KR20180006371A

KR20180006371A - 고분자막 및 그것을 사용한 분산액과 집적체

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Publication number: KR20180006371A
Application number: KR1020177030412A
Authority: KR
Inventors: 모토노리 호치; 유키 세키도; 이치로 이타가키; 토루 아라카네; 신야 오츠보; 신지 타케오카; 아츠시 무라타; 마오 후지이; 유야 이시즈카; 슈이치 쇼지; 준 미즈노; 타카시 카사하라
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤; 나노시타 가부시키가이샤
Priority date: 2015-05-11
Filing date: 2016-05-11
Publication date: 2018-01-17
Also published as: KR102536494B1; CN107530469B; CA2983812C; CA2983812A1; EP3295966A4; WO2016181977A1; CN107530469A; US20180118905A1; JP6770431B2; US10563025B2; JPWO2016181977A1; EP3295966B1; EP3295966A1

Abstract

면적이 최대가 되는 2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D에 있어서의 평균 막두께 T₀이 식(a)를 만족시키고, 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 평균값 L이 식(b)를 만족시키고, 영률 E가 식(c)를 만족시키고, 또한 식(d)로 정의되는 두께의 편차율 Δ가 식(e)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 고분자막 및 그것을 이용한 분산액과 집적체. (a) 10nm≤T₀≤1000nm, (b) 0.1㎛≤L≤500㎛, (c) 0.01㎬≤E≤4.3㎬, (d)Δ=1-T₁/T₂,(e) 0.346E×10^-9-1.499＜Δ＜-0.073E×10^-9+0.316. 취급이 용이하며, 장기조직에 대한 추종성, 피복성, 부착성, 밀착성이 우수한 고분자막 및 그것을 이용한 분산액과 집적체를 제공할 수 있다.

Description

고분자막 및 그것을 사용한 분산액과 집적체

본 발명은 외과수술시의 지혈이나 창상 피복막, 유착 방지막, 경피흡수재료 등의 의료용도나 화장용 재료에 바람직한 고분자막, 및 그것을 사용한 분산액과 집적체에 관한 것이다.

복부외과, 부인과 등의 개복 수술 후의 합병증의 하나로 장기의 유착이 있다. 이것은 수술의 창상 치유 과정에서 본래는 접촉해서는 안되는 조직끼리가 접촉한 채 재형성되는 일이 있고, 이것을 유착이라고 한다. 개복 수술에서는 높은 확률로 유착이 발생한다고 되어 있지만 대부분은 무증상이다. 빈도는 높지는 않지만, 통증이나, 장폐색(ileus), 불임증 등의 심각한 합병증을 일으키는 일이 있다.

일단 형성된 유착을 비침습적으로 치료할 수는 없으므로, 장폐색 등 중독인 합병증을 갖는 경우에는 유착 개소를 박리하는 외과적 수술을 행하는 수 밖에 없기 때문에, 첫회 수술 후에 유착 방지를 목적으로 한 창부의 처치를 확실히 행하는 것이 매우 중요하다.

종래, 유착 방지 효과를 갖는 재료로서, 장기조직을 물리적으로 분리하기 위해서, 실리콘, "테플론(등록상표)", 폴리우레탄 등을 유착 방지재로서 사용하는 방법이 행해지고 있지만, 이들의 재료는 비생체 흡수성 재료이기 때문에, 생체조직면에 잔존하여 조직의 수복을 늦출 뿐만 아니라, 감염증, 염증의 발생 원인으로 되고 있다.

최근, 이러한 문제를 해결하기 위해서, 생체 흡수성을 기대할 수 있는 젤라틴이나 콜라겐 등의 천연 고분자를 사용한 유착 방지 재료가 보고되고 있다(예를 들면 특허문헌 1 및 2). 그러나, 젤라틴이나 콜라겐은 항원성을 갖는 텔로펩티드 부분의 제거가 곤란하다는 문제가 있고, 또한 프리온 혼입 등 생물 유래의 감염증의 위험성이 있으므로 생체에의 사용은 피하는 편이 좋다. 또한, 강도를 얻기 위해서나 분해성을 제어하기 위해서 첨가하는 가교제가 생체내에서의 사용에 바람직하지 못한 경우가 많다.

천연 고분자는 피부에의 친화성이 높지만, 강도가 낮은 등의 문제가 있었다. 그 때문에 천연 고분자에서는 가교제에 의한 가교체나, 강도 보강재의 사용이나 거즈 등으로 감싸는 것에 의해 강도를 확보할 필요가 있었다. 강도 보강재를 사용한 경우에는 구조가 복잡해지는 일이 많아 실용적이지 않다.

또한 감염증의 위험이 낮은 트레할로스나 알긴산 나트륨 등의 다당류를 사용한 유착 방지재에 관해서도 보고가 있다(예를 들면 특허문헌 3). 그러나, 다당류의 필름재는 강도가 부족한 것에 의한 파단 등으로부터 창상부위를 확실하게 피복할 수 없다고 하는 문제가 있는 점에서 실용성은 낮다. 다당류 중, 히알루론산을 사용한 유착 방지재에 관한 보고가 있다(예를 들면 특허문헌 4). 히알루론산은 수용성이 높은 점에서 체내에서는 수분을 흡수해서 겔화하지만, 겔이 시간과 함께 중력방향으로 이동하므로 환부에 충분한 성분이 남지 않음으로써 효과가 얻어지지 않는다는 것이나, 중력방향으로 이동해서 집적한 겔 고임에서 세균이 증식하여 감염증을 일으키는 일도 있다는 문제가 있다.

또한, 유착 방지재를 장기 등에 강고하게 밀착시키기 위해서 혈액제재를 사용하는 방법이나 화학물질을 사용하는 방법도 있지만, 안전면에서의 높은 관리가 필요하며 취급하기 어렵다고 하는 문제가 있다.

또한, 환부와의 밀착성이 우수하고, 중력방향으로의 이동을 억제할 수 있는 방법으로서, 폴리락트산 등의 생분해성 수지층과 수용성 수지층을 적층한 고분자 구조체가 제안되어 있지만, 수용성 수지의 용해성과 수술시의 핸들링성(달라붙기)의 제어가 충분하지는 않았다(예를 들면 특허문헌 5).

이렇게, 조직의 유착 방지에 관한 재료에 관한 보고는 수 많지만, 유착 방지 재료로서 충분한 성능을 갖는 재료는 얻어지지 않는다. 즉, 상술한 바와 같은 문제를 발생시키기 어렵고, 조직이 수복될 때까지의 기간, 유착을 방지하고, 충분한 강도가 유지되는 재료가 요구되어지고 있다.

특히 최근에서는 외과수술에 있어서의 환자의 신체적 부담을 경감하기 위해서, 복강경 수술이나 내시경 수술이 증가하고 있지만, 종래의 시트상의 유착 방지재는 트로카 등의 흉강내에 유치되고, 기흉이나 흉수, 농흉 등의 치료에 사용되어지는 관(드레인)의 내측을 통과시키는 것이 곤란하며, 또한 액상의 유착 방지제로는 유동성이 좋지 않기 때문에 피복성이 떨어진다는 문제가 있다.

일본 특허공개 2004-065780호 공보 일본 특허공개 2001-192337호 공보 일본 특허공개 2003-153999호 공보 국제공개 제 2005/094915호 팜플렛 일본 특허공개 2012-187926호 공보

본 발명의 과제는 이러한 종래 기술의 배경을 감안하여, 취급이 용이하며, 장기조직에 대한 추종성, 피복성, 접착성, 밀착성이 우수한 고분자막 및 그것을 사용한 분산액과 집적체를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상술의 과제를 해결하기 위해서, 이하의 구성을 취한다.

