JP6218716B2 - 多孔フィルム及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、多孔フィルム及びその製造方法に関する。

微小な孔がフィルム面に沿って複数並んで形成されることによりハニカム構造とされた多孔フィルムが知られている。このハニカム構造を有する多孔フィルムは、例えば、結露法（Ｂｒｅａｔｈ Ｆｉｇｕｒｅ法とも呼ばれる）により製造される。結露法は、フィルムを形成するための疎水性ポリマーを原料とした溶液を流延して流延膜を形成し、この流延膜に結露させて溶媒と水滴とを蒸発させることによりフィルムを製造する方法である。この結露法で得られる多孔フィルムは、水滴が孔の鋳型となって極めて微小な孔が形成されているので、例えば細胞を培養する培養面が平坦なフィルム及び細胞培養シャーレに比べて、伸長が抑えられた細胞がうまれやすいとともにスフェロイド（細胞凝集体）が形成しやすいという点から細胞を培養する培養担体として利用されている。スフェロイドは、生体に類似した挙動を示すために、生体外で生体内の細胞挙動を模倣した実験を行う場合等に非常に有用である。

一方、ハニカム構造ではないが、微細な孔が多数形成された多孔フィルムは、各種の分野で利用されている。例えば、非電解質電池のセパレータとして用いられる多孔フィルム（多孔質フィルム）が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、水浄化処理用の分離膜として用いられる多孔フィルム（多孔質フィルム）が知られている（特許文献２を参照）。特許文献１，２の多孔フィルムは、いずれも、多孔質のフィルム基材と、このフィルム基材の表面に形成されたダイヤモンドライクカーボン膜とからなる。特許文献１のダイヤモンドライクカーボン膜は、それにより多孔フィルムの表面硬度を高くし、非電解質電池の製造時にセパレータとしての多孔フィルムが摩擦や圧力の付加による孔の閉塞や縮小を抑制することを目的としている。また、特許文献２のダイヤモンドライクカーボン膜は、それにより多孔フィルムを親水性としている。

また、多孔質の物品の親水性をプラズマ処理により向上する技術が特許文献３により知られている。この特許文献３では、多孔質の物品に付着することにより、親水性の組成物を形成する種（ラジカル、イオン、励起種など）を含むプラズマを発生させ、このプラズマに物品を晒すものである。

特開２０１２−７２２８５号公報 特開２０１０−２１４２５５号公報 特表２００５−５１１２９７号公報

ところで、結露法によって製造される多孔フィルムは、上記のように培養面が平坦なフィルムや細胞培養シャーレに比べて、スフェロイドが形成しやすいが、細胞の培養効率が低いという問題があった。

本発明は、細胞の培養効率を向上させることができる多孔フィルム及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の多孔フィルムは、フィルム基材と、ダイヤモンドライクカーボン層とを有するものである。フィルム基材は、疎水性ポリマーを含み、一方の面に開口した複数の孔が形成されている。ダイヤモンドライクカーボン層は、フィルム基材の各面にそれぞれ形成されている。また、フイルム基材は、隣接した孔同士が、フィルム基材の内部で繋がっており、複数の孔が、フィルム基材の表面に沿って配列されており、かつ、フィルムの厚み方向に貫通して形成され、ハニカム構造となっており、厚みが、５００ｎｍ以上１００μｍ以下の範囲内であり、開口の径が、１００ｎｍ以上３０μｍ以下の範囲内である。

ダイヤモンドライクカーボン層は、プラズマ表面処理による親水化のためのものであることが好ましい。

ダイヤモンドライクカーボン層は表面に親水性の官能基を有することが好ましい。

親水性の官能基は、プラズマ表面処理によって付与されたことが好ましい。

ダイヤモンドライクカーボン層は、表面が酸素ガスを用いてプラズマ表面処理されることが好ましい。

ダイヤモンドライクカーボン層が形成された形成領域と非形成領域とを有することが好ましい。

形成領域は、複数設けられ、それぞれが非形成領域に囲まれて相互に独立していることが好ましい。

ダイヤモンドライクカーボン層は、ケイ素原子を含むことが好ましい。

本発明の多孔フィルムの製造方法は、疎水性ポリマーが溶媒に溶けている溶液を流延して流延膜を形成する流延工程と、流延膜上に結露させて水滴を形成する結露工程と、流延膜から溶剤と水滴とを蒸発させることにより、流延膜を複数の孔が厚み方向に貫通して形成されたフィルム基材とする蒸発工程と、フィルム基材の各面にダイヤモンドライクカーボン層を形成するＤＬＣ膜形成工程と、を有するものである。

ＤＬＣ膜形成工程の後に、ダイヤモンドライクカーボン層の表面にプラズマ表面処理を施して親水性の官能基を付与するプラズマ処理工程を有することが好ましい。

本発明によれば、多孔フィルムを、疎水性ポリマーからなるフィルム基材の孔の開口が形成された面に、ダイヤモンドライクカーボン層を形成したから、多孔フィルム上での細胞の培養効率を向上させることができる。

