JPWO2019146557A1 - Molding material - Google Patents
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Abstract
フィルムと立体構造体とのいずれの多孔成形体も製造でき、かつ、空隙部が規則性をもって密に配列した多孔成形体を製造できる成形材料を提供する。成形材料(11)は、多孔成形体としての多孔フィルム(10)と多孔立体物(30)との材料である。成形材料(11)は、分散相(51)と連続相(52)とを有するエマルションであり、連続相(52)が水相となっている。分散相(51)の体積をX1とし、連続相(52)の体積をX2とするときに、X1/(X1+X2)は0.5以上0.9以下の範囲内である。連続相(52)は硬化性化合物を含有している。Provided is a molding material capable of producing any porous molded body of a film and a three-dimensional structure, and capable of producing a porous molded body in which voids are regularly and densely arranged. The molding material (11) is a material of a porous film (10) as a porous molded body and a porous three-dimensional object (30). The molding material (11) is an emulsion having a dispersed phase (51) and a continuous phase (52), and the continuous phase (52) is an aqueous phase. When the volume of the dispersed phase (51) is X1 and the volume of the continuous phase (52) is X2, X1 / (X1 + X2) is in the range of 0.5 or more and 0.9 or less. The continuous phase (52) contains a curable compound.
Description
本発明は、成形材料に関する。 The present invention relates to molding materials.
微小な空隙部(孔)がフィルム面に沿って規則的に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フィルム状の多孔成形体(以下、多孔フィルムと称する)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、結露法(Breath Figure法とも呼ばれる)により製造される。結露法は、多孔フィルムを形成するための疎水性の素材が含まれる溶液を流延することにより流延膜を形成し、この流延膜に結露させた後に溶媒と水滴とを蒸発させることにより多孔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、水滴が鋳型となって極めて微小な多数の空隙部が規則的な配列をなした状態に形成されているので、例えば、細胞を培養する細胞培養基材(培養担体)、癒着防止材料、あるいはろ過フィルタなどの医療分野に有用である。 A film-like porous molded body (hereinafter referred to as a porous film) having a honeycomb structure is known in which a plurality of minute voids (pores) are regularly formed side by side along the film surface. The porous film having this honeycomb structure is produced by a dew condensation method (also called a Breath Figure method). In the dew condensation method, a cast film is formed by casting a solution containing a hydrophobic material for forming a porous film, and after dew condensation is formed on the cast film, the solvent and water droplets are evaporated. This is a method for producing a porous film. The porous film obtained by this dew condensation method is formed in a state in which a large number of extremely minute voids are regularly arranged using water droplets as a template. Therefore, for example, a cell culture substrate for culturing cells ( It is useful in the medical field such as culture carrier), anti-adhesion material, or filtration filter.
また、特許文献1には、形成される空隙部の径が上記の結露法により製造される多孔フィルムよりも大きく、かつ親水性の素材で構成された多孔フィルムが記載されている。特許文献1の多孔フィルムは、エマルションから製造されている。特許文献2にも、エマルションから製造され、親水性の素材で構成された多孔フィルムが記載されている。 Further, Patent Document 1 describes a porous film in which the diameter of the formed void portion is larger than that of the porous film produced by the above-mentioned dew condensation method and is made of a hydrophilic material. The porous film of Patent Document 1 is manufactured from an emulsion. Patent Document 2 also describes a porous film produced from an emulsion and made of a hydrophilic material.
また、特許文献3には、フィルム及びフィルムよりも厚い立体(三次元)構造体の多孔成形体が記載されている。この特許文献3の多孔成形体もエマルションから製造され、エマルションは分散相である水滴の質量Wと連続相である油相の質量Oとの比率W/Oが3/1以上になっている。 Further, Patent Document 3 describes a film and a porous molded body having a three-dimensional (three-dimensional) structure thicker than the film. The porous molded product of Patent Document 3 is also produced from an emulsion, and the emulsion has a ratio W / O of the mass W of water droplets as a dispersed phase and the mass O of an oil phase as a continuous phase of 3/1 or more.
結露法により製造される多孔フィルムは、水滴を上記のように鋳型とするという製造方法から、構成する素材が疎水性に限られる。また、結露法で形成できる空隙部は成形体表面に限られる。また、特許文献1及び特許文献2の手法は、親水性の素材で多孔成形体が得られるものの、得られる多孔成形体はフィルムという薄物に限られる。そして、特許文献2の多孔フィルム及び特許文献3の多孔成形体は、空隙率は高いものの、空隙部の配列状態は整然さに欠けており、規則性があるとは言いがたい。この点、多孔成形体としてフィルムと立体構造体とのいずれの形態もとりえることができ、孔の径が結露法よりも大きく形成され、空隙部が規則性をもって密に配列したものがあれば、多孔成形体の用途が広がる。 The porous film produced by the dew condensation method is limited to hydrophobic materials because of the production method in which water droplets are used as a mold as described above. Further, the voids that can be formed by the dew condensation method are limited to the surface of the molded body. Further, although the methods of Patent Document 1 and Patent Document 2 can obtain a porous molded product from a hydrophilic material, the obtained porous molded product is limited to a thin material such as a film. The porous film of Patent Document 2 and the porous molded product of Patent Document 3 have a high porosity, but the arrangement state of the voids is lacking in order, and it cannot be said that they are regular. In this regard, if the porous molded body can take any form of a film and a three-dimensional structure, the pore diameter is formed larger than that of the dew condensation method, and the voids are regularly and densely arranged. Widespread use of porous molded products.
