制造层叠体。在支撑体上涂布时,以特定形状的图案状进行的涂布具有良好的细胞培养性和优异的细胞剥离回收性,故优选。作为将有机无机复合物分散液以图案状涂布于支撑体上的方法,可列举出如下方法:将分散液涂于带有图样的版之后转印到支撑体上的印刷方法,或者预先遮蔽支撑体上不涂布的部分、涂布后除去遮蔽部分的图案状涂布,利用喷墨打印机方式的分散液的涂布方法等。
所涂布的图案的形状只要是周期为10-3~101mm的重复形状,就没有特别限定,优选地,具有10-3~101mm的周期的线形、格子状、点状图案以及螺旋状、同心圆状或分形图案(fractalpattern)是优选使用的。
在应用于细胞所不粘附、不增殖的支撑体(例如未进行电晕放电处理的聚苯乙烯)表面上时,例如作为显示良好的细胞培养性、以及不进行酶处理或者以低酶处理的细胞或细胞薄膜的剥离回收、球状体(spheroids)的形成和回收的优异效果的例子,例如有:在使用Balb3T3细胞(小鼠成纤维细胞株)、正常人真皮成纤维细胞时,以具有一定周期的图案状涂布有机无机复合物分散液,从而在涂布部分间的间隔充分窄的情况下,细胞会越过未涂布部分进行增殖,最终可以在整个支撑体表面上培养细胞,此外,可获得所培养的细胞层与支撑体之间的粘附点少、更容易发生剥离的细胞培养基材,是优选的。分散液的涂布部分间的间隔(未涂布部分的宽度)优选为300μm以下,进一步优选为200μm以下,最优选为100μm以下。如果为300μm以下,则细胞可以充分越过该未涂布宽度来进行增殖,可以培养良好的细胞层。
作为使用前述光聚合引发剂的情况的聚合方法,可举出能量射线照射,例如可以使用电子射线、γ射线、X射线、紫外线、可见光等。其中,从装置、处理的简便性来看,优选使用紫外线。所照射的紫外线强度优选为10~500mW/cm2,照射时间一般为0.1秒钟~200秒钟左右。在通常的利用加热的自由基聚合中,氧会作为聚合的抑制因子起作用,而在本发明中,并不一定需要在遮断氧的气氛中进行溶液的制备以及利用能量射线照射的聚合,这些可以在空气气氛中进行。然而,有时通过在惰性气体气氛下进行紫外线照射,可以进一步加快聚合速度,是理想的。
对于本发明的含有单体(a)、无机材料(C)、非水溶性的聚合引发剂(D)和水介质(W)的分散液(L),其利用能量射线照射的聚合方法是任意的。例如可列举出如下方法:在容器中一边对分散液(L)施加搅拌和/或超声波振动,一边照射能量射线来使之进行聚合的非连续的制造方法;一边使分散液(L)在透明管(包括微流道(micro-flow channel))中流动,一边照射能量射线来使之聚合的连续的制造方法。
<含有具有低临界溶解温度的聚合物(B)的细胞培养基材>
以下说明含有具有低临界溶解温度的聚合物(B)的细胞培养基材及其制造方法。
在制造含有聚合物(B)的细胞培养基材时使用的单体(a)以前述通式(1)的单体为必需成分。通过使用前述通式(1)所示的单体,可以容易地调节细胞的初期粘附性,可获得细胞增殖性和剥离性良好的细胞培养基材。另外,在将该细胞培养基材层叠于聚苯乙烯等塑料制基材等支撑体的表面上时,二者之间的粘附性强,可以简便地制造。
前述通式(1)所示的单体可以根据所要求的力学物性、表面性质等来将一种以上混合使用。另外,可以以不影响细胞培养基材的培养性、物性的程度,根据需要来使用在制造前述复合物(X)的颗粒时使用的单体作为其他共聚合单体。
在制造本发明的细胞培养基材时使用的无机材料(C)可以采用在制造前述复合物(X)的颗粒时使用的化合物。
在本发明的细胞培养基材中,聚合物(A)与无机材料(C)的质量比((C)/(A))优选为0.01~10,更优选为0.03~5,特别优选为0.05~3。质量比((C)/(A))为该范围时,容易设计粘土矿物或硅石与聚合物(A)的复合结构(例如由壳(shell)部分和核(core,内部)部分构成的核壳结构,其中,所述壳部分以粘土矿物为主要成分构成,所述核部分以聚合物(A)为主要成分构成;由粘土矿物与聚合物(A)均匀地复合的均匀结构等),所得涂膜的表面特性(例如亲疏水性程度、细胞培养性)、涂膜物性良好,可获得均匀的涂膜,其与支撑体的粘附性良好,也无脆性,是优选的。
另外,在本发明的细胞培养基材中,相对于基材整体的聚合物(B)的含有率优选为0.0001质量%~40质量%,更优选为0.01~30质量%,特别优选为1~20质量%。
聚合物(B)的含有率为0.0001质量%~40质量%时,培养基材的细胞粘附性和增殖性以及温度降低时的剥离性良好,培养基材的表面平滑性也良好,另外,层叠于塑料制基材的表面上时的涂布性、与基材表面的粘附性良好,是优选的。
对于本发明中使用的具有低临界溶解温度(Lower CriticalSolution Temperature,以下简记为LCST)的聚合物(B),只要在分子内具有显示LCST的部分就可以适宜地使用,其中,优选为选自由N-取代(甲基)丙烯酰胺衍生物和N,N-二取代(甲基)丙烯酰胺衍生物组成的组中的至少一种单体(b)的聚合物。作为这种单体(b)的例子,可列举出N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丙基(甲基)丙烯酰胺、N-环丙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-四氢糠基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基-N-甲基(甲基)丙烯酰胺、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-N-正丙基(甲基)丙烯酰胺、N-甲基-N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-(甲基)丙烯酰基哌啶、N-(甲基)丙烯酰基吡咯烷。
上述单体可以单独使用,也可以根据需要来将多种单体混合使用。此外,只要所得聚合物显示亲水性和疏水性这二者,则也可以使用上述单体(b)与除此之外的水溶性有机单体或有机溶剂可溶性有机单体的共聚物。
上述低临界溶解温度(LCST)是这样一种温度:在该温度以上时,该聚合物在水中变得不溶(显示疏水性),在该温度以下时,其成水溶性(显示亲水性)。例如,聚-N-异丙基丙烯酰胺的LCST是32℃。
接着,说明本发明的细胞培养基材的制造方法。
可以用以下三种方法来制造。
即,作为第一制造方法的细胞培养基材的制造方法,其特征在于,该制造方法依次进行下列工序:
第一工序:将前述单体(a)和前述无机材料(C)和聚合引发剂(D)混合在水介质(W)中,使得前述水介质(W)中的前述无机材料(C)的浓度在下述式(2)或式(3)所示的范围内,然后使前述单体(a)聚合,从而制造聚合物(A)与前述无机材料(C)的复合物(X)的分散液(L);
第二工序:将前述分散液(L)涂布于基材上,然后进行干燥,从而形成前述复合物(X)的薄层;
第三工序:将在溶剂(E)中溶解了非水溶性的聚合引发剂(D)的溶液涂布于前述复合物(X)的薄层的表面(S)上,使前述溶剂(E)挥发;
第四工序:将前述单体(b)的水溶液涂布于前述表面(S)上,然后照射紫外线,从而使前述单体(b)聚合。
式(2)Ra<0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<12.4Ra+0.05
式(3)Ra≥0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<0.87Ra+2.17
(式中,无机材料(C)的浓度(质量%)是将无机材料(C)的质量除以水介质(W)与无机材料(C)的合计质量、再乘以100而得的数值,Ra是无机材料(C)与聚合物(A)的质量比((C)/(A))。)
该制造方法中使用的单体(a)和无机材料(C)以及单体(b)可以使用与前述细胞培养基材的说明中所述的物质相同的物质,因此省略。
本发明的制造方法中使用的水介质(W)只要能够含有单体(a)、无机材料(C)等,并且通过聚合可获得物性良好的有机无机复合物分散液即可,没有特别限定。例如可以是水、或者含有与水具有混溶性的溶剂和/或其他化合物的水溶液,可以在其中进一步含有防腐剂、抗菌剂、着色料、香料、酶、蛋白质、胶原、糖类、氨基酸类、细胞、DNA类、盐类、水溶性有机溶剂类、表面活性剂、高分子化合物、流平剂等。
作为本发明中使用的聚合引发剂(D),可以适宜地选择和使用前述公知的自由基聚合引发剂。
作为催化剂,优选使用作为叔胺化合物的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺等。然而,这并不必要,也可以不使用催化剂。根据聚合催化剂、引发剂的种类,聚合温度可以使用例如0℃~100℃。对于聚合时间,也可以在数十秒钟~数十小时的时间内进行。
另一方面,光聚合引发剂不容易受到氧抑制的影响,聚合速度快,因此可以适宜地作为聚合引发剂(D)使用。具体而言,可以使用前述光聚合引发剂。
在溶剂(E)中溶解了光聚合引发剂(D)的溶液中的、光聚合引发剂(D)与溶剂(E)的质量比(D)/(E)优选为0.001~0.1,进一步优选为0.01~0.05。其为0.001以上时,可以充分获得利用能量射线照射的自由基的产生量,因此可以适宜地进行聚合反应,为0.1以下时,基本上不会产生由引发剂带来的显色、臭气,另外可以减少成本。
在溶剂(E)中溶解了光聚合引发剂(D)的溶液的添加量相对于单体(a)、无机材料(C)、水介质(W)、聚合引发剂(D)和溶剂(E)的总质量优选为0.1质量%~5质量%,进一步优选为0.2质量%~2质量%。该分散量为0.1质量%以上时,可充分引发聚合,低于5质量%时,可以减少由复合物(X)中的聚合引发剂的增加导致的臭气产生,还可以减少已被分散的光聚合引发剂会再次聚集等问题,可以获得均匀的复合物(X)的分散液(L),故优选。
通过使用非水溶性的聚合引发剂(D),在第四工序中,在涂布单体(b)的水溶液时,引发剂不溶出,来自粘土矿物或硅石附近的引发反应点增多,所得聚合物(B)与无机材料(C)间的相互作用变得更强,是优选的。
本发明的细胞培养基材制造中的最大特征在于,无机材料(C)相对于水介质的浓度(质量%)在式(2)或式(3)所示的范围内。无机材料(C)相对于水介质的浓度(质量%)在上述范围内时,可获得良好的复合物(X)的分散液(L),容易在支撑体上涂布,可获得平滑且均匀的薄的涂膜,是优选的。
用本发明的制造方法制造的分散液(L)可以直接使用,也可以在经过利用水洗等的纯化工序之后使用。另外,可以在该分散液(L)中进一步添加流平剂、表面活性剂、肽、蛋白质、胶原、氨基酸类、高分子化合物等来使用。
本制造方法的第二工序中的、前述分散液(L)在支撑体上的涂布方法可以是公知惯用的方法。例如可列举出如下方法:使分散液在支撑体上流延的方法,利用线棒涂布器、旋转涂布器的涂布法、或者喷雾等喷涂法,将分散液涂于带有图样的橡胶版之后转印到支撑体上的方法,或预先遮蔽支撑体上不涂布的部分、涂布后除去遮蔽部分的图案状涂布,利用喷墨打印机方式的分散液的涂布方法。