本発明を実施した多孔フィルムの平面図である。 図１のII−II線の沿う断面図である。 図１のIII−III線に沿う断面図である。 多孔フィルムの製造工程を示す説明図である。 多孔フィルムの断面の走査型電子顕微鏡による写真である。 多孔フィルムの断面をさらに拡大した走査型電子顕微鏡による写真である。 多孔フィルムの断面を走査透過型電子顕微鏡による写真である。 ＤＬＣ膜を形成する前のフィルム基材の断面の走査型電子顕微鏡による写真である。 ＤＬＣ膜を形成する前のフィルム基材の断面をさらに拡大したさらに拡大した走査型電子顕微鏡による写真である。 プラズマ表面処理を施す第２実施形態における多孔フィルムの製造工程を示す説明図である。 プラズマ表面処理が施された多孔フィルムを示す断面図である。 プラズマ表面処理を実施した多孔フィルムの断面の走査型電子顕微鏡による写真である。 プラズマ表面処理を実施した得られた多孔フィルムの断面をさらに拡大した走査型電子顕微鏡による写真である。 複数の培養領域を設けた第３実施形態の多孔フィルムを示す斜視図である。 マスク板を示す斜視図である。 実施例で用いたプラズマＣＶＤ装置の概略を示す説明図である。 実施例１で得られた多孔フィルムを一方のフィルム面の垂直方向から見た顕微鏡写真である。 多孔フィルムの表面のＸ線光電子分光分析のスペクトルチャートである。 図１８のスペクトルチャートの一部を拡大したものである。

［第１実施形態］
図１ないし図３に示すように、本発明を実施した多孔フィルム１０は、表面に開口した複数の孔１１を有するフィルム基材１２と、このフィルム基材１２の両表面に膜状に形成されたダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ，Diamond-Like Carbon）層（以下、ＤＬＣ膜と称する）１３とを備える。多孔フィルム１０は、細胞を培養するための培養担体として用いられ、細胞を培養する際には、いずれか一方のフィルム面１０ａに培養する細胞が載せられる。なお、図２，図３では、フィルム基材１２の厚みに対してＤＬＣ膜１３の厚みを誇張して描いてある。

フィルム基材１２には、表面に沿って複数の孔１１がマトリクス状に配列されている。孔１１は、フィルム基材１２を厚み方向に貫通しており、フィルム基材１２の両表面にそれぞれ開口し、表面開口部１１ａを形成している。また、図２、図３に示されるように、隣接した孔１１同士は、フィルム基材１２の内部で繋がっている。各孔１１は、その大きさ、形状が一定であり、表面開口部１１ａの大きさ、形状も一定である。このようなフィルム基材１２は、表面に垂直な方向から見たときに、任意の１つの孔１１を中心にした六角形の各頂点に周囲の６個の孔１１が配された状態に、各孔１１が密に配列されている。これによりフィルム基材１２は、蜂の巣状となるハニカム構造となっている。

ハニカム構造は、表面開口部１１ａの形状や、孔１１のフィルム面１０ａに平行な断面の形状が６角形である必要はない。この例では、表面開口部１１ａの形状は円形となっている。フィルム面１０ａの単位面積当たりの孔１１の密度や隣り合う孔同士の距離等に応じて表面開口部１１ａ、孔１１の断面の形状は例えば丸みを帯びた略６角形や略８角形等になる場合もあり、ハニカム構造とはこのような態様も含む。また、ハニカム構造は、各孔１１が互いに独立している構造の他、この例のように隣接した孔１１同士がフィルム基材１２の内部で繋がっている構造をも含む。さらに、孔１１の配列は、上記のものに限定されない。任意の１つの孔１１の周囲に３〜５個、あるいは７個以上の孔１１が配されてもよく、孔１１が正方配列されてもよい。

フィルム基材１２は、疎水性ポリマーを含む。疎水性ポリマーとしては、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン、ポリヒドロキシブチレート、ポリブタジエン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、およびこれらの繰り返し単位を含む共重合体等が好ましい。なお、フィルム基材１２には、界面活性剤（両親媒性化合物）を、フィルム基材１２の質量に対して１０質量％以下ならば含んでいてもよい。

ＤＬＣ膜１３は、上述のようにフィルム基材１２の表面にそれぞれ形成されるが、ＤＬＣ膜１３は表面開口部１１ａには形成されない。このＤＬＣ膜１３は、ダイヤモンド構造とグラファイト構造の炭素が混在、すなわちダイヤモンド構造に対応するｓｐ^３混成軌道による共有結合を有する炭素と、グラファイト構造に対応するｓｐ^２混成軌道による共有結合を有する炭素が混在した炭素を主成分とする非晶質（アモルファス）の薄膜である。ＤＬＣ膜１３は、炭素と炭化水素のいずれか一方によって構成される。ＤＬＣ膜１３の構造は、ラマン分光法などにより分析することができる。なお、ＤＬＣ膜１３は、ケイ素（Ｓｉ）を含有させたＳｉ−ＤＬＣであってもよい。