そこで、本発明は、フィルムと立体構造体とのいずれの多孔成形体も製造でき、かつ、空隙部が規則性をもって密に配列した多孔成形体を製造できる成形材料を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a molding material capable of producing any porous molded product of a film and a three-dimensional structure, and capable of producing a porous molded product in which voids are regularly and densely arranged. ..
上記課題を解決するために、本発明の成形材料は、分散相と連続相とのいずれか一方が水相であるエマルションであり、連続相が硬化性化合物を含有する。分散相の体積をX1とし、連続相の体積をX2とするときに、X1/(X1+X2)が0.5以上0.9以下の範囲内である。 In order to solve the above problems, the molding material of the present invention is an emulsion in which either the dispersed phase or the continuous phase is an aqueous phase, and the continuous phase contains a curable compound. When the volume of the dispersed phase is X1 and the volume of the continuous phase is X2, X1 / (X1 + X2) is in the range of 0.5 or more and 0.9 or less.
分散相の液滴は変形自在であることが好ましい。分散相の比重をY1、連続相の比重をY2とするときに、Y1−Y2で求める比重差が0.001以上であることが好ましい。 It is preferable that the droplets in the dispersed phase are deformable. When the specific gravity of the dispersed phase is Y1 and the specific gravity of the continuous phase is Y2, the specific gravity difference obtained by Y1-Y2 is preferably 0.001 or more.
水相が連続相であることが好ましい。この場合には、分散相は比重調整剤を含有することが好ましい。 The aqueous phase is preferably a continuous phase. In this case, the dispersed phase preferably contains a specific gravity adjusting agent.
硬化性化合物は、エネルギ線の照射により硬化するエネルギ線硬化性化合物、または、加熱により硬化する熱硬化性化合物であることが好ましい。硬化性化合物は生体適合性を有することが好ましい。 The curable compound is preferably an energy ray-curable compound that is cured by irradiation with energy rays, or a thermosetting compound that is cured by heating. The curable compound is preferably biocompatible.
本発明によれば、フィルムと立体構造体とのいずれの多孔成形体も製造でき、かつ、空隙部が規則性をもって密に配列した多孔成形体を製造できる。 According to the present invention, any porous molded product of a film and a three-dimensional structure can be produced, and a porous molded product in which voids are regularly and densely arranged can be produced.
図1に示すフィルム状の多孔成形体(以下、多孔フィルムと称する)10は、後述の成形材料11(図11参照)から得られる一例である。多孔フィルム10は、孔としての空隙部12が複数形成されている。
The film-shaped porous molded body (hereinafter referred to as a porous film) 10 shown in FIG. 1 is an example obtained from a molding material 11 (see FIG. 11) described later. The
複数の空隙部12は、サイズ(形状及び大きさ)が互いに概ね等しい。空隙部12は、一方のフィルム面(以下、第1フィルム面と称する)10aに沿ってヘキサゴナル状に最密に配列、すなわち、二次元ヘキサゴナル状に最密配列しており、かつ、第1フィルム面10aに開口している。これにより、多孔フィルム10は、ハニカム構造とされている。空隙部12は球形であるが、上記の通り最密配列していることから厳密な真球形ではなく、真球が幾分ひずんだ球形となっている。なお、空隙部12が第1フィルム面10aに形成している開口部には符号12aを付す。空隙部12の径D12は、0.4mmであるが、この例に限られず、0.1mm以上1mm以下の範囲内で形成できる。
The sizes (shape and size) of the plurality of
空隙部12同士は図1及び図2に示すように連通しており、空隙部12と空隙部12との間の隔壁13には図2に示すように連通孔13aが形成されている。したがって、個々の空隙部12は仮想的に区画した概念上の空間部分であり、これらの複数の空隙部12は多孔フィルム10の内部において第1フィルム面10aに沿って連続した空隙を形成している。空隙部12同士が連通しているから、例えば、細胞培養基材、光散乱防止フィルタ、吸音材、ろ過フィルタなど種々の用途に用いることができる。空隙部12は、図2に示すように、厚み方向に貫通しており、他方のフィルム面(以下、第2フィルム面と称する)10bにも開口している。図2において空隙部12が第2フィルム面10bに形成している開口部にも符号12aを付す。