将分散液(L)以图案状涂布于细胞所不粘附、不增殖的支撑体(例如未进行电晕放电处理的聚苯乙烯)表面上,从而在涂布部分间的间隔足够窄的情况下,细胞会越过未涂布部分进行增殖,最终可以在整个支撑体表面上培养细胞,此外,所培养的细胞层与支撑体之间的粘附点少,更容易发生剥离,是优选的。涂布部分边界与边界间的间隔(未涂布部分的宽度)优选为300μm以下,进一步优选为200μm以下,最优选为100μm以下。如果为300μm以下,则细胞可以充分越过该未涂布宽度来进行增殖,可以培养良好的细胞层。
干燥方法也只要可使分散液(L)中的挥发成分挥发、形成复合物(X)的薄层就可以是任意方法。例如可列举出室温自然干燥,利用室温的风、加热或热风的干燥,远红外线干燥等。或者还可举出在用旋转涂布器旋转涂布分散液的同时吹送热风或进行加热的方法。
对于本制造方法的第三工序中的、将在溶剂(E)中溶解了非水溶性的聚合引发剂(D)的溶液涂布于前述复合物(X)的薄层的表面(S)上的方法、溶剂(E)的挥发方法,可以根据第二工序采用公知惯用的方法。
涂布于前述表面(S)上的前述溶液(D+E)向复合物(X)的薄层中渗透,溶剂(E)挥发,从而形成引发剂均匀存在于复合物(X)的整个薄层中的状态。作为非水溶性的聚合引发剂(D),可以使用根据前述光聚合引发剂的物质。通过使用非水溶性的聚合引发剂(D),在第四工序中的、单体(b)的水溶液涂布时,引发剂的溶出少,来自粘土矿物或硅石附近的引发反应点增多,所得聚合物(B)与无机材料(C)之间的相互作用变得更强,是优选的。
在溶剂(E)中溶解了非水溶性聚合引发剂(D)的溶液中的、聚合引发剂(D)与溶剂(E)的质量比(D)/(E)优选为0.001~0.1,进一步优选为0.01~0.05。其为0.001以上时,可以充分获得利用紫外线照射的自由基的产生量,因此可以适宜地进行聚合反应,为0.1以下时,基本上不会产生由引发剂带来的显色、臭气,另外可以减少成本。
作为本发明中使用的溶剂(E),可以使用前述溶剂(E),作为溶剂(E)的丙烯酸系单体的HLB值为8以上时,在水介质(W)中的溶解性或分散性优异,故优选。
本制造方法的第四工序中的、在前述表面(S)上的前述单体(b)的水溶液的涂布也可以根据第二工序采用公知惯用的方法。
单体(b)的水溶液中的单体(b)的浓度优选为1~20质量%,进一步优选为5~18质量%。如果为1质量%以上,则可获得长度足够的聚合物(B),可以维持细胞剥离性,另外,如果为20质量%以下,则可以维持充分的细胞增殖性,可以制造性能良好的细胞培养基材。
涂布于前述表面(S)上的单体(b)向复合物(X)的薄层中渗透,利用紫外线照射进行聚合。用该制造方法获得的细胞培养基材的表面并不是单体(b)的聚合物(聚合物(B))形成层而完全覆盖细胞培养基材的表面,而是成聚合物(B)从复合物(X)的薄层中伸出、该薄层的表面也适当露出的这种结构。从复合物(X)的薄层中到表面上,聚合物(B)通过离子键、氢键等与粘土矿物键合,即使用物理性力、在水中,该键也不会断裂,成稳定的结构。另外,可以根据所培养的细胞的种类,用单体(b)的水溶液浓度、涂布量来适宜地调整该聚合物(B)的长度(分子量)、密度(在复合物(X)的薄层中的含量)。
作为本工序中使用的光,可以使用电子射线、γ射线、X射线、紫外线、可见光等,其中,从装置、处理的简便性、在单体(b)的聚合的同时不会引起交联的观点来看,优选使用紫外线。所照射的紫外线的强度优选为10~500mW/cm2,照射时间一般为0.1秒钟~200秒钟左右。在通常的利用加热的自由基聚合中,氧会作为聚合的抑制因子起作用,而在本发明中,并不一定需要在遮断氧的气氛中进行溶液的制备和利用紫外线照射的聚合,这些可以在空气气氛中进行。然而,有时通过在惰性气体氛围下进行紫外线照射,可以进一步加快聚合速度,是理想的。
上述第一制造方法所具有的特征在于,可以通过调整单体(a)与无机材料(C)的比率来宽范围地调整细胞的增殖速度,另外,可以通过调整单体(b)的种类、浓度、涂布量来控制基于温度变化的细胞的剥离速度。
作为本发明的第二制造方法的细胞培养基材的制造方法,其特征在于,该制造方法依次进行下列工序:
第一工序:将混合有前述单体(a)和前述无机材料(C)和聚合引发剂(D)的水介质(W)涂布于支撑体上,使前述单体(a)聚合,从而形成聚合物(A)与前述无机材料(C)的复合物(X)的薄层;
第二工序:将在溶剂(E)中溶解了非水溶性的聚合引发剂(D)的溶液涂布于前述复合物(X)的薄层的表面(S)上,使溶剂(E)挥发;
第三工序:将前述单体(b)的水溶液涂布于前述表面(S)上,然后照射紫外线,从而使前述单体(b)聚合。
本制造方法的涂布方法、紫外线、聚合引发剂(D)和单体(b)的浓度全部依照第一制造方法。该制造方法的第一工序由反应液直接制造复合物(X)的薄层,因此水介质(W)中的无机材料(C)的浓度不需要在式(2)或式(3)所示的范围内。用该制造方法获得的细胞培养基材的表面结构与用第一制造方法获得的物质的表面结构基本相同。
作为本发明的第三制造方法的细胞培养基材的制造方法,其特征在于,该制造方法依次进行下列工序:
第一工序:将前述单体(a)和前述无机材料(C)和聚合引发剂(D)混合在水介质(W)中,使得水介质(W)中的前述无机材料(C)的浓度在下述式(2)或式(3)所示的范围内,然后使单体(a)聚合,从而制造聚合物(A)与前述无机材料(C)的复合物(X)的分散液(L);
第二工序:在前述分散液(L)中添加前述聚合物(B),均匀混合,将其涂布于支撑体上,然后使之干燥。
式(2)Ra<0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<12.4Ra+0.05
式(3)Ra≥0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<0.87Ra+2.17
(式中,无机材料(C)的浓度(质量%)是将无机材料(C)的质量除以水介质(W)与无机材料(C)的合计质量、再乘以100而得的数值,Ra是无机材料(C)与聚合物(A)的质量比((C)/(A))。)
对于该制造方法中的聚合物(B),其10质量%水溶液的粘度为20~2000mPa·s(使用山一电机株式会社制造的DIGITALVISCOMATE MODEL VM-100A粘度计)的物质是优选的,为100~1000mPa·s的物质是进一步优选的,为200~800mPa·s的物质是最优选的。如果为20mPa·s以上,则可以维持充分的细胞剥离性,另外,如果为1000mPa·s以下,则可以维持充分的细胞增殖性,可以制造性能良好的细胞培养基材。
另外,对于该制造方法中的聚合物(B),其重均分子量Mw优选为1×104~2×107,进一步优选为1×105~5×106。如果为1×104以上,则可以维持充分的细胞剥离性,另外,如果为2×107以下,则可以维持充分的细胞增殖性,可以制造性能良好的细胞培养基材。
用该制造方法获得的细胞培养基材的表面并不是聚合物(B)形成层而覆盖细胞培养基材的表面,而是成聚合物(B)从复合物(X)的薄层中伸出、该薄层的表面也适当露出的这种结构。从复合物(X)的薄层中到表面上,聚合物(B)通过离子键、氢键等与粘土矿物或硅石键合,即使用物理性力、在水中,该键合也不会断裂,成稳定的结构。另外,可以根据所培养的细胞的种类来适宜地调整聚合物(B)的长度(分子量)、含量。
实施例
以下通过实施例来具体说明本发明,然而,本发明的范围并不仅仅限定于这些实施例。
(实施例1)
[在溶剂(E)中溶解了光聚合引发剂(D)的溶液(G)的制备]
将作为溶剂(E)的乙醇9.8g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的1-羟基环己基苯基酮“IRGACURE 184”(Ciba-GeigyCorporation制造)0.2g均匀混合,制得溶液(G1)。
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)1.3g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造,水溶胀性的合成锂蒙脱石)0.04g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F1)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F1)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈白色的有机无机复合物分散液(MNC0.5M1)。
对于上述有机无机复合物分散液(MNC0.5M1),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为180nm。
将上述有机无机复合物分散液(MNC0.5M1)用纯水稀释10倍,然后与相同量的0.5质量%RuO4水溶液混合,进行复合物颗粒的染色。接着,将该水溶液滴到带有支撑膜的铜制网上,进行干燥,使用透射型电子显微镜(JEM-2200FS型,日本电子株式会社制造,加速电压:200KV)来进行TEM-EDS图谱测定(分析复合物(X)微粒中的粘土矿物的分布),结果观测到粘土矿物均匀分散于微粒中。图2示出复合物微粒的TEM照片和EDS图谱照片。图2的(a)为有机无机复合物颗粒的TEM照片,(b)为(a)的TEM照片中的颗粒的硅(Si)的EDS图谱照片,(c)为(a)的TEM照片中的颗粒的镁(Mg)的EDS图谱照片。(b)和(c)是与(a)在同一视野、同一倍率下的照片。另外,鉴于拍摄样品制作工序的情况,游离于水介质中的粘土矿物也通过干燥而残留在本底(background)上,因此在除颗粒以外的部分也会发现Si和Mg的存在。
将上述有机无机复合物分散液(MNC0.5M1)投加到玻璃制的螺纹管中,以密闭的状态在室温下(约23℃)静置3个月,没有发生沉淀、粒径分布的变化。
该反应体系的Ra=0.03,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.40(%)<12.4Ra+0.05=0.42。
(实施例2)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.64g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.12g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F2)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F2)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(MNC1.5M0.5)。
对于上述有机无机复合物分散液(MNC1.5M0.5),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为70nm。