多孔フィルム１０では、フィルム基材１２の両面にＤＬＣ膜１３をそれぞれ形成してある。このようにすることにより、両フィルム面１０ａのいずれをも培養面として利用できる他、水に対する濡れ性の向上により培養液に対しても濡れ性が向上する。両フィルム面１０ａの培養液に対する濡れ性が向上することで、培養液が孔１１の内部へ誘導されやすくなり、細胞の培養効率が向上する点で有利である。

上述のように、フィルム基材１２の表面にＤＬＣ膜１３を形成することにより、フィルム面１０ａの水に対する濡れ性を向上させて培養する細胞との親和性が高まり、細胞の培養効率が向上する。また、ＤＬＣ膜１３は、水に対する濡れ性の経時的な低下が小さく、また培養中に多孔フィルム１０を浸漬しても剥がれることがないなど安定している。さらに、ＤＬＣ膜１３は、水に対する濡れ性の経時的な低下が小さいので、多孔フィルム１０は、培養等の使用に供するまでの保管期間を長く設定することができる。加えて、ＤＬＣ膜１３は、例えば有機ポリマーで形成された場合に比べて耐傷性に優れ、多孔フィルム１０は重ねて保管することもできる。

ＤＬＣ膜１３を形成したフィルム面１０ａにおける水の接触角が小さいほど、培養液に対する濡れ性が高まり、さらに細胞との親和性が高まるので、細胞の培養効率を向上させる点で好ましい。フィルム面１０ａにおける水の接触角は、５０°以下であることが好ましく、より好ましくは、４０°以下である。５０°以下であることにより、５０°よりも大きい場合に比べて、培養液に対する濡れ性及び細胞との親和性が高いので、細胞の培養効率のさらなる向上を図ることができる。

ＤＬＣ膜１３は、フィルム基材１２の表面だけではなく孔１１の内壁面に形成されてもよい。孔１１の内部に培養液を導入する観点からは、フィルム基材１２の表面のうち表面開口部１１との境界部分にＤＬＣ膜１３を形成して、水に対する濡れ性を向上させることが重要である。このようにすることによって、本来撥水性であるハニカム構造のフィルムの親水性が向上するので培養液が孔１１の内部に培養液が自然に導入される。培養液が孔１１の内部に導入されることによって、孔１１の内部は空気が排除されて培養液で満たされるようになるから、細胞が多孔フィルム１０に担持されやすくなって増殖の場としての機能、すなわち培養担体としての機能が高まる。このようにして、細胞の培養効率が向上する。

なお、この例では、各孔１１が厚み方向に貫通しているフィルム基材１２を用いているが、フィルム基材１２は、各孔１１が厚み方向に貫通していない構造であってもよい。孔１１が貫通していない構造では、孔１１は、フィルム基材１２の一方の表面にだけ開口するので、この開口している表面にＤＬＣ膜１３を形成する。

フィルム基材１２の厚みＴ１は、５００ｎｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。ＤＬＣ膜１３の厚みＴ２は、１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。多孔フィルム１０の全体としての厚みＴ３は、５００ｎｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。

フィルム基材１２の厚みＴ１を１００μｍ以下とすることで、培養担体に用いる際に培養液の浸透の観点でより好ましくなり、５００ｎｍ以上とすることで、多孔フィルム１０としての自己支持性が確保されるため取り扱いが容易である。また、ＤＬＣ膜１３の厚みＴ２を２００ｎｍ以下とすることで、孔１１の開口部の閉塞がより確実に抑制、すなわち表面開口部１１がより確実に形成され、１０ｎｍ以上とすることで、培養効率向上、水に対する濡れ性の経時的低下が小さいこと、安定性といったＤＬＣ膜１３の前述の種々の機能がより確実に発現する。さらに、多孔フィルム１０の厚みＴ３を１００μｍ以下とすることで、培養担体として用いる際に培養液の浸透の観点でより好ましく、５００ｎｍ以上とすることで多孔フィルム１０としての自己支持性が確保されるため取り扱いが容易である。

なお、孔１１が一方の表面にだけ開口している場合、孔１１の深さは、５００ｎｍ以上５０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。深さを５００ｎｍ以上とすることで、多孔フィルム１０としての自己支持性が確保されるため取り扱いが容易あり、５０μｍ以下とすることで、孔１１の内部が培養液でより充たされやすくなる。

表面開口部１１ａの径φ１は目的に応じてそれぞれ孔径を使い分ける。多孔フィルム１０の用途が細胞培養である場合には、表面開口部１１ａの径φ１は、１００ｎｍ以上３０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。フィルム基材１２の内部における孔１１の径についても同様である。径φ１を１００ｎｍ以上３０μｍ以下とすることで、細胞の培養効率のさらなる向上効果が期待される。

孔１１の間隔Ｄ１は、２００ｎｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。間隔Ｄ１を１００μｍ以下であることで、１００μｍより大きい場合に比べて、培養担体として用いる際に培養液の浸透がより促進される。間隔Ｄ１が２００ｎｍ以上であることで、２００ｎｍ未満の場合に比べて培養担体としてのフィルムの強度がより十分となる。

