CN1958892A - 具表面图样的纳米纤维基材及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于一种具表面图样的纳米纤维基材及其制造方法，其是利用放电纺丝技术制备成直径约为100nm至800nm的纳米纤维。前述纳米纤维是可由明胶(gelatin)、胶原蛋白(collagen)、透明质酸(hyaluronic acid)或葡萄胺聚醣(glycosaminoglycans)等生物性材料形成，本发明的纳米纤维是可利用交联物质将纳米纤维进行交联固定后移除未交联部分，进一步形成具备不同表面几何图形的纳米纤维基材。
Description
技术领域
本发明是关于一种由纳米纤维形成的表面具图样的基材，更进一步地，前述纳米纤维是为生物性可分解或生物性兼容的材料形成。
背景技术
一般而言，纳米纤维的直径约为传统纤维的0.01倍，在一公克直径为50纳米的纤维中，其总表面积约为1,000米平方，由于具有纳米纤维独特大表面积与高孔隙性，使得纳米纤维有许多特殊的用途。以往纳米纤维的材质是指碳纤丝(carbonfibrils)、人造高分子纤维、及氧化铝纤维等。已知HyperionCatalysis International正开发利用纳米碳纤丝，制造导电塑料及薄膜，可应用在汽车的静电涂料或电器设备的静电消除；与传统导电塑料材料比较，达同样导电效果所须添加的碳纤丝量较低，且材料表面亦较平滑。
电纺(electrospinning)是制造人造高分子纳米纤维常见的方法，电纺纳米纤维具强度提升与高表面积等特性，可制成抗化学品、防水透气、防污等特殊性能布料，在纺织服装业上有广大的市场；目前Nano-Tex公司已有开发的商业化产品问世。纳米纤维亦被认为作为过滤材料及医学组织工程的支架材料；在药物输送的媒介、传感器、纳米电机等领域具应用潜力；此外，利用其高表面积，可用以开发可挠式光伏特膜片，并进一步制成可穿戴的太阳能电池。
也由于细胞外基质结构与组成属于纳米尺度范围，因此近几年逐渐有文献探讨纳米纤维与细胞间的交互作用。Elias等人将人类的硬骨细胞(Human osteoblast)植入不同尺寸碳纳米纤维组成的支架中进行体外培养，培养3周后，发现纳米尺寸愈低者(60nm)，细胞生长数目较多，细胞激素(Alkaline PhosphataseActivity)及骨细胞分泌的钙离子浓度(calcium concentration)较大。而Yoshimoto等人将老鼠的间叶干细胞(Mesenchymal stemcells)植入PCL(poly caprolactone)纳米纤维组成的支架中，以动态生物反应器进行培养，培养4周后，发现细胞支架(cell-polymer constructs)不但能够维持住原来支架的尺寸及形状，且经由SEM观察到支架内的细胞具有叠层增生与细胞基质的生成，而在组织切片免疫染色中亦发现已有新生的组织(type Icollagen)形成。因此，由以上结果显示纳米纤维对于细胞生长有助益。
在不同几何图形的生物性基质对细胞生长及分化的影响部分，Christopher等人发现牛的内皮细胞在小面积几何图形(＜100μm2)的生物性基质上生长，其细胞凋亡的机率会增加，而且在相近面积下，不同几何图形的细胞凋亡的机率也不同。Haihong等人则以平面和角锥型态基质使骨母细胞(osteoblast)具有不同碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase)活性(ALPactivity)，其中碱性磷酸酶活性是骨母细胞在分化时的指针性酵素。
综合以上结果，纳米纤维及几何图形等因素应可用以调控其对细胞生长及分化的影响，本发明即以此为基础，制作含纳米纤维及特定几何形状的生物性基材。
发明内容
为制作纳米纤维构成的微小结构，本发明的方法是以电纺技术制作表面具图案的纳米纤维基材，可应用于例如光电领域。更进一步地，为提供细胞一个稳定的生长环境，本发明利用天然的材料发展一个纳米纤维的组织工程支架及其制作方法，以仿真细胞生长的环境，以供细胞贴附生长。
