KR20080034031A - 스펀지상 구조체 및 분말, 및 그들의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 외관 밀도를 목적이나 용도에 따라서 설계하는 것이 가능한, 섬유가 분산성 높게 3차원으로 배열된 스펀지상 구조체, 분말 및 그들의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 수평균 직경이 소정 범위 내의 섬유를 분산매 중에 분산시킨 섬유 분산액을 준비하고, 이 섬유 분산액을 건조시켜 분산매를 제거함으로써, 스펀지상 구조체나 분말을 제조한다.

스펀지상 구조체, 수평균 직경, 섬유 분산액, 분말

Description

스펀지상 구조체 및 분말, 및 그들의 제조 방법{SPONGE-LIKE STRUCTURAL BODY OR POWDER, AND PROCESS FOR PRODUCTION THEREOF}

본 발명은, 섬유를 분산시켜 3차원으로 배열한, 스펀지상 구조체나 구상의 분말 및 그들의 제조 방법에 관한 것이다.

종래부터 스펀지상의 구조체로서는 여러 가지 성형품이 알려져 있다. 예를 들면 중합체와 발포제를 혼합하고, 이것을 거푸집에 넣어 가열해서 발포시킨 성형품을 들 수 있고, 구체적으로는 우레탄이나 폴리올레핀, 멜라민을 포함하는 발포 폼 등이 있다. 또, 중합체 중에 용해성 물질을 배합해 두고, 이것을 용출함으로써 미세다공을 형성시킨 성형품 등이 있다.

전술과 같은 수법으로 얻어진 구조체는 높은 공극률을 가지기 때문에, 단열재, 흡음재, 흡착재, 완충재, 필터 등에 폭넓게 이용되고 있다.

또한, 상기 발포체 등의 외에 섬유를 3차원으로 배열시켜 스펀지상의 구조체로 한 것도 알려져 있다. 예를 들면 권축섬유를 대들보 구조로 해서 섬유의 교차점을 접착한 것을 들 수 있다(특허 문헌 1 참조).

그렇지만, 이러한 구조체는 외관 밀도가 작아지긴 하지만, 성형하기 위해서 섬유를 거푸집에 충전한 상태로 열접착시키기 때문에, 거푸집 중의 섬유의 충전 밀 도를 변경하는 것이 용이하지 않아, 외관 밀도를 자유롭게 제어하는데 한계가 있었다. 또한, 섬유의 비표면적을 살리고 싶은 용도에 있어서는, 섬유의 수평균 직경을 작게 하는 것이 요구되지만, 해당 특허 문헌의 [0011]단락에, 단사 섬도가 0.5데니어 미만(PET 비중 환산으로 7㎛ 미만)에서는 스펀지상 구조체의 고부피성이 저한다는 취지의 기재가 있는 것처럼, 섬유 직경이 보다 작은 스펀지상 구조체에 있어서 외관 밀도를 작게 하는 것은 곤란했다.

그 때문에, 섬유 직경이 작고, 외관 밀도를 목적이나 용도에 따라서 설계하는 것이 가능한, 섬유가 3차원으로 배열된 스펀지상 구조체가 요구되었다.

또, 세포 의료나 재생 의료의 분야에 있어서는, 세포, 조직, 장기 등의 이식이나 검토를 행하기 위해, 생체 외에서 효율적으로 세포를 배양하는 세포 배양용 기반으로 되는 재료, 또는 생체 내에서 조직의 재생이나 재구축을 촉진하는 기반으로 되는 재료(이하, 이것들을 종합해서 세포 기반 재료라고 한다)가 요구되고 있다. 이러한 세포 기반 재료는, 세포를 둘러싸는 생체 내 환경을 모방함으로써, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 여러 가지 요구를 만족시킬 수 있다.

그런데, 세포를 둘러싸는 생체 내 환경의 일종인 골수나 기저막에 있어서, 세포는, 콜라겐 등의 나노레벨의 섬유상 구조로 구성된 세포 외 매트릭스라고 불리는 삼차원 매트릭스 중에서 생육하여, 증식하고 있다. 그 때문에, 세포를 상기와 같은 목적을 위해서 생체 외에서 배양하는 경우, 종래에는 생체로부터 추출한 콜라겐 등의 매트릭스 구성물질을 겔이나 스펀지상 구조체로서 가공하고, 이것을 삼차원의 배양용 기반으로 하는 검토가 진행되어 왔다(특허 문헌 2 참조).

그렇지만, 주로 단백질로 이루어지는 이들 생체 유래의 물질은, 의료용 재료를 제조하는 과정에서 빈번하게 행해지며 오토클레이브나 γ선 등의 멸균 처리로 대표되는 가혹한 처리에 견딜 수 없는 것이나, 사용할 때까지의 장기 보존에 대한 안정성의 문제 및 역학적인 강도나 형상 안정성 등의 문제가 있다. 또, 이들 콜라겐 등의 생체 유래 물질은, 일반적으로 소나 돼지 등의 동물로부터 추출되기 때문에, 이들 동물로부터 바이러스나 프리온으로 대표되는 기존 또는 미지의 감염성 물질이 혼입될 위험성이 있어, 생체 내외에 있어서 세포를 배양하는 기반 재료로서 사용할 때, 특히 의료용도에 사용할 때에 문제가 되고 있었다.

그 때문에, 최근에는 생체로부터 추출한 물질에 대신해서, 합성 중합체를 재료로 해서 발포 구조체 또는 부직포나 직물 등의 섬유 구조체를 제조하고, 이것들을 삼차원의 배양 기반으로 하는 연구도 진행되고 있다(특허 문헌 3 내지 특허 문헌 6 참조).

그렇지만, 이들 종래의 합성 중합체를 재료로 하는 삼차원 배양 기반은, 실제의 콜라겐으로 대표되는, 생체 내에서 세포를 둘러싸고 있는 세포 외 매트릭스라고 불리는 섬유상 구조체의 형상, 특히 나노레벨의 섬유를 포함하는 구조체를 모방한 구조를 가지지 않았다. 그 때문에, 생체 내의 환경을 충실히 모방하고 있다고는 말할 수 없고, 세포에 대한 친화성에 뒤떨어지는 등, 종래의 기반 상에서는 생체 내와 동일한 세포 기능을 발현할 수 없는 것에 따른 영향이 염려되고 있다.

그래서, 근년 나노레벨의 섬유 직경을 가지는 섬유(나노 파이버)로 구성된 구조체가 세포 기반 재료로서 주목을 받고 있다. 예를 들면, 일렉트로스피닝이라 고 불리는, 고전압을 가하면 섬유를 내뿜는 방법에 따라 나노 파이버의 구조체를 얻고, 그 구조체상에서, 세포 의료나 재생 의료에 사용하는 기능 세포나 간세포나 ES세포를, 그들의 기능을 유지, 촉진하면서 배양하는 시도가 다수 이루어지고 있고, 일정한 효과는 얻어지고 있다(비특허 문헌 1, 2 참조).

그렇지만, 이러한 일렉트로스피닝에 의해 얻어지는 구조체는, 섬유 강도가 약하다는 것, 섬유 직경이 일정하지 않고 불균형이 있다는 것, 및 제조 시에 유기용매를 사용한다고 하는 것 등과 같은, 세포를 배양하는 기반 재료로서 사용하는데 있어서의 결점이 있다. 또, 상기와 같은 일렉트로스피닝으로 불리는 특수한 제법을 사용하기 때문에, 얻어지는 구조체의 형상은 이른바 종이 모양의 부직포 구조의 것으로 한정된다. 그 때문에, 그대로는 공극률이 낮아 세포가 구조의 내부에까지 비집고 들어갈 수 없어, 세포를 표층에서밖에 배양할 수 없고, 세포를 삼차원으로 배양할 수 없다. 즉, 고밀도로 세포를 배양하는 것은 실질적으로 불가능하고, 또 두께가 있는 장기나 조직을 생체 내외에서 재생하여, 재구축하는 것도 불가능하다. 또한, 부직포 구조에서는, 형상적으로 세포가 생육하고 있는 골수 등의 생체 내의 삼차원 환경까지는 충실히 재현할 수 없다고 하는 결점도 있다.

그 때문에, 특히 세포나 배양액이 구조체의 내부에 침입하여, 삼차원적으로 세포를 유지할 수 있고, 배양액을 통액할 수 있는 공공(空孔)구조와 높은 공극률을 가진다는 점, 또는 간세포나 조혈계의 세포가 많이 생육하고 있는 골수에 대한 유사성이 있다는 점으로부터, 세포를 배양하는 세포 기반 재료로서 섬유상 물질, 특히 합성 중합체로 제조된 나노 파이버를 포함하는 스펀지상 구조체를 포함하는 세 포 기반 재료가 요구되고 있다.

그런데, 섬유는, 전술과 같은 스펀지상의 구조체로서 뿐만 아니라, 분말로 성형하여, 수지나 도료, 화장품 등의 필러로서 이용하는 것도 진행되고 있다. 섬유를 분말로 성형한 것으로서는, 예를 들면 직경이 3㎛ 이하의 초극세 섬유를 5 내지 100㎛의 길이로 절단한 미분말을 들 수 있다(특허 문헌 7 참조). 그렇지만, 이 섬유 미분말은 단지 섬유가 분산되어 분말상으로 되어 있는 것에 지나지 않으며, 초극세 섬유를 동결 후에 기계적으로 분쇄함으로써 얻어진 것이기 때문에, 동결·파쇄 시에 섬유가 직경 방향이나 길이 방향으로 랜덤으로 파쇄나 절단되어, 분말로서 본 경우에는 섬유 길이 등의 불균형이 크다. 그 때문에, 수지나 도료에 화장품 등의 필러로서 첨가한 경우에, 섬유가 응집하기 때문에 침강하거나 해서 분산성이 나쁘고, 보존 안정성이 저하하거나, 이것들을 도포했을 때에 균일하게 도포하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.

그 때문에, 분산성이나 보존 안정성이 뛰어나고, 각종 필러로서 유용한 섬유를 포함하는 분말도 요구되고 있다.

특허 문헌 1:일본 특허 공개 평9-19580호 공보

특허 문헌 2:일본 특허 공개 소62-502936호 공보

특허 문헌 3:일본 특허 공개 소62-122586호 공보

특허 문헌 4:일본 특허 공개 평2-291260호 공보

특허 문헌 5:일본 특허 공개 평7-299876호 공보

특허 문헌 6:일본 특허 공개 2003-265593호 공보

특허 문헌 7:일본 특허 공개 2001-146630호 공보

비특허 문헌 1:Biomaterials 26 p5158(2005)

비특허 문헌 2:Tissue Eng. 11 p1149(2005)

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

본 발명의 목적은, 외관 밀도를 목적이나 용도에 따라서 설계하는 것이 가능한, 섬유가 3차원으로 배열된 스펀지상 구조체를 제공하는 것에 있다.

또, 본 발명의 목적은, 세포를 배양하는 기반으로서 매우 적합한 스펀지상 구조체, 구체적으로는 세포나 배양액을 내부에 삼차원적으로 보유할 수 있으며, 세포를 둘러싸는 생체 내의 환경을 모방한 것 같은 스펀지상 구조체를 제공하는 것에 있다.

또한, 본 발명의 목적은, 분산성이나 보존 안정성이 뛰어난, 섬유로 이루어지는 분말을 제공하는 것에 있다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 이하의 구성을 특징으로 하는 것이다.

(1) 수평균 직경이 1㎚ 내지 50㎛인 섬유가 분산 상태로 고정된 스펀지상 구조체.

(2) 상기 섬유가 열가소성 중합체를 포함하는 것인, 상기 (1) 기재의 스펀지상 구조체.

(3) 상기 섬유의 수평균 직경이 1 내지 500㎚인, 상기 (1) 또는 (2) 기재의 스펀지상 구조체.

(4) 외관 밀도가 0.0001 내지 0.5g/㎤인, 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체.

(5) 상기 섬유로 구성되는 미세 구멍의 수평균 공경이 100㎛ 이하인, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체.

(6) 상기 섬유끼리가 부분적으로 접착되어 있는, 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체.

(7) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체를 포함하는 단열재.

(8) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체를 포함하는 흡음재.

(9) 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료.

(10) 상기 스펀지상 구조체 내에 존재하는 거대 구멍의 수평균 공경이 10㎛ 내지 500㎛인, 상기 (9) 기재의 세포 기반 재료.

(11) 상기 섬유의 표면에 기능성 물질을 흡착 및/또는 고정시킨, 상기 (9) 또는 (10) 기재의 세포 기반 재료.

(12) 상기 기능성 물질이 단백질인, 상기 (11) 기재의 세포 기반 재료.

(13) 수평균 직경이 1㎚ 내지 50㎛인 섬유를 분산매 중에 분산시킨 섬유 분 산액을 건조시켜 분산매를 제거하는 스펀지상 구조체의 제조 방법.

(14) 상기 섬유의 수평균 직경이 1 내지 500㎚인, 상기 (13) 기재의 스펀지상 구조체의 제조 방법.

(15) 직경 500㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율이 3중량％ 이하인, 상기 (14) 기재의 스펀지상 구조체의 제조 방법.

(16) 상기 섬유가 열가소성 중합체를 포함하는 것인, 상기 (13) 내지 (15) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체의 제조 방법.

(17) 상기 섬유의 절단 섬유 길이가 0.2㎜ 내지 30㎜인, 상기 (13) 내지 (16) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체의 제조 방법.

(18) 상기 건조가 동결건조인, 상기 (13) 내지 (17) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체의 제조 방법.

(19) 동결건조할 때의 동결 온도가 -80℃ 이상 -20℃이하인, 상기 (18) 기재의 스펀지상 구조체의 제조 방법.

(20) 분산매를 제거한 후에, 또한 가압 증기 처리하는, 상기 (13) 내지 (19) 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체의 제조 방법.

(21) 수평균 직경이 1 내지 500㎚인 섬유로 구성되며, 수평균 입경이 1 내지 1000㎛인 분말.

(22) 상기 섬유가 열가소성 중합체를 포함하는 것인, 상기 (21) 기재의 분말.

(23) 상기 섬유끼리 부분적으로 접착되어 있는, 상기 (21) 또는 (22) 기재의 분말.

(24) 상기 (21) 내지 (23) 중 어느 한 항 기재의 분말을 배합한 도료.

(25) 상기 (21) 내지 (23) 중 어느 한 항 기재의 분말을 배합한 화장품.

(26) 수평균 직경이 1 내지 500㎚인 섬유를 분산매 중에 분산시킨 섬유 분산액을 입상화해서 건조시켜 분산매를 제거하는 분말의 제조 방법.

(27) 상기 섬유 분산액을 스프레이 드라이에 의해 입상화해서 건조하는, 상기 (26) 기재의 분말의 제조 방법.

(28) 상기 섬유가 열가소성 중합체를 포함하는 것인, 상기 (26) 또는 (27) 기재의 분말의 제조 방법.

(29) 상기 섬유가 직경 500㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율이 3중량％ 이하인, 상기 (26) 내지 (28) 중 어느 한 항 기재의 분말의 제조 방법.

(30) 분산매를 제거한 후에, 또한 가압 증기 처리하는, 상기 (26) 내지 (29) 중 어느 한 항 기재의 분말의 제조 방법.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 외관 밀도가 작고, 공극률이 높은 스펀지상 구조체를 얻을 수 있다. 그 때문에, 그 스펀지상 구조체는 이러한 특성을 살려, 단열재, 흡음재, 세포 기반 재료에 추가로 흡착재, 완충재, 보수재(保水材), 액정 등에 이용되는 광반사판 등 산업 자재 분야나 생활 자재 분야에 있어서 넓게 이용할 수 있다. 또, 메쉬상 구조의 미세 구멍을 가지므로, 생활 자재용이나 산업 자재용뿐만 아니라 메디컬용 등의 각종 필터로서 이용할 수 있다. 또한, 미용, 의료, 위생 등의 각 분야에 있어서 광범위하게 이용할 수 있다.

본 발명의 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료에 이용하는 경우, 세포나 배양액을 그 구조체의 내부에 유지할 수 있으며, 배양액을 통액할 수 있는 공극률이 높은 세포 기반 재료를 얻을 수 있다. 그 때문에, 고밀도로 세포를 배양할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 세포 기반 재료는, 특히 비표면적이 높기 때문에, 여러 가지 처리에 의해 세포 기반 재료를 구성하는 스펀지상 구조체의 표면 성상을 제어함으로써, 사이토카인 등의 단백질로 대표되는, 세포에 대해서 기능이 있는 기능성 물질을 그 섬유 표면에 고밀도로 흡착, 담지하는 것이 가능해져서, 효율적인 배양을 행할 수 있다는 등의 효과가 있다. 동시에, 생체 내에 있어서 간세포, 조혈계의 세포 및 간엽계의 세포와 같은 기능성의 세포가 많이 생육하고 있는 골수, 기저막 및 양막 등에 있어서 세포를 둘러싸고 있는 콜라겐을 대표로 하는 나노레벨의 섬유상 물질인 세포 외 매트릭스에 유사하다는 점으로부터, 종래에는 배양이 어려웠던 이들 기능성 세포를, 그의 기능을 유지 또는 촉진하면서 배양할 수 있다. 그 때문에, 이들 세포를 사용한 세포 배양 또는 조직 재생이 관계되는 의료, 진단, 연구 및 분석 등의 분야, 특히 재생 의료나 세포 의료와 같은 의료 분야에 응용하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명에 의하면, 구성 섬유의 섬유 직경이 작고, 외관 밀도가 작은 입상 구조의 분말을 얻을 수 있다. 그 때문에, 그 분말은 이러한 특성을 살려, 수지나 도료 및 화장품 등의 필러로서 뿐만 아니라 흡착제, 보수제(保水劑) 등, 나아가서는 의료, 위생 등의 각 분야에 광범위하게 이용할 수 있다.

또, 본 발명의 각 제법에 의하면, 모두, 외관 밀도를 목적이나 용도에 따라서 용이하게 설계 변경하는 것이 가능하므로, 여러 가지 스펀지상 구조체, 분말을 얻을 수 있다.

도 1은 실시예 1에서 얻어진 스펀지상 구조체의 SEM 사진(5000배)이다.

도 2는 실시예 1에서 얻어진 스펀지상 구조체의 SEM 사진(5000배)이다.

도 3은 실시예 19에 있어서의 수직 입사 흡음률의 측정 결과를 도시하는 도면이다.

도 4는 실시예 26에서 얻어진 스펀지상 구조체의 SEM 사진(300배)이다.

도 5는 실시예 34에서 얻어진 분말의 SEM 사진(500배)이다.

도 6은 실시예 34에서 얻어진 분말의 SEM 사진(2000배)이다.

<발명의 실시를 위한 최선의 형태>

이하에, 본 발명에 따른 스펀지상 구조체 및 초극세 섬유를 포함하는 분말에 대해서, 바람직한 실시 형태와 함께 상세를 설명한다.

우선, 본 발명의 스펀지상 구조체란, 3차원의 구조체 내부에 미세 구멍을 가지고 있는 구조체이다. 그 때문에, 그 구조체는, 액체에 담그면 미세 구멍 안이 그 액체에 의해 치환되어 액체를 흡수하는 작용을 가진다. 삼차원의 형상으로서는, 입방체, 직방체, 원통형, 구형 및 추형 등, 어떠한 형태를 하고 있어도 된다.

본 발명에 있어서, 스펀지상 구조체는, 수평균 직경이 1㎚ 내지 50㎛인 섬유가 분산 상태로 고정되어 있다.

여기서, 「분산 상태」란 섬유가 분산된 형태의 것을 가리키고, 구체적으로는 단섬유가 실질적으로 응집되어 있지 않은 상태이다. 실질적이란, 단섬유간이 완전하고 뿔뿔이 흩어져서 무배향의 상태인 경우, 또는 부분적으로 결합하고 있지만 대부분이 뿔뿔이 흩어져 무배향의 상태인 경우를 말하며, 단섬유의 대부분이 다발로 되어 있지 않은 상태이면 된다. 따라서, 일본 특허 공개 2004-162244호 공보에 기재되어 있는 배향된 집합체와는 다른 것이다. 이하, 섬유가 분산된 형태의 것을 섬유 분산체라고 부르는 경우가 있다. 또, 후술의 실시예 1에서 얻어진, 섬유가 분산된 상태로 고정된 스펀지상 구조체의 SEM 사진을, 섬유 분산체의 일례로서 도 1, 도 2에 도시한다.

본 발명에 있어서, 섬유 분산체는, 그것을 구성하는 섬유의 섬유 길이나 단면 형상 등이 특별히 한정되지 않기는 하지만, 섬유(실질적으로는 단섬유)의 수평균 직경이 1㎚ 내지 50㎛인 것이 중요하다. 섬유의 수평균 직경을 이러한 범위 내로 함으로써, 제조 공정상, 분산매 중에 섬유가 분산하기 쉬워지기 때문에, 섬유가 스펀지상 구조체에서 부분적으로 편재하는 일 없이 균일하게 존재하기 쉬워져서, 균질의 스펀지상 구조체를 얻을 수 있다. 또, 분산매 중에 섬유가 분산하기 쉬워지므로, 스펀지상 구조체로 한 경우에도 개체차가 작아진다.

섬유의 수평균 직경으로서는, 1㎚ 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 1 내지 1000㎚인 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 500㎚인 것이 보다 바람직하고, 1 내지 200㎚인 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 100㎚인 것이 특히 바람직하다. 이 범위 내에서 작게 함으로써, 후술하는 바와 같이, 구조체 내에 있어서의 섬유의 분산 상태를 제어하기 쉬워진다. 이하, 특히 수평균 직경이 1000㎚ 이하의 섬유를, 나노 파이버라고 부르는 경우가 있다.