多孔フィルム１０は、例えば図４に示す多孔フィルム製造工程２０により製造される。フィルム製造工程２０は、溶液調製工程２１、流延工程２２、結露工程２３、蒸発工程２４、剥離工程２５、ＤＬＣ膜形成工程２６とを有する。

溶液調製工程２１は、フィルム基材１２を形成するための溶液３１を調製する工程である。この例では、疎水性ポリマー３２を、溶媒３３に溶解して溶液３１とする。流延工程２２は、溶液３１を支持体（図示省略）の上に流下して広げ、流延膜３４を形成する工程である。支持体は、予め温度を調整しておき、流延膜３４を形成する間も温度を調整していることが好ましい。

結露工程２３は、流延膜３４の膜面に結露させて水滴を形成する工程である。水滴は、周辺の雰囲気の温度よりも低い温度となるように支持体を介して流延膜３４を冷却することで形成される。ただし、複数の水滴の発生のタイミングを揃えたり、形成される水滴の大きさを均一に揃える観点では、支持体が所定の温度に保持されるように支持体の温度を調整しつつ、加湿した気体（例えば空気）を流延膜３４上に供給することが好ましい。

蒸発工程２４は、結露工程２３で形成した水滴と、溶媒３３とを蒸発させる工程である。この蒸発工程２４では、水滴よりも溶媒３３を早く蒸発させる。これにより、流延膜３４中に水滴を沈み込ませ、沈み込んだ水滴を鋳型にして孔１１を形成する。このため、溶媒３３としては、水よりも蒸発速度が大きいものを用いることが好ましい。ただし、水滴が蒸発し始めるタイミングは、溶媒３３のすべてが蒸発し終わった後でなくてもよい。また、形成された孔１１が維持される程度であれば、水滴の蒸発が完了した後にも多少の溶媒３３が流延膜３４に残っていてもよく、この場合には残存している溶媒３３は水滴の蒸発が完了した後に蒸発させる。なお、結露工程２３中に、水滴が流延膜３４中に沈み込みを開始する場合もある。また、上記の結露工程２３、蒸発工程２４は、多孔フィルムの製造方法として周知である結露法の工程である。剥離工程２５では、支持体から流延膜３４をフィルム基材１２として剥がす。

ＤＬＣ膜形成工程２６は、支持体から剥離したフィルム基材１２の表面にＤＬＣ膜１３を形成する。このＤＬＣ膜１３の形成手法は、フィルム基材１２を劣化、破壊するものでなければ特に限定されない。例えばプラズマＣＶＤ（(Chemical Vapor Deposition：化学気相成長)を用いてＤＬＣ膜１３を形成することができる。プラズマＣＶＤによると、フィルム基材１２の劣化、破壊がほとんどなく、ＤＬＣ膜１３が形成される。プラズマＣＶＤ等でＤＬＣ膜１３を形成する際に、孔１１の内壁面にＤＬＣ膜が形成されてもかまわない。ＤＬＣ膜１３のその他の形成手法としては、スパッタリング、イオンプレーティング、イオンビーム蒸着などが挙げられる。

プラズマＣＶＤでＤＬＣ膜１３を形成する場合の原料ガスとしては、例えば、メタン、エタン、プロパン等のアルカン、エチレン、プロピレン等のアルケン、ペンタジエン、ブタジエン等のアルカジエン、アセチレン、メチルアセチレン等のアルキン、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素、シクロプロパン、シクロヘキサン等のシクロアルカン、シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロアルケンなどが挙げられる。原料ガスは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

また、ＤＬＣ膜１３をＳｉ−ＤＬＣで形成する場合、プラズマＣＶＤで成膜する際に、上記原料ガスに、例えばＴＭＳ(tetramethylsilane：テトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ_３）_４）を加えればよい。

走査型電子顕微鏡Scanning Electron Microscope、SEM）による多孔フィルム１０の断面の写真を図５、図６に示す。図６は、図５の写真内でＤＬＣ膜１３及びその周辺を拡大したものである。撮影の際には、多孔フィルム１０を凍結切片法（クライオミクロトーム法）により切片化し、その切片にオスミウムコートを施したものを、走査電子顕微鏡ＳＵ８０３０（株式会社日立ハイテクノロジーズ社製、加速電圧２ｋＶ、作動距離（WD）８ｍｍ）を用いて撮影した。撮影に用いた多孔フィルム１０は、フィルム基材１２は、ポリスチレンからなり、ＤＬＣ膜１３は、原料ガスとしてメタンガスを供給して形成したものである。

また、上記多孔フィルム１０の断面の走査透過型電子顕微鏡（scanning transmission electron microscope; STEM）の写真を図７に示す。多孔フィルム１０の切片を包埋した後に薄切りして超薄切片（厚み１５０ｎｍ）を作成して、これを走査透過電子顕微鏡（加速電圧３０ｋｖ）にて撮影した。

なお、走査型電子顕微鏡によるＤＬＣ膜１３を形成する前のフィルム基材１２の断面の写真を図８，図９に示す。図９は、図８の写真内でＤＬＣ膜１３及びその周辺を拡大したものである。撮影条件は、上記と同じである。