The
多孔フィルム10の厚みT10は、0.2mmであるが、この例に限られず、0.05mm以上1mm以下の範囲内に形成できる。なお、本実施形態では、成形体のうち、厚みが1mm以下である場合をフィルムとみなし、厚みがフィルムよりも大きい場合、すなわち1mmを超えた場合を立体(三次元)構造体とみなしている。
The thickness T10 of the
多孔フィルム10は厚み方向において空隙部12が1層形成されている例であるが、成形材料11により得られる多孔フィルムはこれに限られない。例えば、厚み方向において空隙部12が2層以上すなわち複層に形成されている多孔フィルムもある。厚み方向において空隙部12が複層に形成されている場合には、最密配列状態に複数の空隙部12が形成される。
The
多孔フィルム10は、親水性の素材であるポリアクリルアミドで形成されている。多孔フィルム10を形成する親水性の他の素材としては、例えば、各種水溶性ポリマー、多糖類(例えば、セルロースまたはキトサン等)、タンパク質(例えば、コラーゲンまたはフィブロイン等)などが挙げられ、これらのうちの少なくとも2種の混合物であってもよい。親水性の素材で形成されている多孔フィルム10は、例えば、細胞培養基材、光散乱防止フィルタ、吸音材、ろ過フィルタなど種々の用途に用いることができる。
The
また、多孔フィルム10は、疎水性の素材で形成されている場合もある。疎水性の素材としては、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン系樹脂(シリコーン,silicone)などが挙げられ、これらのうちの少なくとも2種の混合物であってもよい。疎水性の素材で形成されている多孔フィルム10は、例えば、細胞培養基材、光散乱防止フィルタ、吸音材、ろ過フィルタなど種々の用途に用いることができる。なお、親水性とは、純水に対する溶解度が0.2g/ミリリットル以上であることを意味し、疎水性とは、純水に対する溶解度が0.01g/ミリリットル以下であることを意味する。純水に対する溶解度は、本実施形態では、OECD guidelines for the Testing of Chemicalsに記載のTest No.105:Water Solubility(OECDは、経済協力開発機構(Organisation for Economic Co-operation and Development))により求めている。なお、後述の成形材料11が界面活性剤を含有している場合には、得られる多孔フィルム10にも界面活性剤が含まれている場合がある。以上のように空隙部12が規則性をもって密に配列している多孔フィルム10の態様は、例えば図3に示す通り、X線CT(Computed Tomography,コンピュータ断層撮影)画像により確認している。なお、図3の画像は、後述の方法で得られた多孔フィルム10を水中で保存しておき、その後、水から取り出し、凍結乾燥したものを撮影した画像である。
Further, the
図4に示す立体構造体の多孔成形体(以下、多孔立体物と称する)30も、多孔フィルム10と同様に、後述の成形材料11(図11参照)から得られる例である。多孔立体物30は、円柱体、すなわち断面円形の円柱状に形成されており、底面30Bの直径D30が10mm、高さH30が10mmである。ただし、形状及び大きさはこの例に限定されず、直交する3方向の寸法のうち最も小さい寸法が1mmを超えていればよい。
The porous molded body (hereinafter referred to as a porous three-dimensional object) 30 of the three-dimensional structure shown in FIG. 4 is also an example obtained from the molding material 11 (see FIG. 11) described later, similarly to the
多孔立体物30は、孔としての空隙部12が表面及び内部に、複数形成されている。なお、図4においては、図の煩雑化を避けるために、多数の空隙部12のうちの一部のみを描いてある。多孔立体物30は、前述の多孔フィルム10の空隙部12が厚み方向において3層以上である複層に形成されている場合と同様の構造を有している。複数の空隙部12は最密配列状態となっており、いずれの方向においても空隙部12同士は連通し、空隙部12と空隙部12との間の隔壁13(図2参照)には連通孔13a(図2参照)が形成されている。空隙部12同士が連通しているから、例えば、細胞培養基材、光散乱防止フィルタ、吸音材、ろ過フィルタなど種々の用途に用いることができる。なお、最密配列状態とは、空隙部12が六方最密充填構造として配列している状態と、立方最密充填構造(面心立方格子構造)として配列している状態との両方がある。
The porous three-
以上のように空隙部12が規則性をもって密に配列している多孔立体物30の態様は、例えば、図5に示す通りデジタルカメラを用いた撮影画像と、図6に示す通り光学顕微鏡での撮影画像と、図7に示す通りX線CT画像とにより確認している。図5は、後述の方法で得られた多孔立体物30を、容器内の水中に浸漬した状態にし、容器外から撮影した画像である。容器の上部には白い蓋があり、図5は、この蓋をヒトの指で摘まむことにより容器を支持した状態で撮影した画像となっている。図6は、図5と同じく容器内で水中浸漬状態としている多孔立体物30を撮影した画像である。また、図7の画像は、後述の方法で得られた多孔立体物30を水中で保存しておき、その後、水から取り出し、凍結乾燥したものを撮影した画像である。
As described above, the aspect of the porous three-