본 발명에 있어서, 섬유의 수평균 직경은 이하와 같이 해서 구할 수 있다. 즉, 스펀지상 구조체의 표면을 주사형 전자현미경(SEM)으로 적어도 150개 이상의 단섬유를 1 시야 안에 관찰할 수 있는 배율로 관찰하고, 촬영한 사진의 1 시야에 있어서, 무작위로 추출한 150개의 단섬유의 섬유 길이 방향에 대해서 수직인 방향의 섬유폭을 단섬유의 직경으로 해서, 수평균을 계산한다.

본 발명의 스펀지상 구조체는 외관 밀도(ρ_a)가 0.0001 내지 0.5g/㎤인 것이 바람직하다. 외관 밀도를 상기 범위로 함으로써, 경량성, 단열성, 쿠션성 등이 뛰어난 구조체로 되기 때문에, 단열재나 완충재, 흡음재 등의 분야에서 폭넓게 사용하는 것이 가능해진다. 또, 세포나 배양액을 보유하는 공간을 확보할 수 있음과 동시에, 통액성, 기체 투과성, 내충격성, 성형성, 구조 안정성 등도 뛰어난 구조체로 되기 때문에, 세포 배양 등에 사용하는 기반 재료(이하, 세포 기반 재료라고 한다)에 매우 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 세포 기반 재료란, 생체 내외에서 세포 또는 세포가 집합한 조직이나 장기, 또는 세포를 포함하는 혈액이나 체액이나 배양액 등에 접하는 부분에 사용되는 재료 전반을 말하고, 그 재료상 또는 재료 내에서 세포와 재료가 접함으로써, 세포의 부착, 접착, 증식, 분화, 활성화, 이동, 유주(遊走), 형태 변화 및 정착 등 여러 가지 세포 기능을 발현, 촉진, 억제 또는 유지하는 것을 말한다. 구체적으로는, 생체 내외에서 세포, 조직, 이식 조직 및 이식 장기를 배양해서 형성하기 위한 용기나 백, 컬럼 등의 일부 또는 전부로서 사용되는 재료, 인공뼈, 인공심장, 인공 혈관, 인공 각막, 인공 피부 및 인공 신경 등의 인공 장기나 인공 조직의 일부 또는 전부로서 사용하는 재료, 봉합실이나 골절 접합용의 템플릿 등의 수술이나 시술에 사용하는 도구나 기구의 일부 또는 전부로서 사용되는 재료, 및 실린지, 카테텔, 창상 보호재 및 유착 방지재 등과 같이 질환이나 창상 등을 치유하기 위해 사용하는 의료용 용구의 일부 또는 전부에 사용되는 재료 등의 의료용이나 연구용으로서 유효한 재료 등을 들 수 있다.

이러한 세포 기반 재료의 구조로서는, 세포를 고밀도로 배양 또는 생육시키기 위해, 내부에 세포가 침입하여 보유됨으로써 증식, 분화할 수 있을 것 같은 거대 구멍을 가지거나, 또는 내부에 배양액을 유지 또는 순환시키도록 하기 위해 높은 공극률을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 점으로부터, 본 발명의 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료로서 이용할 수 있다. 본 발명의 스펀지상 구조체에 의하면, 세포 또는 배양액을 보유하는 공간을 유지할 수 있고, 또한 거대 구멍 내 또는 섬유간을 배양액이 통액하는 것이 가능해진다.

외관 밀도는 0.001 내지 0.1g/㎤인 것이 보다 바람직하고, 0.01 내지 0.05g/㎤인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 본 발명의 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료로서 이용하는 경우에는, 세포나 배양액의 유지 성능 또는 통액성이라고 하는 관점에서, 외관 밀도는 보다 바람직하게는 0.0005 내지 0.02g/㎤이며, 더욱 바람직하게는 0.001 내지 0.01g/㎤이다.

본 발명에 있어서 외관 밀도(ρ_a)(g/㎤)는 다음과 같이 해서 구할 수 있다. 즉, 스펀지상 구조체를, 예를 들면 입방체나 직방체 등의 형상으로 절단하고, 자나 노기스 등을 이용해서 각 변의 크기를 측정하고, 해당 스펀지상 구조체의 체적을 구해서, 이것을 V(㎤)로 한다. 또, 절단한 해당 스펀지상 구조체의 중량을 측정하고, 이것을 W(g)로 한다. W를 V로 나눔으로써 외관 밀도(ρ_a)를 구할 수 있다.

본 발명의 스펀지상 구조체는 공극률(F_v)이 80％ 이상인 것이 바람직하다. 공극률을 상기 범위로 함으로써, 구조체 내에 다수의 공기층을 포함하기 때문에, 단열성, 흡음성 등이 뛰어난 구조체로 되어, 단열재나 흡음재 등의 산업 자재 분야 등에서 폭넓게 사용하는 것이 가능해진다. 또, 공극률을 상기 범위로 함으로써, 구조체 중에 다수의 공간을 포함하기 때문에, 내부에 세포가 침입하기 쉬워져, 세포 배양액의 유지 능력도 증대한다. 또한, 통액성, 기체 투과성 및 보온성 등도 뛰어난 구조로 된다. 따라서, 세포 배양에 사용하는 기반 재료로서 매우 적합하게 사용할 수 있다.

공극률은 90％ 이상인 것이 보다 바람직하고, 95％ 이상인 것이 더욱 바람직하다. 공극률의 상한은, 보다 바람직하게는 99.95％ 이하이며, 더욱 바람직하게는 99.9％ 이하이다.

본 발명에 있어서 공극률(F_v)(％)은 다음과 같이 해서 구할 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이 외관 밀도를 구했을 때에 사용한 체적 V(㎤)와 W(g)를 이용하고, 또한 스펀지상 구조체를 형성하는 섬유의 비중(S_g)(g/㎤)을 이용하여 하기 식 1에 의해 구한다.

F_v(％)=(W/S_g)/V×100

이 때, 섬유 이외의 다른 성분, 예를 들면 첨가제 등이 포함되어 있는 경우에는, 그 첨가제의 밀도와 중량도 고려한 다음 예를 들면 하기 식 2를 이용해서 공극률을 구하면 되고, 또한 복수의 첨가제 등이 포함되어 있는 경우에 있어서도, 동일한 방식으로 공극률을 구할 수 있다.

F_v(％)=((W_f/S_f)+(W_t/S_t))/V×100

여기서, W_f:섬유의 중량, S_f:섬유의 비중, W_t:첨가제의 중량, S_t:첨가제의 비중이다.

본 발명의 스펀지상 구조체를 구성하는 섬유로서는, 목재 펄프 등으로 제조되는 셀룰로오스, 면이나, 마, 모, 견 등의 천연 섬유, 레이온 등의 재생섬유, 아세테이트 등의 반합성 섬유, 나일론이나 폴리에스테르, 아크릴 등으로 대표되는 합성 섬유 등을 들 수 있고, 섬유의 종류로서는 특별히 한정은 없지만, 합성 중합체로부터 얻어지는 섬유인 것이 바람직하다. 본 발명에서 이용하는 섬유가 합성 중합체로 제작되면, 후술의 오토클레이브에 의한 멸균 처리나 화학적 표면 처리로 대표되는 여러 가지 처리에 대해 강도나, 또는 의료용도에 사용할 때의 미지의 감염 성 물질의 혼입에 관한 안전성 등을 높이기 쉽다.

합성 중합체로서의 종류는 특별히 한정은 없지만, 섬유로의 성형성이 용이하다고 하는 관점에서, 열가소성 중합체인 것이 바람직하다. 열가소성 중합체의 경우, 용융 방사법을 이용해서 섬유를 제조할 수 있기 때문에, 생산성을 매우 높게 할 수 있다.

본 발명에서 말하는 열가소성 중합체란, 폴리에틸렌테레프탈레이트(이하, PET라고 부르는 경우가 있다), 폴리트리메틸렌테레프탈레이트(이하, PTT라고 부르는 경우가 있다), 폴리부틸렌테레프탈레이트(이하, PBT라고 부르는 경우가 있다), 폴리락트산(이하, PLA라고 부르는 경우가 있다) 등의 폴리에스테르나, 나일론 6(이하, N6이라고 부르는 경우가 있다), 나일론 66 등의 폴리아미드, 폴리스티렌(이하, PS라고 부르는 경우가 있다), 폴리프로필렌(이하, PP라고 부르는 경우가 있다) 등의 폴리올레핀, 폴리페닐렌술피드(이하, PPS라고 부르는 경우가 있다) 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 폴리에스테르나 폴리아미드로 대표되는 중축합계 중합체는 융점이 높은 것이 많아, 보다 바람직하다. 중합체의 융점이 165℃ 이상이면 섬유의 내열성이 양호하여 바람직하다. 예를 들면, 해당 융점은, PLA가 170℃, PET가 255℃, N6이 220℃이다. 그리고, 용융 방사의 용이함으로부터, 융점이 300℃ 이하의 중합체가 바람직하다.

또한, 중합체에는 입자, 난연제, 대전 방지제 등의 첨가물을 함유시키고 있어도 된다. 또 중합체의 성질을 해치지 않는 범위에서 다른 성분이 공중합되어 있어도 된다. 또, 본 발명의 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료로서 사용하는 경우 에는, 생체 적합성이 높고, 피부, 치주조직 및 턱뼈 등의 조직 재생·수복용의 기반이나 템플릿, 수술용의 봉합실, 인공신장이나 콘택트 렌즈 등의 의료용 도구로서 실적도 있는, 폴리아미드(나일론), 폴리우레탄, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리오르토에스테르, 폴리산무수물, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리술폰, 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리프로필렌 등과 같은 합성 중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 그 중에서도, 배양액, 체액 및 혈액 등을 함침시키려면, 나일론을 예로 하는 폴리아미드나 폴리우레탄 등의 친수성 중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 또, 후술하는, 세포에 대해서 기능을 가지는 기능성 물질을 소수성 상호작용에 의해 강하게 흡착시키려면, 폴리스티렌 등의 소수성 중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 스펀지상 구조체에 있어서는 단섬유간으로 구성되는 미세 구멍의 수평균 공경이 100㎛ 이하인 것이 바람직하다. 수평균 공경을 100㎛ 이하로 함으로써, 예를 들면 해당 스펀지상 구조체를 필터 등에 이용했을 때에, 포착 하고 싶은 미립자나 성분을 효율적으로 포집하는 것이 가능해진다. 미세 구멍의 수평균 공경은 보다 바람직하게는 10㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 1㎛ 이하이다. 수평균 공경의 하한으로서는 특별히 한정되지 않지만, 10㎚ 이상인 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 미세 구멍의 수평균 공경은 이하와 같이 해서 구한다. 즉, 후술의 실시예 중에 기재한 대로, 스펀지상 구조체를 SEM으로 관찰하고, 관찰한 사진의 1 시야에 있어서, 화상 해석에 의해 2치화하여, 화상 중에서 표면 부근의 섬유에 둘러싸인 구멍의 면적을 측정하고, 그 값으로부터 원 환산 직경을 구함으로써 수평균 공경으로 한다.

또한, 본 발명의 스펀지상 구조체는, 세포 기반 재료로서 이용하는 경우, 거대 구멍을 가지고 있는 것이 바람직하고, 거대 구멍의 수평균 직경이 10㎛ 내지 500㎛인 것이 바람직하다. 여기서 말하는 거대 구멍이란, 전술의 단섬유간에 구성된 미세 구멍과는 달리, 도 4에 도시하는 바와 같은, 섬유의 회합에 의해 형성된 벽구조에 둘러싸인 구멍이며, 이른바 스펀지상 구조체 내에 존재하는 비교적 큰 연통 구멍을 가리킨다. 거대 구멍의 수평균 직경을 500㎛ 이하로 함으로써, 세포나 세포 배양액을 첨가했을 때에, 세포, 세포 배양액 및 세포 배양액 중의 성분을 효율적으로 포집하여 유지하는 것이 가능해진다. 또 세포간의 거리가 근접하기 때문에, 세포끼리의 접촉에 의한 상호작용도 효율적으로 행해져서, 골수의 스펀지상의 삼차원 구조를 이상적으로 모방할 수 있다. 거대 구멍의 수평균 공경은, 보다 바람직하게는 300㎛ 이하이며, 더욱 바람직하게는 200㎛ 이하이다. 상기 거대 구멍의 수평균 공경의 하한은, 10㎛ 이상인 것이 바람직하다. 거대 구멍의 수평균 공경이 10㎛를 하회하면, 세포가 구조체 내에 침입하기 어려워져서, 자유롭게 이동하는 것 또한 어려워진다. 또, 세포 배양액도 자유롭게 구조체 내를 통과하기 어려워져서, 세포에의 영양분 공급이나 노폐물 배출이 저해되어, 세포 배양이나 조직 형성이 효율적으로 행해지지 않는다고 하는 문제가 있다.

본 발명에 있어서, 거대 구멍의 수평균 직경은 이하와 같이 해서 구한다. 즉, 스펀지상 구조체를 SEM으로 관찰하고, 촬영한 사진의 1 시야에 있어서, 섬유의 회합에 의해 형성된 벽구조에 둘러싸인 구멍 중에서, 원 환산 직경이 1㎛ 이상인 구멍을 50개 임의로 선택하여, 50개의 원 환산 직경의 합을 단순평균한다.

본 발명의 스펀지상 구조체를, 세포 의료 또는 재생 의료에 있어서, 생체 외에서 세포를 배양하거나, 또는 생체 내에서 세포의 기능 발현을 촉구하는 세포 기반 재료로서 사용하려면, 생체 내에서 세포가 생육하고 있는 생체 내 환경로 가까운 구조를 세포 기반 재료가 형성하고 있는 것이 바람직하고, 특히 세포 의료나 재생 의료에 사용하는 세포가 많이 존재하는 골수, 기저막 및 양막 등의 구조를 모방하고 있는 것이 바람직하다. 골수 등의 구조를 모방함으로써 세포가 생체 내와 동일한 기능을 유지한 채로, 또는 생체 내와 같은 기능을 발현시킨 채로 배양 등을 행할 수 있다고 생각된다. 골수 등의 생체 내 환경에 있어서는, 콜라겐 등의 세포 외 매트릭스가 세포를 둘러싸고 있고, 이 세포 외 매트릭스는, 나노 레벨의 섬유 형상, 즉 나노 파이버의 형상을 하고 있다. 또한, 이 세포 외 매트릭스는 집합해서 스펀지상의 삼차원 구조를 하고 있는 것으로부터, 본 발명에 따른 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료로서 사용하면 골수 구조를 충실히 모방할 수 있기 때문에, 세포 의료 또는 재생 의료에 유용한 세포를 배양하는데 있어서 매우 적합한 배양용 재료가 된다고 할 수 있다.

또한, 세포 의료 또는 재생 의료란, 간세포 등의 세포를 생체 외에서 배양해서 조직 및 장기 등에 가공해서 이식하거나, 또는 생체 내에서 이들 세포의 기능을 발현시켜 조직이나 장기의 수복 및 재생을 촉구함으로써, 질환 치료나 조직 및 장기의 재생이나 기능 회복을 도모하는 의료이며, 여기서 간세포란, 어느 세포에 변화하도록 하는 지시를 받으면 특정의 세포로 변신, 즉 분화하는 능력을 가져, 여러 가지 기능을 갖는 세포로 되는 능력을 가지며, 변화를 이루기 전의 미분화 상태로 장기간에 걸쳐서 스스로를 복제하여 재생하는 능력 또한 갖고 있는 세포를 가리킨다.

본 발명의 스펀지상 구조체는, 세포 기반 재료로서 이용하는 경우, 골수 등에 존재하는 콜라겐 섬유를 대표로 하는 세포 외 매트릭스 섬유를 모방한다고 하는 점에서, 구성 섬유의 수평균 직경이 1 내지 500㎚인 것이 보다 바람직하고, 1 내지 200㎚인 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 100㎚인 것이 특히 바람직하다. 콜라겐 섬유를 대표로 하는 세포 외 매트릭스 섬유는 나노레벨의 번들 형상을 하고 있고, 구성 섬유의 수평균 직경을 상기 범위 내로 한다는 것은, 그 형상을 보다 정확하게 모방하는 것으로 된다.

또, 세포 기반 재료에는, 세포의 기능 제어에 영향을 주는 것 같은 사이토카인 등(단백질)의 기능성 물질을 흡착시키는 것이 바람직한데, 섬유 입경을 작게 하면, 그 만큼 구조체의 체적당의 비표면적이 커져서, 상기 기능성 물질의 흡착성도 향상한다. 그 결과, 세포에 대해서 기능성 물질을 고밀도로 제시하는 것이 가능해진다. 따라서, 상기와 같은 나노레벨의 섬유 입경을 가지는 나노 파이버를 사용하는 것은, 세포 기능에 관계하는 물질을 고밀도로 담지한다고 하는 관점에서도 매우 유용하다.

또한, 나노 파이버를 사용하는 경우, 스펀지상 구조체 내에 있어서 섬유간에 수㎚ 내지 수백㎚의 공간이 무수히 형성되어, 이 공간에 물질을 보유할 수 있다. 따라서, 종래의 마이크로 파이버로 이루어지는 것에서는 볼 수 없었던, 나노 파이버를 포함하는 것의 특유의 뛰어난 흡수 특성을 나타내게 된다. 그 때문에, 본 발 명에 따른 스펀지상 구조체를 상기와 같은 섬유 입경의 섬유로 구성하고, 세포 배양이나 조직 재생용의 기반 재료나 매립형의 의료재료로서 사용하면, 세포 배양액, 체액 또는 혈액이 섬유간에 다량으로 흡수, 보유된다. 그 보유 성능은, 종래의 마이크로 파이버로 이루어지는 세포 기반 재료에 비해 비약적으로 향상되어, 다량의 액체를 보유 가능할 뿐만 아니라, 나노 파이버를 포함하는 스펀지상 구조체로부터 액체가 넘쳐 흐르기 어려워진다고 하는, 세포 배양시, 또는 배양세포나 조직을 이식할 때의 조작성에 대해서 바람직한 성질을 나타내게 된다.

또한, 세포 기반 재료는, 그 전부 또는 일부가 본 발명의 스펀지상 구조체로 구성되어 있으면 되는데, 적어도 세포에 접하는 부분이 스펀지상 구조체로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 스펀지상 구조체를 단열재로서 이용하는 경우에는, 뛰어난 단열성능을 나타내기 때문에, 이러한 스펀지상 구조체의 열전도율(λ₀)을 0.05 이하로 하는 것이 중요하다. 열전도율(λ₀)을 0.05 이하로 하기 위해서는, 스펀지상 구조체 내에 부동 공기층을 다수 가지는 것이 필요한데, 본 발명의 스펀지상 구조체에 있어서, 외관 밀도를 0.1g/㎤ 이하로 설계하면, 미세 구멍을 다수 가지는 구조체로 되므로, 열전도율(λ₀)이 0.05 이하라고 하는 단열성이 뛰어난 것으로 된다.

열전도율의 측정 방법에 대해서는 후술의 실시예 중에 상세하게 기재되어 있는데, JIS-A1412-2(1999) 기재의 「열절연재의 열저항 및 열전도율의 측정 방법-제2부:열류계법」에 따라 측정한다. 열전도율(λ₀)은 바람직하게는 0.045 이하이며, 0.040 이하인 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 스펀지상 구조체는, 단독으로도 단열재로서 사용 가능하지만, 일반적인 단열재와 조합해서 사용하는 것도 가능하다. 일반적인 단열재로서는, 글래스월, 폴리올레핀 폼, 폴리스티렌 폼, 우레탄 폼 등의 발포체 등을 들 수 있다.

또, 본 발명의 스펀지상 구조체는, 흡음재로서 이용하는 경우, 뛰어난 흡음 성능을 발휘하기 위해서, 주파수가 100 내지 5000Hz의 사이에서, 최대 흡음률이 70％ 이상인 것이 중요하다. 흡음률을 70％ 이상으로 하기 위해서는, 스펀지상 구조체 중에 다수의 공기가 포함되어 있는 것이 필요하다. 공기층의 점성저항에 의해, 음파를 열에너지로 변환해서 흡수한다. 본 발명의 스펀지상 구조체에 있어서, 그의 흡음률을 70％ 이상으로 하기 위해서는, 스펀지상 구조체의 외관 밀도를 0.1g/㎤ 이하로 설계하는 것이 요구된다.

흡음률의 측정 방법에 대해서는 후술의 실시예 중에 상세하게 기재되어 있는데, JIS-A1405(1999) 기재의 「수직 입사 흡음률 측정법」에 따라 측정한다.

또, 본 발명의 스펀지상 구조체는, 상기 성능을 만족하면 단독으로도 흡음재로서 사용 가능한데, 일반적인 흡음재와 조합해서 사용하는 것도 가능하다. 일반적인 흡음재로서는, 예를 들면 천연 섬유나 합성 섬유로 이루어지는 부직포, 글래스월, 셀룰로오스 스펀지나 폴리올레핀 폼 등의 발포체 등을 들 수 있다.

또한, 보다 저주파수 영역의 흡음 성능을 부여하기 위해서는, 본 발명의 스펀지상 구조체와 각종 필름을 첩합하여, 필름의 막진동을 이용하는 것도 가능하다.

다음에, 상기와 같은 본 발명의 스펀지상 구조체의 제조 방법에 대해서 설명 한다. 본 발명의 스펀지상 구조체는, 수평균 직경이 1㎚ 내지 50㎛인 섬유를 분산매 중에 분산시킨 섬유 분산액을 준비하고, 그 섬유 분산액을 건조시켜 분산매를 제거함으로써 얻어진다.