本发明的目的是提供一种用于形成具表面图样的纳米纤维基材的组合物，其是包含：一欲形成纳米纤维的材料；及一交联物质，其是可进行交联反应固定前述纳米纤维。
本发明的另一目的是提供一种形成具表面图样的纳米纤维基材的方法，其步骤包含：(a)提供一溶液，该溶液具有一欲形成纳米纤维的材料及一交联物质；(b)将前述溶液利用放电纺丝法形成掺有前述交联物质的前述纳米纤维；(c)将前述纳米纤维间特定位置的交联物质产生交联反应；及(d)移除前述纳米纤维中未经交联反应固定的纳米纤维，以获得具表面图样的纳米纤维基材。
本发明的又一目的是提供一种基材，是由一纳米纤维所构成，前述基材表面具有一图样，构成前述基材的纳米纤维间具有一交联物质用以固定该纳米纤维。
本发明的纳米纤维基材，是利用放电纺丝法制成，特别是构成纳米纤维基材的材料是可为生物可分解或生物可兼容性的材料。
本发明的再一目的是提供一种纳米纤维基材，是包含：一纳米纤维；及一交联物质，其是可进行交联反应固定前述纳米纤维；其中前述纳米纤维基材是利用放电纺丝法制成。
本发明的生物性基质，是由前述纳米纤维基材所构成，更进一步地，前述生物性基质是由具表面图样的纳米纤维基材所构成，该基材的纳米纤维间具有交联物质，较佳是具有感光型交联物质。
附图说明
以下实施例及附图是用于进一步了解本发明的优点，并非用于限制本发明的申请专利范围，其中：
图1是为本发明的形成表面具纳米纤维图样的基材的方法流程图。
图2A是为利用本发明的纳米纤维制作方法制得的胶原蛋白纤维的表面电子显微镜影像图(纤维直径100nm)。
图2B是为利用本发明的纳米纤维制作方法制得的胶原蛋白纤维的表面电子显微镜影像图(纤维直径300nm)。
图2C是为利用本发明的纳米纤维制作方法制得的胶原蛋白纤维的表面电子显微镜影像图(纤维直径500nm)。
图3A是为利用本发明的纳米纤维制作方法制得的明胶纤维的表面电子显微镜影像图(纤维直径100nm)。
图3B是为利用本发明的纳米纤维制作方法制得的明胶纤维的表面电子显微镜影像图(纤维直径300nm)。
图3C是为利用本发明的纳米纤维制作方法制得的明胶纤维的表面电子显微镜影像图(纤维直径500nm)。
图4A是为具正方形纳米纤维图样的基材表面电子显微镜影像图。
图4B是为利用正方形纳米纤维图样的基材导引细胞生长的观测影像图。
图5是为测试市售商品、明胶薄膜、明胶纳米纤维对细胞活性的影响长条分析图。
图6是为测试具有图案及未具有图案的胶原蛋白纳米纤维对细胞活性的影响长条分析图。
具体实施方式
本发明是包含一种用于形成具表面图样的纳米纤维基材的组合物，该组合物其是包含：一欲形成纳米纤维的材料；及一交联物质，其是可进行交联反应固定前述纳米纤维，其中前述纳米纤维的材料是具有生物兼容性或生物可分解性包含，但不限于明胶、胶原蛋白、透明质酸、葡萄胺聚醣、生物兼容性复合材料或其混合物。
交联物质是可为感热型交联配方或感光型交联配方，交联配方的主要组成包含：寡聚合物、起始剂、可溶性树脂，以及其它添加剂与溶剂。在较佳的实施态样中，感光型交联配方是为较佳的选择，因为其可利用微影技术达到较精细的反应控制。感光型交联配方的组成包含可溶性树脂(例如：酸可溶性树脂、碱可溶性树脂、酸可溶性可光硬化树酯或碱可溶性可光硬化树脂)、多感光基的寡聚合物(例如：聚酯、聚醚、聚胺酯、聚压克力或环氧树脂)、可经由UV光引发自由基后产生感光基聚合反应的光起始剂，以及一些视用途不同而有差异的添加剂及溶剂。
以下是为一些利用UV产生自由基的反应实施态样。
Claims (28)
1.一种用于形成具表面图样的纳米纤维基材的组合物，其特征在于，其是包含：
一欲形成纳米纤维的材料；及
一交联物质，其是可进行交联反应固定前述纳米纤维。
2.如权利要求1所述的用于形成具表面图样的纳米纤维基材的组合物，其特征在于，其中前述纳米纤维的材料是具有生物兼容性或生物可分解性。
3.如权利要求2所述的用于形成具表面图样的纳米纤维基材的组合物，其特征在于，其中前述纳米纤维的材料是包含明胶、胶原蛋白、透明质酸、葡萄胺聚醣、生物兼容性复合材料或其混合物。
4.如权利要求1所述的用于形成具表面图样的纳米纤维基材的组合物，其特征在于，其中前述交联物质是为感光型交联配方。