多孔フィルム10は、膜形成工程と、硬化工程と、分散相除去工程とを有する製造方法により製造される。膜形成工程は、成形材料11からなる膜(以下、液膜と称する)39(図9参照)を形成する工程であり、膜形成工程には例えば図8に示す膜形成ユニット40が用いられる。膜形成ユニット40は、第1ガラス板41及び第2ガラス板42と、一対のスペーサ45と、供給部46とを備える。第1ガラス板41と第2ガラス板42とは、いずれも概ね水平な姿勢とされ、一方の第1ガラス板41が図8における下方、他方の第2ガラス板42が図8における上方の位置関係で互いに平行配置されている。第2ガラス板42は、第1ガラス板41の上面41Uの一部が露呈する状態に、水平方向において第1ガラス板41とずらした状態に配される。なお、第1ガラス板41と第2ガラス板42とは、この例では、後述の硬化工程で用いる光源60(図9参照)からの光を透過するガラスで形成されている。
The
スペーサ45は、第1ガラス板41と第2ガラス42との間に隙間47を形成するためのものである。スペーサ45は、第1ガラス板41及び第2ガラス42の一端側と他端側とのそれぞれに、かつ、第1ガラス板41と第2ガラス板42との間に配される。スペーサ45は、この例では断面矩形の棒状に形成されているが、第1ガラス板41と第2ガラス板42との間に隙間47を形成できるものであれば形状は特に限定されない。隙間47の大きさG47、すなわち第1ガラス板41と第2ガラス板42との距離は、形成する液膜39(図9参照)の厚みに応じて設定される。この例では、形成する液膜39の厚みを、製造する多孔フィルム10の厚みT10と同じ400μmにしており、そのため、隙間47の大きさG47も400μmに設定している。
The
供給部46は、第1ガラス板41と第2ガラス板42との間に、液体の成形材料11を供給するためのものである。成形材料11は、第1ガラス板41の上面41Uの露呈した一部領域に、かつ、第2ガラス板42との間の隙間47にできるだけ近い位置に供給される。これにより、成形材料11は、毛管力により隙間47に入り込む。
The
成形材料11はエマルション(エマルジョン,乳濁液)であり、この例では、親水性の素材で形成された多孔フィルム10を製造するために、分散相51である液滴を油相、連続相52を水相としている。疎水性の素材で形成された多孔フィルム10を製造する場合には、分散相51である液滴を水相、連続相52を油相にすればよい。連続相52には、多孔フィルム10を構成する素材の原料として、硬化性化合物が含まれる。この例の硬化性化合物はアクリルアミドとしている。なお、連続相52には、硬化性化合物の溶剤が含まれていてもよい。分散相51である液滴は、多孔フィルム10における空隙部12の鋳型(テンプレート)として機能するものであり、この例の分散相51はポリジメチルシロキサンを含有している。成形材料11は、分散相51が後述するように高い体積比率で、すなわち密な状態に含まれている。このため、成形材料11は、分散相51が密の状態で隙間47に入り込む。これにより、隙間47において、分散相51である液滴が互いに接した状態で配置する。その結果、液膜39において分散相51の配列はより規則的になる。また、分散相51が互いに接した状態で配置した液膜39は、分散相除去工程においては分散相51が除去されやすいから、空隙部12同士が連通した多孔フィルム10が得られる。
The
また、後述するように分散相51の液滴は変形自在であり、そのため、密な状態に含まれる分散相51は規則的な配列をより確実に形成しながら隙間47の奥へ移動する。そのため、液膜39においては、より確実に規則性をもった配列で分散相51が分布し、かつ、分散相51同士がより確実に接した状態で配置する。
Further, as will be described later, the droplets of the dispersed
硬化工程は、液膜39の連続相52に含まれる硬化性化合物を硬化する工程である。本例の硬化性化合物であるアクリルアミドは光硬化性化合物であるので、硬化工程には例えば図9に示すように光源60が用いられる。液膜39を挟持した状態の第1ガラス板41と第2ガラス板42とを載置し、光源60は第2ガラス板42の図9における上方に配してある。この状態で、光源60から硬化性化合物を硬化する光を射出することにより、透明な第2ガラス板42を介して液膜39に光が照射され、この照射により硬化性化合物が硬化し、液膜39は連続相52が固まった固化膜(図示無し)となる。なお、この例の光硬化性化合物としてのアクリルアミドは、後述のように紫外線の照射により硬化する紫外線硬化性化合物であるから、光源60は光として紫外線を照射する。この例の第1ガラス板41は第2ガラス板42と同素材で構成されているから、第1ガラス板41を介して液膜39に光を照射してもよい。なお、第1ガラス板41と第2ガラス板42との間には前述の通りスペーサ45があるが、図9では図示を略してある。
The curing step is a step of curing the curable compound contained in the
硬化工程のための硬化装置は、光源60に限定されず、硬化手法に応じて決定される。例えば硬化性化合物が、加熱により硬化する熱硬化性化合物である場合には、硬化工程には加熱オーブン(加熱恒温槽)または赤外線ヒータなどの、各種加熱装置が用いられる。また、硬化性化合物が、イオン反応により硬化するイオン硬化性化合物である場合には、硬化装置として例えば、イオン溶液を収容した液槽が用いられる。具体的手法としては、この液槽のイオン溶液(例えばカルシウムイオンを含有する液)に、第1ガラス板41と第2ガラス板42とに挟持された状態の液膜39を浸漬することにより、イオン硬化性化合物(例えばアルギン酸ナトリウム)が硬化する。
The curing apparatus for the curing step is not limited to the
連続相52が硬化性化合物に加えて硬化性化合物の溶剤を含有している場合には、硬化工程を終えた時点においてその溶剤が残存していることがある。このような場合には、硬化性化合物が硬化した状態であっても連続相52としては完全には固化せずに柔軟性を有していることもある。
When the