섬유의 수평균 직경으로서는, 1㎚ 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 1 내지 1000㎚인 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 500㎚인 것이 보다 바람직하고, 1 내지 200㎚인 것이 더욱 바람직하고, 1 내지 100㎚인 것이 특히 바람직하다. 이 범위 내에서 작게 함으로써, 후술하는 것 같은 분산매 중에 섬유를 분산시키기 쉬워진다.

본 발명에 있어서 이용되는 섬유의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고, 통상법의 용융 방사법 등에 의해 얻는 것이 가능하다. 예를 들면, 수평균 직경이 1㎛(1000m) 이하의 나노 파이버를 얻기 위한 제조 방법의 일례로서는, 다음의 방법을 들 수 있다. 즉, 용제에 대한 용해성이 다른 2종류 이상의 중합체를 포함하는 중합체 알로이 용융체를 준비하고, 이것을 방사한 후, 냉각 고체화 해서 섬유화한다. 그리고 필요에 따라서 연신·열처리를 실시하여 중합체 알로이 섬유를 얻는다. 그리고, 이용해성 중합체를 용제로 제거함으로써 본 발명에서 사용하는 나노 파이버를 얻을 수 있다.

여기서, 나노 파이버의 전구체인 중합체 알로이 섬유 중, 이용해성 중합체가 바다(매트릭스), 난용해성 중합체가 섬(도메인)을 이루고, 그 섬 크기를 제어하는 것이 중요하다. 여기서, 섬 크기란, 중합체 알로이 섬유의 횡단면을 투과형 전자현미경(TEM)으로 관찰하여, 직경 환산으로 평가한 것이다. 전구체 중에서의 섬 크 기에 의해 나노 파이버의 직경이 거의 결정되기 때문에, 섬 크기의 분포는 나노 파이버의 직경 분포에 준해 설계된다. 이 때문에, 알로이화하는 중합체의 혼련이 매우 중요하고, 혼련 압출기나 정지 혼련기 등에 의해 고혼련하는 것이 바람직하다. 또한, 단순한 팁 블렌드(예를 들면 일본 특허 공개 평6-272114호 공보, 일본 특허 공개 평10-53967호 공보 등에 기재된 방법)에서는 혼련이 부족하기 때문에, 수십㎚ 크기로 섬을 분산시키는 것은 곤란하다.

구체적으로 혼련을 행할 때의 기준으로서는, 조합하는 중합체에도 따르는데, 혼련압출기를 이용하는 경우는, 2축 압출혼련기를 이용하는 것이 바람직하고, 정지 혼련기를 이용하는 경우는, 분할수를 100만 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또, 블렌드 얼룩이나 경시적인 블렌드 비율의 변동을 피하기 위해서, 각각의 중합체를 독립적으로 계량하여, 독립적으로 중합체를 혼련장치에 공급하는 것이 바람직하다. 이 때, 중합체는 펠릿으로서 개별적으로 공급해도 되고, 또는, 용해 상태로 개별적으로 공급해도 된다. 또, 2종 이상의 중합체를 압출혼련기의 근본에 공급해도 되고, 또는, 일 성분을 압출혼련기의 도중으로부터 공급하는 사이드 피드로 해도 된다.

혼련장치로서 2축 압출혼련기를 사용하는 경우에는, 고도의 혼련과 중합체 체류 시간의 억제를 양립시키는 것이 바람직하다. 스크류는, 이송부와 혼련부로 구성되어 있지만, 혼련부의 길이를 스크류의 유효 길이의 20％ 이상으로 함으로써 고혼련으로 할 수 있어 바람직하다. 또, 혼련부의 길이를 스크류 유효 길이의 40％ 이하로 함으로써, 과도의 전단응력을 피하고, 또한 체류 시간을 짧게 할 수 있 어, 중합체의 열 열화나 폴리아미드 성분 등의 겔화를 억제할 수 있다. 혼련부를 가능한 한 2축 압출기의 토출측에 위치시킴으로써, 혼련 후의 체류 시간을 짧게 해서, 섬 중합체의 재응집을 억제할 수도 있다. 부가적으로, 혼련을 강화하는 경우에는, 압출혼련기 안에 중합체를 역방향으로 보내는 백 플로우 기능이 있는 스크류를 설치할 수도 있다.

또, 섬을 수십㎚ 크기로 초미분산 시키려면, 중합체의 조합도 중요하다.

섬 도메인(나노 파이버 단면)을 원형상에 근접시키기 위해서는, 섬 중합체와 바다 중합체는 비상용인 것이 바람직하다. 그렇지만, 단순한 비상용 중합체의 조합에서는 섬 중합체가 충분히 초미분산 하기 어렵다. 이 때문에, 조합하는 중합체의 상용성을 최적화하는 것이 바람직한데, 이것을 위한 지표의 하나가 용해도 파라미터(SP치)이다. SP치란(증발 에너지/몰 용적)^{1 /2}로 정의되는 물질의 응집력을 반영하는 파라미터이며, SP치가 가까운 것끼리에서는 상용성이 좋은 중합체 알로이가 얻어지기 쉽다. SP치는 여러 가지 중합체로 알려져 있는데, 예를 들면 문헌[「플라스틱·데이터북」아사히 화성 아미다스 주식회사/플라스틱 편집부 공동편찬, 189 페이지] 등에 기재되어 있다. 2개의 중합체의 SP치의 차가 1 내지 9(MJ/㎥)^1/2이면, 비상용화에 의한 섬 도메인의 원형화와 초미분산화를 양립시키기 쉬워 바람직하다. 예를 들면 나일론 6(N6)과 PET는 SP치의 차가 6(MJ/㎥)^1/2 정도로 바람직한 예인데, N6과 폴리에틸렌(PE)은 SP치의 차가 11(MJ/㎥)^{1/ 2}정도로 바람직하지 않은 예로서 들 수 있다.

중합체끼리의 융점차가 20℃ 이하인 경우도, 특히 압출혼련기를 이용한 혼련 시, 압출혼련기 안에서의 융해 상황에 차이를 생기게 하기 어렵기 때문에 고효율로 혼련하기 쉬우므로 바람직하다. 열분해나 열 열화하기 쉬운 중합체를 일 성분으로 이용할 때는, 혼련이나 방사 온도를 낮게 억제할 필요가 있는데, 중합체끼리의 융점차를 20℃ 이하로 억제하는 것은, 이것에도 유리해지는 것이다. 여기서, 비정성 중합체의 경우는 융점이 존재하지 않기 때문에 유리 전이 온도 또는 비컷 연화 온도 또는 열변형 온도로 이것에 대신한다.

또한, 용융 점도도 중요하다. 바다 중합체의 용융 점도는 방사성에 큰 영향을 주는 경우가 있어, 바다 중합체로서 100Pa·s 이하의 저점도 중합체를 이용하면 섬 중합체를 분산시키고 쉬워 바람직하다. 또, 이것에 의해 방사성을 현저하게 향상시킬 수 있는 것이다. 또한, 용융 점도는 방사 시의 꼭지쇠 면 온도로 전단 속도 1216sec^-1에서의 값이다.

초미분산화한 중합체 알로이를 방사할 때는, 방사 꼭지쇠 설계가 중요하지만, 실의 냉각 조건도 중요하다. 상기한 것처럼 중합체 알로이는 매우 불안정한 용해 유체이기 때문에, 꼭지쇠로부터 토출한 후에 신속하게 냉각 고체화 시키는 것이 바람직하다. 이 때문에, 꼭지쇠로부터 냉각 개시까지의 거리는 1 내지 15㎝로 하는 것이 바람직하다. 여기서, 냉각 개시란 실의 적극적인 냉각이 개시되는 위치를 의미하는데, 실제의 용융 방사 장치에서는 침니 상단부가 이것에 상당한다.

이와 같이 해서 방사한 중합체 알로이 섬유(해도형 섬유)의 이용해성 중합체를 용제로 제거함으로써 본 발명에서 사용하는 나노 파이버를 얻을 수 있다.

상기의 나노 파이버의 제조 방법에 있어서는, 특히 꼭지쇠 바로 윗쪽에 정지 혼련기를 위치시키는 경우, 이론상 나노 파이버가 무한하게 늘어난 장섬유 형상의 나노 파이버를 얻는 것이 가능하다.

상기, 중합체 알로이에 의해 얻어지는 나노 파이버는, 일렉트로스피닝으로부터 얻어지는 나노 파이버와는 전혀 다르고, 전구체인 중합체 알로이 섬유를 연신·열처리 함으로써 나노 파이버도 연신·열처리 하게 된다. 그 때문에, 얻어지는 나노 파이버의 인장 강도나 수축률을 자유롭게 컨트롤할 수 있다. 또, 연신·열처리에 의해 결정 배향화 되기 때문에, 결정화도가 20％ 이상이며, 통상의 의료용(衣料用) 섬유와 동등한 강도를 가지는 것 같은 고강도의 나노 파이버를 얻을 수 있다. 따라서, 이러한 방법에 따라 얻어진 섬유를 본 발명의 스펀지상 구조체에 이용하면, 스펀지상 구조체로서 적절한 구조체 강도를 얻기 쉽고, 여러 가지 설계 패턴의 삼차원 구조체의 형성이 용이해진다. 전구체인 중합체 알로이 섬유에는, 다시 권축가공하는 것도 가능하다.

또한, 일렉트로스피닝에 의해 제조된 나노 파이버로 이루어지는 부직포를 세포 기반 재료에 이용하는 경우, 세포나 배양액을 유지하기 위한 공극률이 작고, 형태 안정성이 부족하고, 또 강도나 크기(넓이) 그 자체가 부족하다고 하는 문제가 있었다. 예를 들면 생체 내 매립용 또는 순환 배양 중에 사용되는 세포 기반 재료는, 제품 강도와 적절한 거대 공극률이 요구된다. 그렇지만, 일렉트로스피닝에 의 해 제작되는 나노 파이버는, 고전압에 의해 내뿜은 섬유이기 때문에 섬유 강도 자체가 약하고, 또 일렉트로스피닝으로 유일 형성 가능한 부직포 형태에서는 일반적으로 세포 기반으로서의 미세 구조의 제어성이 부족할 우려가 있고, 또 세포가 비집고 들어가는 것과 같은 균일한 거대 구멍을 얻는 것은 불가능했다. 이와 같이 일렉트로스피닝에 의해 얻어진 나노 파이버 섬유를 사용한 부직포는, 기계적 구조가 취약하고, 세포 기반 재료에 적용하는 경우에는, 구조적 안정성을 확보하기 위해서 특정의 결합 재료 또는 안감 재료가 필요하게 되는 경우가 있어, 사용면에서의 제약이 많았다.

이것에 대해, 중합체 알로이를 용융 방사해서 얻은 나노 파이버를 포함하는 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료에 이용하는 경우, 스펀지상 구조체는, 세포나 배양액을 유지하기 위해 공극률이 높을 뿐만 아니라, 배향 결정화된 고강도의 나노 파이버로 구성되므로, 형태 안정성이나 강도라고 하는 세포 기반 재료로서 요구되는 각종 성능을 달성할 수 있어, 세포 배양이나 조직 재생에 적합하다고 할 수 있다. 특히, 생체 내의 골수내 또는 간질과 같은 환경을 모방한 미세 구조를 가져서, 사이토카인 등의 기능성 물질의 미세 분포를 실현할 수 있으므로, 매우 적합하다.

이상의 이유로부터, 본 발명에서는 중합체 알로이를 용융 방사해서 얻은 나노 파이버를 이용하는 것이 바람직하다.

전술과 같이 해서 얻어진 섬유는, 기요틴 커터나 슬라이스 머신, 클라이오스터트 등의 절단기 등을 사용해서, 원하는 섬유 길이로 절단한다. 전술과 같은 용 융 방사법에 의해 얻어진 섬유는, 섬유끼리가 일정 방향으로 정렬된 섬유다발로서 얻어지기 때문에, 모든 절단 섬유를 원하는 섬유 길이로 정렬하는 하는 것이 가능하다. 또한, 일렉트로스피닝법에 의한 나노 파이버 섬유에서는, 그의 제조 방법때문에 일정 방향으로 섬유가 정렬된 섬유다발을 제작할 수 없어, 절단해도 섬유 길이를 정렬할 수 없으므로, 섬유 분산액을 제작하는데는 적합하지 않았다.

섬유 분산액 중에서의 섬유의 분산성을 향상시키기 위해서는, 절단 섬유의 섬유 길이가 너무 길면 분산성이 불량으로 되는 경향이 있다. 한편, 절단 섬유의 섬유 길이가 너무 짧으면 스펀지상 구조체로 했을 때에, 나노 파이버의 회합 또는 뒤얽히는 정도가 작아져서, 그 결과로서 구조체의 강도가 낮아진다. 그 때문에, 섬유는, 섬유 길이 0.2 내지 30㎜로 절단하는 것이 바람직하다. 섬유 길이는, 보다 바람직하게는 0.5 내지 10㎜, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 5㎜이다.

다음에, 얻어진 절단 섬유를 분산매 중에 분산시킨다. 분산매로서는 물뿐만 아니라, 섬유와의 친화성도 고려해서 헥산이나 톨루엔 등의 탄화수소계 용매, 클로로포름이나 트리클로로에틸렌 등의 할로겐화 탄화수소계 용매, 에탄올, 이소프로필 알코올, 부틸알코올 및 헥산올 등의 알코올계 용매, 에틸에테르나 테트라히드로푸란, 디옥산 등의 에테르계 용매, 아세톤이나 메틸에틸케톤 등의 케톤계 용매, 아세트산메틸이나 아세트산에틸 등의 에스테르계 용매, 에틸렌글리콜이나 프로필렌글리콜 등의 다가 알코올계 용매, 트리에틸아민이나 N,N-디메틸포름아미드 등의 아민 및 아미드계 용매 등의 일반적인 유기용매를 매우 적합하게 이용할 수 있다. 단, 안전성이나 환경 등을 고려하면, 분산매로서 물을 이용하는 것이 바람직하다. 또, 스펀지상 구조체를 후술하는 바와 같이 분산매의 제거에 의해 제조한다는 관점에서, 상압 또는 저압 상태로 승화시킬 수 있을 것 같은 성질을 가지는 분산매가 바람직한데, 이러한 관점에서도 물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 분산매는, 단독으로도 2종류 이상을 조합해도 된다.

절단 섬유를 분산매 중에 분산시키는 방법으로서는, 믹서나 호모지나이저, 초음파형 교반기 등의 교반기를 이용할 수 있다. 용융 방사법으로 얻어진 나노 파이버와 같이, 절단 섬유 중의 단섬유끼리 강고하게 응집한 형태의 경우에는, 교반에 의한 분산의 사전 처리 공정으로서, 분산매 중에서 고해하는 것이 바람직하다. 나이아가라비터, 리파이너, 커터, 레버러터리용 분쇄기, 바이오 믹서, 가정용 믹서, 롤 밀, 유발, PFI 고해기, 버스형 초음파 처리기 및 프로브형 초음파 처리기 등으로 섬유에 전단력을 주어, 섬유 하나하나까지 분산시킨 다음 분산매 중에 투여한다.

섬유 분산액을 제작하기 위해서는, 섬유 자체가 다양한 조작에 견딜 수 있는 기계적인 강도를 가지고 있을 필요가 있는데, 상기와 같은 용융 방사법에 따라 제작된 나노 파이버는, 배향 결정화됨으로써 기계적인 강도를 얻을 수 있으므로, 바람직하다. 상기 제조 방법에 따라 제조된 나노 파이버는, 결정화도가 20％ 이상이나 되어, 통상의 의료용(衣料用) 섬유와 동등한 강도를 가지는 것으로 된다.

상기한 것처럼 스펀지상 구조체를 구성하는 섬유의 수평균 직경이 1 내지 500㎚의 범위로 되도록 하는 경우, 분산매 중에 분산하는 섬유는, 직경이 500㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율이 3중량％ 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다. 여기서, 그러한 조대 섬유의 섬유 구성 비율이란, 직경이 1㎚보다 큰 섬유 전체의 중량에 대한 조대 단섬유(직경 500㎚보다 큰 것)의 중량의 비율을 의미하고, 다음과 같이 해서 계산한다. 즉, 섬유다발 중의 각각의 단섬유 직경을 d_i로 하고, 그의 2승의 총합 (d₁ ²+d₂ ²+‥+d_n ²)=Σd_i ²(i=1 내지 n)을 산출한다. 또, 섬유다발 중 직경 500㎚보다 큰 단섬유 각각의 섬유 직경을 D_i로 하고, 그의 2승의 총합 (D₁ ²+D₂ ²+‥+D_m ²)=ΣD_i ²(i=1 내지 m)을 산출한다. Σd_i ²에 대한 ΣD_i ²의 비율을 산출함으로써, 전 섬유에 대한 조대 섬유의 면적비율, 즉 중량 비율을 구할 수 있다.

직경 500㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율은, 보다 바람직하게는 1중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.1중량％ 이하이다. 즉, 이것은 500㎚를 넘는 조대한 섬유의 존재가 제로에 가까운 것을 의미하는 것이다.

또한, 섬유다발의 단섬유의 수평균 직경이 200㎚ 이하의 경우에는, 직경 200㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율이 3중량％ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.1중량％ 이하이다. 섬유다발의 단섬유의 수평균 직경이 100㎚ 이하의 경우에는, 직경 100㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율이 3중량％ 이하인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1중량％ 이하, 더욱 바람직하게는 0.1중량％ 이하이다.

이와 같이, 상기 섬유다발을 이용한 섬유 분산액에 있어서의 조대 섬유의 구성 비율을 낮게 억제함으로써, 얻어지는 스펀지상 구조체가 균질인 것으로 되고, 또 동일한 섬유 분산액으로부터 복수의 스펀지상 구조체를 제조하는 경우에는 개체차가 없어져서, 제품의 품질 안정성을 양호하게 할 수 있다.

섬유 분산액 중에서의 섬유의 분산성을 균일하게 하기 위해, 또는, 스펀지상 구조체로 했을 때에 구조체의 역학적 강도를 향상시키기 위해서는, 분산액 중의 섬유 농도는 분산액 전 중량에 대해서 0.001 내지 30중량％로 하는 것이 바람직하다. 특히 구조체의 역학적 강도는 분산액 중의 섬유의 존재 상태, 즉 섬유간 거리에 크게 의존하기 때문에, 분산액 중의 섬유 농도를 상기 범위로 제어하는 것이 바람직하다. 분산액 중의 섬유 농도는 보다 바람직하게는 0.01 내지 10중량％이며, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 5중량％이다.

섬유끼리의 재응집을 억제하거나, 섬유의 표면 상태를 개선하거나, 섬유끼리의 접착성이나 접착성을 향상시키거나, 섬유에 기능성을 부여하기 위해서는, 필요에 따라서 분산액 중에 분산제 등의 첨가제를 이용해도 된다. 첨가제의 종류로서는 천연 중합체, 합성 중합체, 유기 화합물 및 무기 화합물 등을 들 수 있다. 예를 들면, 수계의 분산액에 첨가하는 중합체계의 첨가제로서는, 폴리카르복실산염 등의 음이온계 화합물, 제4급 암모늄염 등의 양이온계 화합물, 폴리옥시에틸렌에테르나 폴리옥시에틸렌에스테르 등의 비이온계 화합물 등을 예시할 수 있다. 이것들은, 섬유끼리의 응집을 억제해서 분산성을 높일 수 있다. 이러한 분산성을 향상시키는 첨가제의 분자량으로서는 1000 내지 50000인 것이 바람직하고, 분자량은 보다 바람직하게는 5000 내지 15000이다.

첨가제의 농도는, 분산액 전체에 대해서 0.00001 내지 20중량％인 것이 바람 직하고, 보다 바람직하게는 0.0001 내지 5중량％이며, 또한, 가장 바람직하게는 0.001 내지 1중량％이다. 이것에 의해 충분한 분산 효과를 얻을 수 있다.

나노 파이버끼리의 접착성을 향상시켜 구조체 강도를 향상시키는 첨가제로서는, 아미노기, 카르복실기, 이소시아네이트기 및 수산기를 가지는 것 같은 반응성 중합체나 소수성 중합체를 예시할 수 있다. 또, 스펀지상 구조체 내에, 구멍을 형성시키는 물질로서 무기염을 첨가해도 상관없다. 또, 다음에서 기술하는, 섬유의 표면에 흡착시키는 것 같은 기능성 물질을, 분산액 중에 첨가해도 상관없다. 이들 첨가제의 농도는, 그 목적이나 용도에 따라 다양한 농도로 첨가하는 것이 가능하지만, 섬유가 구조를 유지 가능한 범위의 농도로 첨가하는 것이 바람직하다.

계속해서, 섬유 분산액 중의 섬유를 분산 상태로 고정해서 스펀지상에 성형하기 위해서, 해당 섬유 분산액을 적당한 용기나 거푸집에 넣는다. 용기나 거푸집의 형상을 임의로 변경함으로써, 스펀지상 구조체를 원하는 형상으로 성형하는 것이 가능하다. 예를 들면, 본 발명의 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료로서 이용하는 경우에는, 조직 재생이나 이식으로서 사용하기 위해서 조직이나 장기의 형상, 세포 배양용으로서 사용하기 위해서 컬럼 형상이나 디쉬 형상, 막 형상, 중공 형상 등 여러 가지 형상으로 성형할 수 있다.