与实施例1同样地将上述有机无机复合物分散液(MNC1.5M0.5)预处理、干燥,使用透射型电子显微镜来进行TEM-EDS图谱测定,结果观测到粘土矿物局部存在于微粒的表面部的核壳结构。图3示出复合物微粒的TEM照片和EDS图谱照片。图3的(a)为有机无机复合物颗粒的TEM照片,(b)为(a)的TEM照片中的颗粒的硅(Si)的EDS图谱照片,(c)为(a)的TEM照片中的颗粒的镁(Mg)的EDS图谱照片。
该反应体系的Ra=0.19,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=1.19(%)<0.87Ra+2.17=2.34。
(实施例3)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)1.0g、作为粘土矿物(B)的Laponite XL G(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.2g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F3)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F3)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(MNC2.5M0.8)。
对于上述有机无机复合物分散液(MNC2.5M0.8),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为70nm。
与实施例1同样地将上述有机无机复合物分散液(MNC2.5M0.8)预处理、干燥,使用透射型电子显微镜来进行TEM-EDS图谱测定,结果观测到粘土矿物均匀分散于微粒中。
该反应体系的Ra=0.20,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=1.96(%)<0.87Ra+2.17=2.34。
(实施例4)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、水溶性的聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.32g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.08g、作为水溶性的聚合引发剂(D)的过氧化二硫酸钾的2质量%水溶液50μl、作为催化剂的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺8μl、作为水介质(W)的预先鼓入氮气来除去氧的水10g均匀混合,制得反应液(F4)。
[有机无机复合物分散液的制备]
将上述反应液(F4)在室温下搅拌15小时,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(MNC1M0.25)。
对于上述有机无机复合物分散液(MNC1M0.25),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为60nm。
与实施例1同样地将上述有机无机复合物分散液(MNC1M0.25)预处理、干燥,使用透射型电子显微镜来进行TEM-EDS图谱测定,结果观测到粘土矿物均匀分散于微粒中。
该反应体系的Ra=0.25,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.79(%)<0.87Ra+2.17=2.39。
(实施例5)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.32g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.16g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为表面活性剂的20质量%的十二烷基苯磺酸钠(和光纯药工业株式会社制造)50μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F5)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F5)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(MNC2M0.25)。
对于上述有机无机复合物分散液(MNC2M0.25),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为80nm。
将上述有机无机复合物分散液(MNC2M0.25)干燥,使用透射型电子显微镜(JEM-2200FS型,日本电子株式会社制造)来进行TEM-EDS图谱测定(分析复合物(X)微粒中的粘土矿物的分布),结果观测到粘土矿物均匀分散于微粒中。
该反应体系的Ra=0.5,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=1.57(%)<0.87Ra+2.17=2.61。
[在表面具有有机无机复合物分散液的干燥覆膜的细胞培养基材的制备]
在厚度约100μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制薄膜的表面上涂布上述有机无机复合物分散液(MNC2M0.25),使得厚度为约100μm,将其在50℃下干燥1小时,用50℃的灭菌水洗涤,在50℃下干燥2小时,制得细胞培养基材1。干燥后的复合物(X)的干燥覆膜是透明的,厚度为约6μm。
使用切刀(cutter knife),在上述干燥覆膜上划出1×1mm见方的棋盘格的切痕,然后在划出棋盘格处使劲压合玻璃纸胶带(cellophane tape),将胶带的端部以45°的角度快速剥下,观察棋盘格的状态,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[细胞培养试验]
将上述细胞培养基材1投加到直径5cm的聚苯乙烯制培养皿(组织培养皿,tissue culture dish,AGC TECHNO GLASS CO.,LTD.制造)中,使用添加10%的FBS的MEA培养基(Cell SystemCo,.LTD.制造)作为培养基,在5%二氧化碳中、37℃下进行Balb3T3细胞(小鼠成纤维细胞株)的培养。在第四天对细胞培养基材1的表面进行观察,结果观察到细胞充分增殖。
另一方面,仅使用洗涤过的PET薄膜来进行与上述相同的培养试验,在第四天对PET薄膜的表面进行观察,结果没有看到细胞,细胞完全没有增殖。
从该实施例可以看出,通过在细胞所无法增殖的基材上贴附本发明的复合物(X)的干燥覆膜,可以对其赋予细胞培养功能。另外,在温水洗涤、37℃下的培养中,复合物覆膜不会从PET薄膜上剥离,可以认为其具有充分的粘附性。
(实施例6)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.18g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.32g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F6)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F6)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(MNC4M0.14)。
对于上述有机无机复合物分散液(MNC4M0.14),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为80nm。
将上述有机无机复合物分散液(MNC4M0.14)干燥,使用透射型电子显微镜(JEM-2200F S型,日本电子株式会社制造)来进行TEM-EDS图谱测定(分析复合物(X)微粒中的粘土矿物的分布),结果观测到粘土矿物均匀分散于微粒中。
该反应体系的Ra=1.8,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=3.10(%)<0.87Ra+2.17=3.74。
(实施例7)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.9g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.06g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G 1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F7)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F7)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(MNC0.75M0.7)。
对于上述有机无机复合物分散液(MNC 0.75M0.7),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为80nm。
与实施例1同样地将上述有机无机复合物分散液(MNC0.75M0.7)预处理、干燥,使用透射型电子显微镜来进行TEM-ED S图谱测定,结果观测到粘土矿物局部存在于微粒的表面部的核壳结构。
该反应体系的Ra=0.067,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.60(%)<12.4Ra+0.05=0.88。
(实施例8)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.048g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.48g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F8)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F8)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(MNC6M0.04)。
对于上述有机无机复合物分散液(MNC6M0.04),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA 150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为80nm和2.5μm。
