KR20180006982A - 배양된 세포로부터의 원단 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20180006982A
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프랑수와 수잔 마르가
레우 모니크 드
대릴 엠. 캐싱엄
가버 폴각스
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모던 메도우 아이엔씨.
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Abstract

부직포, 직조물 및 편직물을 비롯하여, 광범위한 직물 제조 공정에 적합한 천연 또는 조작 단백질 예컨대 콜라겐을 사용하여 유제 처리된 및/또는 가교된 섬유를 형성하는 방법. 특히, 본 명세서에는 콜라겐, 유제제 및 일부 변형 구체예에서 가교제의 용액을 형성하고, 그 직후, 콜라겐 섬유를 압출함으로써, 세포-배양된 재료로부터 형성된 콜라겐 섬유의 형성 방법이 기재된다. 또한 본 명세서에는 이러한 방법에 의해 형성된 콜라겐 섬유가 기재된다.

Description

배양된 세포로부터의 원단 및 이의 제조 방법
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 명칭이 “세포-합성 원단”인 2015년 6월 29일자, 미국 특허 가출원 제62/186253호의 우선권을 주장하며, 상기 출원은 그 전체가 본 명세서에 참조 문헌으로 포함된다.
참조에 의한 통합
본 명세서에 언급된 모든 간행물 및 특허 출원은 각각의 개별 간행물 또는 특허 출원이 구체적으로 및 개별적으로 참조로 포함되도록 지시된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조 문헌으로 인용된다.
분야
세포-배양된 단백질으로부터 직물 형성 방법, 뿐만 아니라 생산된 직물이 본 명세서에 기재된다. 특히, 콜라겐 섬유 및 콜라겐 섬유로부터의 직물의 방법이 본 명세서에 기재되며, 여기서 콜라겐은 비-동물성 공급원, 예컨대 효모, 박테리아, 및 식물으로부터, 또는 동물 노폐물로부터 유래한다. 본 명세서에 기재된 방법으로부터 형성된 직물은 본 명세서에 기재된 제조 기법으로부터 발생하는 독특한 특성, 예를 들어 초미세구조적(ultra-structural) 균일성 (예컨대, 균일한 유제 처리 및/또는 섬유의 직경을 통한 가교) 및 성질 (예컨대, 강도, 크기, 수열 안정성, 등)을 가질 수 있다.
전통적으로, 콜라겐으로 만들어진 직물(textile) (예컨대, 원단(fabric)은 동물 가죽(leather)을 비롯한 생피(hide) 또는 외피(skin)로부터 생겨나며, 가구 장식용품, 의류, 신발, 수화물, 핸드백 및 악세서리, 및 운송 차량 용도를 포함하는 방대한 용도에서 사용된다. 현재, 동물의 생피 및 외피는 천연 가죽의 원료로서 사용된다. 그러나, 가축을 기르기 위해 사료, 목초지, 물, 및 화석 연료의 양을 증가시켜야 함에 따라, 가축으로부터의 생피 및 외피는 환경 문제를 야기한다. 가축, 특히 반추 동물은 심각한 공기 및 수로 오염을 또한 일으킨다.
또한, 가죽을 생산하기 위해 동물 생피 및 외피를 사용하는 것은 사회적 의식이 있는 개인에게 거부감을 일으킨다(objectionable). 세계적 제혁 산업은 육류 산업의 부산물을 활용하며, 이는 연간 10억 마리 초과의 동물을 도축한다. 일부 가죽은 동물 복지법이 없거나, 대체로 또는 완전히 지켜지지 않는 법을 가지는 나라로부터 생산된다. 동물을 사살하지 않고 생산되는 가죽은 엄청난 패션의 참신함 및 매력을 가진다.
합성 가죽이 이러한 문제의 일부를 해결하기 위해 개발되었으나, 천연 가죽의 품질, 내구성, 및 명성을 가지지 못한다. 따라서 지금까지, 천연 가죽을 생산하기 위해 과학적으로 건전하고 산업적으로 이용 가능한 공정은 아직 개발되지 않았다. 따라서, 살아있는 동물로부터 생산된 가죽에 대한 대안을 요구하는 해결책이 필요하다.
천연 가죽은 일반적으로 동물 생피 및 외피, 보통 소가죽의 유제 처리에 의해 생성된 내구성이 있고 유연한 소재이다. 유제 처리(tanning)는 일반적으로 가죽을 생산하기 위해 동물의 생피 및 외피를 처리하는 공정으로 이해된다. 유제는 여러 가지 잘 알려진 방식, 예를 들어 식물성 유제 처리 (예컨대, 유기물 공급원으로부터 타닌 추출물 사용), 크롬 유제 처리 (크로뮴 설페이트를 비롯한 크로뮴 염), 알데하이드 유제 처리 (글루타르알데하이드 또는 옥사졸리딘 화합물을 사용), 신탄 (합성 타닌, 방향족 중합체를 사용)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 방식으로 수행될 수 있다. 새로운 유제제가 계속 개발될 것으로 예상된다.
천연 가죽은 일반적으로 다음의 세 가지 부분으로 제조된다: 준비 단계 (빔하우스 작업 포함), 유제 처리, 및 크러스트 처리(crusting). 표면 코팅이 또한 포함될 수 있다. 준비 단계는 유제를 위한 생피/외피를 준비하고, 원치 않는 원피 성분이 제거된다. 준비 단계는 다음을 포함할 수 있다: 보관, 수적(soaking, 수화(rehydrating)), 석회처리(liming), 탈모(unhairing), 제육(fleshing, 피하 물질 제거), 할피(splitting), 재석회(re-liming), 탈회(deliming, 탈모 및 석회 화합물 제거), 연화 (bating, 효소 분해 처리), 탈지(degreasing), 표백(bleaching), 및, 금속 염 또는 알데하이드 화합물로 유화된 경우, 침산(pickling, 특정 산 및 염의 사용), 등.
유제 처리가 수행되어 생피/외피의 단백질을 부패하지 않고, 수열 안정성을 가지며, "가죽"으로서 광범위한 용도에 적절한 안정한 물질로 변환시킨다. 타닌 기반의 크로뮴의 경우에, 크로뮴이 섬유 구조 내로 침투할 수 있도록 외피/생피의 pH가 (예컨대, pH 2.0-2.4로 낮게) 조절될 수 있고; 이후 유제 처리 반응을 종료시키기 위해 pH 및 온도가 증가 (조금 더 높은 수준, 예컨대, pH 3.8-4.2으로 “염기화”) 될 수 있다.
크러스트 처리는 일반적으로 가죽의 건조 및 연화 이전, 유제 처리 이후의 처리를 지칭한다. 크러스트 처리 기법의 예로는 다음을 포함한다: 두께 조절(shaving), 할피(splitting), 재유제(retanning), 염색(dyeing), 가지(fatliquoring), 다양한 수단의 건조 (예컨대 가죽 펴기(setting out), 탈수(sammying), 신장(toggling), 진공 건조, 페이스트 건조, 등), 보습(conditioning), 연마(buffing), 비괘(staking), 무두질(milling) 그리고 다양한 코팅 및 함침물을 가죽에 도포하기 위한 옵션.
실제로, 동물 생피 및 외피를 가죽으로 전환하는 공정은 다음의 순차적인 단계를 포함할 수 있다: 탈모, 석회, 탈회 및 연화, 침산, 유제 처리, 중화, 염색 및 가지, 건조 및 마감. 탈모 공정은 화학적으로 (예컨대, 알칼리 용액에서 소듐 설파이드와 같은 보조제를 사용하여) 털을 제거할 수 있는 반면, 석회 단계 (예컨대, 알칼리를 사용)는 섬유 다발을 분열시키고 아미노산 변형을 통해 화학 반응성을 증가시키기 위해 털 제거 공정을 추가적으로 완료시키고 콜라겐을 팽창 (“개방”)시킬 수 있다. 유제 처리 동안, 외피 구조는 크로뮴의 착이온과 반응하는 콜라겐을 통해 안정화된다. 사용되는 화합물에 따라, 가죽의 색상 및 질감이 달라질 수 있다. 유제 처리된 가죽은 미처리된 생피보다 더욱 유연하며, 또한 더욱 내구성이 있을 수 있다.
외피, 또는 동물 생피는 주로 섬유상 단백질인 콜라겐으로 형성된다. 콜라겐은 적어도 28 개의 별개의 콜라겐 유형의 패밀리에 대한 일반적인 용어이고; 동물 외피는 일반적으로 유형 I 콜라겐 (따라서 용어 콜라겐은 일반적으로 유형 I 콜라겐으로 가정)이지만, 다른 유형의 콜라겐이 가죽을 형성하는데 사용될 수 있다. 콜라겐은 반복하는 3개의 아미노산, -(Gly-X-Y) n -을 특징으로 하여, 대략 콜라겐의 아미노산 잔기 중 1/3이 글리신이다. X는 보통 프롤린이고 Y는 보통 하이드록시프롤린이다. 이에 따라, 콜라겐의 구조는 상이한 길이의 펩타이드 사슬의 꼬인 삼중 단위로 구성될 수 있다. 상이한 동물은 상이한 콜라겐의 아미노산 조성물을 생성할 수 있고, 이는 상이한 성질 (및 생성된 가죽의 차이)를 초래할 수 있다. 콜라겐 섬유 단량체는 약 1050개의 아미노산 길이의 알파-사슬로부터 생성될 수 있고, 따라서 삼중 나선은 약 300 nm 길이, 1.5 nm 직경의 막대 형태를 취한다. 섬유 아세포 피부 세포에 의한 세포외 기질의 생산에서, 삼중 나선 단량체가 합성될 수 있고 단량체가 섬유질 형태로 자기 조립될 수 있다. 이러한 삼중 나선은 염의 연결, 수소 결합, 소수성 결합 및 공유 결합에 의해 함께 유지될 수 있다. 삼중 나선은 섬유를 구성하고 섬유는 섬유 다발을 구성한다. 가교 또는 연결의 변형은 물질에 강도를 제공할 수 있다. 섬유는 직경의 범위를 가질 수 있다. 유형 I 콜라겐 이외에, 외피 (생피)는 다른 유형의 콜라겐을 포함할 수 있다.
조작된 가죽을 만들기 위한 이전의 시도는 성공적이지 못한 것이거나 실용적이지 않은 것으로 밝혀졌다. 예를 들어, EP1589098은 3 차원 생물 활성 지지대 상에 공급된 섬유 아세포를 성장시키는 방법을 기술한다. 지지대(scaffold)는 유제 처리 공정 (“할피”)로부터의 콜라겐 폐기물, 순수 콜라겐의 미립자, 콜라겐 폐기물의 입자, 또는 합성 지지대 (예컨대, HYAFF와 같은 중합체로 만들어짐)로 제조될 수 있다. 지지대 재료를 첨가하면 제안된 공정이 복잡해지며 비용이 증가하고, 이러한 방식으로 생산된 가죽의 성질에 영향을 미친다.
또한, 콜라겐 및 다른 단백질 (특히 고분자 단백질)로 형성된 직조물 및 부직포 합성 재료가 생체 의학 (예컨대, 임플란트) 용도로 기술되고 제조될 수 있다. 이러한 재료는 유제 처리되지 않고, 필요한 물리적 및 화학적 성질이 없으며, 충분한 크기 및 수량으로 제조하기에 매우 고가인 것으로 밝혀졌기 때문에, 일반적으로 의복, 가구 및 악세서리 (예컨대, 의류, 신발, 등)를 위한 직물으로서 사용에 적절하지 않다.
본 명세서에는 천연 가죽과 유사한, 또는 이보다 우수한 성질을 가질 수 있지만, 매우 상이하고 일부 더욱 간단한 방식으로 조작될 수 있으며, 상기 기재된 직물을 포함하여 천연 및 다른 앞서-기재된 조작된 가죽의 다수의 문제를 해결할 수 있는 조작된 직물이 기재된다.