分散相除去工程は、硬化工程により得られた固化膜から分散相51を除去する工程である。本例では、固化膜中の分散相51に溶解性を示し、かつ、固化膜中の連続相(硬化性化合物の硬化により生成した生成物)に対して非溶解性の液体(図示無し)に、固化膜を浸漬することにより、固化膜から分散相51を除去している。この例で用いる液体は、アセトンであるが、アセトンに限定されない。なお、用いる液体は、固化膜中の連続相に対する非溶解性は、全く溶解しないという意味に限定されず、用いる液体に対する硬化後の連続相の溶解度が0.01g/ミリリットル以下であれば非溶解性であるとみなしてよい。ただし、前述のように連続相において硬化性化合物の溶剤が残存している場合には、連続相の溶解度が0.01g/ミリリットルよりも大きくても、硬化性化合物の硬化により生成する生成物の溶解度が0.01g/ミリリットル以下であれば非溶解性であるとみなしてよい。固化膜中において分散相51が互いに接しているから、分散相51は除去されやすく、また、本例の浸漬のような、乾燥以外の手法によっても分散相51が除去される。したがって、分散相51として用いる素材選定に自由度がある。このように、分散相51として用いる素材の自由度が高いから、分散相51とともに用いる連続相52の素材選定にも自由度が高く、その結果、種々の素材の多孔フィルム10が得られる。
The dispersed phase removing step is a step of removing the dispersed
分散相除去工程の後に、第1ガラス板41と第2ガラス板42との少なくとも一方を多孔フィルム10から剥がす。この例では、第1ガラス板41と多孔フィルム10と第2ガラス板42との積層物を、25℃の水が収容されている浴槽の水中に浸漬することにより、第1ガラス板41と第2ガラス板42との両方を多孔フィルム10から剥がしている。
After the dispersed phase removing step, at least one of the
多孔立体物30は、立体化工程と、硬化工程と、分散相除去工程とを有する製造方法により製造される。立体化工程は、図10に示すように、容器65に成形材料11を収容する工程である。容器65は、多孔立体物30の全体を含む大きさ、すなわち多孔立体物30が入る大きさとする。この例では、多孔立体物30の外形(形及び大きさ)である内壁をもった容器65を用いている。また、容器65は、上記の光源60からの光が透過するガラス製である。収容した時点で、分散相51が互いに接した状態になっている場合には、すぐに硬化工程に供してもよい。また、収容した時点で、成形材料11に分散相51同士が離れている領域が認められた場合には、互いに接した状態になるまで、静置、あるいは穏やかに振動及び/または揺動させるなどの処理を行ってから硬化工程に供するとよい。
The porous three-
硬化工程は、容器65を前述の光源60下に載置し、成形材料11中の硬化性化合物を硬化する。成形材料11に光が照射されればよいから、光源60と容器65との位置関係は、特に限定されない。また、複数の光源60を容器65の周囲に配し、互いに異なる方向から容器65に向けて光を射出してもよい。硬化により得られた固化立体物(図示無し)は、前述の分散相除去工程に供し、分散相51を除去することにより多孔立体物30が得られる。分散相51が後述の体積比率で含まれているため、立体化工程において分散相51である液滴が互いに接した状態で配置し、その配列はより規則的になる。また、分散相51が互いに接した状態で配置しているから、分散相除去工程においては分散相51が除去されやすく、その結果、空隙部12同士が連通した多孔立体物30が得られる。
In the curing step, the
図11を参照しながら本発明の一実施形態である成形材料11の詳細を説明する。なお、図11には、成形材料11が保存容器71に入っている状態として図示してある。成形材料11は、分散相51と連続相52とからなるエマルションである。連続相52は多孔フィルム10及び多孔立体物30を構成する素材の原料としての硬化性化合物を含有し、分散相51は空隙部12の鋳型として機能する。この例では、親水性の素材で形成された多孔フィルム10及び多孔立体物30を製造するために、前述のように、分散相51としての液滴を油相、連続相52を水相としている。しかし、疎水性の素材で形成された多孔フィルム10及び多孔立体物30を製造する場合には、分散相51を水相とし、連続相52を油相とするとよい。このように、成形材料11は、連続相52に疎水性と親水性との素材のいずれの原料を用いることもできるから、親水性と疎水性との各種の多孔フィルム10及び多孔立体物30を製造することができ、そのため、多孔成形体の用途が広がる。なお、本例では分散相51として、ポリジメチルシロキサンを用いている。
The details of the
成形材料11は、分散相51の体積比率が0.5以上0.9以下の範囲内であり、このように高い体積比率で分散相51を含有する。分散相51の体積比率は、分散相51の体積をX1とし、連続相52の体積をX2とするときに、X1/(X1+X2)で求める。分散相51の体積比率が0.5以上であることにより、0.5未満である場合に比べて、多孔フィルム10を製造する場合には、前述の通り、膜形成工程においては、分散相51が密の状態で隙間47(図8参照)に入り込み、これにより、隙間47において分散相51である液滴が互いに接した状態で配置する。また、多孔立体物30を製造する場合には、前述の通り、分散相51である液滴が互いに接した状態で配置し、その配列はより規則的になる。分散相51の体積比率が0.9以下であることにより、0.9を超える場合に比べて、分散相51同士の合一化が、より確実に抑制できる。そのため、均一な大きさの空隙部12が規則的に配列した多孔フィルム10及び多孔立体物30がより製造しやすい。
The
分散相51の体積比率は、0.6以上0.85以下であることがより好ましく、0.7以上0.8以下であることがさらに好ましい。分散相51の体積比率の求め方としては、例えば、顕微鏡で観察される画像から求める方法がある。具体的には、成形材料11の観察画像から分散相51の液滴の平均サイズと個数密度とを求め、これら平均サイズと個数密度とから分散相51の体積比率を算出することができる。また、成形材料11の分散相51の体積比率と、得られる多孔フィルム10または多孔立体物30の空隙部12の体積比率とが同じ場合には、多孔フィルム10または多孔立体物30の観察画像から空隙部12の平均サイズと個数密度とを求め、これらから空隙部12の体積比率を求めることにより、これを成形材料11における分散相51の体積比率とみなしてもよい。