[1]면적이 최대가 되는 2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D에 있어서의 평균 막두께 T₀이 식(a)를 만족시키고, 또한, 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 평균값 L이 식(b)를 만족시키고, 또한 영률 E가 식(c)를 만족시키고, 또한 식(d)로 정의되는 두께의 편차율 Δ가 식(e)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 고분자막.

(a) 10nm≤T₀≤1000nm

(b) 0.1㎛≤L≤500㎛

(c) 0.01㎬≤E≤4.3㎬

(d) Δ=1-T₁/T₂

(e) 0.346E×10^-9-1.499＜Δ＜-0.073E×10^-9+0.316

여기에서, T₁, T₂는 면적이 최대가 되는 2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D에 있어서

T₁:2차원 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 ｌ/2∼l까지의 영역의 평균 막두께

T₂:2차원 무게중심으로부터 l/4까지의 영역의 평균 막두께

를 나타낸다. 또한 2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D란 하기 D₁∼D₄를 의미한다.

(1)무게중심을 지나는 단경:D₁

(2)무게중심을 지나는 장경:D₂

(3)무게중심을 지나는 직선으로서, 단경 및 장경이 이루는 광각 및 협각을 각각 균등하게 2분하는 직선:D₃, D₄

또, 단경과 장경이 동일한 경우나 복수인 경우에는 단경 및 장경이 이루는 광각과 협각의 차가 최소가 되는 2개를 선택한다. 평균 막두께는 상기에 의해 선택한 4개의 직선 D₁∼D₄를 사용한 평균값을 의미한다.

[2]상기 고분자막을 구성하는 고분자가 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리메타크릴레이트계 수지, 다당류, 다당류 에스테르에서 선택되는 단독 중합체 및/또는 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리메타크릴레이트계 수지, 다당류 및 다당류 에스테르에서 선택되는 적어도 1종류의 고분자를 포함하는 공중합체인 [1]에 기재된 고분자막.

[3]상기 고분자막의 형상이 원형, 타원형, 대략 원형, 대략 타원형, 대략 다각형 및 리본상형으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 형상인 [1] 또는 [2]에 기재된 고분자막.

[4] [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 고분자막을 용액에 분산시킨 분산액.

[5] [1]∼[3] 중 어느 하나에 기재된 고분자막을 사용한 고분자막 집적체.

(발명의 효과)

본 발명이 제공하는 고분자막은 일반적으로 프레이크상이나 디스크상 등이라고 불리는 미소한 편평형상을 하고 있고, 단면형상 및 영률을 제어함으로써, 장기 표면 상에서 고분자막끼리가 서로 겹쳐졌을 때, 고분자막끼리의 접착력을 강고하게 할 수 있고, 외력이 가해졌을 때에 붕괴되는 일이 없어 고분자막의 집적체로서 안정적인 형상을 유지할 수 있다. 또한, 고분자막은 박막인 점에서, 피부, 내장 등의 장기 등에의 추종성, 밀착성도 우수하다.

또한, 본 발명이 제공하는 고분자막, 및 고분자막을 복수 포함하는 분체(粉體) 또는 물 등을 사용한 분산액은 트로카(흉강내에 유치되고, 기흉이나 흉수, 농흉 등의 치료에 사용되어지는 관) 등의 관의 내측을 용이하게 통과할 수 있고, 장기 표면을 광범위에 걸쳐 피복하는 것이 가능하게 된다. 또한, 고분자막의 사이즈가 미소하며 막두께가 1000nm 이하인 점에서 이들 장기 표면 상에서 서로 겹쳐서 막상이 됨으로써, 추종성 및 밀착성도 우수하다.

이러한 효과를 갖는 점에서, 본 발명에 따른 고분자막은 막 창상 피복재, 유착 방지재 등의 의료 용도나, 스킨케어 용품, 화장용 재료 등의 피부외용재로서 최적이다.

도 1은 본 발명에 따른 고분자막 집적체의 작성 방법 및 관찰 순서의 예를 나타내는 개략도이다.
도 2는 SIEBIMM법으로 산출한 각종 고분자막의 영률과 막두께의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 1에 나타낸 2.0질량% PDLLA:PS=1:4(질량비)의 상분리막에 의해 작성한 PDLLA막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도, (C)는 고분자막의 집적체의 기-액 계면에서의 자기 지지성을 나타내는 도면, (D)는 광학 현미경상, (E)는 팔 모형을 나타내는 도면, (F)는 팔 모형 위를 고분자막 분산액으로 피복했을 때의 SEM상을 나타내고 있다.
도 4는 실시예 2에 나타낸 2.5질량% PDLLA:PS=1:4(질량비)의 상분리막에 의해 작성한 PDLLA막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도, (C)는 고분자막의 집적체의 기-액 계면에서의 자기 지지성을 나타내는 도면, (D)는 광학 현미경상, (E)는 팔 모형 위를 고분자막 분산액으로 피복했을 때의 SEM상을 나타내고 있다.
도 5는 실시예 3에 나타낸 3.0질량% PDLLA:PS=1:4(질량비)의 상분리막에 의해 작성한 PDLLA막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도, (C)는 고분자막의 집적체의 기-액 계면에서의 자기 지지성을 나타내는 도면, (D)는 광학 현미경상, (E)는 팔 모형 위를 고분자막 분산액으로 피복했을 때의 SEM상을 나타내고 있다.
도 6은 실시예 4에 나타낸 1.3질량% PDLLA 아세톤 용액을 이용하여 마이크로 컨택트 프린팅에 의해 작성한 PDLLA막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도, (C)는 고분자막의 집적체의 기-액 계면에서의 자기 지지성을 나타내는 도면, (D)는 광학 현미경상을 나타내고 있다.
도 7은 실시예 5에 나타낸 2.0질량% PLLA-4PEG 포름산 에틸 용액을 이용하여 마이크로 컨택트 프린팅에 의해 작성한 PLLA-4PEG막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도, (C)는 고분자막의 집적체의 기-액 계면에서의 자기 지지성을 나타내는 도면, (D)는 광학 현미경상, (E)는 팔 모형 위를 고분자막 분산액으로 피복했을 때의 SEM상을 나타내고 있다.
도 8은 실시예 6에 나타낸 2.0질량% PLLA-4PEG:PVP=1:4(질량비)의 상분리막에 의해 작성한 PLLA-4PEG막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도, (C)는 고분자막의 집적체의 기-액 계면에서의 자기 지지성을 나타내는 도면, (D)는 광학 현미경상, (E)는 (A)와는 다른 AFM상을 나타내고 있다.
도 9는 실시예 7에 나타낸 1.5질량% PMMA 아세톤 용액을 이용하여 마이크로 컨택트 프린팅에 의해 작성한 PMMA막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도, (C)는 고분자막의 집적체의 기-액 계면에서의 자기 지지성을 나타내는 도면, (D)는 광학 현미경상, (E)는 팔 모형 위를 고분자막 분산액으로 피복했을 때의 SEM상을 나타내고 있다.
도 10은 비교예 1에 나타낸 3.0질량% PS:PVP=1:3(질량비)의 상분리막에 의해 작성한 PS막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도를 나타내고 있다.
도 11은 비교예 2에 나타낸 2.0질량% PS:PVP=1:4(질량비)의 상분리막에 의해 작성한 PS막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도를 나타내고 있다.
도 12는 비교예 3에 나타낸 1.0질량% PS:PVP=1:4(질량비)의 상분리막에 의해 작성한 PS막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도를 나타내고 있다.
도 13은 비교예 4에 나타낸 2.0질량% PDLLA:PVP-PVPAc=1:9(질량비)의 상분리막에 의해 작성한 PDLLA막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도를 나타내고 있다.
도 14는 비교예 5에 나타낸 1.5질량% PDLLA 아세트산 에틸 용액을 이용하여 마이크로 컨택트 프린팅에 의해 작성한 PDLLA막을 나타내고 있고, (A)는 그 AFM상, (B)는 AFM상내의 점선부분의 단면도를 나타내고 있다.
도 15는 비교예 6에 나타낸 0.7질량% PDLLA의 아세트산 에틸 용액에 의해 작성한 PDLLA막을 이용하여 팔 모형을 피복했을 때의 SEM상을 나타내고 있다.
도 16은 비교예 7에 나타낸 7.5질량% PDLLA의 아세트산 에틸 용액에 의해 작성한 PDLLA막을 이용하여 팔 모형을 피복했을 때의 SEM상을 나타내고 있다.
도 17은 SIEBIMM법에 있어서의 잡아당기는 방향과 주름의 방향을 나타낸 모식도이다.
도 18은 AFM에 의한 T₁의 측정범위를 나타낸 모식도이다.
도 19는 AFM에 의한 T₂의 측정범위를 나타낸 모식도이다.
도 20은 SIEBIMM법에 의한 AFM 화상과 그 단면 프로파일의 예를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명에 대해서, 실시예와 함께 상세하게 설명한다. 본 발명의 범위는 이들의 설명에 구속되지 않고, 이하에 나타내는 예시 이외에 대해서도, 본 발명의 취지를 손상하지 않는 범위에서 적당하게 변경하여 실시할 수 있다.