与实施例1同样地将上述有机无机复合物分散液(MNC6M0.04)预处理、干燥,使用透射型电子显微镜来进行TEM-EDS图谱测定,结果观测到粘土矿物均匀分散于微粒中。
该反应体系的Ra=10,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=4.58(%)<0.87Ra+2.17=10.87。
(实施例9)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、水溶性的聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.026g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.02g、作为水溶性的聚合引发剂(D)的过氧化二硫酸钾的2质量%水溶液50μl、作为催化剂的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺8μl、作为水介质(W)的预先鼓入氮气来除去氧的水10g均匀混合,制得反应液(F9)。
[有机无机复合物分散液的制备]
将上述反应液(F9)在室温下搅拌15小时,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(MNC0.25M0.02)。
对于上述有机无机复合物分散液(MNC0.25M0.02),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为160nm。
与实施例1同样地将上述有机无机复合物分散液(MNC025M0.02)预处理、干燥,使用透射型电子显微镜来进行TEM-ED S图谱测定,结果观测到粘土矿物均匀分散于微粒中。
该反应体系的Ra=0.77,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.20(%)<0.87Ra+2.17=2.84。
(实施例10)
该实施例制造由式(1)的单体与其他单体的共聚物(A)以及粘土矿物(B)构成的复合物(X)的颗粒的分散液。
[含有单体(a)、其他单体、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.2944g、作为其他单体的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯“商品名:NK E STER AM-90G”(新中村化学工业株式会社制造)0.0964g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.02g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F10)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F10)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(M/AM90G8NC0.25M0.25)。
对于上述有机无机复合物分散液(M/AM90G8NC0.25M0.25),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为70nm。
与实施例1同样地将上述有机无机复合物分散液(M/AM90G8NC0.25M0.25)预处理、干燥,使用透射型电子显微镜来进行TEM-ED S图谱测定,结果观测到粘土矿物均匀分散于微粒中。
该反应体系的Ra=0.05,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.20(%)<12.4Ra+0.05=0.67。
(实施例11)
[复合物(X)的干燥覆膜的制备]
将实施例5中制得的有机无机复合物分散液(MNC2M0.25)投加到聚丙烯制容器内,使得液体的厚度为2mm,在50℃下干燥5小时,获得厚度约80μm、无色透明且具有柔软性的薄膜。
使用拉伸试验机(AGS-H型,岛津制作所制造)来测定该薄膜,结果断裂点应力为15MPa,断裂点应变为36%。
(实施例12)
[具有防雾性的复合物(X)的涂膜的制备]
在上述实施例1中制备的有机无机复合物分散液(MNC0.5M1)中添加聚-N-异丙基丙烯酰胺(平均分子量约250000,创和科学株式会社制造)使其为1.5质量%,均匀混合,然后在玻璃板上涂布,使得厚度为约50μm,在80℃下干燥60分钟,制得防雾性涂膜1。干燥后的复合物(X)的干燥覆膜的厚度为约5μm。
使用切刀,在该涂膜上划出1×1mm见方的棋盘格的切痕,然后在划出棋盘格处使劲压合玻璃纸胶带,将胶带的端部以45°的角度快速剥下,观察棋盘格的状态,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
另外,将该涂膜在由50℃的水产生的水蒸汽中暴露约1分钟(涂膜与水面之间的距离为约5cm),涂膜完全没有起雾。
进一步,将该涂膜在50℃的水中浸渍24小时,然后在室温下干燥,再次在上述水蒸汽中暴露1分钟,结果涂膜完全没有起雾。
从该实施例可以看出,含有亲水性高分子(聚丙烯酸)的复合物(X)的涂膜与基材的粘附性良好,具有防雾性,即使热水洗涤也能维持其防雾性。
(实施例13)
[含有单体(a)、硅石(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.32g、作为硅石(B)的SNOWTEX 20(20重量%的胶态硅石水溶液,日产化学工业株式会社制造)0.1g(固体成分0.02g)、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F13)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F 13)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈淡乳白色的有机无机复合物分散液13。
对于上述有机无机复合物分散液13,使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为50nm。
与实施例1同样地将上述有机无机复合物分散液13预处理、干燥,使用透射型电子显微镜来进行TEM-EDS图谱测定,结果观测到硅石均匀分散于微粒中。
该反应体系的Ra=0.0625,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.20(%)<12.4Ra+0.05=0.83。
(实施例14)
[图案状干燥覆膜和培养基材的制造]
使用单喷嘴脉冲喷射器(Pulse Injector,Cluster TechnologyCo.,Ltd.制造),在厚度1mm的聚苯乙烯板上以粗细100μm、间隔为约200μm的方式线状涂布实施例13的分散液(13),使之自然干燥,获得复合物(X)的图案状干燥覆膜14。
接着,利用灭菌水洗涤该干燥覆膜,然后在灭菌袋中、40℃下干燥5小时,获得细胞培养基材14。用光学显微镜观察该细胞培养基材14,结果观察到粗细为约100μm的线的图案形成于聚苯乙烯板上。线与线的间隔为约192μm(参照图4)。
另外,为了比较,将适量的分散液(13)置于聚苯乙烯板上,使用旋转涂布器以2000转速在聚苯乙烯板的表面上薄薄地涂布,在80℃的热风干燥器中干燥10分钟。接着,利用灭菌水洗涤聚苯乙烯板,然后在灭菌袋中、40℃下干燥5小时,获得细胞培养基材14’。
[Balb3T3细胞(小鼠肿瘤成纤维细胞)的培养]
将上述获得的细胞培养基材14投加到60mm聚苯乙烯制培养皿(60mm/Non-Treated Dish,ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)中,适量加入Doulbecco′s modified Eagle′s Medium(DMEM)培养基(添加10%的FBS)(日水制药株式会社制造),接种Balb3T3细胞(接种浓度为1.0×104个/cm2),在5%二氧化碳中、37℃下进行培养。用显微镜确认增殖22小时的细胞,结果观察到细胞成线状增殖(图5)。进一步,用显微镜确认增殖46小时的细胞,结果观察到涂布部分和未涂布部分基本上整面被细胞覆盖(图6)。接着,使用4℃的培养基进行培养基更换,将用注射器轻轻吸取、放出培养基的操作(称为移液操作)重复数次,结果观察到细胞以薄膜状从细胞培养基材14上剥离。所剥离的细胞部分的面积为剥离前所增殖的细胞的总面积的约95%。
另一方面,使用前述细胞培养基材14’同样地将Balb3T3细胞培养46小时,结果观察到涂布部整面被细胞覆盖。接着,使用4℃的培养基进行培养基更换,用注射器轻轻地将移液操作重复数次,结果细胞几乎没有剥离。
此外,使用前述聚苯乙烯板(未涂布的板)同样地培养Balb3T3细胞,结果细胞几乎没有增殖。从该结果可以看出,该聚苯乙烯板是无法培养所接种的细胞的基材。
从上述实施例14可以看出,通过以线的图案状涂布分散液(13),与整面涂布了分散液(13)的细胞培养基材14’同样,细胞可以越过非涂布面在涂布面和非涂布面整面增殖,此外,所增殖的细胞层只与支撑体的涂布部有粘附点,可以通过外部的刺激(冷却、移液)来使细胞容易地剥离。
(实施例15)
[含有单体(a)、其他单体、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的反应液(F)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.27g、作为其他单体的甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯“商品名:NK ESTER AM-90G”(新中村化学工业株式会社制造;是通式(1)的化合物,R1是氢原子H,R2是亚乙基,R3是甲基,n是9)0.18g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.02g、作为非水溶性的光聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F15)。
[有机无机复合物分散液的制备]
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F15)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得呈微乳白色的有机无机复合物分散液(15)。
对于上述有机无机复合物分散液(15),使用粒度分布测定装置(Microtrac UPA150型,日机装株式会社制造)来测定粒度分布,结果平均粒径为70nm。