5.一种形成具表面图样的纳米纤维基材的方法，其特征在于，其步骤包含：
(a)提供一溶液，该溶液具有一欲形成纳米纤维的材料及一交联物质；
(b)将前述溶液利用放电纺丝法形成掺有前述交联物质的前述纳米纤维；
(c)将前述纳米纤维间特定位置的交联物质产生交联反应；及
(d)移除前述纳米纤维中未经交联反应固定的纳米纤维，以获得具表面图样的纳米纤维基材。
6.如权利要求5所述的形成具表面图样的纳米纤维基材的方法，其特征在于，其中前述步骤(b)形成的纳米纤维的排列是可进一步具有方向性。
7.如权利要求5所述的形成具表面图样的纳米纤维基材的方法，其特征在于，其中前述纳米纤维的材料是具有生物兼容性或生物可分解性。
8.如权利要求7所述的形成具表面图样的纳米纤维基材的方法，其特征在于，其中前述纳米纤维的材料包含明胶、胶原蛋白、透明质酸、葡萄胺聚醣、生物兼容性复合材料或其混合物。
9.如权利要求5所述的形成具表面图样的纳米纤维基材的方法，其特征在于，其中前述交联物质是为感光型交联配方。
10.如权利要求5所述的形成具表面图样的纳米纤维基材的方法，其特征在于，其中前述步骤(c)的交联反应是利用照射UV光达成。
11.如权利要求5所述的形成具表面图样的纳米纤维基材的方法，其特征在于，是可于前述步骤(c)前进一步提供一具有图样的光罩置于纳米纤维基材上方，以进行光微影技术。
12.一种基材，其特征在于，是由一纳米纤维所构成，该基材表面具有一图样，构成前述基材的纳米纤维间具有一交联物质用以固定该纳米纤维。
13.如权利要求12所述的基材，其特征在于，其中前述纳米纤维的排列是可进一步具有方向性。
14.如权利要求12所述的基材，其特征在于，其中前述纳米纤维是具有生物兼容性或生物可分解性。
15.如权利要求14所述的基材，其特征在于，其中前述纳米纤维的材料是包含明胶、胶原蛋白、透明质酸、葡萄胺聚醣、生物兼容性复合材料或其混合物。
16.如权利要求12所述基材，其特征在于，其中前述交联物质是为感光型交联配方。
17.一种纳米纤维基材，其特征在于，是将生物可分解或生物可兼容性的材料利用放电纺丝法制成。
18.如权利要求17所述的纳米纤维基材，其特征在于，其中前述材料是包含明胶、胶原蛋白、透明质酸、葡萄胺聚醣、生物兼容性复合材料或其混合物。
19.如权利要求17所述的纳米纤维基材，其特征在于，其是可进一步包含一交联物质用以交联固定全部或局部前述纳米纤维。
20.如权利要求19所述的纳米纤维基材，其特征在于，其中前述交联物质是为感光型交联配方。
21.如权利要求17所述的纳米纤维基材，其特征在于，其中前述纳米纤维基材中纳米纤维的排列是可进一步具有方向性。
22.一种纳米纤维基材，其特征在于，是包含：
一纳米纤维；及
一交联物质，其是可进行交联反应固定前述纳米纤维；
其中前述纳米纤维基材是利用放电纺丝法制成。
23.如权利要求22所述的纳米纤维基材，其特征在于，其中前述纳米纤维材料是为生物兼容性或生物可分解性材料。
24.如权利要求22所述的纳米纤维基材，其特征在于，其中前述交联物质是为感光型交联配方。
25.如权利要求22所述的纳米纤维基材，其特征在于，其中前述纳米纤维的排列是可进一步具有方向性。
26.一种生物性基质，其特征在于，是由权利要求12所述的具表面图样的纳米纤维基材所构成。
27.一种生物性基质，其特征在于，是由权利要求17所述的纳米纤维基材所构成。
28.一种生物性基质，其特征在于，是由权利要求22所述的纳米纤维基材所构成。
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| CN105637130A (zh) * | 2013-10-17 | 2016-06-01 | 日产化学工业株式会社 | 感光性纤维及其制造方法 |
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2005
- 2005-11-03 CN CN 200510115468 patent/CN1958892A/zh active Pending
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