<본 발명의 고분자막>

본 발명의 고분자막의 면적이 최대가 되는 2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D에 있어서의 평균 막두께 T₀은 피착체에의 형상추종성의 관점으로부터 10nm∼1000nm이며, 보다 바람직하게는 10nm∼500nm이며, 더 바람직하게는 20nm∼300nm이며, 특히 바람직하게는 20nm∼100nm이다. 10nm보다 얇아지면 고분자막 자체의 형상유지가 곤란하게 되는 경우가 있고, 1000nm를 초과하면 피착체에 대한 추종성이 상실되는 경우가 있다.

여기에서, T₀이란 고분자막의 면적이 최대가 되는 2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D에 있어서의 평균 막두께를 말한다.

여기에서 말하는 「2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D」란 하기 D₁∼D₄를 의미한다.

(1)무게중심을 지나는 단경:D₁(즉, 무게중심을 지나고 2차원 투영도 상에 있어서의 선분의 길이가 가장 짧아지는 직선을 말한다)

(2)무게중심을 지나는 장경:D₂(즉, 무게중심을 지나고 2차원 투영도 상에 있어서의 선분의 길이가 가장 길어지는 직선을 말한다)

또한, 단경과 장경이 동일한 경우나 복수인 경우에는 단경 및 장경이 이루는 광각과 협각의 차가 최소가 되는 2개를 선택한다.

또한, T₀은 우선, 무게중심을 지나는 직선 D₁의 단면에 있어서의 두께 프로파일을 얻고, 다음에 도 18에 나타내어지듯이, 상기 단면의 두께 프로파일에 있어서 한쪽의 변가장자리부로부터 다른쪽의 변가장자리부까지의 두께의 평균값을 산출하고, D₂∼D₄에 대해서도 마찬가지로 한쪽의 변가장자리부로부터 다른쪽의 변가장자리부까지의 두께의 평균값을 산출하고, D₁∼D₄각각에 대해서 산출한 두께의 평균값을 더 평균한 값을 평균 막두께 T₀이라고 한다. 여기에서, 단면에 있어서의 두께 프로파일, 및 한쪽의 변가장자리부로부터 다른쪽의 변가장자리부까지의 두께의 평균값은 실시예의 항에서 설명하는 AFM을 이용하여 산출한다.

본 발명의 고분자막의 형상은 특별히 한정되지 않지만, 고분자막의 면적이 최대가 되도록 2차원 평면 상에 투영한 도형에 있어서, 기하학적으로 완전할 필요는 없고, 각각의 형상과 유사하다고 인식할 수 있으면 되므로 원형, 타원형, 대략 원형, 대략 타원형, 대략 다각형, 리본상형 등을 들 수 있고, 고분자막의 형상은 원형, 타원형, 대략 원형, 대략 타원형, 대략 다각형 및 리본상형으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 형상인 것이 바람직하다. 고분자막끼리의 겹치기 쉬움의 관점으로부터 대략 원형 또는 대략 타원형이 보다 바람직하다.

본 발명의 고분자막의 크기는 이하의 방법으로 나타낼 수 있다. 즉, 상기 고분자막을 면적이 최대가 되도록 2차원 평면 상에 투영한 도형에 있어서, 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 평균값 L이 0.1㎛≤L≤500㎛이며, 바람직하게는 0.1㎛≤L≤250㎛이며, 보다 바람직하게는 0.1㎛≤L≤50㎛이다. 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 평균값 L이 0.1㎛보다 작아지면, 고분자막끼리가 겹치기 어려워지는 점에서 고분자막 집적체의 안정성이 떨어지고, 500㎛보다 커지면 물 등의 용액에의 분산성이 떨어지는 경우가 있다. 여기에서, 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 평균값 L이란 무게중심을 지나는 직선 D₁의 단면에 있어서의 두께 프로파일을 얻고, 다음에 도 18에 나타내어지듯이, 상기 단면의 두께 프로파일에 있어서, 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l(좌측) 및 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l(우측)을 각각 구하고, 이들을 평균한 값을 구한다(이것을 평균값 L₁로 한다). D₂∼D₄에 대해서도 마찬가지로 L₂∼L₄를 구하고, L₁∼L₄를 평균한 값을 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 평균값 L이라고 한다. 여기에서, 단면에 있어서의 두께 프로파일, 및 거리 l의 평균값 L은 실시예의 항에서 설명하는 AFM을 이용하여 산출한다.

본 발명의 고분자막은 두께의 편차율 Δ=1-T₁/T₂가 0.346E×10^-9-1.499＜Δ＜-0.073E×10^-9+0.316, 바람직하게는 0.346E×10^-9-1.352≤Δ≤-0.068E×10^-9+0.264이다.

영률 E 및 편차율 Δ가 상기 관계를 만족시키지 못할 경우, 고분자막 집적체의 「자기 지지성」이 떨어진다. 여기에서 말하는 「자기 지지성」이란 고분자막 집적체가 그 집적한 상태에서의 하나의 막으로서의 구조를 유지하는데에 지지체를 필요로 하지 않는 성질을 의미한다. 단, 이것은 본 발명의 고분자막 및 그 집적체가 지지체와 복합체를 형성하는 것을 부정하는 것은 아니다.

T₁:무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 ｌ/2∼l까지의 영역의 평균 막두께

T₂:무게중심으로부터 l/4의 영역의 평균 막두께.

를 나타내고, E는 영률을 나타낸다.

여기에서 말하는 「2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D」란 상술한 바와 같이 하기를 의미한다.

(1)무게중심을 지나는 단경:D₁

(2)무게중심을 지나는 장경:D₂

또, 단경과 장경이 동일한 경우나 복수인 경우에는 단경 및 장경이 이루는 광각과 협각의 차가 최소가 되는 2개를 선택한다.

여기에서 말하는 「평균 막두께」란 상기에 의해 선택한 4개의 직선 D₁∼D₄를 사용한 평균값을 의미한다. 구체적으로 우선, 무게중심을 지나는 직선 D₁의 단면에 있어서의 두께 프로파일을 얻는다.

다음에 도 18에 나타내어지듯이, 상기 단면의 두께 프로파일에 있어서, 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l(좌측)에 대해서, l/2∼l에 있어서의 두께의 평균 두께(1)와, 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l(우측)에 대해서, l/2∼l에 있어서의 두께의 평균 두께(2)를 각각 구하고, 이들의 평균 두께(1), (2)를 더 평균한 것을 구한다. 이것을 D₂∼D₄에 대해서도 마찬가지로 구하고, 이들을 평균한 것을 T₁로 한다.