与实施例1同样地将上述有机无机复合物分散液(15)预处理、干燥,使用透射型电子显微镜来进行TEM-EDS图谱测定,结果观测到粘土矿物均匀分散于微粒中。该反应体系的Ra=0.074,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.20(%)<12.4Ra+0.05=0.97。
[细胞培养基材的制备]
将分散液(15)投加到60mm聚苯乙烯制培养皿(60mm/Non-Treated Dish,ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)中,使用旋转涂布器以2000转速在培养皿的表面薄薄地涂布,在80℃的热风干燥器中干燥10分钟,获得干燥覆膜。接着,利用灭菌水洗涤培养皿,然后在灭菌袋中、40℃下干燥5小时,获得细胞培养基材15。
使用切刀,在上述干燥覆膜上划出1×1mm见方的棋盘格的切痕,然后在划出棋盘格处使劲压合玻璃纸胶带,将胶带的端部以45°的角度快速剥下,观察棋盘格的状态,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
在上述获得的细胞培养基材15中适量加入CS-C完全培养基(CS-C complete medium,Cell Systems公司制造的培养基),接种正常人真皮成纤维细胞(接种浓度为1.2×104个/cm2),在5%二氧化碳中、37℃下进行培养。用显微镜对培养5天的细胞进行确认,结果观察到培养皿表面被细胞覆盖。接着,吸出培养皿内的培养基,加入4℃的培养基,使其静置一定时间,所增殖的细胞自然剥离。结果,细胞慢慢剥离,在约20分钟时,基本上所有细胞都以薄膜状剥离。
从上述实施例15可以看出,用分散液(15)涂布的表面在37℃下显示对细胞的粘附性,细胞能够增殖,而通过降低温度,细胞会从涂膜表面上自然地剥离。
(比较例1)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、水溶性的聚合引发剂(D)、水介质(W)的分散液(L)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)1.8g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.018g、作为水溶性的聚合引发剂(D)的过氧化二硫酸钾的2质量%水溶液50μl、作为催化剂的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺8μl、作为水介质(W)的预先鼓入氮气来除去氧的水10g均匀混合,制得反应液(F1C)。
将上述反应液(F1C)在室温下搅拌15小时,结果变成局部形成有大的凝胶状块的不均匀的分散液。即使将该不均匀的分散液原样进行长时间搅拌,大的凝胶状块也不溶解、分散。
该反应体系的Ra=0.01,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.18>12.4Ra+0.05=0.17。
(比较例2)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、水溶性的聚合引发剂(D)、水介质(W)的分散液(L)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)1.7g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.05g、作为水溶性的聚合引发剂(D)的过氧化二硫酸钾的2质量%水溶液50μl、作为催化剂的N,N,N’,N’-四甲基乙二胺8μl、作为水介质(W)的预先鼓入氮气来除去氧的水10g均匀混合,制得反应液(F2C)。
将上述反应液(F2C)在室温下搅拌15小时,结果变成局部形成有大的凝胶状块的不均匀的分散液。即使将该不均匀的分散液原样进行长时间搅拌,大的凝胶状块也不溶解、分散。
该反应体系的Ra=0.03,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.50>12.4Ra+0.05=0.42。
(比较例3)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、水溶性的聚合引发剂(D)、水介质(W)的分散液(L)的制备]
作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)为1.28g,作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)为0.08g,除此之外,与上述比较例2同样地制得反应液(F3C)。
将上述反应液(F3C)在室温下搅拌15小时,结果基本全部凝胶化。即使将该凝胶加入到大量的水中,其也不溶解、分散,仍为凝胶的状态。
该反应体系的Ra=0.06,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=0.79=12.4Ra+0.05=0.79
(比较例4)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、水溶性的聚合引发剂(D)、水介质(W)的分散液(L)的制备]
作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)为1.28g,作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)为0.16g,除此之外,与上述比较例2同样地制得反应液(F4C)。
将上述反应液(F4C)在室温下搅拌15小时,结果基本全部凝胶化。即使将该凝胶加入到大量的水中,其也不溶解、分散,仍为凝胶的状态。
该反应体系的Ra=0.125,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=1.60=12.4Ra+0.05=1.60。
(比较例5)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的分散液(L)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)1.28g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.24g、作为非水溶性的聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F5C)。
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F5C)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,结果反应液(F5C)全部凝胶化。即使将该凝胶加入到大量的水中,其也不溶解、分散,仍为凝胶的状态。
该反应体系的Ra=0.19,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=2.34(%)=0.87Ra+2.17=2.34。
(比较例6)
[含有单体(a)、水溶胀性粘土矿物(B)、非水溶性的光聚合引发剂(D)、水介质(W)的分散液(L)的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.22g、作为粘土矿物(B)的Laponite XLG(RockwoodAddtitives Ltd.公司制造)0.40g、作为非水溶性的聚合引发剂(D)的溶液(G1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F6C)。
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F6C)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,结果反应液(F6C)全部凝胶化。即使将该凝胶加入到大量的水中,其也不溶解、分散,仍为凝胶的状态。
该反应体系的Ra=1.82,粘土矿物(B)的浓度(质量%)=3.85(%)>0.87Ra+2.17=3.75。
从上述实施例和比较例可以看出,本发明的有机无机复合物分散液的粒径控制容易,分散液的稳定性良好,与PET、玻璃等基材的粘附性良好。另外,将该复合物分散液干燥而获得的干燥覆膜具有高的强度和柔软性以及高透明性,并且具有优异的细胞培养功能、生态适应性、防雾性。此外,根据制造方法,可以不除去氧、在极短时间内、宽范围的粘土矿物含有率下以不同的结构将粘土矿物与有机高分子复合,可以制造显示优异的分散稳定性、覆膜形成能力的有机无机复合物分散液。
<含有具有低临界溶解温度的聚合物(B)的细胞培养基材的实施例和比较例>
以下的实施例和比较例是含有具有低临界溶解温度的聚合物(B)的细胞培养基材的实施例以及与其相对的比较例。
(实施例16)
此为用第一制造方法制造细胞培养基材的例子。
[含有单体(a)、无机材料(C)、水介质(W)的反应液的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.6g、作为无机材料(C)的水溶胀性粘土矿物LaponiteXLG(Rockwood Addtitives Ltd.公司制造)0.3g、作为水介质(W)的水20g均匀混合,制得反应液(F 17)。
[在溶剂(E)中溶解了聚合引发剂(D)的溶液的制备]
将作为溶剂(E)的2-丙醇9.8g、作为聚合引发剂(D)的1-羟基环己基苯基酮“IRGACURE 184”(Ciba-Geigy Corporation制造)0.2g均匀混合,制得溶液(S1)。
[复合物(X)的分散液(L)的制备(第一工序)]
将50μl溶液(S1)投加到总量的上述反应液(F17)中,使之均匀分散,然后照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得乳白色的复合物(X)的分散液(L1)。
该反应体系的Ra=0.5,无机材料(C)的浓度(质量%)=1.48(%)<0.87Ra+2.17=2.61。
[复合物(X)的薄层的制备(第二工序)]
将上述复合物(X)的分散液(L1)投加到直径50mm的聚苯乙烯制培养皿(Advantec Toyo Kaisha,Ltd.制造,PD-50K)中,使用旋转涂布器以2000转速将该分散液在培养皿的表面薄薄地涂布,然后将其在80℃的热风干燥器中干燥10分钟,制得复合物(X)的薄层。
[在溶剂(E)中溶解了聚合引发剂(D)的溶液的涂布(第三工序)]
将前述溶液(S1)投加到培养皿中,利用旋转涂布器以2000转速薄薄地涂布,在室温下静置5分钟使乙醇挥发,将聚合引发剂(D)涂布于复合物(X)的薄层表面上。
[细胞培养基材的制备(第四工序)]