The volume ratio of the dispersed
分散相51の液滴は変形自在であることが好ましく、本例でもそのようにしている。このため、前述のように、膜形成ユニット40(図8参照)を用いて多孔フィルム10を製造する場合には、密な状態に含まれる分散相51は規則的な配列をより確実に形成しながら隙間47の奥へ移動する。そのため、液膜39はより確実に規則性をもった配列で分散相51が分布し、かつ、分散相51同士がより確実に接した状態で配置する。また、多孔立体物30を製造する場合においても同様に、規則的な配列をより確実に形成する。多孔立体物30を製造する場合においては、分散相51の液滴が変形自在であることと、分散相51と連続相52との比重に差がある場合にはその比重差とが相まって、分散相51同士の接触面積がより大きくなる。そのため、得られる多孔立体物30には、より大きな連通孔が形成される。このように連通孔がより大きく形成されることは、例えば多孔立体物30を細胞培養基材として用いる場合において、培養された細胞間の相互作用経路が確保されるから有効である。
The droplets of the dispersed
分散相51である液滴の径は、20μm以上1mm以下の範囲内であることが好ましい。20μm以上であることにより、20μm未満である場合に比べて、液滴同士の合一が起こりにくく、変形自在な液滴の分散相51としてより確実に保持される。1mm以下であることにより、1mmより大きい場合に比べて、放置状態において液滴の形状をより確実に球形に保持できる。分散相51の径は、0.1mm以上1mm以下の範囲内であることがより好ましく、0.2mm以上0.6mm以下の範囲内であることがさらに好ましい。
The diameter of the droplet which is the dispersed
分散相51の比重をY1とし、連続相52の比重をY2とするときに、Y1−Y2で求める比重差は、0.001以上であることが好ましく、本例では0.080としている。比重差が0.001以上であることにより、0.001未満である場合に比べて、分散相51を成形材料11内において、鉛直方向において偏在、すなわち下方に偏在させることが容易になる。このように、分散相51と連続相52とが成形材料11内において鉛直方向でより容易に分離するため、液膜形成工程及び立体化工程において、分散相51同士がより確実に接した状態で成形材料11を保持することができる。特に、親水性の素材の多孔立体物30を製造する場合には、立体化工程と硬化工程とにおいて分散相51の浮上が抑えられるから、より容易に多孔立体物30が製造できる。
When the specific gravity of the dispersed
比重差は、0.001以上0.200以下の範囲内であることがより好ましい。0.200以下であることにより、0.200を超える場合に比べて、液滴である分散相51同士の合一が、より確実に及び/またはより長期に、抑えられる。例えば、比重差が大きすぎる場合には、下方に偏在した状態(沈殿状態)にある分散相51が押しつぶされ、液滴としての安定状態が乱されることがあるからである。比重差は、0.030以上0.150以下の範囲内であることがさらに好ましく、0.050以上0.100以下の範囲内であることが特に好ましい。
The difference in specific gravity is more preferably in the range of 0.001 or more and 0.200 or less. When it is 0.200 or less, the coalescence of the dispersed phases 51 which are droplets is suppressed more reliably and / or for a longer period of time as compared with the case where it exceeds 0.200. For example, if the difference in specific gravity is too large, the dispersed
比重Y1と比重Y2とは、25℃における水の比重を1とする基準で求めている。本実施形態では、より具体的には、後述の第1液88の比重をY1とし、後述の第2液89の比重をY2としており、第1液88及び第2液89の各比重は、25℃において体積Vの第1液88及び第2液89をそれぞれ準備し、準備した第1液88及び第2液89の質量Wをそれぞれ10回測定し、測定値毎にW/Vの式で算出する。そして、算出した10個の算出値の平均値を比重Y1及びY2として求めている。
The specific gravity Y1 and the specific gravity Y2 are obtained on the basis of setting the specific gravity of water at 25 ° C. to 1. In the present embodiment, more specifically, the specific gravity of the first liquid 88 described later is Y1, the specific gravity of the second liquid 89 described later is Y2, and the specific gravities of the
成形材料11は、比重調整剤を含有することが好ましい。この例では、分散相51の比重を大きくする化合物を比重調整剤として用いているが、比重調整剤は、分散相51と連続相52との少なくともいずれか一方の比重を調整(増減)するものであればよい。この例では、分散相51の比重を増加させるためにポリジメチルシロキサンよりも比重が大きいブロモベンゼンを比重調整剤として用いている。しかし、分散相51を油相とした場合に、分散相51の比重を大きくする比重調整剤は、これに限定されず、分散相51において溶解した状態で存在し、かつ、分散相51の成分(この例ではポリジメチルシロキサン)よりも比重が大きい化合物であればよい。例えば、クロロホルム、及び/または四塩化炭素を用いることができる。
The