본 발명은 부직포, 직조물 및 편직 직물 (원단)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 광범위한 직물 제조 공정에 적절한 섬유를 제조하기 위해 세포 배양 공정으로부터 유래한 단백질 (천연 또는 조작)의 사용을 기재한다. 특히, 본 명세서에는 섬유로 형성됨에 따라 유제 처리될 수 있는 세포-배양된 재료로부터 형성된 섬유, 또는 일부 변형 구체예에서 직조물, 부직포 및 편직 재료를 형성한 직후에 유제 처리될 수 있는 섬유가 기재된다.
일반적으로, 본 명세서에는 직물으로 형성 및/또는 이후 직물을 형성하기 위한 중간체 (예컨대, 원사, 실, 등)로 형성될 수 있는 단백질 섬유를 형성하는 방법이 기재된다. 직물 (또는 천)은 섬유, 예컨대, 원사 또는 실의 네트워크로 구성된 유연한 재료를 지칭할 수 있다. 형성된 직물은 주로 단백질 섬유, 예컨대, 본 명세서에 기재된 특성을 가지는 콜라겐 섬유로 형성될 수 있거나, 이러한 섬유로 부분적으로 (예컨대, 20% 초과, 25% 초과, 30% 초과, 35% 초과, 40% 초과, 45% 초과, 50% 초과, 55% 초과, 60% 초과, 65% 초과, 70% 초과, 75% 초과, 80% 초과, 85% 초과, 등) 형성될 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이 형성된 섬유는 다른 섬유, 천연 (예컨대, 면, 실크, 등) 또는 합성 (예컨대, 나일론, 폴리에스터, 등)과 결합될 수 있다.
본 명세서에 기재된 방법은 일반적으로 단백질 용액을 형성함으로써 (예컨대, 단백질이 단량체, 이합체, 및/또는 작은 중합체인 용액을 형성함으로써) 섬유를 형성하는 단계, 용액 내에서 단백질을 유제 처리하는 단계, 여기서 유제제가 생성된 섬유 및 직물 내로 거의-완벽하게 침투시킴, 이후 용액으로부터 섬유를 압출하는 단계를 포함한다. 이러한 섬유는 이후 직물을 형성하기 위해 사용될 수 있는 (예컨대, 직조물 또는 편직 직물을 제조하는 경우), 또는 직물을 제조하기 위해 직접적으로 사용될 수 있는 (예컨대, 부직포 직물을 제조하는 경우) 실 또는 원사를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 중합체 용액, 방사 용액(dope solution), 또는 간단하게 방사원액(dope)으로도 지칭될 수 있는 용액에서의 유제 처리가 바람직할 수 있지만, 본 명세서에 기재된 방법은 섬유를 압출 이후 유제 처리하는 (또는 압출 단계 이후 추가적인 유제 처리하는) 단계를 또한 포함할 수 있다. 가교는 또한 유제 처리 이전, 유제 처리 동안, 및/또는 유제 처리 이후 용액에서 수행될 수 있고; 택일적으로, 가교는 섬유를 압출한 이후 수행될 수 있다. 용액 중에 제제를 포함시킴으로써 하나 이상의 추가적인 처리가 섬유에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 난연제가 용액에 첨가되어 섬유에 통합될 수 있다. 보레이트(borate), 폴리벤즈이미다졸 (PBI), 아라미드, 멜라닌, 등과 같은 화합물이 (예컨대, 용액에) 포함되고 형성된 섬유에 통합되어, 섬유 및 결과의 직물의 난연 성질을 강화시킬 수 있다. 택일적으로 또는 추가적으로, 염료, 예컨대, 착색제가 또한 용액에 포함될 수 있다.
예를 들어 본 명세서에는 다음의 단계를 포함하는 직물 형성 방법이 기재된다: 단백질 용액을 형성하는 단계; 용액 내에서 단백질을 유제 처리하는 단계; 용액으로부터 단백질의 섬유를 압출하는 단계; 및 압출된 섬유로부터 직물 (또는 직물 전구체)을 형성하는 단계. 콜라겐은 직물 또는 직물 전구체 재료 (원사, 실, 펠트, 등)을 제조하는데 사용될 수 있는 바람직한 단백질이다.
예를 들어 직물 형성 방법은 직물 형성 방법은 다음의 단계를 포함할 수 있다: 콜라겐 용액을 형성하는 단계; 용액 내에서 콜라겐을 유제 처리하는 단계; 용액으로부터 콜라겐 섬유를 압출하는 단계; 및 압출된 섬유로부터 직물 (또는 직물 전구체)을 형성하는 단계. 콜라겐 공급원은 특히 동물 실험을 거치지 않은(cruelty-free) 공급원, 예컨대 배양된 세포 (예컨대, 효모, 박테리아, 등)일 수 있다.
예를 들어, 직물 (또는 직물 전구체) 형성 방법은 다음의 단계를 포함할 수 있다: 시험관 내에서 배양된 콜라겐-분비 세포로부터 콜라겐을 수거하는 (harvesting) 단계; 콜라겐 단백질 용액을 형성하는 단계; 용액 내에서 콜라겐을 유제 처리 및 가교시키는 단계; 용액으로부터 콜라겐 섬유를 압출하는 단계; 및 압출된 섬유로부터 직물 (또는 직물 전구체)를 형성하는 단계.
본 명세서에 기재된 임의의 방법은 특정 크기 범위 내이며, 이를 형성하는 방법과 관련될 수 있는 특정의 성질 세트를 가지는 섬유를 압출하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 섬유 압출 단계는 20-70 μm 사이 직경을 가지는 섬유를 압출하는 단계를 포함할 수 있다. 섬유 압출 단계는 섬유의 직경에 걸쳐 유제 처리의 균일한 분포 (예컨대, 모든 섬유, 섬유의 >95%, 섬유의 >90%, 섬유의 >85%, 섬유의 >80%, 섬유의 >75%, 등)를 가지는 섬유를 압출하는 단계를 포함할 수 있거나, 및/또는 섬유의 전체 직경에 걸쳐 균일하게 (예컨대, (예컨대, 모든 섬유, 섬유의 >95%, 섬유의 >90%, 섬유의 >85%, 섬유의 >80%, 섬유의 >75%, 등) 가교될 수 있다. 예를 들어, 섬유 압출 단계는 섬유의 전체 직경에 걸쳐 균일하게 분포된 0.01% 내지 5%의 유제제를 포함하는 섬유를 압출하는 단계를 포함할 수 있다.
일반적으로, 용액 형성 단계는 용액 내에 콜라겐을 가용화시키는 단계를 포함한다. 용액 형성 단계는 콜라겐 단량체를 용액, 및/또는 단량체 혼합물, 및 짧은 중합체 (예컨대, 이합체, 삼합체, 등)에 현탁시키는 단계를 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 방법은 중합체 용액을 형성하기 위해 용액 중에 콜라겐 현탁 (예컨대, 콜라겐 가용화)에 의한 용액 형성 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 기재된 임의의 방법은 배양된 공급원으로부터 발생하는 콜라겐을 사용할 수 있다. 이에 따라, 임의의 이러한 방법은 시험관 내에서 배양된 콜라겐-분비 세포로부터 콜라겐을 수거하는 단계를 포함할 수 있고, 용액 형성 단계는 수거된 콜라겐으로부터의 콜라겐을 용액 중에 포함시키는 단계를 포함한다.
언급된 바와 같이, 용액 내에서 콜라겐은, 예컨대, 용액 중에 가교제 (예컨대, 글루타르알데하이드, (1-에틸-3-(3-다이메틸아미노프로필) 카보다이이미드 하이드로클로라이드 또는 “EDC”, 등)를 포함시킴으로써 가교될 수 있다. 택일적으로 또는 추가적으로 섬유는 용액으로부터 압출한 이후 가교될 수 있다. 예를 들어, 가교 단계는 글루타르알데하이드를 사용하여 가교하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 콜라겐 용액 내에서의 유제 처리 단계는 용액에 유제제를 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 임의의 적당한 유제제가 사용될 수 있고; 유사하게 임의의 가교제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용될 수 있는 유제제 및 가교제는 다음을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다: 크로뮴, 알루미늄, 지르코늄, 티타늄, 철, 소듐 알루미늄 실리케이트, 폼알데하이드, 글루타르알데하이드, 옥사졸리딘, 아이소사이아네이트, 카보다이이미드, 폴리카바모일 설페이트, 테트라키스 하이드록시포스포늄 설페이트, 소듐 p-[(4,6-다이클로로-1,3,5-트라이아진-2-일)아미노] 벤젠설포네이트, 식물성 유제제 (피로갈롤 및 카테콜 모두), 신탄, 등.
일반적으로, 유제 처리 단계는 (예컨대, 가죽의 유제 처리를 위한 종래의 유제 처리 기법에 비해) 매우 짧은 시간 동안일 수 있다. 예를 들어 콜라겐 용액은 섬유 압출 단계 이전에 30 분 미만 (예컨대, 25 분 미만, 20 분 미만, 15 분 미만, 10 분 미만, 등) 동안 유제제에 노출 (포함)될 수 있다. 예를 들어, 임의의 이러한 방법은 섬유 압출 단계 이전에 20 분 미만 동안 용액에 유제제를 첨가함으로써 용액 내에서 콜라겐을 유제 처리하는 단계를 포함할 수 있다.
섬유는 삼각형, 직사각형, 정사각형, 사다리꼴, 삼각형, 육각형 등과 같은 비원형 직경을 포함하는 적절한 형상 (예를 들어, 단면 형상)으로 압출 될 수 있다.
압출은 방사 (예컨대, 습식, 건식, 건식 제트-습식, 용융, 겔, 및 전기 방사, 등), 연신, 등을 포함하는 임의의 적당한 압출 기법을 포함할 수 있다. 예를 들어, 섬유 압출 단계는 섬유 방사 단계를 포함할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 직물 형성 단계는 섬유로부터 원사와 같은 직물 전구체를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 일반적으로, 직물 형성 단계는 섬유 편직 또는 직조 단계를 포함할 수 있다. 직물 형성 단계는 섬유로부터 부직포 재료를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 직물 형성 단계는 상기 섬유와 합성 섬유, 천연 섬유, 또는 천연 및 합성 섬유와 결합시키는 단계를 포함할 수 있다.
압출되는 용액 내 콜라겐의 농도는 섬유를 절단하거나 방사구를 막거나/막지 않고 제어된 압출을 허용하도록 제어될 수 있다. 예를 들어, 용액 형성 단계는 3 mg/ml 내지 30 mg/ml 농도를 가지는 콜라겐 용액을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 용액 형성 단계는 7 mg/ml 내지 15 mg/ml 농도를 가지는 콜라겐 용액을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
압출 속도는 제어될 수 있으며, 결과의 섬유 (예컨대, 섬유 길이, 등)를 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 임의의 이러한 방법에서, 압출 속도는 용액 중의 70 μl/분 내지 300 μl/분일 수 있다.