将10质量%的N-异丙基丙烯酰胺(单体(b),株式会社兴人制造)水溶液2ml投加到培养皿中,照射60秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,使N-异丙基丙烯酰胺聚合。接着,利用灭菌水洗涤培养皿,然后在灭菌袋中将培养皿在40℃下干燥5小时,获得细胞培养基材16。
使用切刀,在干燥后的干燥覆膜上划出1×1mm见方的棋盘格的切痕,然后在划出棋盘格处使劲压合玻璃纸胶带,将胶带的端部以45°的角度快速剥下,观察棋盘格的状态,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
在上述获得的细胞培养基材16中适量加入CS-C完全培养基(Cell Systems公司制造的培养基),接种正常人真皮成纤维细胞(接种浓度为1.2×104个/cm2),在5%二氧化碳中、37℃下进行培养。确认细胞已充分增殖后,吸出该(37℃的)培养基,加入4℃的培养基,将其静置一定时间,使所增殖的细胞自然剥离。求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。另外,记录该剥离所用的时间。(表1,细胞的剥离回收率=93%,所需时间为18分钟)。
(实施例17)
该实施例是用第一制造方法制造细胞培养基材的例子。
除了使用N-异丙基丙烯酰胺的17质量%水溶液作为第四工序的单体(b)以外,与实施例16同样地制得细胞培养基材17。
与实施例16同样地对干燥后的干燥覆膜的粘附性进行确认,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
与实施例16同样地培养正常人真皮成纤维细胞。确认细胞已充分增殖后,将该(37℃的)培养基更换为4℃的培养基,将其静置一定时间,使所增殖的细胞自然剥离。求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。另外,记录该剥离所用的时间。(表1,细胞的剥离回收率=98%,所需时间为10分钟)。
从上述实施例16、17可以看出,通过增加单体(b)的浓度,可以看到细胞剥离性的增加。
(实施例18)
该实施例是用第二制造方法制造细胞培养基材的例子。
[含有单体(a)、无机材料(C)、水介质(W)的反应液的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)1.28g、作为无机材料(C)的水溶胀性粘土矿物LaponiteXLG(Rockwood Addtitives Ltd.公司制造)0.24g、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F18)。
[在溶剂(E)中溶解了聚合引发剂(D)的溶液的制备]
使用与实施例16相同的溶液(S1)。
[复合物(X)的薄层的制备(第一工序)]
将50μl溶液(S1)投加到总量的上述反应液(F18)中,使之均匀分散,然后将其投加入到直径50mm的聚苯乙烯制培养皿(Advantec Toyo Kaisha,Ltd.制造,PD-50K)中,使用旋转涂布器以2000转速在培养皿的表面薄薄地涂布,然后照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得复合物(X)的薄层。
[在溶剂(E)中溶解了聚合引发剂(D)的溶液的涂布(第二工序)]
将前述溶液(S1)投加到培养皿中,利用旋转涂布器以2000转速薄薄地涂布,在室温下静置5分钟使乙醇挥发,涂布聚合引发剂(D)。
[细胞培养基材的制备(第三工序)]
将15质量%的N-异丙基丙烯酰胺(单体(b),株式会社兴人制造)水溶液2ml投加到培养皿中,照射60秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,使N-异丙基丙烯酰胺聚合。接着,利用灭菌水洗涤培养皿,然后在灭菌袋中将培养皿在40℃下干燥5小时,获得细胞培养基材18。
与实施例16同样地对干燥后的干燥覆膜的粘附性进行确认,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
在上述获得的细胞培养基材18上,与实施例16同样地培养正常人真皮成纤维细胞。确认细胞已充分增殖后,将该(37℃的)培养基更换为4℃的培养基,将其静置一定时间,使所增殖的细胞自然剥离。求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。(表1,细胞的剥离回收率=100%,所需时间为12分钟)。
(实施例19)
该实施例为用第二制造方法制造细胞培养基材的例子。
除了用N-异丙基丙烯酰胺的3质量%的水溶液作为第三工序的单体(b)以外,与实施例18同样地制得细胞培养基材19。
与实施例16同样地对干燥后的干燥覆膜的粘附性进行确认,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
在上述获得的细胞培养基材19上,与实施例16同样地培养正常人真皮成纤维细胞。确认细胞已充分增殖后,将该(37℃的)培养基更换为4℃的培养基,将其静置一定时间,使所增殖的细胞自然剥离。求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。(表1,细胞的剥离回收率=78%,所需时间为30分钟)。
从上述实施例18、19可以看出,通过使单体(b)的浓度变化,可以看到细胞剥离性的变化。
(实施例20)
该实施例为用第三制造方法制造细胞培养基材的例子。
[含有单体(a)、无机材料(C)、水介质(W)的反应液的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)0.32g、作为无机材料(C)的水溶胀性粘土矿物LaponiteXLG(Rockwood Addtitives Ltd.公司制造)0.08g、作为表面活性剂的20重量%的十二烷基苯磺酸钠(和光纯药工业株式会社制造)水溶液100μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F20)。
[在溶剂(E)中溶解了聚合引发剂(D)的溶液的制备]
使用与实施例16相同的溶液(S1)。
[复合物(X)的分散液(L)的制备(第一工序)]
将30μl溶液(S1)投加到总量的上述反应液(F20)中,使之均匀分散,然后照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得乳白色的复合物(X)的分散液(L2)。
该反应体系的Ra=0.25,无机材料(C)的浓度(质量%)=0.79(%)<0.87Ra+2.17=2.39。
[聚合物(B)水溶液的制备]
将作为单体(b)的N-异丙基丙烯酰胺(株式会社兴人制造)1.7g、水10g、溶液(S1)140μl混合,然后一边将投加该溶液的玻璃容器的周围冷却(约10℃),一边照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得聚N-异丙基丙烯酰胺的水溶液。在该溶液中进一步添加5g水,均匀混合,然后使用DIGITAL VISCOMATE粘度计(MODEL VM-100A,山一电机株式会社制造)来测定该溶液的粘度,结果粘度为368mPa·s。测定时的溶液温度为24.2℃。
另外,用Shodex GPC System-21装置(昭和电工株式会社制造)进行测定,结果该聚N-异丙基丙烯酰胺的重均分子量Mw为3.40×106。作为测定时的溶剂,使用含有10mmol/L的LiBr的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液。作为用于分子量计算的聚苯乙烯标准物质,使用STANDARD SH-75和SM-105试剂盒(昭和电工株式会社制造)。
[细胞培养基材的制备(第二工序)]
将1.0g(固体成分0.1g)上述聚N-异丙基丙烯酰胺的水溶液投加到总量的分散液(L2)中,均匀混合,然后将其投加到60mm聚苯乙烯制培养皿(60mm/Non-Treated Dish,ASAHIGLASS CO.,LTD.制造)中,使用旋转涂布器以2000转速在培养皿的表面薄薄地涂布,在80℃的热风干燥器中干燥10分钟。接着,利用灭菌水洗涤培养皿,然后在灭菌袋中、40℃下干燥5小时,获得细胞培养基材20。
与实施例16同样地对干燥后的干燥覆膜的粘附性进行确认,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
在上述获得的细胞培养基材20上,与实施例16同样地培养正常人真皮成纤维细胞。确认细胞已充分增殖后,将该(37℃的)培养基更换为4℃的培养基,将其静置一定时间,使所增殖的细胞自然剥离。求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。(表1,细胞的剥离回收率=100%,所需时间为7分钟)。
(实施例21)
该实施例是用第三制造方法制造细胞培养基材的例子。
除了使用0.7g第二工序的聚N-异丙基丙烯酰胺的水溶液以外,与实施例20同样地制得细胞培养基材21。
与实施例16同样地对干燥后的干燥覆膜的粘附性进行确认,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
在上述获得的细胞培养基材21上,与实施例16同样地培养正常人真皮成纤维细胞。确认细胞已充分增殖后,将该(37℃的)培养基更换为4℃的培养基,将其静置一定时间,使所增殖的细胞自然剥离。求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。(表1,细胞的剥离回收率=100%,所需时间为15分钟)。
从上述实施例20、21可以看出,通过使聚N-异丙基丙烯酰胺水溶液的添加量变化,可以看到细胞剥离性(剥离时间)的变化。
(实施例22)
该实施例是用第三制造方法制造细胞培养基材的例子。
[聚合物(B)水溶液的制备]
将作为单体(b)的N-异丙基丙烯酰胺(株式会社兴人制造)0.57g、水100g混合,利用真空脱气充分除去水溶液中的氧,然后添加作为引发剂的0.1g K2S2O8(过氧化二硫酸钾,和光纯药工业株式会社制造)、作为催化剂的80μl N,N,N’,N’-四甲基乙二胺(花王株式会社制造),将其在20℃下静置20小时,获得聚N-异丙基丙烯酰胺的水溶液(6)。将该水溶液加热至50℃,使聚N-异丙基丙烯酰胺沉淀,进一步用50℃的超纯水洗涤,然后将其在80℃下干燥6小时,制得固体状的聚N-异丙基丙烯酰胺。
使用Shodex GPC System-21装置(昭和电工株式会社制造)来测定该聚N-异丙基丙烯酰胺的分子量,结果重均分子量Mw为6.0×104。作为测定时的溶剂,使用含有10mmol/L的LiBr的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液。作为用于分子量计算的聚苯乙烯标准物质,使用STANDARD SH-75和SM-105试剂盒(昭和电工株式会社制造)。