그 후, 용기나 거푸집에 넣은 섬유 분산액을 건조시켜, 분산매를 제거한다. 건조 방법으로서는, 자연 건조, 열풍 건조, 진공 건조 및 동결 건조 등을 들 수 있는데, 성형성이 높거나 외관 밀도가 작은 스펀지상 구조체로 하기 위해서는, 동결 건조가 바람직하다. 동결 건조에 의한 방법으로서는, 예를 들면 분산액을 액체 질 소, 드라이 아이스 및 초저온 냉각기 등으로, 분산매가 동결하는 온도 이하로 동결시킨다. 이것에 의해, 섬유 분산액이 동결한 상태, 즉 분산매의 고체중에서 섬유가 3차원의 분산 상태로 고정된다. 그 후, 진공하에서 분산매를 승화시키는데, 이 때, 섬유가 3차원의 분산 상태로 고정된 채로 분산매만이 제거되기 때문에, 외관 밀도가 작고, 공극률이 높은 스펀지상 구조체를 얻는 것이 가능해진다. 그리고, 상기와 같은 본 발명의 방법에 의하면, 섬유 분산액을 넣는 용기나 거푸집을 적당히 선택함으로써, 원하는 형상의 스펀지상 구조체를 제작하는 것도 용이하여, 즉, 본 발명의 스펀지상 구조체는 성형성이 높다.

섬유 분산액을 동결시키는 온도는, 분산매가 동결하는 온도이면 상관없지만, 동결 온도에 의해 스펀지상 구조체의 거대 구멍 구조나 섬유의 분산 상태를 제어하는 것도 가능하다. 예를 들면, 분산매로서 물을 사용한 경우, 물의 응고 온도 이하(예를 들면 0℃ 이하)이면 동결이 가능하지만, 동결 온도를 낮게 하면, 분산매인 물이 순식간에 동결되어, 동결중에 형성되는 얼음의 결정이 작아져서, 섬유의 회합도 억제되는 경향이 있다. 그 결과, 그 후의 진공화, 얼음의 승화에 의해 얻어지는 스펀지상 구조체는, 미세 구멍이 작고, 치밀한 구조로 된다. 그에 대한 동결 온도를 0℃에 근접시키면, 동결이 천천히 진행되어, 동결중에 형성되는 얼음의 결정이 커져서, 더욱 이 과정에서 섬유가 회합하는 경향이 있다. 그 결과, 그 후의 진공화, 얼음의 승화에 의해 얻어지는 스펀지상 구조체는, 미세 구멍끼리가 연통한 것 같은 거대 구멍을 가지는 것 같은 구조로 되기 쉽다. 이들 얼음 결정의 형성이나 섬유의 회합은, 동결 온도뿐만 아니라, 동결할 때의 강온 속도, 용매의 pH 및 첨가제 등도 깊게 관계한다. 즉, 동결 온도, 시간 및 용매 상태 등을 제어함으로써, 스펀지상 구조체의 거대 구멍의 직경이나 미세 구멍의 연속성의 제어가 가능해진다.

예를 들면, 본 발명의 스펀지상 구조체를 전술한 것처럼 세포를 배양하는 세포 기반 재료로서 이용하는 경우, 스펀지상 구조체에 있어서의 거대 구멍의 수평균 공경이 500㎛ 이하인 것이 이상이다. 그것을 위해서는, 분산매로서 물을 사용해서 동결 건조로 스펀지상 구조체를 형성하는 경우는, -5℃ 이하의 온도로 동결하는 것이 바람직하다. 또, 동결될 때까지의 시간과 얼음의 결정화 상태의 관계로부터, 동결 온도는 보다 바람직하게는 -20℃ 이하이다. 또, 세포 배양 용기재로서 내부에 세포를 보유시키고, 배양액을 유지해서 통액 시키기 위해서는, 그 직경은 10㎛ 이상인 것이 바람직하고, 그 점으로부터 동결 온도는 -150℃ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 -80℃ 이상이다. 동결 처리는 분산매가 완전하게 동결할 때까지 행하는 것이 바람직하고, 그 점으로부터 동결시간은 2시간 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 6시간 이상이다.

또, 분산매의 승화 과정도 거대 구멍의 직경의 제어나 섬유의 회합에 깊게 관계하고 있어, 승화 시의 진공도와 온도의 제어 또한 스펀지상 구조체의 형성에 있어서는 중요하다. 승화 시의 진공도를 높게 함으로써 용매를 재빠르게 제거할 수 있기 때문에, 섬유의 회합을 막을 수 있다. 또, 승화의 온도를 저온으로 함으로써 용매가 용해하는 것을 막을 수 있고, 이것에 의해서도 섬유의 회합을 막는 것이 가능해진다.

그 외에, 스펀지상 구조체에 거대 구멍을 형성하는 경우, 그 공경을 제어하는 수법으로서 다음과 같은 방법이 있다. 즉, 섬유 분산액에 대해서, 원하는 거대 구멍과 동일한 크기와 형상으로, 또한 분산매에는 용해하지 않는 무기염 등으로 이루어지는 물질(이하, 포로겐이라고 부르는 경우가 있다)을 첨가하고, 상기와 마찬가지의 방법으로 분산매를 제거한 후, 용매에 의한 용해 또는 열처리 등에 의해 포로겐을 용해시켜 제거하는 방법이다. 이러한 방법에 의해, 원하는 크기와 형상의 거대 구멍을 형성시키는 것도 가능하다.

이상과 같은 방법으로 본 발명에 따른 스펀지상 구조체가 얻어지는데, 본 발명에서 이용하는 섬유에는, 얻어지는 스펀지상 구조체의 사용 용도에 따라서 여러 가지 처리를 행하는 것도 가능하다. 처리로서는, 가열 처리, 냉각 처리, 동결 처리, 산이나 알칼리에 의한 가수분해 처리, 용매 처리, 열수 처리, 글로 방전 처리, 플라즈마 방전 처리, 코로나 방전 처리, γ선 처리, 전자선 처리, 레이저 처리, 자외선 처리, 적외선 처리, 오존 처리, 가압 처리, 감압 처리, 가압 증기 처리, 가스 처리, 증기 처리, 화염 처리, 코팅 처리, 그래프트 중합 처리, 연신 처리, 진공 처리, 가교 처리, 화학적 수식 처리 및 이온 주입 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되지 않는다.

특히, 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료로서 이용하는 경우, 스펀지상 구조체의 표면이, 배양을 목적으로 하는 세포의 부착, 접착성, 성장, 증식, 분화 유도활성화 등의 세포의 기능 발현에 있어서, 자연스러운 기질이 아닌 경우가 있다. 그래서, 세포 배양의 기반 또는 조직 재생의 기반이라고 하는 세포 기반 재료로서 적당한 표면 성상으로 하기 위해, 여러 가지 처리를 행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 코팅 처리 또는 그래프트 중합 처리 등의 표면 처리는, 섬유 표면의 성상을 여러 가지로 변화시키는데 있어서 중요하고, 섬유 표면을, 생체 적합성 중합체, 생물 분해성 중합체 및 친수성 중합체 등으로 피복하는 것도 가능하다.

이러한 처리에 이용되는 물질로서는, 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리에틸렌이민, 폴리리신 및 폴리알릴아민 등의 양이온성 중합체, 폴리아크릴산이나 폴리메타크릴산 등 음이온성 중합체와 같은 이온성 중합체, 폴리비닐알코올, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 셀룰로오스, 아갈로오스 및 실리콘 등의 친수성 중합체, 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 소수성 중합체 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되지 않는다. 또, 하이드록시어퍼타이트나 β인산3칼슘 등의 세라믹계의 무기물질이나, 탄탈, 티탄, 백금, 금, 동 및 스테인레스 등의 금속계의 무기물질을, 나노 파이버 표면에 코팅할 수도 있다.

이러한 코팅 처리 또는 그래프트 처리를 행하는 물질은, 생체 적합성을 가지는 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 세포 기반 재료로 모방 대상으로 하는 골수는, 세포 외 매트릭스 성분으로서 콜라겐과 같은 단백질뿐만 아니라, 하이드록시어퍼타이트에 의해서도 구성되어 있다. 그 때문에, 골수를 모방한다고 하는 점에 있어서는, 하이드록시어퍼타이트로 섬유를 코팅하는 것은 바람직한 처리라고 말할 수 있다.

또, 섬유 표면을 부분 가수분해 처리함으로써, 표면에의 혈청 단백질이나 세포 배양에 유용한 단백질의 흡착성을 개질할 수 있다. 이것에 의해, 세포 부착, 접착성 등의 세포 기능 발현을 촉진하거나, 세포 배양 밀도를 향상시킬 수도 있다.

본 발명에 따른 스펀지상 구조체는, 스펀지상 구조체를 구성하는 섬유가 분산된 상태로, 섬유 표면을 연화, 용해 또는 용해시켜, 재응고시킴으로써, 섬유끼리를 부분적으로 융착해서 접착시키는 것도 가능하다. 이러한 처리의 대표예로서 열처리, 전자선 처리 등을 들 수 있는데, 그 중에서 가압 증기 처리가 가장 바람직하게 이용된다. 이 경우, 섬유의 원료로서 사용하는 합성 중합체의 유리 전이 온도 이상, 용해 온도 이하의 온도 조건으로 처리하는 것이 바람직하다. 또, 섬유끼리를 접착시키는 처리 방법으로서는, 상기한 처리 이외에, 코팅 처리한 재료에 의한 접착이나 용매 처리에 의한 용착이 바람직한 양태로서 포함된다. 그렇지만, 코팅 처리한 재료에 의한 접착은 다른 중합체류로 섬유를 피복함으로써 섬유끼리를 접착시켜 내구성을 향상시킬 수 있지만, 섬유 자체의 물성을 현저하게 변화시킬 가능성이 있다. 또, 용매 처리에 의한 용착은 스펀지상 구조체 내의 섬유의 분산 상태 구조를 변화시켜 버릴 가능성이 높다. 그 때문에, 특히 스펀지상 구조체 중의 섬유의 분산 상태를 변화시키지 않는 점에서 열처리가 보다 바람직하게 이용된다.

이들 처리는, 스펀지상 구조체를 제작하기 전 상태여도 후 상태여도, 어느 시점에서 행해도 되지만, 작업성의 관점으로부터, 분산매를 제거한 후에 가압 증기 처리에 의해 섬유끼리를 부분적으로 접착시키는 것이 특히 바람직하다.

섬유끼리를 부분적으로 접착시킴으로써, 스펀지상 구조체의 섬유의 분산 상태를 유지한 채로, 내수성이나 내압성과 같은 외부로부터의 물리적인 힘에 대한 내구성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또, 본 발명의 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료로서 최적으로 사용하기 위해서는, 스펀지상 구조체를 구성하는 섬유의 표면에 기능성 물질을 흡착 및/또는 고정시키는 것이 바람직하다. 여기서 말하는 흡착이란, 물과의 친화성이 낮아서 일어나는 소수성 상호작용 등에 의해 물질과 물질이 물리적으로 결합하고 있는 상태를 가리키고 있다. 또, 고정이란 공유결합으로 대표되는 화학적인 결합에 의해 물질과 물질이 결합하고 있는 상태를 가리킨다.

기능성 물질을 섬유 표면에 흡착시키는 방법으로서는, 기능성 물질을 섬유 표면에 접촉시키는 것만으로 좋다. 예를 들면, 기능성 물질을 용매로 용해한 용액 중에 섬유를 침지하면 된다. 이 때, 본 발명에서 이용하는 섬유, 특히 나노 파이버는 비표면적이 크기 때문에 바람직하게 흡착이 일어나는데, 가온 처리 또는 장시간 처리함으로써, 흡착이 촉진된다.

기능성 물질을 섬유 표면에 고정시키는 방법으로서는, 섬유 표면의 관능기와 기능성물인의 관능기를 반응시켜 공유결합이나 이온 결합시키는 방법을 들 수 있다. 이러한 기능성 물질의 관능기로서는, 카르복실기, 아미노기, 메르캅토기, 피리딜디술피드기, 이소시아네이트기, 히드록실기, 페닐아지드기, 디아조카르벤기, 히드라진기, N-히드록시숙신이미드기, 이미드에스테르기, 니트로아릴할라이드기, 이미다졸릴카르바민산기, 말레이미드기, 티오프탈이미드기 및 활성화 할로겐기 등을 들 수 있다. 이러한 관능기를 섬유 표면에 도입하기 위해서는, 이러한 관능기를 갖는 중합체나 분자를 섬유 제조시의 원료로서 사용해도 되고, 섬유 표면에 코팅 해서 흡착시켜도 된다. 또, 2종류의 다른 관능기와 반응하는 활성기를 가지는 시판되는 가교제를 사용해서 섬유 표면에 활성기를 도입해도 된다. 또, 섬유 표면에, 비오틴기, 아비딘기, 스트렙토아비딘 및 폴리히스티딘 등의 특이적인 결합성을 가지는 관능기를 도입해도 된다.

이들 기능성 물질은, 스펀지상 구조체를 형성하기 전의 섬유에 흡착 및/또는 고정시켜도 되고, 스펀지상 구조체를 형성한 후에, 그 구성 섬유에 흡착 및/또는 고정시켜도 된다. 구체적으로, 스펀지상 구조체를 형성하기 전의 섬유에 기능성 물질을 흡착 및/또는 고정시키는 경우에는, 예를 들면, 스펀지상 구조체로 하기 전의 섬유 분산액에 기능성 물질을 첨가하면 된다. 또, 섬유의 전구체인 중합체 알로이 섬유에 기능성 물질을 함유시켜 두어도 된다. 스펀지상 구조체로 한 다음에 그 구성 섬유에 기능성 물질을 흡착 및/또는 고정시키는 경우에는, 코팅 등의 후가공에 의해 행하면 된다.

기능성 물질은, 그 자체를 직접 섬유 표면에 흡착 및/또는 고정시켜도 되지만, 기능성 물질의 전구체 물질을 섬유 표면에 흡착 및/또는 고정시킨 후, 그 전구체 물질을 원하는 기능성 물질로 변환시킬 수도 있다. 구체적으로는, 섬유를 포함하는 스펀지상 구조체에 유기물을 함침시키고, 그 후 그것을 외적인 처리에 의해 화학변화시키는 방법을 들 수 있다. 예를 들면, 이용해성 물질을 욕중 처리에 의해, 나노 파이버를 포함하는 스펀지상 구조체에 함침시킨 후, 산화 환원 반응, 배위자 치환, 카운터 이온 교환 반응, 효소 반응, 광화학 반응 및 가수분해 반응 등에 의해, 난용해성으로 하는 방법이나 활성화체로 구조를 변환시키는 방법 등이 있다. 또, 섬유의 방사 과정에서 기능성 물질의 전구체를 흡착시키는 경우에는, 방 사 과정에서는 내열성의 높은 분자 구조로 해 두고, 후 가공에 의해 기능성이 발현하는 분자 구조로 되돌리는 방법도 채용 가능하다.

기능성 물질을 섬유 표면에 흡착시키는 경우에는, 나노 파이버를 사용하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 비표면적이 비약적으로 커질 뿐만 아니라, 스펀지상 구조체에 있어서의 섬유간에 수㎚ 내지 수백㎚의 공간이 무수하게 형성된다. 그 결과, 종래의 마이크로 파이버와 같은 섬유에서는 볼 수 없었던 나노 파이버 특유의 뛰어난 흡착, 흡수 특성을 나타내게 되고, 나노 파이버상에는 기능성 물질을 고밀도로 흡착, 유지시키는 것이 가능해진다. 그리고, 스펀지상 구조체로서는, 기능성 물질이 담당하는 기능을 최대한으로 발현하는 것이 가능해진다.

또한, 기능성 물질이란, 세포 기반 재료로서의 기능을 향상시킬 수 있는 물질 전반을 가리킨다. 예를 들면, 흡습제, 보습제, 발수제, 보온제, 표면 개질제 및 평활제 등도, 기능성 물질로서 이용할 수 있다. 보다 구체적으로는, 나노 파이버의 표면의 물리적 성질 또는 생물학적 성질을 개량하는 의미에 있어서, 아미노산, 단백질, 비타민류, 스테로이드류, 당류, 폴리아민 및 광촉매와 같은 중합체, 저분자 물질 및 약제 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료로서 세포 의료나 재생 의료에 사용하는데 최적인 형태로 하기 위해서는, 섬유 표면에 기능성 물질로서 세포 부착, 세포 증식이나 분화 및 활성화 등 세포의 기능 발현에 직접 영향을 주는 것 같은 단백질을 흡착 및/또는 고정시키는 것이 바람직하다. 이러한 단백질로서는, 세포 부착, 세포 증식 및 세포 기능에 있어서 중요한 기능 단백인 사이토카인 등을 들 수 있다. 사이토카인이란, 극미량으로 세포 표면의 특이적 리셉터를 개재시켜 생리 활성을 나타내는 단백을 가리키고, 면역의 조절, 염증 반응의 조절, 바이러스 감염 세포나 종양 세포의 장해나 사망, 및 세포의 증식이나 분화를 담당하는 단백의 총칭을 가리킨다.

사이토카인에게는, 인터로이킨, 증식 인자, 케모카인, 종양괴사 인자 및 인터페론 등이 포함된다. 구체적으로는, 인슐린, IGF(인슐린 양성장 인자)-I, IGF-II, EGF(표피 성장 인자), TGF(트랜스포밍 성장 인자)-α, TGF-β1, TGF-β2, FGF(섬유아세포 성장 인자)-1, FGF-2, FGF-3, FGF-4, FGF-5, FGF-6, FGF-7, FGF-8, FGF-9, FGF-10, FGF-11, FGF-12, FGF-13, FGF-14, FGF-15, FGF-16, FGF-17, FGF-18, FGF-19, VEGF(혈관 내피 세포 증식 인자)-A, VEGF-B, VEGF-C, VEGF-D, NGF(신경 성장 인자), IL(인터로이킨)-1α, IL-1β, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, IL-12, IL-13, IL-14, IL-15, IL-16, IL-17, IL-18, GM-CSF(과립구 대식세포 콜로니 자극 인자), G-CSF(과립구 콜로니 자극 인자), M-CSF(대식세포 콜로니 자극 인자), SCF(간세포 인자), FL(flt-3 리간드), 안디오포에틴, EPO(에리스로포에틴), TPO(트론보포에틴), OSM(온코스타틴엠), LIF(백혈병 억제 인자), 액티빈, 인히빈, BMP(뼈형성 단백질), PDGF(혈소판 유래 증식 인자), HGF(간세포 성장 인자), TNF(종양괴사 인자)-α, TNF-β, Fas-L(Fas 리간드), CD40 리간드, MIP(대식세포 염증 단백), MCP(단구 화학 유도 단백), IFN(인터페론)α, IFNβ, IFNγ, GDNF(그리어 세포 유래 신경 영양 인자), 및 안디오텐신 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되지 않는다.

또, 사이토카인 이외에도 세포에 영향을 미치는 단백으로서, 노치리간드(델타 1 내지 3, 쟈기드/셀레이트 1, 2), 항CD3 항체나 항CD28 항체 등의 자극 항체, T세포 리셉터(TCR), Wnt(윈트) 분비 단백 및 Tie(타이에) 리셉터 등을 들 수 있고, 이것들도 사용할 수 있다.

이들 이외에도, 세포 배양이나 조직 재생에 유효한 단백질로서, 세포 외 매트릭스 또는 접착 인자세포의 접착에 관계되는 단백이 있고, 이러한 단백질을 나노 파이버상에 흡착 및/또는 고정시키는 것도, 세포 배양이나 조직 재생의 점으로부터 유효하다.

세포 외 매트릭스란, 세포가 합성하여, 세포 외에 분비·축적한 생체 고분자 화합물의 복잡한 회합체를 가리킨다. 즉, 세포 주변에 침착한 조직의 구조 지지체가 이것에 해당하고, 세포 접착이나 세포 골격의 배향, 세포의 형태, 세포 이동, 세포 증식, 세포내 대사 및 세포 분화를 조정한다. 세포 외 매트릭스로서는, 예를 들면, 피브로넥틴, 라미닌, 콜라겐, 글리코사미노글리칸(헤파란 황산, 히알루론산 등), 헤파린, 키틴, 및 키토산 등을 들 수 있다.

접착 인자란, 세포 표면에 존재하고, 세포-세포간 및 세포-세포 외 매트릭스의 접착에 관련되는 인자를 가리킨다. 세포-세포 간 접착에 관련되는 인자로서는, 카드헤린 패밀리, Ig 슈퍼 패밀리, 세레크틴 패밀리 및 시아롬틴 패밀리 등을 들 수 있다. 또, 세포-세포 외 매트릭스간의 접착에 관련되는 인자로서는, 인테그린 패밀리를 들 수 있다.

구체적으로는, 인공적으로 합성된 펩티드나 세포 외 매트릭스의 전부 또는 부분 단백질이나, 유전자 조작 단백질로서, 산요 화성 공업제 "프로넥틴 F"(등록상표), "프로넥틴 L"(등록상표), 및 타카라주조제 "레트로넥틴"(등록상표) 등을 들 수 있다.

상기의 단백질은, 단독 또는 2종류 이상을 조합해서 이용할 수 있다.

세포 기반 재료로서는, 한 번 섬유 표면에 흡착된 상기와 같은 기능성 물질이 서방되는 것이 바람직한 경우도 있다. 기능성 물질이 방출됨으로써, 비로소 세포에 대해서 기능을 주는 것이 가능해지는 경우도 있기 때문이다.