또한 본 명세서에는 섬유 (예컨대, 콜라겐 섬유), 이러한 섬유로부터 직물 전구체 (예컨대, 원사, 실, 등), 이러한 섬유로부터 제조된 직물이 기재된다. 일반적으로, 이러한 직물은 본 명세서에 기재된 (또는 '원료' 단백질 중 임의의 다른 공급원으로부터의) 배양 세포를 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에는 배양된 세포로부터 형성된 직물이 기재되며, 상기 직물은 20-70 μm 사이의 직경을 가지는 복수의 콜라겐 섬유를 포함하고, 여기서 콜라겐 섬유는 콜라겐 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 분포된 유제제의 농도를 포함한다. 예를 들어, 본 명세서에는 배양된 세포로부터 형성된 직물이 기재되며, 상기 직물은 20-70 μm 사이의 직경을 가지는 복수의 콜라겐 섬유를 포함하고, 여기서 콜라겐 섬유는 콜라겐 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 분포된 0.01% 내지 30%의 유제제의 농도를 포함하며, 또한 여기서 콜라겐 섬유는 각각의 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 가교된다. 콜라겐 섬유 내 유제제의 백분율은 본 명세서에 기재된 바와 같이, 섬유가 형성된 (예컨대, 방사된) 콜라겐 용액에 사용되는 유제제의 농도를 반영할 수 있다. 예를 들어, 콜라겐 섬유 내 유제제의 백분율은 최저치 0.01%, 0.05%, 0.1%, 0.5%, 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, 10%, 등과 최고치 30%, 27%, 25%, 22%, 20%, 19%, 18%, 17%, 16%, 15%, 14%, 13%, 12%, 11%, 10%, 등의 사이일 수 있고, 여기서 최저치는 항상 최고치 미만이다. 언급된 바와 같이, 콜라겐 섬유 내의 유제제는 일반적으로 균일하게 분포되어, 즉, 임의의 콜라겐 섬유에 대해, 섬유의 전체 단면을 통해 동일한 값의 적절하게 균일한 (예컨대, +/- 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 등 이내에) 동일한 농도 프로파일을 가진다. 이것은, 섬유를 통한 유제제의 농도가 확산에 기초하여 섬유의 외부로부터의 거리가 달라질 수 있고 (특히 더 큰, 낮은 침투 유제제, 더 짧은 유제 처리 시간 (예컨대, 12 시간 미만)이 사용되는, 종래의 유제 처리 방법과는 현저한 대조를 이룬다.
일반적으로, 본 명세서에 기재된 섬유 (및 직물) 형성 방법의 결과로서, 형성되는 콜라겐 섬유, 및 이에 따라 형성된 직물 전구체 및 직물은 크기 및/또는 성질이 실질적으로 균일할 수 있다. 본 명세서에서 사용 시, '균일'은 20% 미만, 15% 미만, 10% 미만, 12% 미만, 10% 미만, 8% 미만, 5% 미만, 등의 분산을 가지는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 콜라겐 섬유는 각각의 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 가교될 수 있다. 추가적으로 또는 택일적으로, 콜라겐 섬유는 콜라겐 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 분포된 0.01% 내지 5%의 유제제를 포함할 수 있다. 콜라겐 섬유 내의 유제제는 본 명세서에 기재된 임의의 유제제 (예컨대, 크로뮴)일 수 있다.
일반적으로, 본 명세서에 기재된 바와 같이 형성된 직물은 시트 및/또는 롤으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 직물은 100 cm2 초과의 표면적 및/또는 0.2 mm 초과의 두께 (예컨대, 0.3 mm 초과, 0.4 mm 초과, 0.5 mm 초과, 등)를 가지는 시트로 형성될 수 있다. 콜라겐 섬유는 강도가 1.5 내지 2.5 g/데니어일 수 있다. 일부 변형 구체예에서, 콜라겐 섬유는 파단 시 연신율이 25% 내지 40% (예컨대, 30-35%, 등) 일 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 상기 직물은 콜라겐 섬유와 임의의 다른 천연 또는 합성 섬유의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 임의의 직물은 콜라겐 섬유와 혼합된 복수의 합성 또는 천연 섬유를 포함할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 콜라겐 섬유는 직물의 성질을 변형시킬 수 있는 비원형 직경을 가질 수 있다.
일반적으로, 콜라겐 섬유는 편직되거나 또는 직조될 수 있다. 일부 변형 구체예에서, 상기 직물은 부직포 직물을 포함한다.
본 명세서에 기재된 이러한 섬유로부터 섬유 및 직물을 형성하는 방법은 수많은 이점을 제공할 수 있다. 다수의 이점은 유제 처리 및/또는 가교가 섬유 압출 이전에 용액 (예컨대, 방사원액) 중에서 수행될 수 있는 놀라운 사실로부터 발생할 수 있다. 예를 들어, 용액에서의 유제 처리 및/또는 가교는 더욱 빠른 유제 처리 공정을 초래한다. 일반적으로 종래의 유제 처리 공정에서, 외피/생피 두께에 따라, 유제 처리 기간은 반드시 3 시간 내지 하루 이상이어야 한다. 본 명세서에 기재된 방법은, 대조적으로 거의 즉각적이다. 본 명세서에 기재된 방법은, 유제제와 단백질 (예컨대, 콜라겐)이 반응하기 전에 이들을 인-시튜로 배치함으로써, 유제제가 섬유에 용이하게 침투할 수 있도록 한다. 종래의 제혁 산업에서, 외피/생피는 고착 전에 침투가 발생할 수 있도록 온도, pH (예컨대, 등전점)의 조작 및 다른 기법을 통해 화학적 휴면 상태로 화학적으로 처리되어야 한다. 그렇지 않으면, 결과의 재료는 오직 표면 상의 또는 '표면' 유제만을 가질 것이다. 이에 따라, 본 명세서에 기재된 방법은 모든 섬유를 동등하게 및 개별적으로 처리할 수 있음에 따라, 상기 필요성을 제거할 수 있다.
본 명세서에 기재된 방법은 또한 종래의 가죽 형성 방법과 사용되는 경우 열악한 침투로 인해 (유리한 성질을 가짐에도 불구하고) 일반적으로 사용되지 않는 다른 유제제를 사용하도록 할 수 있다. 외피/생피에 침투하지 못하는 것은 결과의 재료가 불일치성을 가지는 것을 의미한다. 이러한 침투 문제는 본 명세서에 기재된 방법 및 섬유에 있어서 문제가 되지 않는다.
결과적으로, 본 명세서에 기재된 기법은 또한 다른 유제 처리 기법과 비교하여 효율 및 환경 친화성에서 개선일 수 있다. 실제 외피/생피를 사용하면, 유제 처리는 다량의 물의 사용하는 수많은 조업의 완료를 필요로 하고, 공정 동안 모든 유제 처리 물질 (예컨대, 유제제)을 소모하는 것은 드물기 때문에, 사전-유제 처리 및 유제 처리 동안, 그리고 유제 종료 시 용리액 시스템에 많은 부하를 가할 수 있다. 본 명세서에 기재된 방법은 섬유 형성 동안 100% 소진을 달성하기 위해 모든 유제제를 사용하도록 할 수 하고, 통상적인 가죽과 비교하여 섬유를 제조하기 위해 훨씬 적은 에너지, 물 및 용리액 부하를 필요로 할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기재된 방법은 다른 재료 및 성질이 이러한 방법을 사용하여 형성된 직물에 혼입되도록 할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 방법은 (예컨대, 재료를 용액/방사원액에 첨가함으로써) 가공하여 난연성, 내수성, 등을 변형시키거나 강화시킬 수 있다. 일반적으로, 이러한 방법은 각각의 섬유를 개별적으로 잘 처리할 수 있다. 예를 들어 소수성 윤활 중합체가 혼입될 수 있다. 또 다른 예에서, 난연성을 초래할 수 있는 포스포늄-계 유제 처리 화합물이 용액에 용이하게 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, 일단 섬유 (예컨대, 콜라겐)가 형성되면 이미 유제 처리되어 형성될 수 있고 개별적으로 다른 기술을 사용하여 즉시 처리될 수 있어, 각각의 모든 섬유가 동등하게 처리되고 가공될 수 있음에 따라, 매우 높은 일관성, 예컨대 일반적으로 달성할 수 있는 것 보다 높은 내수성을 부여하며, 이것은 이러한 섬유 모두가 처리될 수 있지만, 종래의 가죽에서, 특히 더욱 두꺼운 가죽의 경우에 이를 항상 보장받을 수 없기 때문이다.
본 명세서에 기재된 방법은 또한 단순히 단면이 둥근 것과는 대조적으로, 특정 기하학적 형상일 수 있도록 섬유가 형성되도록 할 수 있다. 이러한 기법은 합성 섬유에서 사용되며, 추가된 성능, 예컨대, 수분 전달을 나타냈으며, 이는 콜라겐에서 아직 달성되지 않았지만 본 명세서에 기재된 방법에 의해 가능하다.
본 명세서에 기재된 섬유, 및 이에 따라 형성된 결과의 직물이 일반적으로 (시험관 내) 세포 배양된 공급원으로부터 발생한 콜라겐으로 형성된 것으로 본 명세서에 예시되지만, 임의의 이러한 방법 및 직물에 사용되는 단백질은 콜라겐, 또는 하나의 특정 유형의 콜라겐에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 또한, 변형 콜라겐을 비롯한 합성된 (조작, 서열-변형, 등) 단백질이 이러한 방법에 사용되어 본 명세서에 기재된 임의의 섬유 및 직물을 형성할 수 있다. 또한, 본 발명이 시험관 내 (세포 배양, 예컨대, 효모, 박테리아, 진핵생물 배양, 등) 공급원으로부터 공급된 단백질 (예컨대, 콜라겐)에 주안점을 두지만, 단백질은 식물 (배양된 식물 세포 또는 종자, 껍데기, 꼬투리, 등과 같은 식물 부산물 포함), 및 동물 공급원으로부터 공급될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 재생 가죽, 폐가죽, 등이 콜라겐의 공급원으로서 사용될 수 있다.
도 1은 직물 섬유의 예시적인 성질을 나타내는 표 (표 1)이다 (이러한 성질은 원사 및 직물의 다운스트림 가공에 요구될 수 있다).
도 2는 본 명세서에 기재된 바와 같은 직물을 형성하는 방법 중 하나의 변형 구체예를 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 명세서에 기재된 바와 같은 직물 (예컨대, 콜라겐 단백질의 직물)의 형성 방법 중 또 다른 변형 구체예를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 명세서에 기재된 바와 같은 콜라겐 섬유 형성의 예시적인 방법 (유제제 및 가교제를 포함하는 10 mg/ml 콜라겐 용액의 방사원액을 사용)에 대한 바늘 직경 및 압출 속도 사이의 관계를 그래프로 도시한다.
도 5는 본 명세서에 기재된 (예컨대, 도 3애 도시된) 바와 같이 형성된 콜라겐 섬유와 종래의 울 및 실크 섬유의 성질을 비교하는 표이다.
도 6은 직경이 대략 10 mm인 실크 섬유 (좌)와 도 3에 도시된 바와 같이 형성된, 직경이 약 20 mm인 콜라겐 섬유를 도시하는 현미경 사진이다.
도 7은 압출 단계 이전에 콜라겐 용액 (예컨대, 방사원액)에 가교제 (상기 실시예에서, 글루타르알데하이드)를 혼입하는 효과를 비교하는 그래프이며, 글루타르알데하이드가 사용되는 경우, 최대 하중 (g) 또는 파단 시 연신율 (%)에 있어서 섬유의 기계적 성질에는 차이점이 없음을 나타낸다.
본 명세서에 특히 세포 배양 공급원을 포함하는 비-동물성 공급원으로부터 고분자 단백질 섬유 (예컨대, 콜라겐 섬유), 직물 전구체, 및 직물를 제조하는 방법이 기재된다. 예를 들어, 본 명세서에는 인도적인 공급원으로부터의 단백질로 구성된 섬유로부터 부직포 직물, 직조물 또는 편직 직물 및 직물 전구체 (예컨대, 원사, 실, 등)를 형성하는 방법이 기재되며, 상기 공급원은 동물 또는 효모, 박테리아, 등을 비롯한 식물의 세포 배양 (원핵생물 또는 진핵생물 모두)를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 단백질 (예컨대, 단백질 단량체 또는 작은 중합체)의 공급원은 천연 또는 재조합일 수 있다. 다음을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는 단백질: 콜라겐, 피브로인, 세리신, 카제인, 알부민은, 일부 포유류 세포 유형 (예컨대, 섬유 아세포, 연골세포, 평활근 세포, 등)에서 자연적으로 생산될 수 있지만, 또한 동물 또는 식물로부터 공급될 수 있다. 다른 경우에, 단백질을 생산하는 세포 (예컨대, 포유류, 효모 또는 박테리아, 설비 세포)는 목표의 단백질을 형성하고 이를 세포 내에 유지하거나 세포외 공간으로 분비하도록 조작될 수 있다. 일부 변형 구체예에서, 특히 단백질이 분비되지 않는 경우, 단백질은 용해에 의해 세포 (예컨대, 효모 또는 박테리아)로부터 수거될 수 있다. 택일적으로 또는 추가적으로, 가용성 단백질은 배지로부터 직접적으로 수거될 수 있다. 또한, 본 명세서에 이러한 방법에 의해 제조된 직물이 기재된다.