[细胞培养基材的制备(第二工序)]
将0.1g上述固体状的聚N-异丙基丙烯酰胺投加到总量的实施例20的分散液(L2)中,均匀混合,然后将其投加到60mm聚苯乙烯制培养皿(60mm/Non-Treated Dish,ASAHI GLASSCO.,LTD.制造)中,使用旋转涂布器以2000转速在培养皿的表面上薄薄地涂布,在80℃的热风干燥器中干燥10分钟。接着,利用灭菌水洗涤培养皿,然后在灭菌袋中将培养皿在40℃下干燥5小时,获得细胞培养基材22。
与实施例16同样地对干燥后的干燥覆膜的粘附性进行确认,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
在上述获得的细胞培养基材22上,与实施例16同样地培养正常人真皮成纤维细胞。确认细胞已充分增殖后,将该(37℃的)培养基更换为4℃的培养基,将其静置一定时间,使所增殖的细胞自然剥离。求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。(表1,细胞的剥离回收率=79%,所需时间为29分钟)。
从上述实施例20、22可以看出,聚N-异丙基丙烯酰胺的添加量(0.1g)是相同的,使聚N-异丙基丙烯酰胺的分子量变化,从而可以看到细胞剥离性(剥离时间)的变化。
(实施例23)
该实施例是用第三制造方法制造图案状细胞培养基材的例子。
将0.1g实施例20的聚N-异丙基丙烯酰胺的水溶液投加到总量的实施例20的分散液(L2)中,均匀混合,然后使用单喷嘴脉冲喷射器(Cluster Technology Co.,Ltd.制造),在厚度1mm的聚苯乙烯板上以直径30μm、间隔为约20μm的方式圆形(圆点状)涂布。接着,在80℃的热风干燥器中加热处理10分钟,利用灭菌水洗涤该聚苯乙烯板,然后在灭菌袋中将聚苯乙烯板在40℃下干燥5小时,获得细胞培养基材23。
用光学显微镜观察该基材,结果在聚苯乙烯板上观察到直径为约36μm的点形成于一整面的图案。点与点的间隔为约21μm(参照图7)。
[Balb3T3细胞(小鼠肿瘤成纤维细胞)的培养]
将上述获得的细胞培养基材23投加到60mm聚苯乙烯制培养皿(60mm/Non-Treated Dish,ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)中,适量加入Doulbecco′s modified Eagle′s Medium(DMEM)培养基(添加10%的FB S)(日水制药株式会社制造),接种Balb3T3细胞(接种浓度为1.0×104个/cm2),在5%二氧化碳中、37℃下进行培养。用显微镜确认增殖46小时的细胞,结果观察到涂布部分基本整面被细胞覆盖。接着,将37℃的培养基更换为4℃的培养基,将其静置数分钟,结果观察到细胞从细胞培养基材23上剥离。求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。另外,记录该剥离所用的时间。(表1,细胞的剥离回收率=98%,所需时间为9分钟)。
另一方面,使用上述聚苯乙烯板同样地培养Balb3T3细胞,结果细胞几乎没有增殖。从该结果可以看出,该聚苯乙烯板是无法培养所接种的细胞的基材。
从上述实施例23可以看出,通过以点的图案状涂布添加有少量聚N-异丙基丙烯酰胺的分散液(L2),可以与整个表面涂布的细胞培养基材20同样地在涂布面和未涂布面整面培养细胞,此外,即使聚N-异丙基丙烯酰胺的添加量是少量的,仍显示优异的细胞剥离性。
(实施例24)
该实施例是用第三制造方法制造细胞培养基材的例子。
[含有单体(a)、无机材料(C)、水介质(W)的反应液的制备]
将作为单体(a)的聚氧亚丙基单丙烯酸酯“BLEMMERAP-400”(日本油脂株式会社制造)0.91g、作为硅石(B)的SNOWTEX 20(20重量%的胶态硅石水溶液,日产化学工业株式会社制造)0.4g(固体成分0.08g)、作为表面活性剂的20重量%的十二烷基苯磺酸钠(和光纯药株式会社制造)100μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F24)。
[在溶剂(E)中溶解了聚合引发剂(D)的溶液的制备]
使用与实施例16相同的溶液(S1)。
[复合物(X)的分散液(L)的制备(第一工序)]
将30μl溶液(S1)投加到总量的上述反应液(F24)中,使之均匀分散,然后照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,制得淡乳白色的复合物(X)的分散液(L3)。
该反应体系的Ra=0.09,无机材料(C)的浓度(质量%)=0.79(%)<12.4Ra+0.05=1.17。
[细胞培养基材的制备(第二工序)]
将0.7g实施例20的聚N-异丙基丙烯酰胺水溶液(5)投加到总量的分散液(L3)中,均匀混合,然后将其投加到60mm聚苯乙烯制培养皿(60mm/Non-Treated Dish,ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)中,使用旋转涂布器以2000转速在培养皿的表面薄薄地涂布,在80℃的热风干燥器中干燥10分钟。接着,利用灭菌水洗涤培养皿,然后在灭菌袋中将培养皿干燥,获得细胞培养基材24。
与实施例16同样地对干燥后的干燥覆膜的粘附性进行确认,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
在上述获得的细胞培养基材24上,与实施例16同样地培养正常人真皮成纤维细胞。确认细胞已充分增殖后,将该(37℃的)培养基更换为4℃的培养基,使所增殖的细胞自然剥离,求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。(表1,细胞的剥离回收率=95%,所需时间为10分钟)。
(实施例25)
此为示出放射线灭菌处理过的细胞培养基材的性能的例子。
[细胞培养基材的放射线灭菌处理]
对实施例21的细胞培养基材21照射γ射线,使得吸收线量为10kGy(照射处理由Japan Irradiation Service Co.,Ltd.进行)。
作为比较,使用市售的细胞薄片回收用温度响应性细胞培养器材UpCell(6cm皿(dish),CellSeed Inc.制造)同样地进行γ射线照射。
[正常人脐带静脉血管内皮细胞的培养]
在上述实施了γ射线处理的细胞培养基材21中适量加入含有10%FBS的Hu-media-EB2培养基(Cell Systems公司制造),接种正常人脐带静脉血管内皮细胞(接种浓度为1.2×104个/cm2),在5%二氧化碳中、37℃下进行培养。确认细胞已充分增殖后,吸出该(37℃的)培养基,加入4℃的培养基,将其静置一定时间,使所增殖的细胞自然剥离。求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。另外,记录该剥离所用的时间。(表1,细胞的剥离回收率=96%,所需时间为13分钟)。
另一方面,原样使用实施例21的细胞培养基材21(不进行放射线处理)同样地培养正常人脐带静脉血管内皮细胞,进行自然剥离,结果细胞的剥离回收率为95%,所需时间为14分钟。此外,使用实施了上述γ射线处理的市售的UpCell同样地培养正常人脐带静脉血管内皮细胞,进行自然剥离,结果细胞的剥离回收率为30%,所需时间为40分钟。
另一方面,使用放射线未处理的UpCell同样地培养正常人脐带静脉血管内皮细胞,进行自然剥离时,结果细胞的剥离回收率为100%,所需时间为15分钟。
从上述实施例25可以看出,即使对细胞培养基材21实施放射线灭菌处理,也不会对细胞的培养·剥离性产生影响。另一方面,可以看出,在为市售的UpCell时,通过实施放射线灭菌处理,细胞的剥离性会大幅降低。
(实施例26)
不含有聚合物(B)的细胞培养基材。
[细胞培养基材的制备]
将实施例16的分散液(L1)投加到60mm聚苯乙烯制培养皿(60mm/Non-Treated Dish,ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)中,使用旋转涂布器以2000转速在培养皿的表面薄薄地涂布,然后在80℃的热风干燥器中干燥10分钟。接着,利用灭菌水洗涤培养皿,然后在灭菌袋中将培养皿干燥,获得细胞培养基材26。
与实施例16同样地对干燥后的干燥覆膜的粘附性进行确认,结果确认到涂膜完全没有剥离,其与基材的粘附性良好。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
在上述获得的细胞培养基材26上,与实施例16同样地培养正常人真皮成纤维细胞,然后将该(37℃的)培养基更换为4℃的培养基,使所增殖的细胞自然剥离,求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。(表1,细胞的剥离回收率=10%,所需时间为30分钟)。该细胞培养基材的细胞增殖性与细胞培养基材1基本相同。
(比较例7)
此为无机基材(C)的浓度超出式(3)的范围的例子。
[含有单体(a)、水溶胀性无机材料(C)、水介质(W)的反应液的制备]
将作为单体(a)的丙烯酸2-甲氧基乙酯(东亚合成株式会社制造)1.32g、作为无机材料(C)的水溶胀性粘土矿物LaponiteXLG(Rockwood Addtitives Ltd.公司制造)0.25g、作为非水溶性的聚合引发剂(d1)的溶液(S1)25μl、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F7C)。
在用磁力搅拌器搅拌上述反应液(F7C)的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,结果反应液(F7C)全部凝胶化。即使将该凝胶投加到大量的水中,其也不溶解、分散,仍为凝胶的状态。
该反应体系的Ra=0.19,无机材料(C)的浓度(质量%)=2.42(%)>0.87Ra+2.17=2.34。
从该比较例可以看出,无机材料(C)的浓度(质量%)超出式(3)的范围时,反应液整体发生凝胶化,无法获得复合物(X)的分散液(L),无法进行(第一、第三制造方法的)基于在培养皿上的涂布的细胞培养基材的制造。
(比较例8)
此为由具有三维网络结构的水凝胶形成的细胞培养基材的制造例,所述三维网络由聚N-异丙基丙烯酰胺和无机材料(C)构成。
[含有单体、无机材料(C)、水介质(W)的反应液的制备]
将作为单体的N-异丙基丙烯酰胺(株式会社兴人制造)1.13g、作为无机材料(C)的Laponite XLG(Rockwood AddtitivesLtd.公司制造)0.4g、作为水介质(W)的水10g均匀混合,制得反应液(F8C)。
[在溶剂(E)中溶解了聚合引发剂(d1)的溶液的制备]