［第２実施形態］
第２実施形態は、プラズマ表面処理によって、ＤＬＣ膜の表面に親水性の官能基を付することにより、多孔フィルムのフィルム面の水に対する濡れ性をより向上させたものである。なお、以下に説明する他は、第１実施形態と同様であり、実質的に同じ部材には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

この第２実施形態では、図１０に示すように、多孔フィルム製造工程４０では、ＤＬＣ膜形成工程２６の後にプラズマ表面処理工程３７を行う。プラズマ表面処理工程３７の各工程は、第１実施形態のものと同じである。プラズマ表面処理工程３７では、プラズマ表面処理（改質処理）をＤＬＣ膜１３の表面に行うことよって、ＤＬＣ膜１３の表面に親水性の官能基を付与した状態にする。プラズマ表面処理では、例えば酸素（Ｏ_２）ガスのプラズマを発生させ、ＤＬＣ膜１３の表面に親水性の官能基を付与した状態にする。これにより、図１１に模式的に示すように、ＤＬＣ膜１３の表面には炭素原子と酸素原子とが結合した親水性の官能基を多く含有する表面膜１３ａが形成される。親水性の官能基（親水基）とは、水中で電離してイオンになるものと、電離せずに水素結合で水和するものとのいずれでもよい。酸素を含んだ親水性の官能基としては、例えば、Ｃ−Ｏ、Ｃ＝Ｏ、Ｏ−Ｃ＝Ｏが挙げられる。

プラズマ表面処理は、例えばＤＬＣ膜１３を形成するためのプラズマＣＶＤ装置をプラズマ表面処理装置として、実施することが可能である。この場合には、プラズマＣＶＤ装置でのＤＬＣ膜１３の形成後に、原料ガスを酸素ガスに切替えればよい。また、プラズマ表面処理を行う際の原料ガスは、酸素ガスに限るものではなく、酸素ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを混合したものでもよい。

プラズマ表面処理を行う場合には、プラズマ中のラジカルやイオンがフィルム基材１２に作用すると、フィルム基材１２の表面や個々の孔１１の内壁面が腐食（エッチング）されてしまい、例えば必要な表面性状が失われたり、ハニカム構造が崩れてしまう場合がある。しかしながら、ＤＬＣ膜１３をフィルム基材１２の表面に形成し、ＤＬＣ膜１３の表面に親水性の官能基を付与するので、フィルム基材１２の表面の劣化がない。なお、孔１１の内壁面にプラズマ中のラジカルやイオンが作用しない方式のプラズマ表面処理装置が選択され、処理条件が設定される。

なお、プラズマ表面処理を実施する前に、例えばアルゴンのプラズマを発生させてＤＬＣ膜１３の表面のクリーニングを行ってもよい。

上記のようにプラズマ表面処理を行うことで、多孔フィルム４１のフィルム面４１ａの水に対する濡れ性をより高くし、細胞の培養効率をより向上させている。また、ＤＬＣ膜１３にプラズマ表面処理を行って得られるより高い水に対する濡れ性は安定しており、経時的にもほとんど低下せず、また培養液などに多孔フィルム４１を浸漬しても濡れ性が維持される。

なお、ＤＬＣ膜１３が形成された所定長のフィルム基材をフィルムロールとしていったん巻き取り、この巻き取ったフィルムロールからフィルム基材を引き出してプラズマ表面処理工程を行ってもよい。プラズマ表面処理に供する前のＤＬＣ膜１３は、前述の通り経時的な安定性に優れるとともに耐傷性に優れるので、プラズマ表面処理に供するまでの保管期間を長く設定することができるとともに、重ねて保管する等の保管態様の自由度も高い。

プラズマ表面処理を施した多孔フィルム４１の走査型電子顕微鏡による断面の写真を図１２、図１３に示す。図１３は、図１２の写真内でＤＬＣ膜１３を含むフィルム面４１ａ及びその周辺を拡大したものである。図１２の撮影の条件は、図５のものと同じであり、図１３の撮影の条件は、図６のものと同じである。撮影に用いた多孔フィルム４１は、フィルム基材１２がポリスチレンからなり、ＤＬＣ膜１３は、原料ガスとしてメタンガスを供給して形成した後に、原料ガスとして酸素ガスだけを供給してプラズマ表面処理を行ったものである。

［第３実施形態］
第３実施形態は、多孔フィルムのフィルム面に、ＤＬＣ膜に培養領域と、非培養領域とを設けたものである。なお、以下に説明する他は、第１実施形態と同様であり、実質的に同じ部材には、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。

図１４に示すように、多孔フィルム５０は、フィルム面５０ａに培養領域５２と、非培養領域５３とが設けられている。培養領域５２は、フィルム面５０ａのうちのＤＬＣ膜１３を形成した形成領域である。一方の非培養領域５３は、ＤＬＣ膜１３を形成していない非形成領域である。なお、この例におけるフィルム基材１２、多孔フィルム５０は、フィルム面５０ａの全面にわたって孔１１が形成されているが、図１４，図１５では、その一部のみを誇張して描いてある。