예를 들어, 본 명세서에 직물 원단의 제조에 사용하기 위한 콜라겐 섬유의 제조 방법이 기재된다. 이러한 직물은 이전에 제조된 가죽보다 우수하거나, 일부 경우에는 매우 상이한, 고도로 제어된 유사-가죽 특성을 가질 수 있다.
이러한 임의의 변형 구체예에서, 소, 돼지, 양, 등과 같은 동물로부터의 특수 콜라겐-분비 동물 세포 (예컨대, 섬유 아세포, 평활근 세포, 등)는 생체 검사에 의해 살아있는 동물로부터 공급되거나 이들의 육류를 위해 도축된 동물로부터 추출될 수 있다. 택일적으로, 현존하는 세포주 (포유류 세포주)가 사용될 수 있거나, 또는 콜라겐 또는 일부 다른 섬유-생산 단백질을 발현하는 박테리아 및/또는 효모 세포가 사용될 수 있다. 충분한 양의 세포가 (원단을 형성하기 위해 사용되는) 특정 양의 단백질을 생산할 수 있게 될 때까지, 세포는 표준 세포 배양 기법을 사용하여 제어된 조건하에서 성장될 수 있다.
콜라겐을 생산하기 위해 부착 세포가 사용되는 방법 및 시스템에서, 세포는 상이한 곡률을 가지는 배양 접시의 표면에 (롤러 병의 내부 표면과 같이 평면 및 곡선 모두에; 원통형 세포 배양 맨드릴의 외부 표면에) 플레이팅되고, 아스코르브산의 존재하에 배양되어 콜라겐을 분비할 수 있다. (세포 유형에 따라) 며칠 후 콜라겐 레이어가 일반적으로 플레이팅된 (및 배양된 세포) 아래에 나타난다. 세포는 영양소에 대한 노출을 최대화하기 위해 주로 배지와의 경계면에 나타난다. (작은 수의 세포가 분비된 콜라겐 매트릭스와 배양 용기와의 하부 계면에 남아 있다.) 또한 세포와 배양 용기 바닥 사이의 제한된 공간이 제한된 환경을 나타내기 때문에 이러한 세포 레이어 하부의 콜라겐 분비가 유리하며, 이는 크라우더(crowder)로서 효과적으로 작용한다. 세포 레이어 위의 배양 배지로 분비된 콜라겐은 세포로부터 멀리 흘러나와 피브릴 및 섬유 형성을 비효율적으로 만든다. 상당한 농도의 가용성 프로콜라겐이 배양 배지에 나타난다. 콜라겐 레이어는 실질적으로 약 0.1 마이크론의 가변적인 길이 및 직경의 피브릴로 구성된다. 상기 예시에서, 구조물의 탈세포화(decellularization)는 콜라겐 시트의 상부로부터 세포 레이어를 제거하기 위한 공지된 방법으로 수행될 수 있으며, 이후 새로운 세포로 리시딩(reseeding)된다. 이것들은 한편으로 아래의 콜라겐 레이어 강하게 부착되고, 다른 한편으로는 자신의 콜라겐을 분비하기 시작한다. 리시딩으로 인해 더욱 두꺼운 콜라겐 시트가 되고, 대부분의 세포는 배양 배지와 함께 구조물의 상부 계면에 다시 남아있게 된다. 상기 절차는 원하는 두께의 구조물이 달성될 때까지 지속될 수 있다.
조작된 ECM은 효소 방법을 비롯한 공지된 방법에 의해 개별적인 콜라겐 피브릴 또는 콜라겐 단량체로 분해될 수 있다. 이러한 단위는 이후 콜라겐 겔을 형성하기 위해 공지된 방법에 의해 매트릭스를 재구성하기 위해 사용될 수 있고, 이는 결과적으로 압출되어 부직포 또는 직조물용 스풀링(spooling) 또는 스테이플링된(stapled) 섬유를 위한 긴 섬유를 형성하거나 편직용 원사를 제조할 수 있다. 일부 변형 구체예에서, 본 명세서에 기재된 바와 같이 섬유가 방사될 수 있는 콜라겐 용액은 산성 pH에서 용액 중에 콜라겐 단량체 용액을 형성함으로써 콜라겐 용액을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
조작된 ECM은 작은 분절로 블렌딩되어 균질화될 수 있다. 블렌딩 된 구조물은 건조되고, 예를 들어 동결 건조를 통해 분말형 물질로 제조 될 수 있다. 이러한 분말은 사용될 때까지 편리하게 저장될 수 있다. 분말은 가교제-함유 용액에서 재수화될 수 있다. 상기 공정에서, 결과의 슬러리의 점도 및 이의 기계적 성질은 편리하게 제어될 수 있다. 분말은 또한 물질의 성질을 추가적으로 제어하기 위해 다른 외인성 물질과 혼합 될 수 있다. 결과의 슬러리는 본 명세서에 기재된 바와 같이 압출에 의한 섬유 형성에 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용 시 용어 “콜라겐”은 동물 결합 조직에서 발견되는 구조 단백질을 지칭할 수 있다. 지금까지, 28개 유형의 콜라겐이 식별 및 기재되었다. 콜라겐은 구조에 따라 이들이 형성하는 여러 그룹, 예를 들어, 원섬유 (유형 I, II, III, V, XI), FACIT (유형 IX, XII, XIV), 짧은 사슬 (유형 VIII, X), 기저막 (유형 IV), 및 기타 유형 (유형 VI, VII, XIII)으로 분류될 수 있다. 콜라겐은 인체의 여러 곳에서 발생하지만 체내 콜라겐의 90% 이상은 유형 I 이다. 콜라겐은 길고, 섬유질의 구조 단백질이며, 이의 기능은 효소와 같은 구형 단백질의 기능과 매우 상이하다. 콜라겐은 대부분의 조직을 지지하고 외부로부터 세포 구조를 제공하는 세포외 기질의 주성분이다. 콜라겐은 인장 강도가 뛰어나며, 근막, 연골, 인대, 힘줄, 뼈 및 피부의 주요 구성 요소이다. 부드러운 각질과 함께, 피부의 힘과 탄력을 담당하며, 노화에 따른 주름을 유발한다. 이는 혈관을 강화시키며 조직 발달에 역할을 한다. 이는 눈의 각막과 수정체에 결정 형태로 존재한다. 본 명세서에서 사용 시, 콜라겐은 임의의 적당한 유형일 수 있다.
본 명세서에서 사용 시, 용어 “세포 배양”은 제어된 조건 하에서, 일반적으로 외부의 자연 환경에서 세포가 성장되는 공정을 지칭할 수 있다. 실제로, 용어 "세포 배양"은 다세포 진핵생물, 특히 동물 세포, 뿐만 아니라 박테리아 및 효모를 포함하는 단세포 유기체로부터 유래한 세포의 배양을 지칭한다. 따라서 배양된 세포는 식물, 균류, 및 바이러스, 박테리아 및 원생 생물을 포함하는 미생물로부터 유래할 수 있다. 배양물은 부착성 (예컨대, 기질에서 성장) 또는 현탁성, 또는 이들 일부의 조합일 수 있다. 본 명세서에 기재된 방법은 임의의 적당한 세포 배양 기법을 사용할 수 있고, 임의의 적당한 세포 유형을 사용할 수 있다.
그러나 섬유 제조를 위한 단백질은 살아있는 또는 죽은 동물 또는 식물으로부터 직접 제공될 수 있다.
일부 변형 구체예에서, 본 명세서에 기재된 방법은 부직포 원단 형성 방법의 일부로서 고수압직조법을 사용할 수 있다. 본 명세서에서 사용 시, 용어 고수압직조법(hydroentanglement)은 소면(carding), 에어-레잉(air-laying) 또는 웨트-레잉(wet-laying) 중 하나에 의해 제조된 습식 또는 건식 섬유 웹을 위한 결합 공정을 지칭할 수 있으며, 결과의 결합된 원단이 부직포 재료이다. 고수압직조법은 물의 미세한, 고압력 제트를 사용할 수 있으며, 이러한 제트는 웹을 관통하고, 컨베이어 벨트 (또는 제지 컨베이어에서 "와이어")에 부딪히고, 다시 튀어 나와 섬유가 얽히도록 한다. 고수압직조법은 종종 스펀 레이싱(spun lacing)으로 공지되어 있고, 이는 초기 부직포가 부직포에 레이스 모양을 부여하는 무늬 직조로 컨베이어에 얽혀 있었기 때문에 생긴 용어이다. 또한, 원단을 짜기 전에 섬유를 원사로 방사하는 2 차원적 등가물로 간주될 수 있다. 수압은 웹의 강도에 직접적인 영향을 미치며, 매우 높은 압력은 섬유를 얽히게 할 뿐만 아니라, 마이크로- 섬유 및 나노- 섬유로 분리하여, 결과의 고수압직조된 부직포에 가죽과 같은 또는 매우 부드러운 질감을 부여한다. 이러한 유형의 부직포는 동일한 섬유로 제조된 직조 원단과 같이 강하고 견고할 수 있다.
본 명세서에 기재된 바와 같은 세포 배양된 재료로부터 형성된 섬유는 습식 방사를 비롯한 방사에 의해 형성될 수 있다. 방사는 다중 연속 필라멘트를 형성하기 위해 방사구를 사용하는 특정 형태의 압출인, 중합체 섬유를 생성하는 제조 공정을 지칭할 수 있다. 다음의 많은 유형의 방사가 존재한다: 습식, 건식, 건식 제트-습식, 용융, 겔, 및 전기 방사. 일반적으로, 방사 공정은 먼저 방사된 중합체를 유체 상태로 전환시키는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 단계는 배양된 세포가 이미 섬유 성분 (예컨대, 콜라겐)을 배양 배지로 분비 및/또는 방출할 수 있는 본 명세서에 교시된 일부 변형 구체예에서는 불필요 할 수 있다. 중합체를 포함하는 유체 재료는 방사구를 통해 강제로 주입될 수 있고, 여기서 재료는 긴 섬유를 형성한다. 종래의 합성 중합체의 방사와는 달리, 본 명세서에 기재된 방사 기법은 방사 용액의 가열/용융을 필요로 하지 않고 (및 사용하지 않을 수 있고); 그 대신에, 콜라겐 용액은 산성 용액에서 가용화되는 단량체 콜라겐으로 형성될 수 있다. 일반적으로, 콜라겐 용액 및 압출된 콜라겐 섬유는 저온 (예컨대, 50 ℃ 미만, 45 ℃ 미만, 40 ℃ 미만, 대략 실온, 등)으로 유지될 수 있고, 이는 섬유의 열화를 방지할 수 있다. 압출된 섬유는 압출 이후 고형화될 수 있다. 일부 변형 구체예에서, 섬유는 섬유의 pH를 변화 (예컨대, pH를 중화)시킬 수 있는 제2 용액으로 압출된다. 및 냉각되고; 고무 상태로 냉각된 다음, 고화 상태로 냉각될 수 있다.
본 명세서에서 사용 시 습식 방사는 5 개의 방사 공정 중 가장 오래된 것을 지칭할 수 있다. 이러한 공정은 방사되기 위해 용매에 용해되어야 하는 종합체에 사용된다. 방사구는 섬유가 나오면 침전된 다음 응고시키는 화학 배스에 잠기게 된다. 공정은 이러한 "습식" 배스로부터 명칭을 얻은 것이다. 본 명세서에 기재되는 바와 같이, 이러한 공정은 형성된 또는 형성하는 섬유를 적어도 부분적으로 유제 처리(예컨대, 크로뮴과 같은 하나 이상의 유제 처리 금속에 노출)하도록 변형될 수 있다. 습식 방사의 변형이 건식 제트-습식 방사이며, 여기서 용액은 공기 중에 압출되고, 인발된 다음 액체 배스에 잠긴다.