마찬가지로 T₂에 대해서는 무게중심을 지나는 직선 D₂의 단면에 있어서의 두께 프로파일을 얻고, 도 19에 나타내어지듯이, 상기 단면의 두께 프로파일에 있어서, 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l(좌측)에 대해서, 무게중심∼l/4에 있어서의 두께의 평균 두께와, 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l(우측)에 대해서, 무게중심∼l/4에 있어서의 두께의 평균 두께를 각각 구하고, 이들의 평균 두께를 더 평균한 것을 구한다. 이것을 D₂∼D₄에 대해서도 마찬가지로 구하고, 이들을 평균한 것을 T₂로 한다. 여기에서, 단면에 있어서의 두께 프로파일, T₁ 및 T₂는 실시예의 항에서 설명하는 AFM(원자간력 현미경)을 이용하여 산출한다.

본 발명의 고분자막의 영률 E는 0.01㎬≤E≤4.3㎬이며, 바람직하게는 0.01㎬≤E≤3.9㎬이다. 영률 E가 0.01㎬보다 작아지면, 고분자막의 취급시에 고분자막이 용이하게 형상 변형되어 버려 고분자막끼리가 응집되기 쉬워짐으로써 액상 매체에의 분산성이 떨어지고, 4.3㎬보다 커지면, 고분자막의 유연성이 떨어지고, 피착체에의 추종성이 떨어지는 경우가 있다.

또, 본 발명의 고분자막의 영률 E의 산출에는 Ｓｔｒａｉｎ-ＩｎｄｕｃｅｄＥｌａｓｔｉｃＢｕｃｋｌｉｎｇＩｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｅｃｈａｎｉｃａｌＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ(SIEBIMM)법을 사용한다(Ｃ.Ｍ.Ｓｔａｆｆｏｒｄｅｔａｌ, ＮａｔｕｒｅＭａｔｅｒｉａｌｓ 2004, 3, 545-550). 이것은 폴리디메틸실록산(PDMS) 상에 접착한 고분자막을 압축 또는 잡아당겼을 때에, 압축 또는 잡아당기는 방향과는 직각으로 고분자막에 생기는 좌굴현상의 파장으로부터 영률을 측정하는 방법이다. 본 발명의 고분자막은 막두께에 편차가 있는 경우도 포함하고 있기 때문에, 실시예의 항에서 설명하는 방법으로 산출한 것을 영률 E로 한다. 우선, 스핀 코팅법으로 제작한 평활한 고분자막(5mm×5mm)의 평균 막두께 h(h는 전술의 T₀과 같은 값)와 영률의 관계를 고분자의 종류마다 SIEBIMM법으로 산출한다. 본 발명의 각 고분자막의 영률 E는 각각의 평균 막두께 h(h는 전술의 T₀과 같은 값)로부터 상술의 막두께와 영률의 관계을 이용하여 산출하는 것으로 한다.

<고분자의 종류>

본 발명에 있어서의 고분자막을 구성하는 고분자는 특별히 제한되지 않고, 그 용도에 따른 성능을 갖는 고분자를 선택할 수 있고, 바람직하게는 생체에 대한 적합성을 갖는,

(1)폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리디옥사논, 폴리카프로락톤 등의 폴리에스테르계 수지,

(2)폴리에틸렌글리콜 등의 폴리에테르계 수지,

(3)폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리히드록시에틸메타크릴레이트 등의 폴리메타크릴레이트계 수지,

(4)아세트산 셀룰로오스, 알긴산, 키토산 등의 다당류 또는 다당류 에스테르,

(5)폴리아세트산 비닐, 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈 등의 폴리비닐계 수지로부터 선택되는 단독 중합체 및/또는 적어도 1종류 이상의 고분자를 포함하는 공중합체를 포함하는 고분자이며, 경제성의 관점으로부터 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리디옥사논, 폴리카프로락톤, 폴리에틸렌글리콜, 폴리메틸메타크릴레이트 및 그 공중합체가 보다 바람직하다.

<고분자막의 제조 방법>

다음에 본 발명의 고분자막의 대표적 제조 방법에 대해서 서술한다.

고분자막을 제조하는 방법은 특별히 한정하지 않지만, 실리콘 고무 등에 의한 마이크로 컨택트 프린트법, 또한 상분리법(서로 혼합되지 않는 2종류의 고분자에 의한 상분리가 발생한 막을 작성하고, 한쪽의 고분자의 양용매 및 다른쪽의 고분자의 빈용매에 해당되는 용매에 침지함으로써 선택적으로 한쪽의 고분자를 용해 제거하는 방법), 액적을 기재에 부착시킨 후, 건조시키는 방법, 잉크젯 프린팅법, 포토리소그래피에 의해 패턴상의 고분자막을 얻는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명의 고분자막은 예를 들면 기재, 및 수용성막과 함께, 이하 중 어느 하나의 순으로 적층시킴으로써, 제작한 고분자막을 기재로부터 박리하고, 분산액으로서 얻을 수 있다.

(1)기재/수용성막/본 발명의 고분자막

(2)기재/본 발명의 고분자막/수용성막

(1)에 기재된 순으로 적층된 경우에는 기재째 수용액에 침지시켜서 수용성막을 용해시킨 후, 기재를 제거하고, 수용성막이 용해된 수용액을 제거함으로써 고분자막 분산액이 얻어진다. (2)에 기재된 순으로 적층된 경우에는 핀셋 등을 이용하여 기재로부터 수용성막을 고분자막과 함께 박리시킨 후, 수용액에 침지시켜서 수용성막을 용해시키고, 또한 수용성막이 용해된 수용액을 제거함으로써 고분자막 분산액이 얻어진다.

수용성막이 용해된 수용액을 제거하는 방법은 특별히 제한되지 않지만, 원심분리법, 한외여과법 등을 들 수 있다.

기재의 종류는 특별히 제한되지 않지만, 실리콘 기판, 유리 기판, 폴리에틸렌 필름, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리카보네이트 필름, 폴리이미드 필름, 아크릴 필름, 폴리아미드 필름, 불소 필름 등을 들 수 있고, 경제성의 관점으로부터 바람직하게는 실리콘 기판, 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이며, 보다 바람직하게는 실리콘 기판, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이다.

기재의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 5㎛∼1000㎛의 범위를 채용할 수 있고, 경제성의 관점으로부터 바람직하게는 5㎛∼500㎛이며, 보다 바람직하게는 10㎛∼300㎛이다.

수용성막에 사용하는 고분자는 특별히 한정되지 않지만, 폴리비닐알콜, 알긴산, 풀루란, 폴리비닐피롤리돈, 콜라겐, 전분, 한천, 키토산, 덱스트란, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌글리콜 등을 들 수 있고, 경제성의 관점으로부터 바람직하게는 폴리비닐알콜, 풀루란이며, 보다 바람직하게는 폴리비닐알콜이다.

수용성막을 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 바 코팅법, 딥 코팅법, 캐스트법, 그라비아 인쇄, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄 등의 방법에 의해 용액을 기재에 도포한다. 수용성막의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 5nm∼100㎛이다.

본 발명의 고분자막의 제조 방법으로서 마이크로 컨택트 프린트법을 사용할 경우, 우선, 소망의 패턴을 갖는 마스터 기판을 작성한다. 마스터 기판은 예를 들면 실리콘 기판에 포토레지스트를 스핀 코팅 등의 방법으로 성막하고, 소망의 패턴을 갖는 포토마스크를 통해 자외광 조사를 한 후, 용제에 의해 에칭함으로써 얻어진다.