比重調整剤は、本例のように分散相51に含有させることが好ましい。また、比重調整剤は、分散相51に対して1%以上30%以下の範囲内の質量割合で含有させることが好ましい。この質量割合は、分散相51の質量(比重調整剤の質量を含む)をM1とし、その分散相51に含まれている比重調整剤の質量をM2とするときに、(M2/M1)×100で求める百分率である。
The specific gravity adjusting agent is preferably contained in the dispersed
連続相52は前述のように硬化性化合物を含む。本例では、連続相52は硬化性化合物とこの硬化性化合物の溶剤としての水とを含有しているが、硬化性化合物が疎水性の液体である分散相51と非相溶の液体である場合には、連続相52は水を含有していなくてもよい。なお、疎水性の液体と非相溶であるとは疎水性の液体に対する溶解度が0.01g/ミリリットル以下であることを意味する。連続相52が水相である場合の硬化性化合物としては、親水性モノマーに硬化性官能基が修飾された化合物が挙げられ、有機合成のハンドブック(例えば、有機合成実験法ハンドブック(有機合成化学協会))などに掲載されている方法で、エネルギ線硬化性(光硬化性を含む)及び/または熱硬化性をもつ官能基を修飾することで得ることができる。
The
硬化性化合物は、本例では紫外線の照射により硬化する紫外線硬化性化合物としているが、これに限られない。硬化性化合物としては、エネルギ線の照射より硬化するエネルギ線硬化性化合物、加熱により硬化する熱硬化性化合物、イオン反応により硬化するイオン硬化性化合物を用いることができる。エネルギ線の照射により硬化するエネルギ線硬化性化合物の一例は、紫外線等の光の照射により硬化する光硬化性化合物である。なお、イオン硬化性化合物としては、アルギン酸ナトリウムをカルシウム(Ca)イオン等の多価カチオンと反応させる系等が挙げられる。 In this example, the curable compound is an ultraviolet curable compound that is cured by irradiation with ultraviolet rays, but the curable compound is not limited to this. As the curable compound, an energy ray-curable compound that is cured by irradiation with energy rays, a thermosetting compound that is cured by heating, and an ion-curable compound that is cured by an ionic reaction can be used. An example of an energy ray-curable compound that is cured by irradiation with energy rays is a photocurable compound that is cured by irradiation with light such as ultraviolet rays. Examples of the ion-curable compound include a system in which sodium alginate is reacted with a multivalent cation such as calcium (Ca) ion.
疎水性の素材で構成される多孔フィルム10及び多孔立体物30を製造する場合には、連続相52の硬化性化合物としては、硬化することにより疎水性の素材を生成する化合物を用いる。この場合の連続相52は、硬化性化合物と硬化性化合物の溶剤とを含有してもよい。硬化性化合物が、水相である分散相51と非相溶の液体である場合には、連続相52は硬化性化合物の溶剤を含有しない場合がある。疎水性の素材で構成される多孔フィルム10及び多孔立体物30を製造する場合の硬化性化合物としては、例えば、ポリカーボネート、ボリブタジエン、ポリスチレン等が挙げられる。
When the
硬化性化合物は、生体適合性を有することが好ましい。これにより、細胞培養基材、止血材、癒着防止材、及び/または創傷被覆材などに用いられる多孔フィルム10及び多孔立体物30が得られる。なお、生体適合性とは、生体内(消化管の内部も含む)に留置した場合及び生体外部に貼り付けた場合において、生体への毒性など生体に有害な影響を与えない性質を意味する。
The curable compound is preferably biocompatible. As a result, a
成形材料11は、連続相52に、硬化性化合物を硬化させるための架橋剤を含有していてもよく、本例ではN,N’−メチレンビスアクリルアミドを架橋剤として含有している。また、連続相52には、硬化性化合物の硬化を開始させるための開始剤を含有していてもよく、本例ではIRGACURE(登録商標) 2959(BASF SE製)を開始剤として含有している。
The
成形材料11は、界面活性剤を含有していてもよく、本例でも界面活性剤としてのポリビニルアルコールを含有している。界面活性剤としての他の例としては、アデカトール(登録商標)LA、NIKKOL Hexaglyn 1−M(モノミリスチン酸ヘキサグリセリル)等、HLB(Hydrophilic-Lipophilic Balance)値は11以上16以下の程度の界面活性剤が挙げられる。
The
成形材料11は、図12に示す基剤生成部81と、図13に示す調整部82とによりつくることができる。基剤生成部81は、成形材料11よりも分散相51の体積比率が小さいエマルション基剤83(図13参照)を生成する。基剤生成部81は、断面円形の第1管86と第2管87とを備える。第1管86は、分散相51になる第1液88を供給する。第2管87は、連続相52になる第2液89を送る。第1管86は、一端側が第2管87の中空部に配される状態に、第2管87の側面に嵌められている。第1管86の一端側の開口86aは、第2管87の中空部を一方向に流れる第2液89の流れの向き(第2液89の流れ方向の下流側)に向く状態で配されている。これにより、第1液88は、第2液89の流れ方向に開口86aから液滴として出される。この液滴が分散相51である。また、開口86aは、第2管87の断面円形の概ね中央に位置している。