건식 방사는 또한 용매에 용해되어야 하는 중합체에 사용될 수 있다. 이는 응고가 용매의 증발을 통해 달성된다는 점에서 상이하다. 이는 보통 공기 또는 불활성 기체 스트림에 의해 달성된다. 침전되는 액체가 포함되지 않기 때문에, 섬유가 건조되어야할 필요가 없고, 용매는 더욱 용이하게 회수된다. 압출 방사는 고체 중합체의 펠릿 또는 과립을 사용하여 압출기로 공급될 수 있다. 펠릿은 압출 스크류에 의해 압축, 가열 및 용융된 다음, 방사 펌프 및 방사구로 공급된다. 직접 방사는 고형 중합체 펠릿의 단계를 피하고, 대신에 중합체 용융물이 원료로부터 제조된 다음, 방사기로 직접 펌핑된 중합체 피니셔로부터 제조된다. 겔 방사는, 건식-습식 방사로서 또한 공지되어 있으며, 섬유에 고강도 또는 다른 특수한 성질을 획득하기 위해 사용될 수 있다. 중합체는 "겔" 상태이고, 오직 부분적으로 액체이며, 중합체 사슬이 어느 정도 함께 결합된 상태로 유지시킨다. 이러한 결합은 섬유에 강한 사슬-간의 힘을 생성하여, 이의 인장 강도를 증가시킨다. 섬유 내의 중합체 사슬은 또한 큰 배향도를 가져, 강도를 증가시킨다. 섬유는 먼저 공기 건조된 다음, 액체 배스에서 추가적으로 냉각된다. 일부 고강도 폴리에틸렌 및 아라미드 섬유가 이러한 공정을 통해 제조된다. 전기방사는 전하를 사용하여 고분자 용액 또는 폴리머 용융물 중 하나의 액체로부터 매우 미세한 (일반적으로 마이크로 또는 나노 스케일의) 섬유를 인발한다. 전기방사는 섬유의 전기분사 및 종래의 용액 건식 방사 모두의 특성을 공유한다. 이러한 공정은 용액으로부터 고체 실을 제조하기 위해 응고 화학 또는 고온을 사용할 필요가 없다 필요가 없다. 이로 인해 상기 공정은 대형의 복잡한 분자를 사용하는 섬유 생산에 특히 적합하다. 섬유는 강도 및 배향도를 증가시키기 위해 인발될 수 있다. 이것은 중합체가 여전히 고화되고 있거나, 완전히 냉각된 이후 수행될 수 있다.
본 명세서에서 사용 시, 직물 또는 천은 종종 실 또는 원사로 지칭되는 천연 또는 인조 섬유의 네트워크로 구성된 유연한 직조물, 부직포 또는 편직 재료를 지칭할 수 있다. 원사는 긴 가닥을 생산하기 위해 울, 아마, 면 또는 기타 재료의 원사를 방사함으로써 생산된다. 직물은 제직(weaving), 편직(knitting), 뜨개질(crocheting), 맺기(knotting) 또는 축융(felting)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 방법에 의해 형성될 수 있다. 용어 원단 및 펀은 직물의 동의어로서 사용될 수 있다. 그러나, 일부 문맥에서 직물은 교락(interlacing) 섬유로 제조된 임의의 재료를 지칭할 수 있고; 원단은 제직, 편직, 펼침(spreading), 뜨개질(crocheting), 또는 결합을 통해 제조되어, 추가적인 제품(의복, 등)의 제조에 사용될 수 있는 임의의 재료를 지칭할 수 있다. 천은 원단과 동의어로 사용될 수 있다. 펠트는 일반적으로 섬유를 매팅(matting), 압축 및 가압함으로써 제조되는 직물이다. 본 명세서에서 사용 시 섬유는 직물이 형성될 수 있는 실, 필라멘트 또는 원사를 지칭할 수 있다.
본 명세서에 기재된 방법은 (세포에 의해 분비 또는 임의의 다른 방법에 의해 공급된) 단백질로부터 제조된 부직포에 의해 원단을 생산하도록 사용될 수 있다 콜라겐, 피브로인, 세리신, 카제인, 알부민과 같은 단백질은 일부 포유류 세포 유형 (섬유 아세포, 연골세포, 평활근 세포, 등)에 의해 자연적으로 생산될 수 있다. 다른 경우에, 세포 (포유류 세포, 효모 또는 박테리아)는 목표의 단백질을 형성하고 이를 세포 내에 유지하거나 세포외 공간으로 분비하도록 조작될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 세포 내에서 단백질을 수거하기 위해, 세포 (예컨대, 효모 또는 박테리아)는 용해될 필요성이 있고; 가용성 단백질은 배지로부터 직접적으로 수거될 수 있다.
실시예 1: 가용성 단백질로부터 섬유 형성
가용성 단백질은 침전, 투석 및 동결-건조에 의한 농축과 같은 기법에 의해 세포 배양 배지로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 동결건조된 물질은 다음의 2가지 방법 중 하나에 의해 섬유를 형성하도록 사용될 수 있다. 방법 1에서 (하기 예시됨), 단백질은 완충액에서 가용화될 수 있고, 용액은 유리 플레이트 상의 얇은 레이어에 침착되고 공기의 송풍에 의해 섬유 형성을 유도한다. 가교 단계 이후에, 섬유는 유리로부터 제거될 수 있다(scraped). 섬유는 변형된 공정을 통해 유제 처리될 것이다. 또 다른 방법, 방법 2에서, 단백질은 상기 간략히 기재된 바와 같이, 습식 방사 (압출) 이전에 용매로 용해된다. 섬유를 형성하기 위해, 단백질 용액은 노즐을 통해 직접적으로 응고 배스 내로 주입될 수 있다. 압출된 섬유의 형상 및 기계적 성질은 (예컨대 압출 속도, 단백질 용액의 농도 변화, 등에 의해) 조절될 수 있다. 필라멘트가 방사구에서 나와 습식 방사 응고 및 가교 ??칭 배스로 로 들어감에 따라, 필라멘트는 다중필라멘트 섬유로 합쳐지고 이후 원사로 스풀링되거나 또는 수집될 수 있다. 택일적으로, 여러 다중필라멘트 섬유는 “토우 번들(tow bundle)”로 수집될 수 있고, 이는 “토트(tote)”로 불리는 박스 또는 용기에 “피들링되거나(piddled)” 또는 균일하게 놓아진다. 섬유가 스풀링된 경우에는, 먼저 McCoy Ellison 인발 장치와 같은 장치를 사용하여 필라멘트에서 피브릴을 더욱 배향시켜, 필라멘트의 강도 (인성)를 높이면서 직경 또는 데니어를 감소시킬 수 있다. 인발된 섬유는 실린더 상에 재권취될 수 있거나, 또는 제직 또는 경편(warp knitting) 조업 용도의 빔에 직접 권취될 수 있다.
콜라겐 섬유 제조를 위한 제1 방법 (방법 1)은 Y. Wu, Kai Wang, Gisela Buschle-Diller, 및 Mark R. Liles (“Fiber Formation by Dehydration-Induced Aggregation of Albumin.”) J. APPL. POLYM. SCI. 2013에 의해 기재된 방법과 유사할 수 있다. 단백질 (예컨대, 알부민) 분비를 위해 조작된 세포는 단백질 농도가 소정의 수준 (예컨대, >1mg/ml)에 도달할 때까지 배양될 수 있다. 단백질은, 예컨대, 암모늄 설페이트의 첨가 (최대 4M) 또는 냉각 에탄올의 첨가 (9:1 EtOH; 배지 (v/v)에 의해 침전될 수 있다. 침전물은 원심 분리에 의해 회수될 수 있고 단백질은 (예컨대, 10 mg/ml) 완충액 (예컨대, HCl을 사용하여 pH 4.7로 조절된 10mM Na2SO4, 45mM DTT)에서 용해될 수 있다. 용액을 유리 플래이트와 같은 기판에 붓고 낮은 (예컨대, 30% 미만) 습도의 30 ℃에서 송풍에 의해 건조할 수 있다. 이후 섬유를 (예컨대, 메탄올 또는 EDC 중의 폼알데하이드 증기 사용하여) 가교시킨 다음 알코올로 세정하고 공기-건조시킨다. 섬유는 또한 아세토나이트릴 침지 또는 단순히 플래이트로부터 이들을 제거함으로써 탈착될 수 있다.
본 명세서에 기재된 임의의 방법에서, 배양된 세포를 사용하여 단백질을 성장시켜 섬유를 생산할 수 있고, 이러한 (예컨대, 콜라겐) 섬유는 제조 공정의 일부로서 유제 처리될 수 있다. 유제 처리는 이전에 가능하지 않았던 방식으로 수행되거나, 또는 직물을 제조하는 경우 사용될 수 있다. 예를 들어 섬유의 유제 처리는 압출 동안 (예컨대, 압출되는 용액/방사원액에서) 또는 섬유가 스풀링된 이후 개시될 수 있다. 유제 처리는 또한 직물 제조 방법에 의해 이러한 섬유로 제조된 원사 또는 최종 원단에서 수행될 수 있다 (하기 참조). 압출 (이전 및) 동안 유제 처리는 본질적으로 각각의 단백질 필라멘트가 별개로 유제 처리되도록 하여, 특정 유제 처리 화합물 또는 사용되는 이들의 조합에 따라, 재료의 성질이 매우 상이한 필라멘트를 산출할 수 있다.
특히, 유제 처리는 섬유를 압출하는 단계 이전에 단백질 용액에 유제제 (예컨대, 크로뮴, 등)를 포함함으로써 발생할 수 있고; 가교제가 또한 (배스에서 유제제를 사용하여 유제 처리 이전, 동안, 또는 이후) 포함될 수 있다. 예를 들어, (예컨대, 압출에 의해) 콜라겐 섬유를 용액으로 형성하는 경우, 필라멘트성 단백질을 함유하는 용액은 또한 크로뮴과 같은 유제제 (보편적인 유제제) 및/또는 예를 들어 글루타르알데하이드 또는 EDC와 같은 가교제를 포함할 수 있다. 섬유가 매우 접근성이 좋기 때문에 상기 제제의 양 또는 농도는 극도로 낮을 수 있다. 이러한 유체 처리된 섬유는 직조물, 부직포 또는 편직물을 형성하기 위해 직물 산업에서 공지된 방법을 사용하여 추가적으로 원단으로 가공될 수 있다. 택일적으로 또는 추가적으로, 유제 처리는 섬유가 원사 또는 원단이 된 이후 수행될 수 있고, 이러한 경우 동물 생피의 유제 처리를 모방할 것이다.
상기 언급된 바와 같이, 임의의 이러한 방법이 부직포 직물 또는 원단을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이 가용성 단백질로부터 제조된 섬유는 직물 섬유의 성질과 유사한 물리적 성질을 가질 수 있다 (예컨대, 표 1을 나타내는 도 1 참조, 공지된 직물의 성질을 기술함). 이에 따라 세포-배양된 재료로 형성된 이러한 섬유는 전통적으로 스테이플 및 필라멘트 섬유용으로 사용되는 다운스트림 직물 가공 방법을 사용하여 원사 및 직물 원단으로 가공될 수 있다. 이에 따라, 단백질 섬유가 부직포, 직조물 및 편직물을 제조하도록 사용될 수 있다. 이는 또한 고형 및 중공 편직 구조물을 제조하는데 사용될 수 있다.