세포 기반 재료를 나노 파이버로 구성한 경우, 섬유 표면에 고밀도로 흡착되어 보유된 기능성 물질, 또는 섬유간에 흡수되어 보유된 기능성 물질은, 장기간에 걸쳐서, 섬유 표면 또는 섬유간으로부터 방출된다고 하는 서방성을 나타낸다. 따라서, 나노 파이버 표면에 흡착 또는 나노 파이버간에 흡수된 단백질 등의 기능성 물질은, 흡착 또는 흡수 후 장기간에 걸쳐서 배양액 중 등에 방출되는 성질을 나타낸다. 방출되는 양이나 기간은, 나노 파이버의 표면의 성질, 흡착 또는 흡수한 기능성 물질의 양, 기능성 물질 자체의 성질, pH, 온도 및 염 농도 등 환경에 의해 좌우된다.

예를 들면, 소수성 상호작용에 의해 흡착되어 있는 기능성 물질에 대해서는, 나노 파이버 표면이 친수성에 가까울수록 방출되기 쉬워진다. 이러한 서방성을 높이는 시도로서는, 친수성 중합체를 나노 파이버의 소재로서 사용하는 것이나, 나노 파이버 표면을 친수성으로 하기 위해서, 예를 들면, 나노 파이버 표면을 염산 또는 수산화 나트륨 등으로 가수분해하는 방법이나, 친수성의 중합체로 코팅하는 방법 등을 채용할 수도 있다. 이 경우는, 흡착성과 서방성의 밸런스를 고려할 필요가 있다.

또, 나노 파이버 표면에 흡착한 기능성 물질을 용액 중에 서방시킬 때에, 서방되기 쉬운 환경을 만드는 것, 예를 들면, 배양액 등의 용액 중에 고분자량의 단백과 같은 고흡착성의 물질을 첨가하는 것에 의해서도, 나노 파이버로부터의 기능성 물질의 방출량을 증가시킬 수 있다. 이러한 목적으로 세포 배양액 등의 용액 중에 첨가하는 고흡착성 물질로서는, 알부민, 혈청 단백, 유단백, 스킴 밀크 및 지방질 등을 들 수 있고, 그들 고흡착성 물질의 첨가량을 조정함으로써, 단백질의 방출량 및 서방기간을 조정하는 것이 가능해진다. 또, 사용하는 나노 파이버의 소재로서, 폴리락트산 등의 분해성의 중합체를 이용하는 경우도, 중합체 자체의 분해에 수반해서, 흡착 또는 흡수한 단백질을 서방시키는 것이 가능하다. 또한, 젤라틴 등의 분해성의 물질을, 나노 파이버 표면에 흡착시켜 보유시킨 후, 여기에 기능성 물질을 흡착 또는 흡수시켜, 서방시키는 것도 가능하다.

본 발명의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료는, 세포 배양용 또는 조직 재생용으로 매우 적합하게 사용된다. 세포 배양용이란, 기반 재료상에서, 세포의 증식, 접착, 유주 및 분화 등의 기능 발현을 일으키는 용도를 말한다. 또, 조직 재생용이란, 기반 재료상에서, 기능도 서로 비슷한 세포의 집단이 집합체로서 기능을 가지는 조직을 생체 내 또는 생체 외에서 형성시키는 용도를 말하고, 세포 기반 재료상에서 다양한 조직을 모음으로써 기관을 형성하는 것도 가능하다.

구체적으로는, 본 발명의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료를 이 용해서, 예를 들면, 조혈간세포, 신경간세포, 간엽계간세포, 중배엽계간세포, ES세포(배성간세포), 다능성 간세포, CD34 양성 세포, 면역계 세포, 혈구계 세포, 신경세포, 혈관 내피 세포, 섬유아세포, 상피 세포, 간세포, 췌β세포, 심근 세포, 골아세포, 연골 세포, 근아세포, 골수 세포, 양막 세포 및 제대혈 세포 등의 생체 유래의 세포, NIH3T3(엔아이에이치쓰리티쓰리) 세포, 3T3-L1(쓰리티쓰리엘원) 세포, 3T3-E1(쓰리티쓰리이원) 세포, Hela(히라) 세포, PC-12(피씨트웰브) 세포, P19(피나인티) 세포, CHO(차이니즈 햄스터 난모) 세포, COS(시오에스) 세포, HEK(에이치이케이) 세포, Hep-G2(헵지투) 세포, CaCo2(카코투) 세포, L929(엘나인투나인) 세포, C2C12(씨투씨트웰브) 세포, Daudi(다우디) 세포, Jurkat(쟈캐트) 세포, KG-1a(케이지원에이) 세포, CTLL-2(시티엘엘투) 세포, NS-1(엔에스원) 세포, MOLT-4(엠오엘티포) 세포, HUT78(에이치유티세븐티에잇) 세포 및 MT-4(엠티포) 세포 등의 주화 세포, 또는 항체 산생세포인 각종 하이브리도마 세포주, 및 이들 세포를 유전자 공학적으로 개변한 세포와 같은 세포를 1종류 이상 배양하는 것이 가능하다.

즉, 본 발명의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료는, 그 용도로서 세포 배양에 이용되는 백, 플라스코, 디스크, 웰, 샬레, 디쉬, 플레이트, 다공 웰, 다공 플레이트, 슬라이드, 필름, 컬럼, 탱크, 보틀, 중공사, 부직포, 구상, 입자상 및 플레이크상 등의 성형체의 일부 또는 전부, 신경, 심장, 혈관, 연골, 피부, 각막, 신장, 간장, 모발, 심근, 근육, 건 등의 조직 재생 및 이식용 조직 형성에 사용되는 세포 기반 재료용의 성형체의 일부 또는 전부, 동맥류 코일, 색전물질, 인 공 신경, 인공 점막, 인공 식도, 인공 기관, 인공 혈관, 인공 판, 인공 흉벽, 인공 심막, 인공 심근, 인공 횡격막, 인공 복막, 인공 인대, 인공 건, 인공 각막, 인공 피부, 인공 관절, 인공 연골, 치과 재료 및 안내 렌즈 등의 생체 내 매립용 의료 성형체의 일부 또는 전부, 외과용 봉합실, 외과용 보충재, 외과용 보강재, 창상 보호재, 유착 방지재, 골절 접합재, 카테텔, 실린지, 수액·혈액 백, 혈액 필터 및 체외순환용 재료 등의 의료 행위에 사용하는 성형체의 일부 또는 전부, 그 외 콘택트 렌즈, 안내 렌즈 등의 재료, 및 성형체의 일부 또는 전부로서 사용할 수 있다. 또, 이들 성형체는 의료용도뿐만 아니라, 실험 용도나 분석 용도로서도 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료를 원하는 형상으로 성형하여, 배양의 기반으로서 생체 외에서 세포 배양 및 조직 배양을 행하는 경우, 세포 배양액으로서는, 예를 들면, Minimum Essential Medium(MEM, 미니멈 기초 배지), Basal Medium Eagle(BME, 이글 기초 배지), Media 199(199 배지), Dulbecco's Modified Eagle Medium(D-MEM, 덜벡코 변법 이글 배지), α-Minium Essential Medium(α-MEM, 알파미니멈 기초 배지), F-10 Nutrient Mixture(Ham's F-10, 함에프 10 배지), F-12 Nutrient Mixture(Ha㎜'s F-12, 함에프 12 배지), RPMI1640(알피엠아이 1640), L-15(엘 15), Iscove's Modified Dulbecco's Medium(IMDM, 이스코브스 변법 덜벡코 배지), ES medium(이에스 배지), MCDB 131 Medium(엠씨디비 131 배지), CMRL 1066 Meida(씨엠알엘 1066 배지), DM-160 Medium(디엠 160 배지), Fisher Medium(피셔 배지), StemSpan Medium(스템스팬 배지), StemPro Medium(스템 프로 배지), Hybridoma Serum Free Medium(하이브리도마 무혈청배지)라고 불리는 시판되는 세포 배양액, 인산 완충액, 아세트산 완충액, 트리스 염산 완충액, 탄산 완충액, 글리신-염산 완충액, 시트르산 완충액, HEPES 완충액, MOPS 완충액 및 한크스 완충액 등의 각종 완충액, 및 이들의 혼합물을 이용할 수 있어, 배양의 목적으로 하는 세포에 최적의 세포 배양액을 사용하면 되고, 이것들로 한정되지 않는다.

또, 이들 배양액 중에, 소 혈청, 소 태아 혈청, 말 혈청 및 인간 혈청 등의 혈청, 혈장 성분, 인터로이킨, 인터페론 및 인슐린 등의 사이토카인, 알라닌, 아스파라긴, 글리신, 프롤린, 알기닌, 히스티딘 및 리신 등의 아미노산, 트랜스페린, 셀렌, 메르캅토에탄올, 및 아스코르빈산 등의 첨가물을 첨가해도 된다.

본 발명의 세포 기반 재료를 사용해서 세포 배양을 행할 때에는, 정치 상태여도 유동 상태여도 된다. 유동 상태로서는, 현탁 배양, 순환 배양, 회전 배양 및 교반 배양 등으로 배양하는 것도 가능하다. 또, 세포 배양에 있어서, 5％ CO₂ 인큐베이터 내에서 배양하거나, 기체 투과성 백내에서 배양하거나, 본 발명의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료를 컬럼내에 짜넣어 배양하거나 또는 세포 현탁액이 들어간 리저버, 시판되는 인공폐 등을 이용한 산소 부하 장치, 배지를 교환하기 위한 투석 컬럼 등을 짜넣은 것 같은 관류 배양 시스템을 이용해서 세포를 배양하는 것도 가능하다. 또, 세포 자체 또는 세포를 현탁한 액체를 본 발명의 세포 기반 재료에 첨가하는 경우, 세포를 삼차원의 스펀지상 구조체에 대해서 균일하게 파종하기 위해서, 선단에 가는 바늘 등을 가진 실린지상의 지그를 사용해서 스펀지상 구조체의 내부에 세포를 첨가하는 것도 가능하다. 스펀지상 구조체를 저압 상태에 노출시킨 후, 세포를 첨가해서 균일하게 파종하는 것도 가능하다. 또, 세포를 파종한 후, 스펀지상 구조체를 진탕하여, 세포를 구조체 내에 균일하게 존재시키는 것도 가능하다.

상기한 세포 배양용의 배양액 및 첨가물은, 미리 본 발명의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료에 함침시켜 두고, 그 중에 세포를 첨가해서 세포를 배양하는 것도 가능하다. 이러한 방법을 취함으로써 배양한 세포의 조작성이 향상한다.

세포 기반 재료는, 본 발명의 스펀지상 구조체 단독이어도 되지만, 해당 스펀지상 구조체를 다른 기재상에 적층한 구성이어도 된다. 기재란 토대, 기초 또는 기반으로 되어, 스펀지상 구조체를 지지하여, 형상을 안정화 시키는 것 같은 역할을 완수할 수 있는 재료이면 된다. 기재의 형상은, 시트상이어도 입체 구조를 취하고 있어도 되고, 실제로 세포 배양용 기구 또는 의료용 기구로서 사용될 때 형상인 것이 바람직하다.

본 발명의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료는, 간세포 이식으로 대표되는 세포 의료나 재생 의료에 있어서 사용하는 이식용 세포의 제조에도 사용할 수 있다. 예를 들면, 근년, 백혈병 등의 중한 혈액 질환에 대해서 골수 이식 대신에, 특히 제대혈을 공급원으로서 이용한 조혈간세포 이식을 하고 있다. 제대혈을 이용한 이식은, 주로 급성 림프액성 백혈병(ALL)이나 급성 골수성 백혈 병(AML), 재생 불량성 빈혈, 선천성 면역 부전증 및 선천성 대사이상 질환 등의 치료에 이용되고 있고, 골수 이식이나 말초혈간세포 이식에 비해 이식 후의 이식편대 숙주병(GVHD)이 가볍고, 또, 증식 능력이 왕성하기 때문에 골수 이식시에 사용되는 세포수의 10분의 1 정도의 세포수로도 이식이 가능해진다. 그런데, 제대혈에 포함되는 간세포의 총세포 절대수는 적고, 성인에 있어서의 조혈간세포의 생착에 필요한 세포수를 확보하는 것이 어렵기 때문에, 지금까지의 이식에서는 주로 소아에 대해서 행해지고 있었다. 그 때문에, 예를 들면, 본 발명의 생체 내 환경을 모방한 세포 기반 재료를 이용해서, 제대혈 중의 조혈간세포 및 전구 세포를 미분화 상태로 유지하면서 증식시킴으로써, 성인에게 이식 가능한 만큼의 간세포나 전구 세포를 확보할 수 있어, 성인에의 간세포 이식 등의 적응 확대나 생착부전의 회피, 조혈 회복의 촉진, 수혈량의 경감, 복수의 환자에 대한 이식, 한 사람의 환자에 대한 여러 차례의 이식 및 환자의 입원 기간의 단축이나 보다 안전한 이식을 실현할 수 있다. 이 밖에도, 본 발명의 생체 내 환경을 모방한 세포 기반 재료는, 암 면역 치료에 사용하는 헬퍼 T세포, 킬러 T세포 및 수상 세포 등의 이식용 세포의 배양에도 사용할 수 있다. 이와 같이 간세포, 전구 세포 또는 면역 세포를 배양하기 위해서는, 세포를 세포 증식 또는 세포 분열하는 기능을 유발하는 단백질의 일종인 사이토카인을, 본 발명의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료에 흡착시켜, 서방시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 스펀지상 구조체를 세포 배양용의 세포 기반 재료로서 이용하는 경우는, 여러 가지 질병이나 질환에 대해서 유효한 세포를 배양해서 세포 제제를 제조하는 것도 가능하다. 세포 제제란, 조직이나 세포를 가공한 의약품이나 의료용 도구를 가리키고, 세포 제제의 제조 방법과는 세포의 분리, 세포의 증식, 세포에의 자극, 세포에의 분화 유도 및 세포의 아포토시스 유도 등, 세포를 세포 제제로서 질병이나 질환에 대해서 유효한 형태로 가공하기 위한 모든 공정을 포함하고 있다.

세포 제제를 제조하려면, 우선, 세포군의 공급원으로 되는 조직이나 체액 등을 채취한다. 이들 세포군의 공급원은, 인간 유래의 것이 바람직하지만 이것으로 한정되지 않는다. 이러한 세포군의 공급원으로서 말초혈, 제대혈, 골수액, 양막 조직, 태반 조직, 생식소, G-CSF 동원 말초혈 및 태아 조직 등을 들 수 있는데, 이것들로 한정되지 않는다. 공급원으로서 특히 체액 등을 사용할 때는, 미리 배양 전에 원심법, 단위 중력 침강법 및 원심 선별법 등으로, 세포 배양에 여분의 성분을 배제한 균일한 세포군을 얻는 것이 일반적이다. 또한 세포 배양 전에, 플로사이트메트리, 자기 비즈법 및 어피니티 컬럼법 등 세포 분리의 방법을 이용해서, 이식 목적으로 하는 세포의 순도가 높은 세포군으로 해 두는 것이 바람직하다. 이러한 여러 가지 가공을 행한 후, 본 발명의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료를 이용해서, 세포배양이나 조직 재생을 행함으로써, 세포 제제로서 필요한 세포를 순도 높게 얻을 수 있다.

세포 제제의 제조에 있어서는, 세포 기반 재료를 이용해서 세포를 배양한 후에 재차 세포 분리를 행하는 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써, 목적으로 하는 유용한 세포를 고순도로 대량으로 얻을 수 있어, 효과가 뛰어난 세포 제제를 제조 할 수 있다.

본 발명의 스펀지상 구조체는, 생체 내에 삽입하는 이식 재료로서 사용하는 것도 가능하다. 뼈, 신경, 근육 등의 조직이나 장기의 형상에 대응한 형상의 스펀지상 구조체상에서 여러 가지 기능 세포의 활성을 촉구함으로써, 세포를 삼차원적으로 분포시킬 수 있어, 세포의 기능을 제어하면서 특정의 형태의 조직이나 장기의 재생, 재건을 촉진할 수 있다.

전술한 것처럼, 본 발명의 스펀지상 구조체는, 외관 밀도가 작고, 공극률이 높아지기 때문에, 전술한 단열재, 흡음재, 세포 기반 재료에 추가로 완충재, 보수재, 액정 등에 이용되는 광반사판 등의 산업 자재 용도나 생활 자재 용도에도 유용하다. 예를 들면, 차량 내장용의 쿠션재, 천정재, 건재, 와이핑, 클리너 시트, 건강용품, IT부재용의 센서 부재 등을 들 수 있다.

또, 메쉬상 구조의 미세 구멍을 가지므로, 필터 용도로 매우 적합하고, 마스크 등의 생활 자재 용도로부터 에어 필터, 액체 필터 등의 산업용도, 혈액 필터 등의 메디컬 용도에까지 이용할 수 있다. 예를 들면, 클린룸용, 자동차용, 공장이나 소각장 등의 배기용, 주택용 등의 에어필터나, 화학 공정, 식품, 의약·의료용의 액체 필터, HEPA나 ULPA 필터가 적용되는 분야 등을 들 수 있다.

또한, 필터에만 머무르지 않고, 스펀지상 구조체의 유연성이나 표면 평활성, 닦아냄성을 살린 와이핑, 폴리싱, 연마용의 스펀지로서도 매우 적합하고, 물론 미용용의 화장 용구, 클렌징 시트, 스킨 케어 시트, 메디칼용의 체외순환 컬럼, 반창고, 첩포재 등에도 매우 적합하다.

계속해서, 본 발명에 따른, 초극세 섬유를 포함하는 분말의 상세를, 바람직한 실시 형태와 함께 설명한다.

본 발명에 있어서 분말이란, 일반적인 무기 입자와 마찬가지로, 건조 상태로 입상 구조로 되어 있는 것을 말한다. 형상으로서는 진구상에 가까운 형태로부터 편평상, 막대 모양 등의 형태를 나타내는 것이며, 그 형상으로서는 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 분말은, 스펀지상 구조체에 대해서 설명한 것과 마찬가지의 섬유(단, 수평균 직경은 다르다)가 무배향인 채 응집하거나 서로 얽히거나 등 해서 입상 구조로 된 것이다. 여기서, 「무배향인 채 응집하고 있다」란, 분말 중의 단섬유끼리 뿔뿔이 흩어진 상태로 존재하고, 또한 단섬유끼리의 교차점이 분자간력이나 수소결합력 등으로 결합하고 있는 상태이다. 또, 「서로 얽혀 있다」란, 단섬유끼리의 교차점이 단섬유간의 뒤얽힘에 의해 결합되어 있는 상태이다. 또한, 본 발명에 있어서의 분말의 일례로서 후술의 실시예 34에서 얻어진 분말의 주사형 전자현미경(SEM) 사진을 도 5, 도 6에 도시했다.

본 발명의 분말을 구성하는 섬유는 수평균 직경이 1 내지 500㎚인 것이 중요하다. 섬유의 수평균 직경을 이러한 범위 내로 함으로써, 제조 공정상, 분산매 중에 섬유가 분산하기 쉬워지기 때문에, 섬유가 분말에서 부분적으로 편재하는 일 없이 균일하게 존재하기 쉬워지며, 외관 밀도가 작고, 공극률이 높은 분말을 얻기 쉽다고 하는 이점이 있다. 섬유의 수평균 직경으로서는 1 내지 200㎚인 것이 바람직하고, 1 내지 100㎚인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 섬유의 수평균 직경은, 스펀 지상 구조체에 대해서 설명한 것과 마찬가지로 해서, 분말의 표면을 SEM으로 관찰하고, 단섬유의 직경을 산출해서 구할 수 있다.

또, 본 발명의 분말은, 그 수평균 입경이 1 내지 1000㎛이다. 이러한 입경 범위로 함으로써, 수지나 도료와 화장품을 배합했을 때에 분산성 좋게 배합할 수 있고, 또한 이것들을 도포했을 때에 분말끼리가 응집해서 멍울로 되거나 하지 않고, 균일하게 도포하는 것이 가능해진다. 수평균 입경은 1 내지 200㎛인 것이 보다 바람직하고, 1 내지 100㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명에 있어서, 분말의 수평균 입경은 이하와 같이 해서 구할 수 있다. 즉, 상기 분말의 SEM 관찰에 의한 사진으로부터 시판되는 화상 처리 소프트를 이용해서 분말의 입경을 구환산으로 계산하고, 그것의 단순한 평균치를 구했다. 이 때, 동일시야 내에서 무작위로 추출한 150개의 분말의 입경을 해석하여, 수평균을 계산한다.

본 발명의 분말을 구성하는 섬유의 종류로서는, 스펀지상 구조체와 마찬가지이고, 그 중에서도 열가소성 중합체가 바람직하다. 또한, 중합체에는 입자, 난연제, 대전 방지제 등의 첨가물을 함유시키고 있어도 된다. 또 중합체의 성질을 해치지 않는 범위에서 다른 성분이 공중합되어 있어도 된다.

다음에, 본 발명의 분말의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 분말의 제조 방법은, 기본적으로, 스펀지상 구조체의 제조 방법과 동일하고, 상기한 수평균 직경이 특정 범위에 있는 섬유를 분산매 중에 분산시켜 섬유 분산액을 준비하고, 그 섬유 분산액을 건조시켜, 분산매를 제거한다. 이 때, 최종적으로 얻어지는 섬유 분산체를 상기한 것 같은 입경의 분말 형상으로 하기 위해서는, 분산매 중에 분산시키는 섬유로서 수평균 직경이 1 내지 500㎚의 섬유를 이용하고, 또한, 섬유 분산액을 입상화하고 나서 건조시켜 분산매를 제거할 필요가 있다.

또, 분산매 중에 분산하는 섬유는, 원하는 섬유 길이로 절단해서 분산매 중에 분산시키지만, 그 때, 스펀지상 구조체와 마찬가지의 이유로, 직경이 500㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율이 3중량％ 이하로 되도록 하는 것이 바람직하다.