培養領域５２は、フィルム面５０ａ上に複数設けられており、フィルム面５０ａのうち培養領域５２以外の部分が非培養領域５３である。各培養領域５２は、いずれも非培養領域５３に囲まれて島状に独立している。培養領域５２は、マトリックス状に配されているが、配置態様はマトリックス状に限定されない。培養領域５２内に形成されたＤＬＣ膜１３の表面は、第２実施形態と同じく、プラズマ表面処理を施してあるが、第１実施形態と同じく、プラズマ表面処理が施されないＤＬＣ膜１３であってもよい。

なお、図示されるフィルム面５０ａとは反対側のフィルム面５０ａにも培養領域５２と、非培養領域５３とが設けられている。一方のフィルム面５０ａに設けた培養領域５２の裏側の部分に他方のフィルム面５０ａに培養領域５２が設けられている。なお、一方のフィルム面５０ａに培養領域５２を設け、他方のフィルム面５０ａの全面にＤＬＣ膜１３を形成してもよい。

培養領域５２の形状は、この例では円形であるが、これに限定されない。培養領域５２の直径は、１００μｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。培養領域５２同士の間隔は、培養領域５２の直径と同程度であることが好ましく、１００μｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内が好ましい。

多孔フィルム５０を製造する場合、図１５に示すように、フィルム基材１２にマスク板５４を重ねた状態で、ＤＬＣ膜１３の形成とプラズマ表面処理とを行う。マスク板５４は、例えばフィルム基材１２と同じもしくはフィルム基材１２よりも大きなサイズの板状部材であり、培養領域５２に対応する部分にそれぞれ開口５４ａを形成してある。

フィルム基材１２にマスク板５４に重ねた状態で、プラズマＣＶＤ装置などでＤＬＣ膜１３を形成することにより、開口５４ａから露呈されているフィルム基材１２の表面にＤＬＣ膜１３が形成され、それ以外の表面にはＤＬＣ膜１３は形成されない。また、ＤＬＣ膜１３の形成後に、フィルム基材１２にマスク板５４を重ねた状態を維持して、続けてプラズマ表面処理を行う。これにより、形成されたＤＬＣ膜１３の表面にだけプラズマ表面処理が行われる。したがって、培養領域５２は、水に対する濡れ性がより高いが、非培養領域５３は、フィルム基材１２の表面が露呈しているので水に対する濡れ性が培養領域５２よりも低いものとなる。

多孔フィルム５０では、培養領域５２に細胞を載せて培養を行う。培養領域５２は、水に対する濡れ性が培養領域５２よりも低い非培養領域５３に囲まれている。このため、細胞は培養領域５２から周囲へ移動したり剥がれたりすることなく、培養領域５２上で増え、培養領域５２上で例えばスフェロイドが形成される。また、１枚の多孔フィルム５０に複数の培養領域５２を設けているので、１枚の多孔フィルム５０を用いて同時に複数の培養を独立して行うことができる。

以下に本発明の実施例について説明する。以下の実施例１〜５では、図４または図５に示される多孔フィルム製造工程２０、４０により、多孔フィルム１０、４１を製造した。実施例１〜３では、多孔フィルム製造工程４０によりＤＬＣ膜形成工程２６とプラズマ表面処理工程３７とを行い、実施例４，５では、多孔フィルム製造工程２０によりＤＬＣ膜形成工程２６を行ったがプラズマ表面処理工程３７を行わなかった。

実施例１〜５、比較例１，２に用いたフィルム基材１２は同じ条件で製造したものである。フィルム基材１２を製造するための溶液調製工程２１では、疎水性ポリマー３２としてのポリスチレンを溶媒３３としてのクロロホルムに溶解した。溶液３１における疎水性ポリマー３２の濃度は、０．５質量％とした。この濃度（単位；質量％）は、疎水性ポリマー３２の質量をＭ３２、溶媒３３の質量をＭ３３とするときに、｛Ｍ３２／（Ｍ３２＋Ｍ３３）｝×１００で求めたものである。

流延工程２２では、冷却した支持体としてのガラス板に、溶液３１を流延して流延膜３４を形成した。流延膜３４に加湿した空気を供給しながら流延膜３４を乾燥することで、流延膜３４の表面に結露させて水滴を形成し、最終的に溶媒３３と水滴とを蒸発させることで、結露工程２３、蒸発工程２４を行った。水滴を蒸発させるために、吹き付ける空気を加湿したものから乾燥したものへと切り替えた。これにより、複数の孔１１を有するハニカム構造のフィルム基材１２を形成した。フィルム基材１２は、孔径が均一であり、平均孔径（孔径の平均値）は約５μｍであった。形成したフィルム基材１２を支持体としてのガラス板からはがして、各実施例と各比較例に供した。

［実施例１］
フィルム基材１２に対して、ＤＬＣ膜形成工程２６と、プラズマ表面処理工程３７とを、図１６に示すプラズマＣＶＤ装置６１を用いて実施した。プラズマＣＶＤ装置６１は、真空チャンバ６２、この真空チャンバ６２内に設けた並行平板型の電極６３ａ，６３ｂ、この電極６３ａ，６３ｂに高周波電圧を印加する高周波電源６４、マッチングボックス６５や、真空チャンバ６２内を減圧する真空ポンプ（図示省略）など備えている。プラズマＣＶＤ装置６１は、下側の電極６３ａ上にＤＬＣ膜１３を形成すべき面を電極６３ｂに対面させた状態でフィルム基材１２を置き、シャワーヘッド構造とされた電極６３ｂから原料ガスを電極６３ａに向けて放出する構造である。