예를 들어, 섬유가 토우로서 수집된 경우, 토우는 권축된 다음 1.8 내지 2.5 cm 길이로 절단되어 “스테이플”을 형성할 수 있다. 권축된 스테이플 섬유는 이후 원사 방사 설비 또는 부직포 가공 설비로의 선적을 위해 포장될 수 있다(baled). 콜라겐으로부터 제조된 스테이플 원사는 다양한 부직포 제조 방법에 사용될 수 있다. 균일성을 보장하기 위해, 여러 더미의 단백질 스테이플 섬유가 함께 블렌딩될 수 있다. 이후 섬유는 섬유의 뭉치가 존재하지 않음을 보장하기 위해 “개방”될 수 있고, 이러한 개방된 섬유는 웹으로 형성된다. 소면, 공기역학적 또는 에어 레이드(air laid), 원심성 동력 및 습식 레이드(wet laid) 방법을 포함하는 임의의 적당한 웹 형성 공정이 사용될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 여러 레이어의 웹은 웹의 평행 또는 교차 랩핑에 의해 형성될 수 있다. 상기 언급된 바와 같이, 웹은 상기 기재된 바와 같이 유제 처리된 섬유로 형성될 수 있다. 웹은 기계적, 화학적 또는 열적 공정을 사용하여 강화될 수 있다. 기계적 공정은 스티치 본딩, 니들 축융 또는 고수압직조 (스펀 레이싱)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 화학적 방법이 사용되어, 포화 또는 인쇄에 의해 도포된 바이닐 라텍스와 같은 웹을 강화시킬 수 있다. 저융점 열가소성 스테이플 섬유가 콜라겐 스테이플 섬유와 블렌딩되는 경우, 캘린더링, 방사 또는 대류 가열 또는 초음파 결합과 같은 열적 웹 강화 방법이 사용될 수 있다. 유사-가죽의 패턴이 웹에 엠보싱될 수 있다. 강화된 웹은 지지체 스크린 또는 고수압직조한 롤의 질감을 나타낼 수 있다. 유제 처리가 섬유 수준에서 수행되지 않은 경우, 단백질 섬유의 강화된 웹은 유제 처리된 다음 염색, 인쇄, 및 마감처리 되어 다양한 가죽 외관을 달성할 수 있다.
단백질 섬유는 또한 방사된 원사 및 직조물 또는 편직물을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 단백질 섬유가 사용될 수 있는 일반적인 스테이플 섬유 가공 방법은 권축, 일반적으로 1.8 내지 2.5 cm의 원하는 길이로 절단, 블렌딩, 소면 개방, 정소면(combing), 조방(roving), 슬라이버(sliver) 형성, 실 (원사)로 방사, 강도를 증가시키기 위해 가연(twisting) 및 원사의 단말단의 개별적인 튜브 또는 “패키지”를 만들기위해 권취하는 단계를 포함한다. 사용될 수 있는 원사 방사 방법은 고리 방사, 개방 단부 방사 및 에어 제트 방사를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 원사의 튜브는 원형 편직 및 직조물 원단의 경사(filling) 또는 위사(weft) (교차 또는 폭 방향) 제조에 직접 사용될 수 있다.
단백질 원사의 개별적인 스풀은 수백개의 이러한 원사 패키지를 포함하는 크릴에 장착될 수 있다. 단백질 원사 단부 말단 각각은 일시적으로 뻣뻣해지기 위해 전분 유사 화합물로 “크기가 정해진” 이후 권취될 수 있고, 각각의 원사는 빔이라 불리는 긴 금속 튜브의 길이를 따라 정확하게 그 위에 배치될 수 있다. 빔 상의 단백질 섬유는 이후 직조물 원단의 위사 또는 길이 방향을 제조하도록 사용될 수 있다.
스풀에 권취된 콜라겐 원사는 직조물 원단의 경사 또는 위사를 제조하기 위해 폭 방향을 가로질러 삽입될 수 있다. 콜라겐 원사는 충분히 견고하여 제직의 기본적인 5개의 운동을 견딜 수 있다: 송출(let off), 개구(shedding), 위입(picking), 바디침(beat up) 및 원단 권취(take-up). 단백질 섬유가 제직될 수있는 직기의 유형으로 셔틀 직기, 프로젝타일 직기(projectile loom), 레이피어 직기(rapier loom), 워터 제트 직기, 에어 제트 직기 및 자카드 직기(jacquard loom)가 포함되지만 이에 제한되지 않는다.
콜라겐 원사 콜라겐 원사는 경무직(warp rib), 위무직(filling rib)및 정무직(basket weave)을 포함하는 평직(plain weave)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 다양한 직조된 원단을 제조하는데 사용될 수 있다. 또한, 모든 각도의 급 능직(twill weave), 새틴 능직(satin weave), 도비 능직(dobby weave), 자가드 능직(jacquard weave), 모사직(leno weave), 그리고 코듀로이, 벨벳틴, 벨로아 및 테리를 포함하는 경모첨모직 및 위모첨모직(warp and filling pile weave)을 제조하는데 사용될 수 있다.
본 명세서에 기재된 바와 같은 단백질 섬유는 편직물을 제조하기 위해 사용될 수 있다. 단백질 원사를 형성하기 위해 상기 기재된 스테이플 가공 방법을 사용하여 가공된 단백질 섬유는 위편성물(weft knit fabric)을 제조하는데 직접 사용될 수 있다. 원사에 기초한 단백질 섬유를 사용하여 위편성물을 제조하는 방법은 단일 및 이중 환편(single and double circular knit) 및 횡편(flat bed) 또는 V 베드 편직(V bed knitting)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 단백질 섬유를 사용하여 제조될 수 있는 편직 스티치 및 원단의 유형은 에잇로크(eightlock), 패션 편물(fashion knit), 인터로크(interlock), 저지(jersey), 저지 플라넬(jersey flannel), 양두(links-links), 밀라네즈(Milanese), 파일 편물(pile knit), 벨로아, 피케, 립 편물, 스토키네트(stockinette), 스웨이드 및 터크편(tuck stitch)을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 단백질 섬유는 또한 방사 원사의 필요성을 제거하기 위해 슬라이버로부터 직접적으로 편직될 수 있다.
콜라겐 필라멘트 섬유는 경편에 사용될 수 있다. 경편에서, 콜라겐 필라멘트 섬유는 원사로 방사되지 않고, 강도를 증가시키고 데니어를 감소시키기 위해 인발 후 직접적으로 사용된다. 상기 공정의 제1 단계는 직조물 원단에 사용하기 위해 상기 기재된 빔과 유사한 빔을 형성하는 것이다. 콜라겐 필라멘트 섬유로부터 제조될 수 있는 경편직물(warp knit fabric)의 유형으로 트리콧(tricot) 및 라셀(raschel)을 포함한다. 또한 제조될 수 있는 편직물의 다른 유형으로 파워네트 (고무 또는 스판덱스와 블렌딩되는 경우), 심플렉스(Simplex), 편직 벨로아 및 위사 삽입을 위한 이중 니들 바 라셀을 포함한다.
콜라겐 스테이플 및 필라멘트 섬유로부터 제조된 부직포, 직조물 및 편직물 모두는 유제 처리된 다음 고급 가죽 원단에 적절한 다양한 기법을 사용하여 염색 및 마감 처리될 수 있다.
도 2는 본 명세서에 기재된 바와 같은 직물 (예컨대, 유사-가죽 직물)을 형성하는 일반적인 방법을 도시한다. 도 2에서, 도시된 제1 단계는 콜라겐-형성 세포를 배양하여 상당한 수준의 콜라겐을 생산한다 (201). 이러한 수준은 단백질 수준의 샘플링 또는 콜라겐을 생성하는 세포의 성장을 포함하여 경험적으로 (직접 또는 간접 샘플링에 의해) 결정될 수 있다.
그 후, 세포 배양에 의해 성장한 콜라겐을 수거하여 단백질을 (농축 및/또는 동결 건조될 수 있는) 용액 중에 현탁시킨다 (203A). 단백질 (예컨대, 콜라겐)을 포함하는 상기 용액은 본 명세서에 기재된 임의의 방법에 의해 또는 공지된 방법, 예컨대, 압출, 방사, 플레이트-동결건조, 등)에 의해 콜라겐 섬유를 포함하지만 이에 제한되지 않는) 섬유를 형성하도록 사용될 수 있다 (205). 선택적으로 (도 2의 점선으로 표시된 바와 같이), 섬유는 예컨대, 섬유 형성 공정 (207) 직후 및/또는 도중에 (예를 들어, 예컨대 방사에 의해 섬유를 형성하는 단계 이전에 용액 중에 유제제를 첨가 및/또는 포함시킴으로써) 유제될 수 있다. 예를 들어, 크로뮴 및/또는 다른 금속과 같은 유제제 또는 고정제(fixative agent)가 콜라겐 용액으로 혼합시키거나 또는 응고 배스에 첨가됨으로써 습식 압출에 포함될 수 있다. 이후 직물이 형성될 수 있다 (209) (예컨대, 직조물, 부직포, 등). 직물은 또한 유제처리될 수 있거나 섬유 형성 도중에/직후에 유제 처리를 대신할 수 있다. 추가적 또는 대안의 가교 단계는 섬유가 형성되는 콜라겐 용액에 하나 이상의 가교제가 첨가될 수 있고, 여기에서 섬유가 형성 및/또는 섬유 형성 후 (예컨대, 직후) 가교될 수 있다 (도시되지 않음).
이에 따라, 일반적으로, 단백질 섬유는 형성 중에 또는 직후에, 생피 및/또는 직물 보다는 섬유로서 유제 처리될 수 있다. 섬유 형성을 위한 임의의 적당한 방법이 사용될 수 있지만(예컨대, Silver et al에 의한 US 5,171,273에 나타난 방법 포함), 본 명세서에 기재된 재료 및 방법은 직물 (예컨대, 원단)을 형성하는데 사용될 수 있는 섬유를 형성하는 단계 이전에 유제 처리 및/또는 가교되는 방법 (및 결과의 직물)을 처음으로 제공함에 따라 뚜렷하게 구별된다. 놀랍게도, 본 명세서에 기재된 방법은 개별적인 섬유가 (예컨대, 섬유 및 섬유 구성 요소가 개별적으로 용이하게 접근 가능한 단계에서) 사전-유제처리되어 형성되도록 할 수 있고, 결과ㅏ의 재료가 본 명세서에 기재된 방법에 의해 상이하게 형성되어 천연 또는 합성 재료 (예컨대, 가죽)에서 획득할 수 없는 성질을 가질 수 있고, 결과의 직물이 새로운 성질을 가질 수 있다. 이러한 성질은 이전에 천연 가죽으로는 가능하지 않거나 관찰되지 않을 수 있으며, 초소수성, 초소유성, 난연성, 내마모성, 크로마토 그래피 색상 변화, 열 반응성, 향상된 내수성 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 일반적으로, 정상적인 (동물 수거된) 가죽을 유제 처리하는 것은 어렵고, 근본적인 공정에 대한 복잡한 화학적 이해를 필요로 하며, 이는 유제 처리되는 생피의 개별적인 성질에 따라 조정될 수 있다. 대조적으로, 본 명세서에 기재된 방법은, 가용성이거나 용이하게 접근되는 경우 섬유를 유제 처리함으로써, 복잡성을 단순화시키고, 저농도 및/또는 대안의 유형의 유제제를 사용함으로써 거의-균질한 유제 처리를 달성하여 단백질을 안정화시키고 부패를 예방할 수 있다. 본 명세서에 기재된 방법은 형성되는 모든 단백질 섬유에 접근을 가능하게 함으로써 최적의 또는 거의-최적의 유제 처리를 가능하게 할 수 있다.
상기 언급된 바와 같이, 본 명세서에 기재된 바와 같이 형성된 직물은 유사-가죽 재료를 형성할 수 있고, 이러한 직물은 일반 또는 합성 가죽이 사용될 수 있는 임의의 방식으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 기재된 직물은 의복, 악세서리의 일부 또는 하나의 가구 (예컨대, 신발, 가방, 손목 시계, 자켓, 바지, 장식용품, 등)로서 제한 없이 사용될 수 있다.