상기 마스터 기판을, 엘라스토머 등에 의해 본뜨기함으로써 스탬퍼(인쇄 원판)가 얻어진다. 예를 들면, PDMS의 프리폴리머 용액을 마스터 기판에 흘려 넣고, 가열에 의해 경화시키고, 그 후 마스터 기판과 경화한 PDMS를 떼어냄으로써 마스터 기판이 반전된 패턴을 갖는 PDMS 스탬퍼(철판상의 인쇄 원판)가 얻어진다.

상기 스탬퍼에는 소망의 고분자를 용해시킨 도포제를 도포한다. 도포제를 스탬퍼에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 바 코팅법, 딥 코팅법 등을 들 수 있다. 도포제의 고분자의 질량농도는 통상, 0.1질량%∼20질량%이며, 바람직하게는 0.3질량%∼10질량%이다.

스핀 코팅법을 사용한 경우에는 예를 들면 스탬퍼 상에 용액을 스핀 코터에 의해, 바람직하게는 500rpm∼7000rpm으로 10초∼30초, 보다 바람직하게는 100rpm∼3000rpm으로 15초∼25초, 도포하면 좋다.

고분자 용액을 도포한 스탬퍼는 별도의 기재에 접촉킴으로써 고분자막을 전사할 수 있다.

본 발명의 고분자막의 제조 방법으로서, 서로 혼합되지 않는 2종류의 고분자에 의한 상분리를 이용할 경우, 우선, 상기 2종류의 고분자를 임의의 비율로 제 1 용매에 용해시켜서 용액을 얻는다. 제 1 용매는 본 발명에 사용하는 고분자를 2종류 이상 용해할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 용액 중의 고분자의 총질량 농도는 통상, 0.1질량%∼20질량%이며, 바람직하게는 0.3질량%∼10질량%이다. 다음에 얻어진 용액을 기재에 도포한 후, 상기 기재에 도포한 용액 중에서 제 1 용매를 제거함으로써, 해도구조로 상분리한 고분자막을 얻을 수 있다. 다음에 해부의 고분자의 양용매임과 아울러 도부의 고분자의 빈용매인 제 2 용매에 해도구조로 상분리한 고분자막을 침지시켜서 해부를 제거함으로써 고분자막을 얻을 수 있다. 본 방법에서는 2종류의 고분자를 용해한 용액을 제작할 때의 각각의 고분자의 질량비 또는 고형분 농도를 조절하는 것 등에 의해, 작성되는 고분자막의 사이즈 및 형상을 제어할 수 있다.

용액을 기재에 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 스핀 코팅법, 스프레이 코팅법, 바 코팅법, 딥 코팅법, 그라비아 인쇄, 스크린 인쇄, 잉크젯 인쇄 등의 방법에 의해 용액을 얇게 기재에 도포한다. 바람직하게는 롤투롤 방식으로 그라비아법에 의해 적층하는 방법이 사용된다.

보다 구체적으로는 예를 들면 폴리스티렌과 폴리DL락트산으로 아세트산 에틸을 제 1 용매, 시클로헥산을 제 2 용매로서 사용할 경우, 또는 폴리비닐피롤리돈과 폴리스티렌으로 디클로로메탄을 제 1 용매, 물을 제 2 용매로서 사용할 경우, 또는 폴리아세트산비닐-폴리비닐피롤리돈 공중합체와 폴리DL락트산으로 아세톤을 제 1 용매, 물을 제 2 용매로서 사용할 경우, 또는 폴리비닐피롤리돈과 폴리L락트산-폴리에틸렌글리콜 공중합체로 디클로로메탄을 제 1 용매, 물을 제 2 용매로서 사용할 경우 등을 들 수 있다.

<고분자막 집적체>

본 발명에 있어서의 고분자막 집적체로서는 고분자막이 집적하여 이루어지는 것으로서, 상기 고분자막의 적어도 일부가 서로 밀착한 상태로 시트상으로 넓어진 「막상 구조물」이다. 상기 고분자막 집적체는 본 발명의 고분자막을 액상 매체에 분산시킨 분산액을 피착체 표면에 적하 또는 분사한 후, 액상 용매를 건조 제거함으로써 얻을 수 있다. 또한 별도의 방법으로서, 본 발명의 고분자막을 건조 상태로 복수매 모은 프레이크상「집합체」로서 취급하고, 피착체 표면에 프레이크 집합체를 분무한 후, 액상 용매를 더 표면에 적절하게 분무하고, 액상 용매를 건조 제거시키는 방법을 채용해도 좋다. 또, 상기 막상 구조물에 있어서는 고분자막끼리의 간극으로 이루어지는 구멍이 있어도 좋다. 또한, 여기에서 말하는 「집합체」란 본 발명의 고분자막이 밀착해서 이루어지는 막상 구조물로 되지 않고, 외력에 의해 용이하게 분산하는 상태를 의미한다.

상기 「집합체」를 얻을 때의 건조 방법은 한정은 되지 않지만, 예를 들면 동결건조, 진공건조, 기류건조, 회전건조, 교반건조 및 분무건조(스프레이 드라이) 등을 바람직하게 들 수 있고, 그 중에서도, 분무건조가 보다 바람직하다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 설명한다.

<사용한 고분자>

(비수용성 고분자-1)

폴리스티렌(PS):Ｓｉｇｍａ-Ａｌｄｒｉｃｈ사제, 중량 평균 분자량 Mw:280,000.

(비수용성 고분자-2)

폴리메틸메타크릴산(PMMA):Ｓｉｇｍａ-Ａｌｄｒｉｃｈ사제, 중량 평균 분자량 Mw:120,000.

(비수용성 고분자-3)

폴리DL락트산(PDLLA):ＰＵＲＡＣ사제, ＰＵＲＡＳＯＲＢ(등록상표) PDL20, PS 환산의 중량 평균 분자량 Mw:140,000.

(비수용성 고분자-4)

PLLA-4PEG:질소기류 하에 있어서 플라스크에 L-락티드(ＰＵＲＡＣ사제) 75g과, 탈수가 완료된 평균 분자량 10,000의 4분기형 폴리에틸렌글리콜(4PEG) 유도체 "선브라이트 PTE-10000"(니치유 가부시키가이샤 제) 25g을 혼합하고, 140℃에서 용해·혼합시킨 후, 180℃에서 디옥탄산 주석(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제) 8.1mg을 첨가해서 반응시켜서 폴리락티드-4-폴리에틸렌글리콜의 블록 공중합체를 얻었다. 이 블록 공중합체를 클로로포름에 용해하고, 희염산으로 세정한 후, 대과잉의 메탄올 중에 적하해서 얻어진 침전물을 비수용성 고분자(PLLA-4PEG) (PLLA:폴리-L-락트산)로서 얻었다. ＧＰＣ(ＧｅｌＰｅｒｍｅａｔｉｏｎＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ)법 (PMMA기준)에 의한 중량 평균 분자량은 85,000, NMR(핵자기공명)법에 의해 산출한 락트산/에틸렌글리콜의 유닛비는 3/1이었다.

(수용성 고분자-1)

폴리비닐알콜(PVA):간토 가가쿠사제, 중량 평균 분자량 Mw:22,000.

(수용성 고분자-2)

폴리비닐피롤리돈(PVP):Wako Pure Chemical Industries, Ltd.제, 중량 평균 분자량 Mw:40,000.

(수용성 고분자-3)

폴리비닐피롤리돈-폴리아세트산비닐 공중합체(PVP-PVAc):BASF사제, 중량 평균 분자량 Mw:40,000.