The
なお、本実施形態では、外径が0.8mm以上3.0mm以下の範囲内である第1管86と、内径が第1管86の外径よりも大きく、かつ、外径が概ね1.4mm以上4.0mm以下の範囲内である第2管87とを用いている。ただし、第1管86及び第2管87はこの例に限られない。
In the present embodiment, the
第1液88の送液流量をV1とし、第2液89の送液流量をV2とするときに、本実施形態では例えば、V1を3ミリリットル/hrとし、V2を4.5ミリリットル/hrとする条件で第1液88と第2液89とを供給することにより、分散相51を生成し、これにより、分散相51の径が均一なエマルション基剤83をつくっている。基剤生成部81は、分散相51の径が300μm以上1mm以下の範囲内という比較的大きい場合に特に有効である。
When the liquid feed flow rate of the
本例では、比重調整剤は、第1液88に含有させてある。これにより、比重調整剤を含有する分散相51が生成する。また、架橋剤と開始剤と界面活性剤とは、第2液89に含有させてある。これにより、架橋剤と開始剤とを含有する連続相52が生成し、かつ、連続相52中に分散相51の液滴が安定した状態に保持される。
In this example, the specific gravity adjusting agent is contained in the
得られたエマルション基剤83は、図13に示す調整部82の容器91に送られる。調整部82は、図13に示すように、エマルション基剤83を収容する容器91と、ポンプ92とを備える。ポンプ92は容器91中のエマルション基剤83から、第2液89を吸引し、これによりエマルション基剤83における分散相51の体積比率を高める。これにより、成形材料11が得られる。
The obtained
図14に示す基剤生成部101は、100μm以上350μm以下という比較的小さい径の分散相51を形成する場合に特に有効である。基剤生成部101は、基剤生成部81に第3管103を加えた構成とされており、第2液89は第2管87の一端と他端との両方から第2管87の中空部へ送られる。第3管103は、エマルション基剤83(図13参照)を生成する管である。
The
第3管103も第1管86と同様に、一端側が第2管87の中空部に配される状態に、第2管87の側面に嵌められている。第3管103は、第2管87の中空部において、その一端側が第1管86の前述の一端側と向かい合った状態に設けられている。第3管103の一端の開口103aは、第1管86の開口86aよりも大きく形成されており、この例では、開口103aが第1管86の開口86a側の一端を囲む状態に配置されている。ただし、開口86aと開口103aとの図14の左右方向における位置関係は、第1液88及び第2液89の粘度等の性状、送液流量V1及び後述の送液流量V2a,V2b、第1管86と第2管87と第3管103との各径、及び/または、目的とする分散相51の液滴の径などに応じて適宜設定される。
Like the
ここで、第2管87の長手方向における第1管86が嵌められた一端側からの第2液89の送液流量をV2aとし、第3管103が嵌められた他端側からの第2液89の送液流量をV2bとする。例えばV1を2ミリリットル/hrとし、V2aを3ミリリットル/hrとし、V2bを3ミリリットル/hrとする状態で、第1液88と第2液89とを供給する。これにより、第3管103の中空部(流路)において、液滴としての分散相51が生成され、エマルション基剤83がつくられる(基剤生成工程)。ただし、送液流量V1,V2a,V2bは、この例に限られない。
Here, let V2a be the flow rate of the second liquid 89 from one end side in which the
10 多孔フィルム
10a 第1フィルム面
10b 第2フィルム面
11 成形材料
12 空隙部
12a 開口部
13 隔壁
13a 連通孔
30 多孔立体物
30B 底面
39 液膜
40 膜形成ユニット
41 第1ガラス板
41U 上面
42 第2ガラス板
45 スペーサ
46 供給部
47 隙間
51 分散相
52 連続相
60 光源
65 容器
71 保存容器
81,101 基剤生成部
82 調整部
83 エマルション基剤
86 第1管
86a 開口
87 第2管
88 第1液
89 第2液
91 容器
92 ポンプ
103 第3管
103a 開口
D12 空隙部の径
D30 直径
G47 隙間の大きさ
H30 高さ
T10 厚み10
Claims (7)
前記分散相の体積をX1とし、前記連続相の体積をX2とするときに、X1/(X1+X2)が0.5以上0.9以下の範囲内であり、
前記連続相が硬化性化合物を含有する成形材料。An emulsion in which either the dispersed phase or the continuous phase is an aqueous phase.
When the volume of the dispersed phase is X1 and the volume of the continuous phase is X2, X1 / (X1 + X2) is in the range of 0.5 or more and 0.9 or less.
A molding material in which the continuous phase contains a curable compound.
エネルギ線の照射により硬化するエネルギ線硬化性化合物、または、加熱により硬化する熱硬化性化合物である請求項1ないし5のいずれか1項に記載の成形材料。The curable compound is
The molding material according to any one of claims 1 to 5, which is an energy ray-curable compound that is cured by irradiation with energy rays or a thermosetting compound that is cured by heating.
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