도 3은 본 명세서에 기재된 방법을 사용하여 직물을 제조하는 또 다른 방법의 변형을 도시한다. 도 3은 도 2와 유사하지만, (예컨대, 압출에 의한) 섬유 형성 단계 (205) 이전에 용액 중에 유제제 및/또는 가교제를 혼입하는, 용액 (방사원액)을 제조하는 단계 (207)를 포함한다.
상기 언급된 바와 같이, 임의의 적당한 섬유 형성 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 섬유가 방사구로부터 압출될 수 있는 경우, 이는 (예컨대, 방사에 의해) 니들을 포함할 수 있는 있다. 도 4는 니들 직경 및 단백질 용액 (예컨대, 상기 실시예에서 콜라겐 용액)을 배스로 압출하는 속도가 형성되는 섬유의 직경에 어떻게 영향을 미치는지 도시한다. 상기 실시예에서, 콜라겐 용액 중 콜라겐의 농도는 대략 10 mg/ml이다.
일반적으로, 본 발명자들은 콜라겐 섬유를 형성하기 위해 콜라겐 용액을 사용하는 경우, 콜라겐 농도가 중요한 파라미터임을 발견하였다. 농도가 감소함에 따라 섬유 형성이 더욱 어려워져 10 mg/ml의 콜라겐 용액이 최적인 것으로 밝혀졌다. 일부 예시에서, 3.4 mg/ml의 저농도 순수 콜라겐은 25 게이지 니들을 사용하고 가교제 (글루타르알데하이드) 및 유제제 (예컨대, 크로뮴)를 첨가하여 섬유로 성공적으로 방사되었지만, 3 mg/ml의 콜라겐 농도에 대해서는 섬유를 형성할 수 없었고, 최소 7 mg/ml가 섬유 형성에 필요하였다.
또한, 형성되는 섬유의 길이는 압출 속도, 니들 직경, 및/또는 콜라겐 농도에 따라 달라질 수 있다. 너무 적은 콜라겐이 니들을 통해 주입되면, 섬유가 파단할 것이다. 너무 많은 콜라겐이 주입되면, 콜라겐은 니들 팁에 축척되어 섬유가 형성되지 않는다. 각각의 니들 게이지에 대해, 속도가 조절될 수 있다 언급된 바와 같이, 가교제 및/또는 유제제의 사용 (및 유형)은, 콜라겐 용액의 점도가 증가할 수 있음에 따라 최적의 속도를 변경할 수 있다. 놀랍게도, 용액 중에 가교 및/또는 유제제를 사용하여 점도가 변함에도 불구하고, 섬유가 형성될 수 있는 조건이 확인되었다 (예컨대, 일반적으로 5 mg/ml 이상의 농도, 70 내지 300 μl/분의 속도, 21-28 게이지 니들을 사용).
본 명세서에 기재된 바와 같이 형성된 콜라겐 섬유는 성질, 특히 유제제 및/또는 가교제의 분포가 현저하게 균일하다. 섬유의 직경을 통한 단면은 유제제 및/또는 가교 결합의 분포가 본 명세서에 기재된 바와 같이 형성된 직물에 사용된 사실상 모든 (예컨대, > 90 %) 콜라겐이 거의 완벽하게 균일하다는 것을 보여준다.
또한, 본 명세서에 기재된 바와 같이 형성된 콜라겐 섬유는 (예컨대, 도 3에 도시된 바와 같은 방법을 사용), 도 1에 나타난 바와 같이 천연 섬유 또는 합성 섬유만큼, 또는 이보다 우수한 성질을 가질 수 있다. 도 5는 천연 울 및 실크 섬유와 비교하여 본 명세서에 기재된 바와 같이 형성된 콜라겐 섬유의 물리적 성질 (필라멘트 직경, 강도, 파단 시 연신율)을 비교하는 두 번째 표이다. 도 6은 또한 Bombix 실크 섬유 (좌측, 직경이 10μm)와 본 명세서에 기재된 바와 같은 콜라겐 섬유 (우측, 직경이 20μm) 사이의 현미경 비교를 도시한다. 이러한 비교는 본 명세서에 기재된 바와 같이 형성된 콜라겐 섬유가 직물 산업에 요구되넌 범위의 성질을 가질 수 있고 종래의 직물 및 방법을 사용하여 더욱 흔히 제조되는 원단을 제조하기에 유용할 수 있음을 나타낸다.
가교제 및 유제제
상기 언급된 바와 같이, 일반적으로 임의의 적당한 가교 및 유제제가 사용될 수 있다. 글루타르알데하이드와 같은 가교제의 첨가는 수불용성인 섬유를 획득하기 위해 필요할 수 있다. 가교하지 않고, 콜라겐 섬유는 팽창하여 물에 재-용해될 수 있다. 가교가 압출 이후 수행되는 (예컨대, 도 2) 변형 구체예에서, 섬유는 아세톤 또는 메탄올 중 2% 용액 (예컨대, 약 1 내지 4% 용액) 글루타르알데하이드에 밤새 배치될 수 있다. 가교제 (가교제)가 (예컨대, 콜라겐 용액에) 압출 이전에 첨가되는 변형 구체예에서, 글루타르알데하이드의 최종 농도는 (1 내지 4%의 유사한 범위가 사용될 수 있음에도 불구하고) 1.2%일 수 있다.
본 명세서에 기재된 바와 같이 섬유 (및 직물)을 형성하는 방법 도중에 가교제를 첨가하면 (예컨대, 도 3참조) 도 7에 도시된 바와 같이, 섬유의 기계적 성질에 영향을 미치지 않는다. 도 7에서, 최대 하중 (각 쌍의 우측 막대) 및 파단 시 연신율 (각 쌍의 좌측 막대)는 글루타르알데하이드를 첨가하거나 첨가하지 않아도 섬유에 대해 현저히 다르지 않다.
유사하게, 콜라겐 구조를 안정화시키기 위해 유제제가 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같이 섬유를 유제 처리하는 가장 큰 이점 중 하나는 유제 처리 이후 발생하는 섬유의 수열 안정성이다. 종래의 가죽에서, 유제제는 생피를 침투해야 하며, 이는 어렵고, 시간 소모적일 수 있고, 일반적으로 불균일하다 (농도 구배가 필연적으로 발생하기 때문). 일반적으로 완전한 생피는 특정 (단일) 유제제에 노출되며, 특정 효과 또는 성질에 대한 국소 처리가 달성될 수 없다. 본 명세서에 기재된 방법은 재료의 모든 단일 섬유를 유제 처리할 수 있다. 내열성 이외에, 원단을 구성하는 섬유의 전부 또는 일부에 다른 성질을 부여 할 수 있다. 예를 들어, 섬유 일부는 내열성일 수 있다. 상이한 성질을 가지는 다양한 섬유가 제조될 수 있고 하나의 재료로 혼입될 수 있다. 섬유가 별개로 제조됨에 따라, 섬유는 다른 직물 섬유와 혼합되어 원단의 다른 심미성 또는 성질을 달성할 수 있다.
본 명세서에 기재된 바와 같이 형성된 섬유의 테스트는, 섬유 압출 단계 이전에 용액에서 대략 5 분간 섬유의 유제 처리 (예컨대, 크로뮴 유제)가 천연 섬유 및 종래의 가죽과 비교하여 유사한 수열 성질을 가지는 섬유를 생성함을 나타냈다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 유제 처리되고 압출된 섬유를 물에 넣고 적어도 95 ℃로 가온시켰을 경우 전통적으로 유제 처리된 가죽 재료와 유사하게 열화되지 않았다.
압출-후 가공
본 명세서에 기재된 바와 같이 섬유가 형성(예컨대, 압출)되면, 예비-직물 재료 (예컨대, 원사, 실, 등)을 형성하기 위해 사용 및/또는 직물로 형성될 수 있다. 이러한 유제 처리된 섬유는 또한 결과의 직물의 성질을 변형시키기 위해 하나 이상의 기법에 의해 추가적으로 처리될 수 있다. 종래의 크러스트 처리 단계 (예컨대, 재유제 처리, 염색, 가지, 등)는 개별적인 섬유 상에서 및/또는 섬유가 직물로 형성된 이후 수행될 수 있다.
예를 들어, 가지는 섬유를 직물로 형성하기 전에 섬유에 천연 또는 합성 윤활제를 첨가하는 것을 포함할 수 있고, 이는 섬유가 계면 부착 (접착) 없이 건조될 수 있을 뿐만 아니라 섬유에 초소수성, 및 다른 성질을 제공할 수 있다. 이것은 내부 섬유 구조의 다양성으로 인해 천연 가죽으로 보장되지 않는 정해진 양의 윤활제로 각각의 개별 섬유를 확실하게 처리 할 수 있다는 점에서 일반적인 가지에 비해 이점을 제공 할 수 있다. 이러한 방법은 또한 분산 크기와 관련하여 일반적으로 고려될 수 없는 대체 윤활제를 사용할 수 있게 하여, 즉, 깊은 섬유 침투를 위한 천연 가죽의 경우, 섬유 매트릭스 내에 완전히 침투하기 위해 충분히 작기 위해서 에멀전 크기가 중요할 수 있지만, 본 명세서에 기재된 바와 같이 섬유를 개별적으로 처리함으로써 완화될 수 있다. 또한 이러한 방법은 또한 고도로 효과적인 가지로 인해 개선된 인장 및 인열 강도 특성을 제공할 수 있다. 최종적으로, 본 명세서에 기재된 방법은 윤활제를 비롯한 시약의 거의 완전한 (예를 들어, 100 %) 효율을 제공할 수 있으며; 또한, 윤활제는 천연 가죽에서 요구되는 바와 같이 윤활제를 침투시키고 고정시키는 것과는 대조적으로, 섬유와 사실상 즉시 반응할 수 있다. 이것은 더 적은 화합물, 낮은 온도 (이러한 작은 분산 크기를 필요로 하지 않기 때문에 '냉각' 가지가 사용될 수 있음) 및 감소된 물 사용량을 통해 극도로 에너지 효과적, 및 재료 효과적인 공정을 초래하며, 결과적으로 폐수 요건을 감소시킬 것이다. 일부 변형 구체예에서, 가지 백분율 (예컨대, 오일 윤활제 중량 백분율)은 10% 미만 (예컨대, 0.1-15% 사이, 0.5-10% 사이, 등)일 수 있다. 또한, 하나 이상의 윤활제가 예컨대, 이전에 단백질 용액 내에 윤활제와 같은 가지제를 포함하는 압출 이전을 비롯한, 형성 공정 중에, 섬유 내로 혼입될 수 있다. 예를 들어, 윤활제는 유화되어 용액에 포함되거나 및/또는 압출된 섬유에 첨가될 수 있다. 일부 변형 구체예에서 가지는 섬유 압출 직후, 예컨대, 가지제를 포함하는 제2 용액으로 압출함으로써 수행될 수 있다. 일부 변형 구체예에서 섬유의 표면상에만 (예컨대, 실질적으로 섬유를 침투하지 않고 가지제를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 가지제의 예로는 다음을 포함할 수 있다: 오일 (예컨대, 황산화 오일, 미네랄 오일, 등), 지방 (동물성 지방, 식물성 지방, 예컨대, 글리세라이드, 등), 합성 윤활제, 폴리실록세인, 윤활 아크릴 중합체, 건조 윤활제, 등. 본 명세서에 기재된 섬유로부터 제조된 섬유 및/또는 직물은 소수성제와 같은 제제를 첨가함으로써 내수성 (예컨대, “방수성”)으로 제조될 수 있고, 상기 제제는 소수성 윤활제 (예컨대 BASF의 Densodrin CD와 같은 변성 폴리실록세인), 플루오로카본, 소수성 아크릴 중합체, 크로뮴 스테아레이트, 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 각 섬유의 내수성을 만드는 능력은 또한 일관성을 증가시킬 수 있으며, 다양한 수준의 내수성을 제어된 방식으로 달성 가능하다.