<사용한 기재>

폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름):도레이사제, "Lumirror(등록상표)" 타입 T60, 두께 25㎛

실리콘 기판:KST World사제, P형 실리콘 웨이퍼, 산화막 200nm, 결정면 (100), 지름 100±0.5mm, 두께 525±25㎛

<그라비아법에 의한 성막 방법>

12cm 폭의 PET 필름 상에 마이크로 그라비아 인쇄 장치(야스이 세이키사제, 미니라보 장치)를 이용하여 성막했다. 2질량% PVA 수용액을 이용하여 100nm 두께의 수용성막을 PET 필름의 편면에 성막한 후, 또한 PVA막 위에 실시예 및 비교예에 나타낸 각종 고분자를 용해시킨 용액을 이용하여 소망의 두께의 고분자막을 성막했다. 이 때의 미니라보 장치의 조건으로서 그라비아 롤의 회전속도를 30rpm, 라인 속도를 1.3m/min, 건조 온도를 수용액의 경우에는 100℃, 유기용액(디클로로메탄 용액, 아세톤 용액, 아세트산 에틸 용액)의 경우에는 80℃로 했다.

<매크로 컨택트 프린팅에 의한 성막 방법>

마이크로 컨택트 프린트는 소프트 리소그래피 기술에 의해 이하와 같이 실시했다. 네가티브 포토레지스트(니폰 카야쿠사제, SU-8, 3005)를 실리콘 기판에 스핀 코터(MIKASA사제, Opticoat MS-A150)를 사용해서 성막했다(500rpm, 10초, 슬로프 10초, 4000rpm, 30초, 슬로프 5초). 그 후에 핫플레이트로 가열(100℃, 5분)한 후, 지름 100㎛의 원형 크롬 패턴이 50㎛ 간격으로 1.5×1.5㎠ 사방에 100×100개 배열되어 있는 포토마스크를 이용하여 노광을 행하고, 또한 핫플레이트로 가열(75℃에서 3분, 100℃에서 3분)한 후, 1-메톡시-2-프로필아세테이트(SU-8 디벨로퍼), 이소프로필알콜 및 물로 세정을 행하고, 또한 핫플레이트로 가열(150℃, 10분)을 행했다. 여기에 PDMS의 프리폴리머 용액(ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ Tｏｒａｙ사제, ＳＹＬＧＡＲＤ(등록상표) 184 ｓｉｌｉｃｏｎｅｅｌａｓｔｏｍｅｒｋｉｔ)을 흘려 넣고, 굳힘으로써 지름 100㎛의 원형 패턴을 갖는 PDMS 스탬퍼를 작성했다. 이 PDMS 스탬퍼 상에 실시예 및 비교예에 나타낸 각종 고분자를 용해시킨 용액을 각각 스핀 코트에 의해 도포했다. 용액을 도포한 PDMS 스탬퍼를 실리콘 기판 상, 또는 2질량% PVA 성막이 완료된 PET 필름 상에 수초간, 접촉시킴으로써 PDMS 스탬퍼 상의 원형부분의 막을 전사하고, 건조시켜서 원반상(디스크상)의 고분자막을 얻었다.

<스핀 코팅법에 의한 성막 방법>

스핀코터는 MIKASA사제, Opticoat MS-A150을 사용했다. 실리콘 기판 상에 2질량% PVA 수용액을 이용하여 수용성 희생막을 성막(4000rpm, 40초)한 후, 비교예에 나타낸 고분자를 용해시킨 용액을 이용하여 소망의 두께의 고분자막을 성막(4000rpm, 20초)했다.

<작성한 고분자막의 형상 및 막두께 평가>

얻어진 고분자막 분산액을 실리콘 기판 상에 적하하고, 고분자막이 서로 겹치지 않도록 흡착시키고, 진공 건조기로 24시간 건조시킨 후, 실온(25℃±2℃)에서 AFM(ＫＥＹＥＮＣＥ사제, 원자간력 현미경 ＶＮ-8000)을 사용하여 형상을 평가했다.

작성한 고분자막의 면적이 최대가 되도록 2차원 평면 상에 투영한 도형에 있어서, 무게중심을 지나는 4개의 직선 D₁∼D₄를 사용한 평균 막두께 T₀, T₁, T₂ 및 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 평균값 L을 측정했다. 또, AFM 측정에 있어서 고분자막의 막두께 T는 고분자막이 존재하지 않는 실리콘 기판으로부터의 높이로서 T₀, T₁, T₂를 산출했다. 또한 고분자막의 끝부가 판별되기 어려운 경우에는 단면의 두께의 프로파일에 있어서, 고분자막의 무게중심으로부터 끝부를 향하는 두께의 프로파일에 있어서 막두께가 처음으로 5nm가 된 점을 끝부로 했다. 두께의 해석에는 KEYENCE사제 소프트웨어(VN Analyzer)를 사용했다.

<작성한 고분자막 분산액의 고분자막 함유율의 측정>

작성한 각 고분자막 분산액의 고분자막 함유율은 이하의 방법으로 정량했다.

(비수용성 고분자-1)

PS막 분산액은 용매를 건조시킨 후, 디클로로메탄에 용해시켜서 자외 가시 흡광 광도계(니폰 분코사제, V-660)로 흡수 파장 λ=261nm의 흡광도를 측정했다. 원료인 PS를 이용하여 농도가 다른 PS 디클로로메탄 용액을 조제하고, 각 흡광도로부터 제작한 검량선을 이용하여 PS막 분산액에 있어서의 PS막 함유율을 정량했다.

(비수용성 고분자-2∼4)

그 밖의 고분자로 이루어지는 고분자막의 농도는 수정 진동자 마이크로 밸런스(ｉｎｉｔｉｕｍ사제, ＡＦＦＩＮＩＸＱＮ)로 센서 칩 상에 충분히 희석한 고분자막 분산액을 적하, 건조시키고나서 정량했다.

<고분자막의 영률의 측정 방법>

도 17에 나타내듯이, 스핀 코팅법으로 제작한 고분자막(11)(5mm×5mm)을 3% 정도 잡아 늘린 PDMS편(12)(3.0cm×3.0cm, 두께 약 2mm) 상에 떠낸 후, 진공건조로 12시간 건조시켰다. 1축 방향으로 잡아 늘린 PDMS편(12)을 원래로 되돌렸을 때의 잡아 늘린 방향과는 직교하는 고분자막(11)에 발생한 주름의 중심선 상에 있어서의 주름의 간격(λ)을 AFM으로 측정했다(실온 25±2℃). 여기에서, 중심선(13)이란 고분자막(11)을 상측으로부터 보았을 때, 1개의 고분자막(11)의 무게중심을 지나고, 인장 방향과 평행한 1개의 직선을 말한다. 이 때, 중심선을 그리는 기준으로 한 1개의 고분자막으로부터 좌우 각 5개의 고분자막에 대해서 주름(14)의 간격(λ)을 측정했다.

여기에서, 주름의 간격이란 중심선 상에 있어서, 1개의 주름의 원점으로부터 인접하는 다른 주름의 정점까지의 거리를 말한다. λ는 무게중심으로부터 2개의 원편부를 향하는 편측 5개분의 합계 10개분의 주름의 정점의 간격의 평균값으로서 산출했다. 또, 주름이 편측에 5간격 이상 발생하지 않은 경우에는 중심선 상의 한쪽의 변가장자리부로부터 다른 한쪽의 변가장자리부까지 발생한 모든 주름의 정점의 간격의 평균값으로 했다. 고분자막의 영률(E_F)은 막두께를 평균 막두께 h(T₀과 동일값), PDMS편의 영률을 E_PDMS, PDMS편의 포와송비를 ν_PDMS, 고분자막의 포와송비를 ν_F로 했을 때에 하기의 식(수 1)을 사용해서 산출했다.

여기에서, PDMS의 포와송비 및 영률, 고분자막의 포와송비는 JIS K7161:2014에 준해서 측정했다. 또, 본 발명의 실시예, 비교예에서 사용한 PDMS편의 포와송비는 0.5, PDMS의 영률을 1.8㎫였다. 또한 여기에서 산출한 영률과 막두께의 관계(도 2)로부터 실시예, 비교예에 나타낸 각 고분자막의 영률을 구했다. 또, 막두께의 증가에 따라, 고분자막 상의 주름이 현미경 관찰에 의한 색의 농담차로 관측할 수 없게 되는 경우가 있다. 그 때는 JIS K7161:2014에 기재된 방법에 따라서 고분자막의 작성에 사용하고 있는 고분자의 인장탄성율을 산출하고, 이것을 해당되는 고분자막의 영률로서 사용하는 것으로 한다.