ＤＬＣ膜形成工程２６では、真空チャンバ６２内を減圧した状態で、原料ガスを真空チャンバ６２内に導入し、電極６３ａ，６３ｂに高周波電圧を印加して原料ガスをプラズマ化してＤＬＣ膜１３を形成した。この実施例１では、原料ガスとしてメタンガス（ＣＨ_４）を供給することで、炭素と炭化水素とからなるＤＬＣ膜１３を形成した。メタンガス（ＣＨ_４）の流量は、１００×１．６９×１０−４Ｐａ・ｍ^３／秒となるように調整した。また、ガス圧力は０．３×１３３．３２２Ｐａ、高周波電源６４の出力周波数は１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ供給電力（ＲＦ出力）は１００Ｗ、処理時間は１秒とした。

プラズマ表面処理工程３７は、真空チャンバ６２内を十分に排気して、ＤＬＣ膜形成工程２６に続けて行った。プラズマ表面処理工程３７では、原料ガスとして酸素ガス（Ｏ_２）を供給して、ＤＬＣ膜１３の表面に親水性の官能基を付与した。酸素ガスの流量は、５０×１．６９×１０−４Ｐａ・ｍ^３／秒となるように調整した。また、ガス圧力は０．３×１３３．３２２Ｐａ、高周波電源６４の出力周波数は１３．５６ＭＨｚ、ＲＦ供給電力（ＲＦ出力）は５０Ｗ、処理時間は３０秒とした。実施例１で得られた多孔フィルム４１の一方のフィルム面４１ａを垂直方向から見た顕微鏡写真を図１７に示す。

プラズマＣＶＤ装置６１では、フィルム基材１２の片面ごとに、ＤＬＣ膜形成工程２６とプラズマ表面処理工程３７とを１セットにして処理を行った。

［実施例２］
実施例２では、ＤＬＣ膜形成工程２６と、プラズマ表面処理工程３７とを行った。ＤＬＣ膜形成工程２６における原料ガスとして、メタンガス（ＣＨ_４）とＴＭＳ（テトラメチルシラン（Ｓｉ（ＣＨ_３）_４））を供給し、Ｓｉ−ＤＬＣからなるＤＬＣ膜１３を形成した。メタンガスの流量が１００×１．６９×１０−４Ｐａ・ｍ^３／秒、ＴＭＳの流量が２４×１．６９×１０−４Ｐａ・ｍ^３／秒となるように調整した。ＤＬＣ膜形成工程２６の他の条件、及びプラズマ表面処理工程３７の条件は実施例１と同じである。

［実施例３］
実施例３では、ＤＬＣ膜形成工程２６と、プラズマ表面処理工程３７とを行った。プラズマ表面処理工程３７における原料ガスとして、酸素ガス（Ｏ_２）とアルゴンガス（Ａｒ）を供給して、親水性の官能基の付与を行った。アルゴンガスは、酸素ラジカルの反応効率を高める目的で導入したものであり、アルゴン原子を含む親水性の官能基を生成するものではない。酸素ガスの流量が４０×１．６９×１０−４Ｐａ・ｍ^３／秒、アルゴンガスの流量が１０×１．６９×１０−４Ｐａ・ｍ^３／秒となるように調整した。ＤＬＣ膜形成工程２６の条件、及びその他のプラズマ表面処理工程３７の条件は実施例１と同じである。

［実施例４］
実施例４では、ＤＬＣ膜形成工程２６を行い、プラズマ表面処理工程３７を行わなかった。ＤＬＣ膜形成工程２６の各条件は、実施例１と同じである。

［実施例５］
実施例５では、ＤＬＣ膜形成工程２６を行い、プラズマ表面処理工程３７を行わなかった。ＤＬＣ膜形成工程２６の各条件は、実施例２と同じである。

［比較例１］
比較例１では、ＤＬＣ膜形成工程２６を行わずに、プラズマ表面処理工程３７を行った。プラズマ表面処理工程３７の各条件は、実施例１と同じである。

実施例１〜実施例５、比較例１で得られた各多孔フィルム１０、４１について、フィルム面１０ａ，４１ａにおける水に対する濡れ性を評価した。この濡れ性の評価では、フィルム面１０ａ，４１ａ上の水の接触角（単位：°）を測定することにより行った。接触角は、協和界面科学株式会社製ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒシリーズにより測定した。測定では、ＤＬＣ膜形成工程２６、プラズマ表面処理工程３７のいずれかの最終工程が終わって概ね２４時間経過した時点と、７日すなわち１週間経過した時点とでそれぞれ行った。この測定結果を、ＤＬＣ膜形成工程２６、プラズマ表面処理工程３７の条件とともに表１に示す。概ね２４時間経過した時点の接触角は「２４時間」欄に、概ね１週間経過した時点の接触角は「１週間」欄に示してある。また、ＤＬＣ膜形成工程２６、プラズマ表面処理工程３７を行っていないフィルム基材１２についても同様に水の接触角（単位：°）を測定した結果を示す。