섬유 분산액을 건조시켜, 분산매를 제거하는 건조 방법으로서는, 자연 건조, 열풍 건조, 진공 건조, 동결 건조 등을 들 수 있다. 예를 들면, 섬유 분산액을 동결하고, 이것을 분쇄나 여러 가지 수법에 의해 구상으로 정형하고, 다시 이것을 동결 건조시켜 본 발명의 분말을 얻는 것도 가능하지만, 보다 입경이 작은 분말로 하기 위해서는, 스프레이 드라이에 의해 본 발명의 분말을 얻는 것이 바람직하다. 스프레이 드라이에서는 스프레이 드라이 장치를 이용해서 분산액을 미세한 액적으로서 분무하면서 열풍으로 분산매를 제거하여, 분말을 포집한다. 이것에 의해, 섬유가 거의 구형에 가까운 상태로 모여든 분말이 얻어진다. 액적로 해서 스프레이 하는 방법으로서는 노즐로 분무하는 방법이나 회전 디스크로 액적을 날리는 방법 등 여러 가지 방법을 채용할 수 있다.

본 발명의 분말의 수평균 입경은 1 내지 1000㎛이지만, 스프레이 드라이에 의해 분말로 하는 경우에는, 액적의 직경, 섬유 분산액에 있어서의 섬유의 농도, 섬유의 섬유 입경 등을 조정함으로써, 분말 입자의 수평균 입경을 1 내지 1000㎛로 제어할 수 있다. 즉, 분말 입경은 액적의 직경보다 커지는 경우는 없기 때문에, 주로 액적의 직경과 섬유 분산액의 섬유 농도를 조정함으로써, 분말의 수평균 입경을 컨트롤할 수 있다. 또한, 액적의 직경은, 노즐로 분무하는 방법의 경우는 노즐의 구조나 분무 속도로, 회전 디스크로 액적을 날리는 방법의 경우는 분산액의 적하 속도나 디스크의 회전 속도 등에 의해 조정할 수 있다.

또한, 스펀지상 구조체와 마찬가지의 이유로, 분산매를 제거한 후에 응집 또는 얽힌 섬유의 표면을 연화, 용해 또는 용해시켜, 재응고시킴으로써, 섬유끼리를 부분적으로 융착해서 접착시키는 것도 바람직하다.

그 외, 섬유 분산액의 준비 및 분산매의 건조, 제거에 있어서는, 스펀지상 구조체에 대해서 설명한 것과 마찬가지이므로 설명을 생략한다.

이상과 같이 해서 얻어지는 본 발명의 분말은, 입경이 작기 때문에, 도료, 화장품을 제조하기에 있어서 매우 적합하게 이용할 수 있다.

본 발명의 분말을 도료에 적용하는 경우, 해당 도료는, 본 발명의 분말과 용매로 구성되고, 본 발명의 분말이 용매에 분산된다. 도료에는, 또한, 점성을 조정하는 점제나 분산성을 향상시키는 분산제 등의 각종 첨가제가 배합되어 있어도 된다. 용매나 각종 첨가제의 종류에 대해서는 특별히 한정은 없고, 목적이나 용도에 따라서 적당히 선정하면 된다. 용매로서는, 예를 들면 다음과 같은 유기용매 등을 들 수 있고, 알코올류, 에스테르류, 글리콜류, 글리세린류, 케톤류, 에테르류, 아민류, 락트산·부티르산 등의 저급 지방산류, 피리딘, 테트라히드로푸란, 푸르푸릴알코올, 아세트니트릴류, 락트산메틸, 락트산에틸 등이 있고, 단독으로도 2종류 이 상을 조합해서 사용하는 것도 가능하다.

한편, 본 발명의 분말을 화장품에 적용하는 경우, 해당 화장품은, 본 발명의 분말과 각종 유효 성분이나 용매 등으로 구성된다. 그 형태는, 액상물이어도 고형상물이어도 된다.

용매로서는 물, 기름, 유기용매 등을 예시할 수 있어 적당히 짜서 사용할 수 있다. 기름으로서는, 아마유, 옥수수유, 올리브유, 해바라기유, 유채유, 참기름, 콩기름, 카카오유, 야자유, 팜유, 모크로우 등의 천연유나 파라핀, 바셀린, 세레신, 유동 파라핀, 스쿠알렌, 왁스, 고급 지방산, 실리콘유, 가교 실리콘유 등이 있고, 단독으로도 2종류 이상을 조합해서 사용하는 것도 가능하다. 유기용매로서는, 분말에 대해서 기술한 것과 마찬가지의 유기용매를 이용할 수 있고, 단독으로도 2종류 이상이 조합해도 사용 가능하다.

유효 성분으로서는 각종 아미노산이나 단백질, 비타민류 등이 있고, 구체적으로는 히알루론산이나 감귤산, 콜라겐이나 세라미드, 스쿠알렌, 레시틴, 비타민 C의 주성분인 아스코르빈산이나 비타민 E의 주성분인 토코페롤 등, 피부에 보습성이나 윤택을 주거나 피부를 신선하게 유지하는 각종 성분을 들 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 분말은, 도료 및 화장품 등의 필러로서 유용하지만, 본 발명의 분말은 수지의 필러로서도 유용하다. 또, 본 발명의 분말은, 그의 표면적을 살려, 흡착제, 보수제 등에도 유용하고, 또, 의료, 위생 등의 각 분야에 있어서의 분말 재료 등에도 매우 적합하다.

이하, 실시예를 이용해서 본 발명을 상세하게 설명한다. 또한, 실시예 중의 측정 방법은 이하의 방법을 이용했다.

A.중합체의 용융 점도

도요정기제작소제 캐필로그래피 1B에 의해 중합체의 용융 점도를 측정했다. 또한, 샘플 투입으로부터 측정 개시까지의 중합체의 저장 시간은 10분으로 했다.

B.중합체의 융점

퍼킨 엘마에르(Perkin Elmaer)사제 DSC-7을 이용해서 2nd run으로 중합체의 융해를 나타내는 피크톱 온도를 중합체의 융점으로 했다. 이 때의 승온 속도는 16℃/분, 샘플량은 10mg로 했다.

C.중합체 알로이 섬유의 워스터 얼룩(U％)

트르베가우스타 주식회사제 우스터 테스터(USTER TESTER)4를 이용해서 급사 속도 200m/분으로 노멀모드로 측정을 행했다.

D.스펀지상 구조체 및 분말의 SEM 관찰

샘플에 백금을 증착하고, 초고분해능 전해 방사형 주사형 전자현미경으로 관찰했다.

SEM 장치:히다찌 제작소(주)제 UHR-FE-SEM

E.TEM에 의한 섬유의 횡단면 관찰

분산 전의 섬유다발을 이용해서, 이것의 횡단면 방향으로 초박절편을 절단하여 TEM으로 섬유의 횡단면을 관찰했다. 또, 필요에 따라서 금속 염색을 실시했다.

TEM 장치:히다찌 제작소(주)제 H-7100FA형

F.섬유의 수평균 직경

중합체 알로이 섬유 중의 섬 성분의 수평균 직경이나 섬유다발의 단섬유(나노 파이버)의 수평균 직경은, 다음과 같이 해서 구한다. 즉, 상기 E항의 TEM으로, 중합체 알로이 섬유의 경우에는 적어도 300개의 섬 성분을, 섬유다발의 경우에는 적어도 300개의 단섬유를 1 시야안에 관찰할 수 있는 배율로 관찰하고, 관찰에 의한 사진으로부터 화상 처리 소프트(윈루프; WINROOF)를 이용해서, 섬 또는 단섬유의 각각의 직경의 단순한 평균치를 구했다. 이 때, 동일시야 내에서 무작위로 추출하여, 섬 성분이면 300개, 단섬유이면 300개의 직경을 해석하여, 계산에 이용했다.

한편, 스펀지상 구조체 또는 분말을 구성하는 단섬유의 수평균 직경은 다음과 같이 해서 구한다. 즉, 상기 D항의 SEM으로 적어도 150개 이상의 단섬유를 1 시야안에 관찰할 수 있는 배율로 관찰하고, 관찰에 의한 사진으로부터 화상 처리 소프트(윈루프)를 이용해서, 섬유 길이 방향에 대해서 수직인 방향의 섬유폭을 섬유의 직경으로 해서, 그것의 단순한 평균치를 구했다. 이 때, 동일시야 내에서 무작위로 추출한 150개의 섬유의 직경을 해석하여, 계산에 이용했다.

G.섬유다발 중의 단섬유의 섬유 구성 비율

상기 섬유다발 중의 단섬유의 직경 해석을 이용해서, 섬유다발 중의 각각의 단섬유 직경을 d_i로 하고, 그의 2승의 총합 (d₁ ²+d₂ ²+‥+d_n ²)=Σd_i ²(i=1 내지 n)을 산출한다. 또, 섬유다발 중 직경 500㎚보다 큰 단섬유 각각의 섬유 직경을 D로 하 고, 그의 2승의 총합 (D₁ ²+D₂ ²+‥+D_m ²)=ΣD_i ²(i=1 내지 m)을 산출한다. Σd_i ²에 대한 ΣD_i ²의 비율을 산출함으로써, 전체 섬유에 대한 조대 섬유의 면적비율, 즉 섬유 구성 비율로 했다.

H.섬유의 역학 특성(분산 전)

실온(25℃)에서, 초기 시료 길이=200㎜, 인장 속도:200㎜/분으로 하고, JIS L1013에 나타내어지는 조건으로 하중-신장 곡선을 구했다. 다음에, 파단시의 하중치를 초기의 섬도로 나누어, 그것을 강도로 하고, 파단시의 성장을 초기 시료 길이로 나누어, 그것을 신도로 했다.

I.스펀지상 구조체의 외관 밀도

스펀지상 구조체를 예를 들면 입방체나 직방체 등의 형상으로 절단하고, 자나 노기스 등을 이용해서 각 변의 크기를 측정하고, 해당 스펀지상 구조체의 체적을 구해서, 이것을 V(㎤)로 한다. 또, 절단한 해당 구조체의 중량을 측정하고, 이것을 W(g)로 한다. W를 V로 나눔으로써 외관 밀도(ρ_a)를 구한다.

J.스펀지상 구조체의 공극률

전술의 외관 밀도를 구했을 때에 사용한 체적 V(c㎥)와 W(g)를 이용하고, 또한 스펀지상 구조체를 형성하는 섬유의 비중(S_g)(g/㎤)을 이용해서 다음 식에 의해 구한다.

<수학식 1>

F_v(％)=(W/S_g)/V×100

이 때, 섬유 이외의 다른 성분, 예를 들면 첨가제 등이 포함되어 있는 경우에는, 그 첨가제의 밀도와 중량도 고려한 다음 예를 들면 하기 식 2를 이용해서 공극률을 구한다. 또한 복수의 첨가제 등이 포함되어 있는 경우에 있어서도, 동일한 방식으로 공극률을 구할 수 있다.

<수학식 2>

F_v(％):((W_f/S_f)+(W_t/S_t))/V×100

여기서, W_f:섬유의 중량, S_f:섬유의 비중, W_t:첨가제의 중량, S_t:첨가제의 비중이다.

K.스펀지상 구조체에 있어서의 미세 구멍의 수평균 공경

우선, 상기 D항에서 촬영한 SEM 사진상에 1변을 50㎜로 하는 정방형의 테두리를 임의의 장소에 그린다. 또한, 범위 내의 섬유 화상을 화상 처리 소프트(윈루프)에 거두어들여, 화상을 2치화하기 위해, 거두어들인 화상상에 균등 간격으로 임의의 8개 이상의 휘도 분포 측정용 라인을 실고, 그 위의 각 섬유의 휘도 분포를 측정한다. 표면 휘도가 높은 쪽으로부터 10개의 섬유를 선택하고, 그 휘도를 평균하여 평균 고휘도(Lh)로 한다. 평균 고휘도(Lh)의 50％의 휘도를 임계치(Lu)로하고, 휘도(Lu) 이하의 섬유를 화상 처리(트레숄드 기능)로 소거한다(이 처리로 표면 부분 부근의 구멍을 선택한 것으로 된다). 선택된 섬유에 둘러싸인 면적(Ai)(㎚²)를 화상 처리로 전수 측정한다(수작업, 컴퓨터 자동 방식 어느 쪽이어도 가능). Ai를 구멍수(n)로 나누고, 그 값으로부터 원 환산 직경을 구함으로써 수평균 공경을 구한다.

L.스펀지상 구조체에 있어서의 거대 구멍의 수평균 공경

상기 D항에서 촬영한 SEM 사진에 있어서, 섬유가 응집해서 형성된 벽구조에 둘러싸인 구멍 중에서, 원 환산 직경이 1㎛ 이상인 구멍을 50개 임의로 선택하여, 50개의 원 환산 직경의 합을 단순평균해서 구한다.

M.스펀지상 구조체의 열전도율

열전도율은 JIS-A1412-2(1999) 기재의 「열절연재의 열저항 및 열전도율의 측정 방법-제2부:열류계법」에 따라 측정한다. 20cm 각의 샘플을 보호열판에 끼우고, 실온으로부터 80℃의 사이에 적어도 2점 이상의 열전도율을 측정하여, 측정 온도와 얻어진 값의 1차 직선을 구하고, 온도 0℃로 보외했을 때의 열전도율의 값(λ₀)을 구했다.

N.스펀지상 구조체의 흡음률

흡음률은 JIS-A1405(1999) 기재의 「수직 입사 흡음률 측정법」에 따라 측정한다. 측정 범위는 주파수 100 내지 2000Hz(A음향관), 800 내지 5000Hz(B음향관)로 했다. 샘플 크기는 A음향관의 경우는 91.6㎜φ, B음향관의 경우에는 40.0㎜φ로 했다.

0.분말의 수평균 입경

상기 D항의 SEM으로 적어도 150개의 분말을 1 시야안에 관찰할 수 있는 배율 로 관찰하고, 관찰에 의한 사진으로부터 화상 처리 소프트(윈루프)를 이용해서 분말의 입경을 구환비로 계산하고, 그것의 단순한 평균치를 구했다. 이 때, 동일 시야내에서 무작위로 추출한 150개의 분말의 입경을 해석하여, 계산에 이용했다.

<분산액의 제조예 1>

용융 점도 57Pa·s(240℃, 전단 속도 2432sec^-1), 융점 220℃의 N6(20중량％)와 중량 평균 분자량 12만, 용융 점도 30Pa·s(240℃, 전단 속도 2432sec^-1), 융점 170℃의 폴리L락트산(광학 순도 99.5％ 이상)(80중량％)를 2축 압출혼련기로 220℃로 용융 혼련해서 중합체 알로이칩을 얻었다. 또한, N6의 262℃, 전단 속도 121.6sec^-1에서의 용융 점도는 53Pa·s였다. 또, 이 폴리L락트산의 215℃, 전단 속도 1216sec^-1에서의 용융 점도는 86Pa·s였다. 또, 이 때의 혼련조건은 이하와 같았다.

중합체 공급:N6과 폴리L락트산을 개별적으로 계량하여, 개별적으로 혼련기에 공급했다.

스크류 형식:동방향 완전 맞물림형 2조 나사

스크류:직경 37㎜, 유효 길이 1670㎜,

L/D:45.1

혼련부 길이는 스크류 유효 길이의 1/3보다 토출측에 위치

온도:220℃

벤트:2개소

이 중합체 알로이칩을 230℃의 용융부에서 용융시켜, 방사 온도 230℃의 스핀 블록으로 유도했다. 그리고, 한계 여과 직경 15㎛의 금속 부직포로 중합체 알로이 용융체를 여과한 후, 꼭지쇠 면 온도를 215℃로 한 꼭지쇠로부터 방사 속도 3500m/분으로 용융 방사했다. 이 때, 꼭지쇠로서는, 꼭지쇠 공경 0.3㎜, 토출 구멍 길이 0.55㎜의 것을 사용했지만, 발라스 현상은 거의 관찰되지 않았다. 또, 이 때의 단공당의 토출량은 0.94g/분으로 했다. 또한, 꼭지쇠 하면으로부터 냉각 개시점(침니의 상단부)까지의 거리는 9㎝였다.

토출된 사조는 20℃의 냉각풍으로 1m에 걸쳐서 냉각 고체화 되어, 꼭지쇠로부터 1.8m 하방에 설치한 급유 가이드로 급유된 후, 비가열의 제1 인수 롤러 및 제2 인수 롤러를 개재시켜 감았다. 그 후, 사조를, 온도 90℃의 제1 핫 롤러와, 온도 130℃의 제2 핫 롤러로 연신 열처리했다. 이 때, 제1 핫 롤러와 제2 핫 롤러에 의한 연신 배율을 1.5배로 했다. 얻어진 중합체 알로이 섬유는 62dtex, 36필라멘트, 강도 3.4cN/dtex, 신도 38％, U％=0.7％의 뛰어난 특성을 나타냈다. 또, 얻어진 중합체 알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 바, 폴리L락트산이 바다, N6이 섬의 해도 구조를 나타내고, 섬 N6의 수평균에 의한 직경은 55㎚이며, N6이 균일하게 분산한 N6 나노 파이버의 전구체인 중합체 알로이 섬유가 얻어졌다.

얻어진 중합체 알로이 섬유를 95℃의 5％ 수산화 나트륨 수용액에서 1시간 침지함으로써 중합체 알로이 섬유 중의 폴리L락트산 성분의 99％ 이상을 가수분해 제거하여, 아세트산으로 중화 후, 세면, 건조시켜, N6 나노 파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM 사진으로부터 해석한 결과, N6 나노 파이버의 수평균 직경은 60㎚라고 하는 가늘기이며, 직경 100㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율은 0중량％였다.

얻어진 N6 나노 파이버의 섬유다발을 2㎜ 길이로 절단하여, N6 나노 파이버의 절단 섬유를 얻었다. 태피스탠다드나이야가라 시험 비터((주)도요정기제작소제)에 물 23L와 먼저 얻어진 절단 섬유 30g을 넣고, 5분간 예비 고해하고, 그 후 여분의 물을 제거해서 섬유를 회수했다. 이 섬유의 중량은 250g이며, 그 함수율은 88중량％였다. 함수 상태의 섬유 250g을 그대로 자동식 PFI 밀(쿠마가이 사토시기 공업(주)제)에 넣고, 회전수 1500rpm, 클리어런스 0.2㎜로 6분간 고해했다. 오스타 블렌더(오스타사제)에, 고해한 섬유 42g, 분산제로서 음이온계 분산제인 샤롤(등록상표) AN-103P(다이이치 공업 제약(주)제:분자량 10000) 0.5g, 및 물 500g을 넣고, 회전수 13900rpm으로 30분간 교반해서, N6 나노 파이버의 함유율이 1.0중량％인 분산액 1을 얻었다.

<분산액의 제조예 2>

분산액의 제조예 1의 N6을 용융 점도 212Pa·s(262℃, 전단 속도 121.6sec^-1), 융점 220℃의 N6(45중량％)로 한 이외에는 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 중합체 알로이칩을 얻었다. 그 다음에, 이것을 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 용융 방사, 연신 열처리해서 중합체 알로이 섬유를 얻었다. 얻어진 중합체 알로이 섬유는 67dtex, 36필라멘트, 강도 3.6cN/dtex, 신도 40％, U％=0.7％ 의 뛰어난 특성을 나타냈다. 또, 얻어진 중합체 알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 바, 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 폴리L락트산이 바다, N6이 섬의 해도 구조를 나타내고, 섬 N6의 수평균에 의한 직경은 110㎚이며, N6이 균일하게 분산한 중합체 알로이 섬유가 얻어졌다.

얻어진 중합체 알로이 섬유를, 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 해서 중합체 알로이 섬유 중의 폴리L락트산 성분의 99％ 이상을 가수분해 제거, 아세트산으로 중화한 후, 세면, 건조시켜, N6 나노 파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM 사진으로부터 해석한 결과, N6 나노 파이버의 수평균 직경은 120㎚로 종래에 없는 가늘기이며, 직경 500㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율은 0중량％, 직경으로 200㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율은 1중량％였다.

얻어진 N6 나노 파이버의 섬유다발을 2㎜ 길이로 절단하여, N6 나노 파이버의 절단 섬유를 얻었다. 이것을 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 예비 고해하여, 함수율 88중량％의 N6 나노 파이버를 얻은 후, 또한 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 고해했다. 오스타 블렌더(오스타사제)에, 고해한 섬유 21g, 분산제로서 음이온계 분산제인 샤롤(등록상표) AN-103P(다이이치 공업 제약(주)제:분자량 10000)을 0.5g, 및 물 500g을 넣고, 회전수 13900rpm으로 30분간, 교반하여, N6 나노 파이버의 함유율이 0.5중량％인 분산액 2를 얻었다.

<분산액의 제조예 3>

오스타 블렌더(오스타사제)에 넣는 물 및 분산제의 양은 바꾸지 않고 고해 후의 섬유량을 변경함으로써, N6 나노 파이버의 함유율을 0.1중량％로 한 이외에는 분산액의 제조예 2와 마찬가지로 해서 N6 나노 파이버의 분산액 3을 얻었다.

<분산액의 제조예 4>

오스타 블렌더(오스타 사제)에 넣는 물 및 고해 후의 섬유량은 바꾸지 않고, 분산제를 이용하지 않은 것 이외에는 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 해서 N6 나노 파이버의 분산액 4를 얻었다.