<고분자막의 편차율의 계산>

편차율 Δ은 식(d)으로 정의된다.

Δ=1-T₁/T₂(d).

또, 도 20에, 시료를 202㎛ 두께의 폴리스티렌으로 한 경우의 SIEBIMM법에 의한 AFM 화상(도 20 상측 도면)과 그 단면 프로파일(도 20 하측 도면)을 예시한다.

시료:202㎛ 두께의 폴리스티렌

<고분자막 집적체의 자기 지지성 평가>

고분자막 집적체의 작성과 기-액 계면에서의 자기 지지성 평가는 도 1에 기재된 방법으로 행했다. 작성한 고분자막의 분산액(1)의 농도를 1mg/㎖로 하고, "테플론(등록상표)" 기판(2) 상에 5μl 적하해서 건조시킨 후, 10질량% PVA 수용액(3)을 30μl 적하했다. 실온(25℃±2℃)에서 24시간 이상 건조후, 고분자막이 부착된 PVA막을 핀셋(4)으로 박리함으로써 고분자막 「집적체」를 "테플론(등록상표)" 기판(2)으로부터 박리했다. 박리한 PVA막 부착 고분자막 「집적체」(5)는 PVA면을 하측으로 해서 순수(6)의 수면에 띄움으로써 PVA막을 자연 용해시키고, 고분자막 「집적체」의 기-액 계면에서의 자기 지지성(형상 유지성)을 육안으로 확인했다. 순수의 수면에 띄운 후, 15분후에 집적체가 한 장의 막으로서 존재하고 있는 경우를 A 판정, 한 장의 막으로서 존재하지 않고 붕괴되어 순수 중에 분산된 경우를 B 판정으로 했다.

<피부 모델 상에서의 고분자막 집적체의 피복성>

작성한 고분자막 분산액(1)의 농도를 1mg/㎖로 하고, 피부 모델로서의 SiO₂ 기판(7)(Ｂｅａｕｌａｘ사제, ＢＩＯＳＫＩＮＮＯ. 47) 상에 5μl 적하해서 건조시킨 후, SEM(ＫＥＹＥＮＣＥ사제, 주사형 전자현미경 ＶＥ-9800)으로 표면 관찰을 행했다. 고분자막이 서로 겹쳐 피부 모델의 요철을 따라 피복하고 있었던 경우를 A 판정, 요철을 따라 피복하지 않는 경우에는 B 판정으로 했다.

<피부 모델 상에서의 고분자막 집적체의 밀착성>

작성한 고분자막 분산액의 농도를 0.25mg/㎖로 하고 피부 모델(7) 상에 5μl 적하하고, 건조시켰다(32±2℃, 50±5%). JIS K5600-5-6:1999에 기술되어 있는 테이프 테스트를 참조하여 밀착성을 평가했다. 시험 온도는 32±2℃, 습도는 50±5%로 했다. 폭 24mm의 니치반사제 셀로판 테이프(타입 CT-24, 밀착력 4.0N/cm) 및 스미토모 3M사제 테이프(타입 332, 밀착력 0.22N/cm)를 이용하여 박리시험을 행했다. 결과는 육안 확인으로 고분자막 「집적체」의 박리 비율이 65% 이상인 것을 「5」, 35% 이상 65% 미만인 것을 「4」, 15이상 35% 미만인 것을 「3」, 5% 이상 15% 미만인 것을 「2」, 5% 미만인 것을 「1」, 박리가 보여지지 않는 것을 「0」으로 했다.

실시예 1(상분리법)

2.0질량% PVA 성막이 완료된 PET 필름 상에 2.0질량% PDLLA/PS=1/4(질량비)의 아세트산 에틸 용액을 그라비아법으로 성막했다. 작성한 PDLLA/PS막은 PDLLA/PS 상분리막으로 되어 있었다. 다음에 PDLLA/PS 상분리막을 시클로헥산 중에 침지시킴으로써 PS 영역을 제거하고, 계속해서 순수 중에 침지시킴으로써, PVA막을 용해시켰다. 얻어진 용액은 초음파 호모지나이저(ＢＲＡＮＳＯＮ사제, ＳＯＮＩＦＩＥＲＭｏｄｅｌ250)를 사용해서 소니케이션 처리(20kHz, 1분)를 행한 후, PVA를 원심분리(4,000rpm, 30min, 3회)에 의해 제거하고, PDLLA막 분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 3, 표 1에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내고(도 3(C)), 고분자막끼리가 서로 겹쳐서 한 장의 막으로서 존재하고 있었다(도 3(D)). 피부 모델 상에서는 그 요철에 추종해서 피복하고 있는 모양이 관찰되고(도 3(F)), 접착력 0.22N/cm의 테이프에서는 이들 집적체는 박리되지 않고, 높은 밀착성을 나타냈다.

실시예 2(상분리법)

PDLLA 및 PS의 혼합 용액의 농도를 2.5질량%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 해서 PDLLA 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 4, 표 1에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내고(도 4(C)), 고분자막끼리가 서로 겹쳐서 한 장의 막으로서 존재하고 있었다(도 4(D)). 피부 모델 상에서는 그 요철에 추종해서 피복하고 있는 모양이 관찰되고(도 4(E)), 접착력 0.22N/cm의 테이프에서는 이들 집적체는 박리되지 않고, 높은 밀착성을 나타냈다.

실시예 3(상분리법)

PDLLA 및 PS의 혼합 용액의 농도를 3.0질량%로 한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 해서 PDLLA 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 5, 표 1에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내고(도 5(C)), 고분자막끼리가 서로 겹쳐서 한 장의 막으로서 존재하고 있었다(도 5(D)). 피부 모델 상에서는 그 요철에 추종해서 피복되어 있는 모양이 관찰되고(도 5(E)), 점착력 0.22N/cm의 테이프로는 이들 집적체는 박리되지 않고, 높은 밀착성을 나타냈다.

실시예 4(마이크로 컨택트 프린트법)

PDMS 스탬퍼 상에 1.3질량% PDLLA 아세톤 용액을 스핀 코트(1000rpm, 25초)에 의해 도포했다. 용액을 도포한 PDMS 스탬퍼를 2.0질량% PVA 성막이 완료된 PET 필름 상에 실온에서 수초간 압박하고, PDMS 스탬퍼 상의 원형부분의 막을 전사하고, 건조함으로써 PDLLA막을 얻었다. PET 필름 상에 전사한 PDLLA막은 순수에 침지시키고, PVA를 용해해서 PET 필름으로부터 박리시켰다. 원심분리기를 이용하여 원심분리(4,000rpm, 30min, 3회)를 실시하고, PVA를 제거하고 PDLLA 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 6 및 표 1에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내고(도 6(C)), 고분자막끼리가 서로 겹쳐서 한 장의 막으로서 존재하고 있었다(도 6(D)).

실시예 5(마이크로 컨택트 프린트법)

PDMS 스탬퍼 상에 2.0질량% PLLA-4PEG 포름산 에틸 용액을 스핀 코트(2500rpm, 20초)에 의해 도포하는 것 이외는 실시예 4와 동일하게 해서 PLLA-4PEG 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 7 및 표 1에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내고(도 7(C)), 고분자막끼리가 서로 겹쳐서 한 장의 막으로서 존재하고 있었다(도 7(D)). 피부 모델 상에서는 그 요철에 추종해서 피복되어 있는 모양이 관찰되었다(도 7(E)).