将作为溶剂(E)的聚氧亚丙基单丙烯酸酯“BLEMMERAP-400”(日本油脂株式会社制造)98g、作为聚合引发剂(d1)的1-羟基环己基苯基酮“IRGACURE 184”(Ciba-GeigyCorporation制造)2g均匀混合,制得溶液(S2)。
[由水凝胶形成的细胞培养基材的制备]
将50μl溶液(S2)投加到总量的上述反应液(F8C)中,用超声波分散机使之均匀分散,然后将其投加到60mm聚苯乙烯制培养皿(60mm/Non-Treated Dish,ASAHI GLASS CO.,LTD.制造)中,使用旋转涂布器以2000转速在培养皿的表面薄薄地涂布,在用冰来冷却培养皿的周围的同时,照射180秒钟的在365nm下的紫外线强度为40mW/cm2的紫外线,使N-异丙基丙烯酰胺聚合,制得水凝胶的薄层。
接着,利用灭菌水洗涤皿,结果该水凝胶的薄层从皿上剥离下来,未能获得水凝胶的薄层层叠在培养皿上的细胞培养基材。
将在上述洗涤中剥离的水凝胶的薄层直接在培养皿中干燥,用于细胞培养。
[正常人真皮成纤维细胞的培养]
将上述干燥了的水凝胶的薄层放到培养皿中,适量加入CS-C完全培养基(Cell Systems公司制造的培养基),接种正常人真皮成纤维细胞(接种浓度为1.2×104个/cm2),在5%二氧化碳中、37℃下培养。确认细胞已充分增殖后,将该(37℃的)培养基更换为4℃的培养基,使所增殖的细胞自然剥离,求出所剥离的细胞部分的面积与剥离前所增殖的细胞的总面积之比。另外,记录该剥离所用的时间。(表1,细胞的剥离回收率=70%,所需时间为30分钟)。
从该比较例可以看出,由具有具备低临界溶解温度的聚合物(B)和粘土矿物的三维网络结构的水凝胶形成的细胞培养基材与塑料等支撑体的粘附性弱,无法制备与支撑体一体化的细胞培养基材。
[表1]
表1
(注)(1)细胞F:正常人真皮成纤维细胞
(2)细胞T:小鼠肿瘤成纤维细胞(Balb3T3)
(3)细胞H:正常人脐带静脉血管内皮细胞
从上述实施例和比较例可以看出,本发明的细胞培养基材与其它材质的支撑体之间具有良好的粘附性,具有优异的细胞培养和剥离功能。
另外,可以看出,该细胞培养基材可以不除去氧、以极短的时间容易地制备。
Claims (15)
2.根据权利要求1所述的有机无机复合物分散液,其中,所述复合物(X)的颗粒具有所述选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)均匀分散于所述聚合物(A)中的结构。
3.根据权利要求1所述的有机无机复合物分散液,其中,所述复合物(X)的颗粒具有由核部分和壳部分构成的核壳结构,所述核部分由所述选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)分散于所述聚合物(A)中而成,所述壳部分中的所述选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)的分散密度高于该核部分。
4.一种干燥覆膜,其为将权利要求1~3的任一项所述的有机无机复合物分散液干燥而获得的所述复合物(X)的干燥覆膜。
5.一种层叠体,其具有由支撑体与形成在该支撑体上的权利要求4所述的干燥覆膜形成的层叠结构。
6.一种细胞培养基材,其具有权利要求5所述的层叠结构。
7.一种防雾材料,其具有权利要求5所述的层叠结构。
8.一种有机无机复合物分散液的制造方法,其特征在于,所述有机无机复合物分散液由复合物(X)的颗粒分散于水介质(W)中而成,所述复合物(X)由包含下述通式(1)所示的单体(a)的单体的聚合物(A)与选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)形成三维网络来获得,
式中,R1是氢原子或甲基,R2是碳原子数2~3的亚烷基,R3是氢原子或碳原子数1~2的烷基,n表示1~9的整数,
所述制造方法包括如下工序:将所述单体(a)、所述选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)以及聚合引发剂(D)溶解或均匀分散于所述水介质(W)中,然后使所述单体(a)聚合,从而形成所述复合物(X)的颗粒,
其中,所述水介质(W)中的所述选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)的浓度(质量%)在下述式(2)或式(3)所示的范围内,
式(2)Ra<0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<12.4Ra+0.05
式(3)Ra≥0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<0.87Ra+2.17
式中,无机材料(C)的浓度(质量%)是将无机材料(C)的质量除以水介质(W)与无机材料(C)的合计质量、再乘以100而得的数值,Ra是无机材料(C)与聚合物(A)的质量比(C)/(A)。
9.一种细胞培养基材,其含有复合物(X)和具有低临界溶解温度的聚合物(B),所述复合物(X)由包含下述通式(1)所示的单体(a)的单体的聚合物(A)与选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)形成三维网络来获得,
式中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数2~3的亚烷基,R3表示氢原子或碳原子数1~2的烷基,n表示1~9的整数。
11.根据权利要求9或10所述的细胞培养基材,其中,所述聚合物(B)是选自由N-取代(甲基)丙烯酰胺衍生物和N,N-二取代(甲基)丙烯酰胺衍生物组成的组中的至少一种单体(b)的聚合物。
12.根据权利要求11所述的细胞培养基材,其中,所述单体(b)是选自由如下物质组成的组中的至少一种:N-异丙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丙基(甲基)丙烯酰胺、N-环丙基(甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-四氢糠基(甲基)丙烯酰胺、N-乙基丙烯酰胺、N-乙基-N-甲基丙烯酰胺、N,N-二乙基丙烯酰胺、N-甲基-N-正丙基丙烯酰胺、N-甲基-N-异丙基丙烯酰胺、N-丙烯酰基哌啶和N-丙烯酰基吡咯烷。
13.一种细胞培养基材的制造方法,其特征在于,所述细胞培养基材含有复合物(X)和具有低临界溶解温度的聚合物(B),所述复合物(X)由包含下述通式(1)所示的单体(a)的单体的聚合物(A)与选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)形成三维网络来获得,
式中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数2~3的亚烷基,R3表示氢原子或碳原子数1~2的烷基,n表示1~9的整数,
所述制造方法依次进行下列工序:
第一工序:将所述单体(a)和所述无机材料(C)和聚合引发剂(D)混合在水介质(W)中,使得水介质(W)中的所述无机材料(C)的浓度在下述式(2)或式(3)所示的范围内,然后使所述单体(a)聚合,从而制造聚合物(A)与所述无机材料(C)的复合物(X)的分散液(L);
第二工序:将所述分散液(L)涂布于支撑体上,然后进行干燥,从而形成所述复合物(X)的薄层;
第三工序:将在溶剂(E)中溶解了非水溶性的聚合引发剂(D)的溶液涂布于所述复合物(X)的薄层的表面(S)上,使所述溶剂(E)挥发;
第四工序:将用于在聚合后形成所述聚合物(B)的单体(b)的水溶液涂布于所述表面(S)上,然后照射紫外线,从而使所述单体(b)聚合,
式(2)Ra<0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<12.4Ra+0.05
式(3)Ra≥0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<0.87Ra+2.17
式中,无机材料(C)的浓度(质量%)是将无机材料(C)的质量除以水介质(W)与无机材料(C)的合计质量、再乘以100而得的数值,Ra是无机材料(C)与聚合物(A)的质量比(C)/(A)。
14.一种细胞培养基材的制造方法,其特征在于,所述细胞培养基材含有复合物(X)和具有低临界溶解温度的聚合物(B),所述复合物(X)由包含下述通式(1)所示的单体(a)的单体的聚合物(A)与选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)形成三维网络来获得,
式中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数2~3的亚烷基,R3表示氢原子或碳原子数1~2的烷基,n表示1~9的整数,
所述制造方法依次进行下列工序:
第一工序:将混合有所述单体(a)和所述无机材料(C)和聚合引发剂(D)的水介质(W)涂布于支撑体上,使所述单体(a)聚合,从而形成聚合物(A)与所述无机材料(C)的复合物(X)的薄层;
第二工序:将在溶剂(E)中溶解了非水溶性的聚合引发剂(D)的溶液涂布于所述复合物(X)的薄层的表面(S)上,使溶剂(E)挥发;
第三工序:将用于在聚合后形成所述聚合物(B)的单体(b)的水溶液涂布于所述表面(S)上,然后照射紫外线,从而使所述单体(b)聚合。
15.一种细胞培养基材的制造方法,其特征在于,所述细胞培养基材含有复合物(X)和具有低临界溶解温度的聚合物(B),所述复合物(X)由包含下述通式(1)所示的单体(a)的单体的聚合物(A)与选自水溶胀性粘土矿物和硅石中的一种以上无机材料(C)形成三维网络来获得,
式中,R1表示氢原子或甲基,R2表示碳原子数2~3的亚烷基,R3表示氢原子或碳原子数1~2的烷基,n表示1~9的整数,
所述制造方法依次进行下列工序:
第一工序:将所述单体(a)和所述无机材料(C)和聚合引发剂(D)混合在水介质(W)中,使得所述水介质(W)中的所述无机材料(C)的浓度在下述式(2)或式(3)所示的范围内,然后使所述单体(a)聚合,从而制造聚合物(A)与所述无机材料(C)的复合物(X)的分散液(L);
第二工序:在所述分散液(L)中添加所述聚合物(B),进行混合,将其涂布于支撑体上,然后使之干燥,
式(2)Ra<0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<12.4Ra+0.05
式(3)Ra≥0.19时,无机材料(C)的浓度(质量%)<0.87Ra+2.17
式中,无机材料(C)的浓度(质量%)是将无机材料(C)的质量除以水介质(W)与无机材料(C)的合计质量、再乘以100而得的数值,Ra是无机材料(C)与聚合物(A)的质量比(C)/(A)。
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