<분산액의 제조예 5, 6>

분산액의 제조예 5에서는 N6 나노 파이버의 절단 길이를 0.5㎜, 분산액의 제조예 6에서는 N6 나노 파이버의 절단 길이를 5㎜로 한 이외에는 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 해서 N6 나노 파이버의 함유율이 1.0중량％인 분산액 5 및 6을 얻었다.

<분산액의 제조예 7>

용융 점도 120Pa·s(262℃, 121.6sec^-1), 융점 225℃의 PBT(폴리부틸렌테레프탈레이트)와 2-에틸헥실아크릴레이트를 22％ 공중합한 폴리스티렌(PS)을 이용해서 PBT의 함유율을 20중량％로 하고, 혼련 온도를 240℃로 해서 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 중합체 알로이칩을 얻었다. 이 때, 공중합 PS의 262℃, 121.6sec^-1에서의 용융 점도는 140Pa·s, 245℃, 1216sec^-1에서의 용융 점도는 60Pa·s였다.

이 중합체 알로이칩을 260℃의 용융부에서 용융시켜, 방사 온도 260℃의 스핀 블록으로 유도했다. 그리고, 한계 여과 직경 15㎛의 금속 부직포로 중합체 알 로이 용융체를 여과한 후, 꼭지쇠 면 온도 245℃로 한 꼭지쇠로부터, 방사 속도 1200m/분으로 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 용융 방사했다. 이 때, 꼭지쇠로서는, 토출구멍 상부에 직경 0.3㎜의 계량부를 갖춘 것으로, 토출 공경이 0.7㎜, 토출 구멍 길이가 1.85㎜인 것을 사용했다. 이 때의 단일 구멍당 토출량은 1.0g/분으로 했다. 그 밖의 냉각이나 급유 등의 각종 조건은 분산액의 제조예 1과 마찬가지였다. 그 결과, 방사성은 양호하고, 1t의 방사에서 실 절단은 1회였다.

얻어진 미연신사를 제1 핫 롤러의 온도를 100℃, 제2 핫 롤러의 온도를 115℃로 해서 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 연신 열처리했다. 제1 핫 롤러와 제2 핫 롤러간의 연신 배율은 2.49배로 했다. 얻어진 중합체 알로이 섬유는 161dtex, 36필라멘트이며, 강도 1.4cN/dtex, 신도 33％, U％=2.0％였다. 또, 얻어진 중합체 알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 바, 공중합 PS가 바다, PBT가 섬인 해도 구조를 나타내고, PBT의 수평균에 의한 직경은 70㎚이며, PBT가 나노 크기로 균일하게 분산한 중합체 알로이 섬유가 얻어졌다.

얻어진 중합체 알로이 섬유를 트리클렌에 침지함으로써, 바다 성분인 공중합 PS의 99％ 이상을 용출하고, 이것을 건조시켜, PBT 나노 파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM 사진으로부터 해석한 결과, PBT 나노 파이버의 수평균 직경은 85㎚라고 하는 가늘기이며, 직경 200㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율은 0중량％, 직경으로 100㎚보다 큰 단섬유의 섬유 비율은 1중량％였다.

얻어진 PBT 나노 파이버의 섬유다발을 2㎜ 길이로 절단하여, PBT 나노 파이버의 절단 섬유를 얻었다. 이것을 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 예비 고해하 여, 함수율 80중량％의 PBT 나노 파이버를 얻은 후, 다시 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 고해했다. 계속해서, 이 고해한 섬유 25g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐(등록상표) EA-87(다이이치 공업 제약(주)제:분자량 10000) 0.5g, 및 물 500g을 오스타 블렌더(오스타사제)에 넣고, 회전수 13900rpm으로 30분간 교반하여, PBT 나노 파이버의 함유율이 1.0중량％인 분산액 7을 얻었다.

<분산액의 제조예 8>

용융 점도 220Pa·s(262℃, 121.6sec^-1), 융점 225℃의 PTT(폴리트리메틸렌테레프탈레이트)와 니이메철화학(주)제 공중합 PS(폴리스티렌)("에스티렌" KS-18, 메틸메타크릴레이트 공중합, 용융 점도 110Pa·s, 262℃, 121.6sec^-1)를, PTT의 함유율을 25중량％로 하고, 혼련 온도를 240℃로 해서 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 중합체 알로이칩을 얻었다. 이 때, 공중합 PS의 245℃, 1216sec^-1에서의 용융 점도는 76Pa·s였다.

이 중합체 알로이칩을 260℃의 용융부에서 용융시켜, 방사 온도 260℃의 스핀 블록으로 이끌었다. 그리고, 한계 여과 직경 15㎛의 금속 부직포로 중합체 알로이 용융체를 여과한 후, 꼭지쇠 면 온도 245℃로 한 꼭지쇠로부터 방사 속도 1200m/분으로 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 용융 방사했다. 이 때, 꼭지쇠로서는, 토출구멍 상부에 직경 0.23㎜의 계량부를 갖춘 것으로, 토출 공경이 2㎜, 토출 구멍 길이가 3㎜의 것을 사용했다. 이 때의 단공 토출량은 1.Og/분으로 했다. 그 밖의 냉각이나 급유 등의 각종 조건은 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 행했다. 그 결과, 방사성은 양호하고, 1t의 방사에서 실 절단은 1회였다.

얻어진 미연신사를 90℃의 온수 버스 중에서 2.6배 연신을 행했다. 얻어진 중합체 알로이 섬유는, 3.9dtex, 36필라멘트이며, 강도 1.3cN/dtex, 신도 25％였다. 또, 얻어진 중합체 알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 바, 공중합 PS가 바다, PTT가 섬인 해도 구조를 나타내고, PTT의 수평균에 의한 직경은 75㎚이며, PTT가 나노 크기로 균일하게 분산한 중합체 알로이 섬유가 얻어졌다.

계속해서, 분산액의 제조예 7과 마찬가지로 해서, 중합체 알로이 섬유 중의 공중합 PS성분의 99％ 이상을 용출, 건조시켜, PTT 나노 파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM 사진으로부터 해석한 결과, PTT 나노 파이버의 수평균 직경은 95㎚라고 하는 가늘기이며, 직경 200㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율은 0중량％, 직경 100㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율은 3중량％였다.

얻어진 PTT 나노 파이버의 섬유다발을 2㎜ 길이로 절단하여, PTT 나노 파이버의 절단 섬유를 얻었다. 이것을 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 예비 고해하여, 함수율 80중량％의 PTT 나노 파이버를 얻은 후, 다시 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 고해했다. 이 고해한 섬유 25g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐(등록상표) EA-87(다이이치 공업 제약(주)제:분자량 10000) 0.5g, 및 물 500g을 오스타 블렌더(오스타사제)에 넣고, 회전수 13900rpm으로 30분간 교반하여, PTF 나노 파이버의 함유율이 1.0중량％인 분산액 8을 얻었다.

<분산액의 제조예 9>

N6을, 용융 점도 350Pa·s(220℃, 121.6sec^-1), 융점 162℃의 PP(폴리프로필렌)(23중량％)로 한 이외에는 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 용융 혼련하여, 중합체 알로이칩을 얻었다. 또한, 폴리L락트산의 220℃, 121.6sec^-1에 있어서의 용융 점도는 107Pa·s였다.

이 중합체 알로이칩을 230℃의 용융부에서 용융시켜, 방사 온도 230℃의 스핀 블록으로 유도했다. 그리고, 한계 여과 직경 15㎛의 금속 부직포로 중합체 알로이 용융체를 여과한 후, 꼭지쇠 면 온도 215℃로 한 꼭지쇠로부터, 방사 속도 900m/분으로 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 용융 방사했다. 이 때, 꼭지쇠로서는 분산액의 제조예 1과 동일한 것을 이용했다. 그리고, 이 때의 단일 구멍당 토출량은 1.5g/분으로 했다. 또한, 냉각이나 급유 등의 각종 조건은 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 행했다.

얻어진 미연신사를, 제1 핫 롤러의 온도를 90℃, 제2 핫 롤러의 온도를 130℃, 연신 배율을 2.7배로 해서, 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 연신 열처리했다. 얻어진 중합체 알로이 섬유는, 77dtex, 36필라멘트, 강도 2.5cN/dtex, 신도 50％였다. 또, 얻어진 중합체 알로이 섬유의 횡단면을 TEM으로 관찰한 바, 폴리L락트산이 바다, PP가 섬인 해도 구조를 나타내고, PP의 수평균에 의한 직경은 235㎚이며, PP가 나노 크기로 균일 분산화한 중합체 알로이 섬유가 얻어졌다.

얻어진 중합체 알로이 섬유를 98℃의 5％ 수산화 나트륨 수용액에서 1시간 침지함으로써 중합체 알로이 섬유 중의 폴리L락트산 성분의 99％ 이상을 가수분해 제거하여, 아세트산으로 중화 후, 세면, 건조시켜, PP 나노 파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM 사진으로부터 해석한 결과, PP 나노 파이버의 수평균 직경은 240㎚이며, 단섬유 직경으로 500㎚보다 큰 섬유 비율은 0중량％였다.

얻어진 PP 나노 파이버의 섬유다발을 2㎜ 길이로 절단하여, PP 나노 파이버의 절단 섬유를 얻었다. 이것을 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 예비 고해하여, 함수율 75중량％의 PP 나노 파이버를 얻은 후, 또한 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 고해했다. 이 고해한 섬유를 20g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐(등록상표) EA-87(다이이치 공업 제약(주):분자량 10000) 0.5g, 및 물 500g을 오스타 블렌더(오스타사제)에 넣고, 회전수 13900rpm으로 30분간 교배해서, PP 나노 파이버의 함유율이 1.0중량％인 분산액 9를 얻었다.

<분산액의 제조예 10>

용융 점도 280Pa·s(300℃, 1216sec^-1)의 PET를 80중량％, 용융 점도 160Pa·s(300℃, 1216sec^-1)의 폴리페닐렌술파이드(PPS)를 20중량％로 하고, 하기 조건으로 2축 압출혼련기를 이용해서 용융 혼련을 행하여, 중합체 알로이칩을 얻었다. 여기서, PPS는 직쇄형으로 분자쇄 말단이 칼슘 이온으로 치환된 것을 이용했다.

스크류 L/D=45

혼련부 길이는 스크류 유효 길이의 34％

혼련부는 스크류 전체에 분산시켰다.

도중 2개소의 백 플로우부 있음

중합체 공급 PPS와 PET를 개별적으로 계량하여, 개별적으로 혼련기에 공급했다.

온도 300℃

벤트 없음

얻어진 중합체 알로이칩을 315℃의 용융부에서 용융시켜, 방사 온도 315℃의 스핀 블록으로 유도했다. 그리고, 한계 여과 직경 15㎛의 금속 부직포로 중합체 알로이 용융체를 여과한 후, 꼭지쇠 면 온도 292℃로 한 꼭지쇠로부터 방사 속도 1000m/분으로 용해 방사했다. 이 때, 꼭지쇠로서는, 토출구멍 상부에 직경 0.3㎜의 계량부를 갖춘 것으로, 토출공경이 0.6㎜, 토출 구멍 길이 1.75㎜의 것을 이용했다. 그리고, 이 때의 단일 구멍당 토출량은 1.1g/분으로 했다. 또한, 꼭지쇠 하면으로부터 냉각 개시점까지의 거리는 7.5㎝였다.

토출된 사조는 20℃의 냉각풍으로 1m에 걸쳐서 냉각 고체화 되어, 지방산 에스테르가 주된 공정 유제가 급유된 후, 비가열의 제1 인수 롤러 및 제2 인수 롤러를 개재시켜 감았다. 이 때의 방사성은 양호하고, 24시간의 연속 방사의 사이의 실 절단은 제로였다. 그리고, 이것을 제1 핫 롤러의 온도를 100℃, 제2 핫 롤러의 온도를 130℃로 해서 연신 열처리했다. 이 때, 제1 핫 롤러와 제2 핫 롤러간의 연신 배율을 3.3배로 했다. 얻어진 중합체 알로이 섬유는 400dtex, 240필라멘트, 강도 4.4cN/dtex, 신도 27％, U％=1.3％의 뛰어난 특성을 나타냈다. 또, 얻어진 중합체 알로이 섬유의 횡단면을 TEM 관찰한 바, PET가 바다, PPS가 섬인 해도 구조를 나타내고, PPS의 수평균에 의한 직경 65㎚이며, PPS가 균일하게 분산한 중합체 알 로이 섬유가 얻어졌다.

얻어진 중합체 알로이 섬유를 98℃의 5％ 수산화 나트륨 수용액에서 2시간 침지함으로써 중합체 알로이 섬유 중의 PET 성분의 99％ 이상을 가수분해 제거하여, 아세트산으로 중화 후, 수세, 건조시켜, PPS 나노 파이버의 섬유다발을 얻었다. 이 섬유다발을 TEM 사진으로부터 해석한 결과, PPS 나노 파이버의 수평균 직경은 60㎚라고 하는 가늘기이며, 단섬유 직경 100㎚보다 큰 섬유 비율은 0중량％였다.

얻어진 PPS 나노 파이버의 섬유다발을 3㎜ 길이로 절단하여, PPS 나노 파이버의 절단 섬유를 얻었다. 이것을 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 예비 고해하여, 함수율 80중량％의 PPS 나노 파이버를 얻은 후, 다시 분산액의 제조예 1과 마찬가지로 고해했다. 이 고해한 섬유 25g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐(등록상표) EA-87(다이이치 공업 제약(주)제:분자량 10000) 0.5g, 및 물 500g을 오스타 블렌더(오스타사제)에 넣고, 회전수 13900rpm으로 30분간 교반하여, PPS 나노 파이버의 함유율이 1.0중량％인 분산액 10을 얻었다.

<분산액의 제조예 11>

바다 성분에 알칼리 가용형 공중합 폴리에스테르 수지 60중량％, 섬 성분에 N6수지 40중량％를 이용해서 용융 방사를 행했다. 이 때, 섬 성분을 100섬으로 하고, 5.3dtex의 고분자 배열체 복합섬유(이후 복합섬유)를 얻었다. 그 복합섬유에 대해서는, 그 후, 2.5배의 배율로 연신하여 2.1dtex의 복합섬유를 얻었다. 이 복합섬유의 강도는 2.6cN/dtcx, 신도는 35％였다. 그 후, 이 복합섬유를 98℃의 3％ 농도의 수산화 나트륨 수용액에서 1시간 처리함으로써, 복합섬유 중의 폴리에스테르 성분의 99％ 이상을 가수분해 제거하여, 아세트산으로 중화 후, 수세, 건조시켜 N6의 극세 섬유를 얻었다. 얻어진 극세 섬유의 평균 단사섬도를 TEM 사진으로부터 해석한 바, 0.02dtex(평균 섬유 직경 2㎛)에 상당했다. 얻어진 N6 극세 섬유를 2㎜ 길이로 절단하여 절단 섬유로 한 후, 이 절단 섬유 50g, 분산제로서 음이온계 분산제인 샤롤(등록상표) AN-103P(다이이치 공업 제약(주)제:분자량 10000) 0.5g, 및 물 500g을 오스타 블렌더(오스타사제)에 넣고, 회전수 13900rpm으로 30분간 교반하여, N6 극세 섬유의 함유율이 1.0중량％인 분산액 11을 얻었다.

<분산액의 제조예 12>

단일 성분의 직접 용융 방사법에 의해 단사 섬도 2.2dtex(평균 섬유 길이 14㎛)의 PET 섬유를 얻은 후, 이것을 2㎜ 길이로 절단하여, 절단 섬유를 얻었다. 이 절단 섬유 50g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐(등록상표) EA-87(다이이치 공업 제약(주)제:분자량 10000) 0.5g, 및 물 500g을 오스타 블렌더(오스타사제)에 넣고, 회전수 10000rpm으로 1분간 교반하여, PET 섬유의 함유율이 1.0중량％인 분산액 12를 얻었다.

<분산액의 제조예 13>

단일 성분의 직접 용융 방사법에 의해 단사 섬도 10dtex(평균 섬유 길이 30㎛)의 PET 섬유를 얻은 후, 이것을 2㎜ 길이로 절단하여, 절단 섬유를 얻었다. 이 절단 섬유 50g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐(등록상표) EA-87(다이이치 공업 제약(주)제:분자량 10000) 0.5g, 물 500g을 오스타 블렌더(오스타사제)에 넣 고, 회전수 10000rpm으로 1분간 교반하여, PET 섬유의 함유율이 1.0중량％인 분산액 13을 얻었다.

<분산액의 제조예 14>

단일 성분의 직접 용융 방사법에 의해 단사 섬도 33dtex(평균 섬유 길이 55㎛)의 PET 섬유를 얻은 후, 이것을 2㎜ 길이로 절단하여, 절단 섬유를 얻었다. 이 절단 섬유 50g, 분산제로서 비이온계 분산제인 노이겐(등록상표) EA-87(다이이치 공업 제약(주)제:분자량 10000) 0.5g, 및 물 500g을 오스타 블렌더(오스타지제)에 넣고, 회전수 10000rpm으로 1분간 교반해서, PET 섬유의 함유율이 1.O중량％인 분산액 14를 얻었다.

<분산액의 제조예 15, 16>

분산액의 제조예 15에 있어서는, 분산액 4를 물로 희석해서 N6 나노 파이버의 함유율이 0.5중량％인 N6 나노 파이버 분산액 15를 얻고, 분산액 16에 있어서는, 분산액 4를 물로 희석해서 N6 나노 파이버의 함유율이 0.1중량％인 분산액 16을 얻었다.

<분산액의 제조예 17>

오스타 블렌더(오스타사제)에 넣는 물의 양은 바꾸지 않고 분산제를 이용하지 않도록 변경함과 동시에 고해 후의 섬유량을 변경함으로써, PBT 나노 파이버의 함유율을 0.5중량％로 한 이외에는, 분산액의 제조예 7과 마찬가지로 해서 PBT 나노 파이버의 분산액 17을 얻었다.

<분산액의 제조예 18>

오스타 블렌더(오스타사제)에 넣는 물의 양은 바꾸지 않고 분산제를 이용하지 않도록 변경함과 동시에 고해 후의 섬유량을 변경함으로써, PP 나노 파이버의 함유율을 0.5중량％로 한 이외에는, 분산액의 제조예 9와 마찬가지로 해서 PP 나노 파이버의 분산액 18을 얻었다.

<분산액의 제조예 19>

오스타 블렌더(오스타사제)에 넣는 물의 양은 바꾸지 않고 분산제를 이용하지 않도록 변경함과 동시에 고해 후의 섬유량을 변경함으로써, N6 극세 섬유의 함유율을 0.5중량％로 한 이외에는, 분산액의 제조예 11과 마찬가지로 해서 분산액 19를 얻었다.

<분산액의 제조예 20>

오스타 블렌더(오스타사제)에 넣는 물의 양은 바꾸지 않고 분산제를 이용하지 않도록 변경함과 동시에 고해 후의 섬유량을 변경함으로써, PET 섬유의 함유율을 0.5중량％로 한 이외에는, 분산액의 제조예 13과 마찬가지로 해서 분산액 20을 얻었다.

<분산액의 제조예 21>

오스타 블렌더(오스타사제)에 넣는 물의 양은 바꾸지 않고 분산제를 이용하지 않도록 변경함과 동시에 고해 후의 섬유량을 변경함으로써, PET 섬유의 함유율을 0.5중량％로 한 이외에는, 분산액의 제조예 14와 마찬가지로 해서 분산액 21을 얻었다.

이상 설명한 제조예에서 제작한 각 분산액을 종합해서 표 1에 나타낸다.

	분산제	섬유 구성 중합체	단섬유의 수평균 직경	조대 단섬유의 섬유 비율	섬유 농도 (중량％)
분산액 1	샤롤 AN-103P	N6	60㎚	직경 100㎚보다 큰 섬유 0％	1.0
분산액 2	샤롤 AN-103P	N6	120㎚	직경 500㎚보다 큰 섬유 0％ 직경 200㎚보다 큰 섬유 1％	0.5
분산액 3	샤롤 AN-103P	N6	120㎚	직경 500㎚보다 큰 섬유 0％ 직경 200㎚보다 큰 섬유 1％	0.1
분산액 4	없음	N6	60㎚	직경 100㎚보다 큰 섬유 0％	1.0
분산액 5	샤롤 AN-103P	N6	60㎚	직경 100㎚보다 큰 섬유 0％	1.0
분산액 6	샤롤 AN-103P	N6	60㎚	직경 100㎚보다 큰 섬유 0％	1.0
분산액 7	노이겐 EA-87	PBT	85㎚	직경 200㎚보다 큰 섬유 0％ 직경 100㎚보다 큰 섬유 1％	1.0
분산액 8	노이겐 EA-87	PTT	95㎚	직경 200㎚보다 큰 섬유 0％ 직경 100㎚보다 큰 섬유 3％	1.0
분산액 9	노이겐 EA-87	PP	240㎚	직경 500㎚보다 큰 섬유 0％	1.0
분산액 10	노이겐 EA-87	PPS	60㎚	직경 100㎚보다 큰 섬유 0％	1.0
분산액 11	샤롤 AN-103P	N6	2㎛	직경 500㎚보다 큰 섬유 100％	1.0
분산액 12	노이겐 EA-87	PET	14㎛	직경 500㎚보다 큰 섬유 100％	1.0
분산액 13	노이겐 EA-87	PET	30㎛	직경 500㎚보다 큰 섬유 100％	1.0
분산액 14	노이겐 EA-87	PET	55㎛	직경 500㎚보다 큰 섬유 100％	1.0
분산액 15	없음	N6	60㎚	직경 100㎚보다 큰 섬유 0％	0.5
분산액 16	없음	N6	60㎚	직경 100㎚보다 큰 섬유 0％	0.1
분산액 17	없음	PBT	85㎚	직경 200㎚보다 큰 섬유 0％ 직경 100㎚보다 큰 섬유 1％	0.5
분산액 18	없음	PP	240㎚	직경 500㎚보다 큰 섬유 0％	0.5
분산액 19	없음	N6	2㎛	직경 500㎚보다 큰 섬유 100％	0.5
분산액 20	없음	PET	30㎛	직경 500㎚보다 큰 섬유 100％	0.5
분산액 21	없음	PET	55㎛	직경 500㎚보다 큰 섬유 100％	0.5

<실시예 1>

분산액의 제조예 1에서 얻어진 분산액 1을, 용량이 200cc인 PP제의 보틀에 100g 넣고, 또한 액체 질소(-196℃)로 동결한 후, -80℃의 초저온 냉각기 중에 30분간 정치했다.