실시예 6(상분리법)

2.0질량% PLLA-4PEG/PVP=1/4(질량비)의 디클로로메탄 용액을 사용하는 것 이외는 실시예 1과 동일한 방법으로 PLLA-4PEG 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 8 및 표 1에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내고(도 8(C)), 고분자막끼리가 서로 겹쳐서 한 장의 막으로서 존재하고 있었다(도 8(D), (E)).

실시예 7(마이크로 컨택트 프린트법)

PDMS 스탬퍼 상에 1.5질량% PMMA 아세톤 용액을 스핀 코트(1000rpm, 20초)에 의해 도포하는 것 이외는 실시예 4와 동일하게 해서 PLLA-4PEG 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 9 및 표 1에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내고(도 9(C)), 고분자막끼리가 서로 겹쳐서 한 장의 막으로서 존재하고 있었다(도 9(D)). 피부 모델 상에서는 그 요철에 추종해서 피복되어 있는 모양이 관찰되었다(도 9(E)).

비교예 1(상분리법)

2질량% PVA 성막이 완료된 PET 필름 상에 3.0질량% PS/PVP=1/3(질량비)의 디클로로메탄 용액을 그라비아법으로 성막했다. 성막한 PS/PVP 상분리막은 순수 중에 침지시킴으로써, PVA막 및 PVP를 용해시켰다. PVA 및 PVP는 원심분리(4,000rpm, 30min, 3회)에 의해 제거하고, PS 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 10 및 표 2에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내지 않고 붕괴되었다.

비교예 2(상분리법)

2.0질량% PS/PVP=1/4(질량비)의 디클로로메탄 용액을 사용하는 것 이외는 실시예 1과 동일하게 해서 PS 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 11 및 표 2에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내지 않고 붕괴되었다.

비교예 3(상분리법)

1.0질량% PS/PVP=1/4(질량비)의 디클로로메탄 용액을 사용하는 것 이외는 실시예 1과 동일하게 해서 PS 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 12 및 표 2에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내지 않고 붕괴되었다.

비교예 4(상분리법)

2.0질량% PVA 성막이 완료된 PET 필름 상에 2.0질량% PDLLA/PVP-PVAc=1/9(질량비)의 아세톤 용액을 그라비아법으로 성막했다. 성막한 PDLLA/PVP-PVAc 상분리막은 순수 중에 침지시킴으로써, PVA막 및 PVP-PVAc를 용해시켰다. PVA 및 PVP-PVAc는 원심분리기를 이용하여 원심분리(4,000rpm, 30min, 3회)에 의해 제거하고, PDLLA 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 13 및 표 2에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내지 않고 붕괴되었다.

비교예 5(마이크로 컨택트 프린트법)

PDMS 스탬프 상에 1.5질량% PDLLA 아세트산 에틸 용액을 스핀 코트(3000rpm, 20초)에 의해 도포하는 것 이외는 실시예 5와 동일하게 해서 PDLLA 막분산액을 얻었다. 평가 결과를 도 14 및 표 2에 나타냈다. 본 고분자막 집적체는 기-액 계면에 있어서 자기 지지성을 나타내지 않고 붕괴되었다.

비교예 6(스핀 코팅법)

2.0질량% PVA 성막이 완료된 실리콘 기판 상에 0.7질량% PDLLA의 아세트산 에틸 용액을 스핀 코팅법으로 성막했다. 작성한 PDLLA막을 순수 중에 침지시킴으로써, PVA막을 용해시키고 막두께 30nm의 PDLLA막(5×5㎟)을 얻었다. 평가 결과를 도 15 및 표 2에 나타냈다. 본 고분자막은 피부 모델 상에서 요철에 추종해서 피복되어 있었지만(도 15), 접착력 0.22N/cm의 테이프로 피부 모델 상으로부터 박리되고, 실시예 1∼3에서 나타낸 고분자막 집적체와 비교해서 약한 밀착성이었다. 또한 분산액으로서 취급할 수 없었다.

비교예 7(스핀 코팅법)

2.0질량% PVA 성막이 완료된 실리콘 기판 상에 7.5질량% PDLLA의 아세트산 에틸 용액을 스핀 코팅법으로 성막했다. 작성한 PDLLA막을 순수 중에 침지시킴으로써, PVA막을 용해시켜서 막두께 1200nm의 PDLLA막(5×5㎟)을 얻었다. 평가 결과를 도 16 및 표 2에 나타냈다. 본 고분자막은 피부 모델 상에서 요철에 추종하지 않고(도 16), 점착력 0.22N/cm의 테이프로 피부 모델 상으로부터 박리되고, 실시예 1∼3에서 나타낸 고분자막 집적체와 비교해서 약한 밀착성이었다. 또한 분산액으로서 취급할 수 없었다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 고분자막은 피착체에 대해서 높은 추종성을 나타내면서 서로 겹침으로써 집적되고, 높은 밀착성 및 안정성을 나타내는 막을 형성할 수 있다. 예를 들면 외과수술시의 지혈이나 창상 피복재, 유착 방지재, 화장용 재료, 경피흡수재료 등에 최적이다. 또한 수계 용매에 분산시킴으로써 코팅제 등으로서도 사용할 수 있다.

1:고분자막 분산액
2:테플론(등록상표) 기판
3:PVA 수용액
4:핀셋
5:고분자막 집적체
6:순수
7:피부 모델로서의 SiO₂기판
11:고분자막
12:PDMS편
13:중심선
14:주름

Claims

면적이 최대가 되는 2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D에 있어서의 평균 막두께 T₀이 식(a)를 만족시키고, 또한, 무게중심을 지나는 직선 D에 있어서의 무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 평균값 L이 식(b)를 만족시키고, 또한 영률 E가 식(c)를 만족시키고, 또한 식(d)로 정의되는 두께의 편차율 Δ가 식(e)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 고분자막.
(a) 10nm≤T₀≤1000nm
(b) 0.1㎛≤L≤500㎛
(c) 0.01㎬≤E≤4.3㎬
(d)Δ=1-T₁/T₂
(e) 0.346E×10^-9-1.499＜Δ＜-0.073E×10^-9+0.316
여기에서, T₁, T₂는 면적이 최대가 되는 2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D에 있어서,
T₁:무게중심으로부터 변가장자리부까지의 거리 l의 ｌ/2∼l까지의 영역의 평균 막두께
T₂:무게중심으로부터 l/4까지의 영역의 평균 막두께
를 나타낸다. 또한 2차원 투영도의 무게중심을 지나는 직선 D란 하기 D₁∼D₄를 의미한다.
(1)무게중심을 지나는 단경:D₁
(2)무게중심을 지나는 장경:D₂
(3)무게중심을 지나는 직선으로서, 단경 및 장경이 이루는 광각 및 협각을 각각 균등하게 2분하는 직선:D₃, D₄
또, 단경과 장경이 동일한 경우나 복수인 경우에는 단경 및 장경이 이루는 광각과 협각의 차가 최소가 되는 2개를 선택한다. 각 평균 막두께는 상기에 의해 선택한 4개의 직선 D₁∼D₄를 사용한 평균값을 의미한다.
제 1 항에 있어서,
상기 고분자막을 구성하는 고분자가, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리메타크릴레이트계 수지, 다당류, 다당류 에스테르로부터 선택되는 단독 중합체 및/또는 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 폴리메타크릴레이트계 수지, 다당류 및 다당류 에스테르로부터 선택되는 적어도 1종류의 고분자를 포함하는 공중합체인 고분자막.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 고분자막의 형상이 원형, 타원형, 대략 원형, 대략 타원형, 대략 다각형 및 리본상형으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1개의 형상인 고분자막.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 고분자막을 용액에 분산시킨 분산액.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 고분자막을 사용한 고분자막 집적체.