また、フィルム基材１２、実施例１、４で得られ、製造から２４時間が経過した多孔フィルム１０，４１の表面をＸ線光電子分光分析（ESCA, Electron Spectroscopy foe Chemical Analysis）により分析（確認）した。この分光分析のスペクトルチャートを図１８に示し、そのスペクトルチャートの一部を図１９に拡大して示す。図１８及び図１９においては、縦軸は強度（単位の「Counts／sec」はパルス数／秒を意味する）であり、横軸は結合エネルギー（単位はｅＶ）である。×は、フィルム基材１２についてのデータであり、○は実施例１の多孔フィルム４１のデータであり、□は実施例４の多孔フィルム１０のデータである。図１８、図１９に示されるスペクトルチャートから、実施例１，４で得られた多孔フィルム１０，４１は、フィルム基材１２に対して、Ｃ−Ｏ、Ｃ＝Ｏ、Ｏ−Ｃ＝Ｏを含む官能基が増大していることがわかる。

また、実施例１で得られた多孔フィルム４１については、１週間を経過したものについてもＸ線光電子分光分析により調べており、あわせて図１８、図１９に示してある。この１週間経過したデータは、図１８、図１９中において▲で示してある。１週間を経過した実施例１の多孔フィルム４１は、フィルム基材１２の表面に比べて十分に多く存在していることがわかる。この上記官能基の変化と実施例１で得られた多孔フィルム４１の水の接触角の変化とから、少なくとも上記官能基が親水性の官能基であることが分かる。

なお、プラズマ表面処理を行わない実施例４の多孔フィルム１０では、ＤＬＣ膜１３の表面に空気中の酸素と結合することにより、からＤＬＣ膜１３の表面に親水性の官能基（Ｃ−Ｏ、Ｃ＝Ｏ、Ｏ−Ｃ＝Ｃ）が生成されたものと推測される。

また、上記の例では、結露法によりフィルム基材を作製した例について説明したが、フィルム基材は、他の方法、例えばナノインプリントで作製されたものでもよい。

１０，４１，５０ 多孔フィルム
１１ 孔
１２ フィルム基材
１３ ダイヤモンドライクカーボン膜
２０，４０ 多孔フィルム製造工程
２６ ＤＬＣ膜形成工程
２７ プラズマ表面処理工程

Claims (10)

1. 疎水性ポリマーを含み、一方の面に開口した複数の孔が形成されたフィルム基材と、
   前記フィルム基材の各面にそれぞれ形成されているダイヤモンドライクカーボン層と、
   を有し、
   前記フィルム基材は、
   隣接した前記孔同士が、前記フィルム基材の内部で繋がっており、
   前記複数の孔が、前記フィルム基材の表面に沿って配列されており、かつ、前記フィルムの厚み方向に貫通して形成され、
   ハニカム構造となっており、
   厚みが、５００ｎｍ以上１００μｍ以下の範囲内であり、
   前記開口の径が、１００ｎｍ以上３０μｍ以下の範囲内である、
   ことを特徴とする多孔フィルム。
2. 前記ダイヤモンドライクカーボン層は、プラズマ表面処理による親水化のためのものであることを特徴とする請求項１記載の多孔フィルム。
3. 前記ダイヤモンドライクカーボン層は表面に親水性の官能基を有することを特徴とする請求項１に記載の多孔フィルム。
4. 前記親水性の官能基は、プラズマ表面処理によって付与されたことを特徴とする請求項３に記載の多孔フィルム。
5. 前記ダイヤモンドライクカーボン層は、表面が酸素ガスを用いてプラズマ表面処理されることを特徴とする請求項３または４に記載の多孔フィルム。
6. 前記ダイヤモンドライクカーボン層が形成された形成領域と非形成領域とを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の多孔フィルム。
7. 前記形成領域は、複数設けられ、それぞれが前記非形成領域に囲まれて相互に独立していることを特徴とする請求項６に記載の多孔フィルム。
8. 前記ダイヤモンドライクカーボン層は、ケイ素原子を含むことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の多孔フィルム。
9. 疎水性ポリマーが溶媒に溶けている溶液を流延して流延膜を形成する流延工程と、
   前記流延膜上に結露させて水滴を形成する結露工程と、
   前記流延膜から前記溶剤と前記水滴とを蒸発させることにより、前記流延膜を複数の孔が厚み方向に貫通して形成されたフィルム基材とする蒸発工程と、
   前記フィルム基材の各面にダイヤモンドライクカーボン層を形成するＤＬＣ膜形成工程と、
   を有することを特徴とする多孔フィルムの製造方法。
10. 前記ＤＬＣ膜形成工程の後に、前記ダイヤモンドライクカーボン層の表面にプラズマ表面処理を施して親水性の官能基を付与するプラズマ処理工程を有することを特徴とする請求項９に記載の多孔フィルムの製造方法。