동결한 샘플을 라브콘코(LABCONCO)사제의 동결 건조기(프리즈 드라이 시스템 프리 존(Freeze Dry System Free Zone) 2.5)로 0.1kPa 이하의 진공도로 동결 건조시켜 스펀지상 구조체를 얻었다.

얻어진 스펀지상 구조체의 섬유 분산체를 SEM으로 관찰한 바, 스펀지상 구조체에 있어서의 섬유의 수평균 직경은 60㎚이며, 섬유간에 형성된 미세 구멍의 수평균 공경도 300㎚로 매우 작은 것이었다. 또, 스펀지상 구조체의 외관 밀도는 0.0125g/c㎥로 매우 작고, 공극률도 98.5％로 매우 큰 것이었다. 도 1 및 도 2에 실시예 1의 스펀지상 구조체의 SEM 사진을 나타냈다.

<실시예 2 내지 10>

실시예 2 내지 10에 대해서는 분산액의 제조예 2 내지 10에서 얻어진 분산액 2 내지 10을 이용해서, 실시예 1과 마찬가지로 동결 건조를 행하여, 스펀지상 구조체를 얻었다. 스펀지상 구조체에 있어서의 섬유의 수평균 직경, 미세 구멍의 수평균 공경, 외관 밀도, 공극률은 표 2에 나타낸 바와 같았다.

<실시예 11>

분산액의 제조예 11에서 얻어진 극세 섬유의 분산액 11을 이용해서, 실시예 1과 마찬가지로 동결 건조를 행하여, 스펀지상 구조체를 얻었다. 스펀지상 구조체에 있어서의 섬유의 수평균 직경, 미세 구멍의 수평균 공경, 외관 밀도, 공극률은 표 2에 나타낸 바와 같았다.

<실시예 12, 13>

실시예 12에 있어서는 분산액의 제조예 12에서 얻어진 분산액 12를, 실시예 13에 있어서는 분산액의 제조예 13에서 얻어진 분산액 13을 이용해서, 실시예 1과 마찬가지로 동결 건조를 행하여, 스펀지상 구조체를 얻었다. 스펀지상 구조체에 있어서의 섬유의 수평균 직경, 미세 구멍의 수평균 공경, 외관 밀도, 공극률은 표 2에 나타낸 바와 같았다.

<비교예 1>

분산액의 제조예 14에서 얻어진 분산액 14를 이용해서, 실시예 1과 마찬가지로 동결 건조를 행했지만, 단섬유의 수평균 직경이 너무 크기 때문에, 분산액 14 중에서의 섬유의 분산성이 불량으로 되어, 실시예와 같은 스펀지상 구조체를 얻을 수 없었다.

<실시예 14>

분산액의 제조예 1에서 얻어진 분산액 1을, 용량이 200cc의 PP제의 보틀에 100g 넣고, 50℃로 열풍 건조시켜 분산매를 제거하여, 스펀지상 구조체를 얻었다. 스펀지상 구조체에 있어서의 섬체의 수평균 직경, 미세 구멍의 수평균 공경, 외관 밀도, 공극률은 표 2에 나타낸 바와 같았다.

<실시예 15>

분산액의 제조예 1에서 얻어진 분산액 1을, 용량이 200cc의 PP제의 보틀에 100g 넣고, 실온에서 0.1kPa의 진공도로 진공 건조시켜 스펀지상 구조체를 얻었다. 스펀지상 구조체에 있어서의 섬유의 수평균 직경, 미세 구멍의 수평균 공경, 외관 밀도, 공극률은 표 2에 나타낸 바와 같았다.

<실시예 16, 17>

실시예 16에 있어서는 실시예 1의 스펀지상 구조체를, 실시예 17에 있어서는 실시예 2의 스펀지상 구조체를 이용해서 각각, 121℃, 103.7kPa의 조건하에서 20분간 가압 증기 처리를 행했다.

얻어진 각각의 스펀지상 구조체를 SEM으로 관찰했다. 스펀지상 구조체에 있어서의 섬유의 수평균 직경, 미세 구멍의 수평균 공경, 외관 밀도, 공극률은 표 2에 나타낸 바와 같았다. 또, SEM에 의한 관찰에 의해, 가압 증기 처리함으로써 섬유끼리 부분적으로 융착해서 접착되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 상기의 가열 증기 처리된 스펀지상 구조체를 각각 물에 침연시켜도 구조체가 붕괴하는 경우는 없었다.

<실시예 18>

분산액의 제조예 1에서 얻어진 분산액 1을, 스테인레스제의 트레이(크기 :295㎜×231㎜×49㎜)에 넣고, 다시 액체 질소(-196℃)로 급속 동결한 후, -80℃의 초저온 냉각기 중에 30분간 정치했다.]

동결한 샘플을 다마 제작소제의 동결 건조기(TF5-85TPNNNS)로 0.1kPa 이하의 진공도로 동결 건조시켜 두께 4㎜정도의 스펀지상 구조체를 얻었다.

스펀지상 구조체에 있어서의 섬유의 수평균 직경, 미세 구멍의 수평균 공경, 외관 밀도, 공극률은 표 2에 나타낸 바와 같았다. 얻어진 스펀지상 구조체의 측정 온도 23℃에서의 열전도율은 0.039W/m·K이며, 측정 온도 60℃에서의 열전도율은 0.042W/m·K이며, 이들 측정치로부터 온도 0℃로 보외했을 때의 열전도율(λ₀)은 0.037이며, 단열재로서 뛰어난 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

<실시예 19>

실시예 18에서 얻어진 스펀지상 구조체를 이용해서, 100 내지 5000Hz의 주파수의 수직 입사 흡음률을 측정한 바, 도 3에 도시하는 바와 같이, 4000Hz부근에서 약 90％의 흡음률이며, 흡음재로서 뛰어난 성능을 나타내는 것을 알 수 있었다.

<실시예 20 내지 24>

분산액의 제조예 4, 15, 16, 17, 18에서 얻어진 분산액 4, 15, 16, 17, 18을, 각각 세포 배양용 96웰플레이트(웰 직경 6.4㎜)에 1웰마다 100μL 넣고, -80℃의 온도의 초저온 냉각기 중에 12시간 정치했다. 동결한 샘플을 에옐라(EYELA)사제의 동결 건조기(FD-5N)의 챔버 내에 넣고, 0.1kPa 이하의 진공도로 동결 건조시켜 스펀지상 구조체를 얻었다. 또한, 제작한 각 스펀지상 구조체 각각에 대해서, 121℃, 103.7kPa의 조건하에서 20분간 가압 증기 처리를 행했다.

그 후, 얻어진 스펀지상 구조체를 SEM으로 관찰했다. 스펀지상 구조체에 있어서의 섬유의 수평균 직경, 미세 구멍의 수평균 공경, 거대 구멍의 수평균 공경, 외관 밀도 및 공극률은, 표 3에 나타낸 바와 같다. 또, SEM에 의한 관찰에 의해, 가압 증기 처리에 의해 섬유끼리가, 부분적으로 융착해서 접착되어 있는 것이 확인되었다.

<실시예 25 내지 27>

분산액의 제조예 15에서 얻어진 분산액 15를 이용해서 동결 온도를 -20℃, -40℃ 및 -150℃로 각각 바꾼 것 이외에는, 실시예 20과 마찬가지로 동결 건조, 가압 증기 처리를 행해서 스펀지상 구조체를 얻었다.

그 후, 얻어진 스펀지상 구조체를 SEM으로 관찰했다. 스펀지상 구조체에 있어서의 섬유의 수평균 직경, 미세 구멍의 수평균 공경, 거대 구멍의 수평균 공경, 외관 밀도 및 공극률은, 표 3에 나타낸 바와 같다. 또, 실시예 26에서 얻어진 스펀지상 구조체의 SEM 사진을 도 4에 도시한다.

<실시예 28>

실시예 25에서 얻어진 스펀지상 구조체를 세포 기반 재료로서 세포 배양용 96웰플레이트 중에 두고, 마우스골아계 3T3-E1 세포 현탁액(세포 농도 5×10⁵/mL, 10％ 소태아 혈청 첨가 αMEM 배지)을 100μL 첨가하고, 37℃의 온도로 1시간 정치 한 후, 인산 완충액을 900μL 첨가하고, 비접착 세포를 세정해서 회수하여 혈구 계산 반(盤)으로 비접착 세포를 카운트함으로써, 접착한 세포의 비율(세포 유지율)을 산출했다.

또한, 10％ 소태아 혈청 첨가 αMEM 배지를 200μL 첨가해서 온도 37℃, 5％ CO₂ 분위기하에서 48시간 배양을 행했다. 48시간 후, 250μL의 세포 라이제이트액(0.2％ 트리톤(Triton)X-100, 1mMEDTA, 10mM 트리스 완충액(pH7.0))을 첨가하고, -80℃의 온도에서의 동결과 실온에서의 융해를 3회 반복한 후, 라이제이트를 회수했다. 회수한 라이제이트는 세포의 증식과 분화를 평가하기 위해, 피코그린어세이키트(모레큘러프로브사제)에 의해 세포 DNA량을 측정해서 세포수를 평가하고, AP어세이키트(시그마사)에 의해 알카리포스포타아제(AP) 활성을 측정하여, 골아세포 분화를 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 세포배양 48시간 후의 세포수와 AP활성의 평가 결과는, 후술하는 비교예 2의 값을 기준(1.O)으로 해서 상대효과로 나타낸다.

<실시예 29 내지 31>

세포 기반 재료로서, 실시예 26에서 얻어진 스펀지상 구조체, 실시예 21에서 얻어진 스펀지상 구조체, 및 실시예 27에서 얻어진 스펀지상 구조체를 사용한 이외에는, 각각 실시예 28과 마찬가지의 방법으로 세포의 유지율 및 세포 배양 48시간 후의 세포수와 골아세포 분화를 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

<비교예 2>

스펀지상 구조체를 이용하지 않고, 블랭크의 세포 배양용 96웰플레이트를 사용한 이외에는, 실시예 28과 마찬가지의 방법으로, 세포의 유지율 및 세포 배양 48시간 후의 세포수와 골아세포 분화를 평가했다. 결과를 표 4에 나타낸다.

실시예 28 내지 31에 있어서는, 증식 및 분화의 활성 향상이 확인되었다.

<실시예 32, 비교예 3>

세포 배양용 96웰플레이트 중에 실시예 26에서 얻어진 스펀지상 구조체를 설치하여 세포 기반 재료로 한 것과, 블랭크의 세포 배양용 96웰플레이트를 준비하고, 각각, 염기성 섬유화 세포 증식인자(bFGF)를 10ng/mL 포함하는 인산 완충액을 100μL 첨가하고, 37℃의 온도로 1시간 정치해서 bFGF를 흡착시켰다. 인산 완충액을 제거한 후, 마우스(C57BL/6, 암컷) 대퇴골부터 채취한 마우스 골수 세포(20％ 소태아 혈청 포함 IMDM 배지에 현탁)를 각각의 웰에 5×10³개를 뿌리고, 14일간 배양을 행했다. 2일마다 배양액을 반량 교환하고, 14일 후 셀카운팅키트(동인 화학제)로 세포수를 평가한 결과, 스펀지상 구조체를 설치한 웰에 있어서는, 블랭크의 것과 비교해서 약 3배의 세포수의 증식을 확인했다.

<실시예 33>

실시예 25에서 얻어진 스펀지상 구조체로부터 1㎝×1cm×0.2㎝의 직방체를 자르고, 이것을, 100μg의 bFGF를 포함하는 1mL의 인산 완충액에 37℃의 온도로 일주야 침지하여, bFGF를 이 스펀지상 구조체 표면에 흡착시킨 생체 조직 재생용의 세포 기반 재료를 제작했다. 이 생체 조직 재생용의 세포 기반 재료를, ddY 마우스(7주령, 메스)의 배부 피하에 매입하고, 1주일 후에 마우스를 희생사시켰다. 조직 절편을 헤마토크실린에오딘 염색하고, 현미경 관찰을 행한 바, bFGF를 함유한 세포 기반 재료 내에 신생 혈관이 균일하게 유도되어 있는 것이 확인되었다.

<실시예 34>

분산액의 제조예 1에서 얻어진 분산액 1을 이용하고, 건조기로서는 미츠이 미이케 화공기(주)제 SD10형 스프레이 드라이어를 이용했다. 이 분산액 1을 9000rpm으로 회전하고 있는 직경 5cm의 디스크에 20g/분의 속도로 적하하고, 액적의 직경을 약 100㎛의 안개상으로 한 것을 180℃의 분위기하에 분무해서 건조(스프레이 드라이)시켜, 분말을 회수했다.

얻어진 분말을 SEM으로 관찰한 바, 구성 섬유의 수평균 직경은 60㎚이며, 분말의 수평균 입경은 25㎛였다. 도 5 및 도 6에 실시예 34에서 얻어진 분말의 SEM 사진을 나타냈다.

얻어진 분말을 손에 바른 바, 촉촉하게 한 감촉이 있어, 보습성이 뛰어난 것이었다. 또, 바른 면의 피부의 주름을 흐려지게 하는 효과가 인정되었다.

결과를 표 5에 나타낸다.

<실시예 35 내지 43>

분산액의 제조예 2 내지 10에서 얻어진 분산액 2 내지 10을 이용한 이외에는 실시예 34와 마찬가지로 스프레이 드라이를 행하여, 분말을 얻었다. 얻어진 분말에 있어서의 구성 섬유의 수평균 직경, 분말의 수평균 입경은 표 5에 나타낸 바와 같다.

<비교예 4>

분산액의 제조예 11에서 얻어진 분산액 11을 이용한 이외에는, 실시예 34와 마찬가지로 스프레이 드라이를 행했으나, 섬유가 솜 모양으로 되어 분말은 얻을 수 없었다.

<실시예 44>

실시예 34에서 얻어진 분말을 121℃, 103.7kPa의 조건하에서 20분간 가압 증기 처리를 행했다. 얻어진 분말에 있어서의 구성 섬유의 수평균 직경, 분말의 수평균 입경은 표 5에 나타낸 바와 같다.

또, SEM에 의한 관찰에 의해, 가압 증기 처리함으로써 섬유끼리가, 부분적으로 융착해서 접착되어 있는 것이 확인되었다. 또한, 상기의 가열 증기 처리된 분말을 물에 침지시켜도 구조체가 붕괴하는 경우는 없었다.

<실시예 45>

실시예 44에서 제작한 분말과 시판되는 화장수(시세이도제 더·스킨케어 하이드로 밸런싱 소프너(상품명))를 하기의 배합 비율로 하고, 레버러터리 교반기로 3분간 혼합하고, 분말을 배합한 화장수를 제작했다. 피험자 10명에 대해서, 화장수를 사용했을 때의 관능 평가를 행한 바, 피험자 모두에 있어서, 사용시의 위화감이 없고 자연스러운 느낌이 든다는 것이었다. 또, 분말을 배합함으로써, 땀에 의한 화장이 흘러내리는 것을 방지할 수 있어, 화장 지속력도 향상했다. 또 분말 자신의 보수성이 높기 때문에, 분말을 배합함으로써 보습성이 양호해져서, 화장 사용 후의 피부의 촉촉한 감이 향상했다.

실시예 44의 분말 10중량％

더·스킨케어 하이드로 밸런싱 소프너 90중량％

합계 100중량％

<실시예 46>

실시예 44에서 얻어진 분말 30g과, 용매가 톨루엔인 시판되는 우레탄계 도료 300g을, 레버러터리 니더로 120rpm의 조건으로 30℃, 30분간 교반하여, 나노 파이버를 배합한 도료를 얻었다. 얻어진 도료는, 솔에 의한 도포 시의 신장이 좋고, 적당한 점성을 가지기 때문에 액 흐름도 없고, 도포 가공이 하기 쉬운 것이었다. 또, 도포 후의 도료의 윤기가 좋고, 도포 표면에도 섬유를 첨가하고 있음에도 불구하고 매끄러웠다.

본 발명의 스펀지상 구조체는, 단열재, 흡음재, 세포 기반 재료에 추가로 완충재, 보수재, 액정 등에 이용되는 광반사판 등의 산업 자재 용도나 생활 자재 용도에 유용하고, 예를 들면, 차량 내장용의 쿠션재, 천정재, 건재, 와이핑, 클리너 시트, 건강용품, IT부재용의 센서 부재에 매우 적합하다.

또, 필터 용도로 매우 적합하고, 마스크 등의 생활 자재 용도로부터 에어 필터, 액체 필터 등의 산업용도나 혈액 필터 등의 메디컬 용도에 이용할 수 있다. 예를 들면, 클린룸용, 자동차용, 공장이나 소각장 등의 배기용, 주택용 등의 에어필터나, 화학 공정, 식품, 의약·의료용의 액체 필터, HEPA나 ULPA 필터가 적용되는 분야 등에 매우 적합하다.

또한, 와이핑, 폴리싱, 연마용으로도 매우 적합하고, 물론 미용용의 화장 용구, 클렌징 시트, 스킨 케어 시트, 메디컬용의 체외순환 컬럼, 반창고, 첩포재 등에도 매우 적합하다.

본 발명에 따른 분말은 도료 및 화장품 등의 필러, 그리고, 수지의 필러로서도 매우 적합하다. 또, 흡착제, 보수제 등에도 매우 적합하고, 또한, 의료, 위생 등의 각 분야에 있어서의 분말 재료 등에도 매우 적합하다.

Claims (30)

1. 수평균 직경이 1㎚ 내지 50㎛인 섬유가 분산 상태로 고정된 스펀지상 구조체.
2. 제1항에 있어서, 상기 섬유가 열가소성 중합체를 포함하는 것인 스펀지상 구조체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 섬유의 수평균 직경이 1 내지 500㎚인 스펀지상 구조체.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 외관 밀도가 0.0001 내지 0.5g/㎤인 스펀지상 구조체.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유로 구성되는 미세 구멍의 수평균 공경이 100㎛ 이하인 스펀지상 구조체.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유끼리가 부분적으로 접착되어 있는 스펀지상 구조체.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체를 포함하는 단열재.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체를 포함하는 흡음재.
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항 기재의 스펀지상 구조체를 포함하는 세포 기반 재료.
10. 제9항에 있어서, 상기 스펀지상 구조체 내에 존재하는 거대 구멍의 수평균 공경이 10㎛ 내지 500㎛인 세포 기반 재료.
11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 섬유의 표면에 기능성 물질을 흡착 및/또는 고정시킨 세포 기반 재료.
12. 제11항에 있어서, 상기 기능성 물질이 단백질인 세포 기반 재료.
13. 수평균 직경이 1㎚ 내지 50㎛인 섬유를 분산매 중에 분산시킨 섬유 분산액을 건조시켜 분산매를 제거하는 스펀지상 구조체의 제조 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 섬유의 수평균 직경이 1 내지 500㎚인 스펀지상 구조체의 제조 방법.
15. 제14항에 있어서, 직경 500㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율이 3중량％ 이하인 스펀지상 구조체의 제조 방법.
16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유가 열가소성 중합체를 포함하는 것인 스펀지상 구조체의 제조 방법.
17. 제13항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유의 절단 섬유 길이가 0.2㎜ 내지 30㎜인 스펀지상 구조체의 제조 방법.
18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 건조가 동결 건조인 스펀지상 구조체의 제조 방법.
19. 제18항에 있어서, 동결 건조할 때의 동결 온도가 -80℃ 이상 -20℃ 이하인 스펀지상 구조체의 제조 방법.
20. 제13항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 분산매를 제거한 후에, 또한 가압 증기 처리하는 스펀지상 구조체의 제조 방법.
21. 수평균 직경이 1 내지 500㎚인 섬유로 구성되며, 수평균 입경이 1 내지 1000㎛인 분말.
22. 제21항에 있어서, 상기 섬유가 열가소성 중합체를 포함하는 것인 분말.
23. 제21항 또는 제22항에 있어서, 상기 섬유끼리 부분적으로 접착되어 있는 분말.
24. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항 기재의 분말을 배합한 도료.
25. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항 기재의 분말을 배합한 화장품.
26. 수평균 직경이 1 내지 500㎚인 섬유를 분산매 중에 분산시킨 섬유 분산액을 입상화해서 건조시켜 분산매를 제거하는 분말의 제조 방법.
27. 제26항에 있어서, 상기 섬유 분산액을 스프레이 드라이에 의해 입상화해서 건조하는 분말의 제조 방법.
28. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 섬유가 열가소성 중합체를 포함하는 것 인 분말의 제조 방법.
29. 제26항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유가 직경 500㎚보다 큰 단섬유의 섬유 구성 비율이 3중량％ 이하인 분말의 제조 방법.
30. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 분산매를 제거한 후에, 또한 가압 증기 처리하는 분말의 제조 방법.

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