재유제 처리는 종래의 가죽 재료로 수행되어 유제제의 농도를 증가/감소를 포함하여 가죽의 품질을 변화, 및/또는 결과의 섬유 및/또는 직물의 성질을 변화시킬 수 있고, 이는 결과적으로 염색을 포함하여 재료의 추가적인 가공을 강화시킬 수 있다. 본 명세서에 기재된 임의의 방법에서, 재유제 처리는 동일한 또는 상이한 유제제로 수행될 수 있다. 재유제 처리는 섬유 상에서 (예비-직물 재료를 포함) 또는 직물 상에서 수행될 수 있다. 재유제 처리는 염색을 포함하여 본 명세서에 기재된 임의의 다른 압출-후 단계와 결합될 수 있다. 또한, 이러한 압출-후 단계의 순서는 임의의 적당한 순서로 수행될 수 있다 (예컨대, 재유제 처리 이후 가지, 등).
염색은 섬유 및/또는 결과의 직물에 색을 첨가한다. 임의의 적당한 염료, 특히 가죽에 적합한 염료 (예컨대, 반응성 염료와 같은 것을 포함하여 직물용으로 특별히 고안된 다른 염료가 사용될 수 있지만 콜라겐 재료가 사용될 수 있다. 언급된 바와 같이, 일부 변형 구체예에서 염료는 압출 단계 이전에 또는 압출 직후 단백질 (예컨대, 콜라겐) 용액에 포함될 수 있다. 염료는 산성 염료 (예컨대, 예비-금속화된 산성 염료), 염기성 염료, 직접 염료, 반응성 염료 및 황 염료를 포함 할 수 있다. 매염제 염료 (예컨대, 물질에 염료의 결합을 돕는 매염제를 포함)가 또한 사용될 수 있다.
다음과 같은 다른 화학적 처리가 또한 압출 전 단백질 (예컨대 콜라겐) 용액에, 또는 필라멘트의 압출 후에 첨가될 수 있다: 난연성, 내마모성 처리, 열 조절 기술, 수분 관리 기술, 성능 미립자, 등. 본 명세서에 기재된 방법은, 섬유 구조에 함침되거나 그렇지 않으면 섬유 또는 직물에 도입되는 시도에서, 천연 가죽과 같은 종래의 콜라겐 재료에 적용될 때 이전에 어렵거나 실패한 신규 화학물을 허용할 수 있다. 본 명세서에 기재된 방법은 과거에 가죽 표면 중 하나 또는 둘 모두에 매우 기초적인 코팅 또는 적층에 의존해야만 했던 그러한 기술을 적용하는 문제를 성공적으로 해결할 수 있는데, 이러한 기술은 그러한 방법 및 시스템이 박리를 겪을 수 있고, 가죽의 취급에 악영향을 미칠 수 있으며, 궁극적으로 그러한 코팅물/적층물을 도포하기 위한 추가 시간, 자원 및 장비를 필요로 할 수 있기 때문에 보통 바람직하지 않다.
또한 본 명세서에 사용된 용어는 특정 구체예를 단지 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하고자 의도된 것이 아니다. 예를 들어, 본 명세서에서 사용 시, 단수 형태 "하나의" ("a", "an" 및 "the")는 문맥상 명백하게 지시되지 않는 한 복수 형태를 포함하고자 한다. 용어 "포함한다"및/또는 "포함하는"은, 본 명세서에서 사용 시, 언급된 특징, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재를 나타내지만, 하나 이상의 다른 특징, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 이의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것이 추가적으로 이해될 것이다. 본 명세서에서 사용 시, 용어 "및/또는"은 하나 이상의 관련 열거된 항목의 임의의 조합을 포함하며 "/"로 약칭될 수 있다.
용어 “제1” 및 “제2”가 다양한 특징/원소 (단계를 포함)를 기술하기 위해 사용될 수 있지만, 문맥이 지시하지 않는 한 이러한 특징/원소는 이러한 용어에 의해 제한되지 않아야 한다. 이러한 용어는 하나의 특징/원소를 또 다른 특징/원소로부터 구별하도록 사용될 수 있다. 이에 따라, 하기 논의되는 제1 특징/원소는 제2 특징/요소로 지칭될 수 있고, 유사하게, 하기 논의되는 제2 특징/요소는 본 발명의 교시를 벗어나지 않고 제1 특징/요소로 지칭될 수 있다.
본 명세서 및 뒤따르는 특허 청구범위에 걸쳐, 문맥이 요구하지 않는 한, 단어 “포함하다”, 및 이의 변형 “포함한다” 및 “포함하는”은 방법 및 물품 (예컨대, 장치 및 방법을 포함하는 조성물 및 기구)에서 공동으로 사용될 수 있는 다양한 성분을 의미한다. 예를 들어, 용어 “포함하는”은 임의의 언급된 요소 또는 단계의 포함을 암시하지만 임의의 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않는 것으로 이해될 것이다.
실시예에서 사용된 것을 포함하여 본 명세서 및 청구 범위에서 사용 된 바와 같이, 달리 명시적으로 특정되지 않는 한, 용어는 명시 적으로 나타나지 않더라도, 단어 "약" 또는 “대략”이 앞에 표기된 것처럼 읽힐 수 있다. 문구 “약” 또는 “대략”은, 기재된 값 및/또는 위치가 합리적으로 예상되는 값 및/또는 위치의 범위 내에 있음을 나타 내기 위해, 크기 및/또는 위치를 기재할 때, 사용될 수 있다.
다양한 예시적인 구체예들이 상기 기재되었지만, 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다양한 구체예에 대해 다수의 변경이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 기재된 다양한 방법 단계가 수행되는 순서는 대안적인 구체예에서 종종 변경될 수 있고, 다른 대안적인 구체예에서는 하나 이상의 방법 단계가 모두 건너뛸 수 있다. 다양한 장치 및 시스템 구체예의 선택적 특징이 일부 구체예에 포함될 수 있고 다른 구체예에는 포함되지 않을 수 있다. 그러므로, 상세한 설명은 주로 예시적인 목적으로 제공되며 청구 범위에 설명된 바와 같이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본 명세서에 포함된 예시 및 설명은 본 발명이 실시될 수 있는 특정 구체예를 단지 도시하고 예시하기 위한 것이다. 언급된 바와 같이, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 구조적 및 논리적 대체 및 변경이 이루어질 수 있도록 다른 구체예예가 활용되고 도출될 수 있다. 본 발명의 주제의 이러한 구체예는 단지 편의상 개별적으로 또는 집합적으로 "발명"이라는 용어로 및 본 출원의 범위를 자발적으로 제한하려고 의도하지 않고 임의의 하나의 발명 또는 발명적 개념으로 지칭될 수 있고, 하나를 초과하는 경우에는, 사실상, 개시된다. 이에 따라, 특정 구체예가 본 명세서에 도시되고 설명되었지만, 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 배치가 도시된 특정 구체예로 치환될 수 있다. 본 발명은 다양한 구체예의 임의의 및 모든 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 상기 구체예, 및 본 명세서에 구체적으로 기재되지 않은 다른 구체예의 조합은 상기 상세한 설명을 검토하면 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (38)

  1. 다음의 단계를 포함하는, 직물 형성 방법:
    단백질 용액을 형성하는 단계;
    용액 내에서 단백질을 유제 처리하는 단계;
    단백질 섬유를 용액으로부터 압출하는 단계; 및
    압출된 섬유로부터 직물을 형성하는 단계.
  2. 다음의 단계를 포함하는, 직물 형성 방법:
    콜라겐 용액을 형성하는 단계;
    용액 내에서 콜라겐을 유제 처리하는 단계;
    콜라겐 섬유를 유제된 콜라겐 용액으로부터 압출하는 단계; 및
    압출된 섬유로부터 직물을 형성하는 단계.
  3. 다음의 단계를 포함하는, 직물 형성 방법:
    시험관 내 배양된 콜라겐-분비 세포로부터 콜라겐을 수거하는 단계;
    콜라겐 단백질 용액을 형성하는 단계;
    용액 내에서 콜라겐을 유제 처리 및 가교시키는 단계;
    콜라겐 섬유를 용액으로부터 압출하는 단계; 및
    압출된 섬유로부터 직물을 형성하는 단계.
  4. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 섬유 압출 단계는 20-70 μm 사이의 직경을 가지는 섬유를 압출하는 것을 포함하는 방법.
  5. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 섬유 압출 단계는 섬유의 직경에 걸쳐 균일한 분포의 유제 처리를 가지는 섬유를 압출하는 것을 포함하는 방법.
  6. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 섬유 압출 단계는 섬유의 전체 직경에 걸쳐 균일하게 분포된 0.01% 내지 30%의 유제제를 포함하는 섬유를 압출하는 것을 포함하는 방법.
  7. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 용액 형성 단계는 용액 내에 콜라겐을 가용화하는 것을 포함하는 방법.
  8. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 용액 형성 단계는 용액에 콜라겐 단량체를 현탁시키는 것을 포함하는 방법.
  9. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 용액 형성 단계는 산성 pH의 용액에 콜라겐 단량체를 현탁시키는 것을 포함하는 방법.
  10. 제1항, 제2항에 있어서, 시험관 내에서 배양된 콜라겐-분비 세포로부터 콜라겐을 수거하는 단계를 추가적으로 포함하고, 추가적으로 여기서 용액 형성 단계는 용액 중에 수거된 콜라겐으로부터 콜라겐을 포함하는 것을 포함하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 용액 내에서 단백질을 가교시키는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
  12. 제2항에 있어서, 용액 내에서 콜라겐을 가교시키는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
  13. 제2항에 있어서, 용액으로부터 압출한 후 섬유를 가교시키는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
  14. 제3항, 제11항, 또는 제12항에 있어서, 가교 단계는 글루타르알데하이드를 사용하는 가교를 포함하는 방법.
  15. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 용액 내에서 콜라겐 유제 처리 단계는 유제제를 용액 내에 혼합시키는 것을 포함하는 방법.
  16. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 용액 내에서 콜라겐 유제 처리 단계는 섬유 압출 이전에 20분 미만 동안 유제제를 용액 내에 첨가하는 것을 포함하는 방법.
  17. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 섬유 압출 단계는 비원형 직경을 가지는 섬유를 압출하는 것을 포함하는 방법.
  18. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 섬유 압출 단계는 섬유를 방사하는 것을 포함하는 방법.
  19. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 직물 형성 단계는 섬유로부터 원사를 형성하는 것을 포함하는 방법.
  20. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 직물 형성 단계는 섬유를 편직 또는 제직하는 것을 포함하는 방법.
  21. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 직물 형성 단계는 섬유로부터 부직포 재료를 형성하는 것을 포함하는 방법.
  22. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 직물 형성 단계는 섬유가 추가적인 합성 섬유, 천연 섬유, 또는 천연 및 합성 섬유와 결합하는 것을 포함하는 방법.
  23. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 용액 형성 단계는 3 mg/ml 내지 30 mg/ml 농도를 가지는 콜라겐 용도를 형성하는 것을 포함하는 방법.
  24. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 용액 형성 단계는 7 mg/ml 내지 15 mg/ml 농도를 가지는 콜라겐 용도를 형성하는 것을 포함하는 방법.
  25. 제1항, 제2항, 또는 제3항에 있어서, 압출 단계는 용액을 70 μl/분 내지 300 μl/분으로 압출하는 것을 포함하는 방법.
  26. 배양된 세포로부터 형성된 직물로서, 상기 직물은 20-70 μm 사이의 직경을 가지는 복수의 콜라겐 섬유를 포함하고, 여기서 콜라겐 섬유는 콜라겐 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 분포된 유제제 농도를 포함함.
  27. 배양된 세포로부터 형성된 직물로서, 상기 직물은 20-70 μm 사이의 직경을 가지는 복수의 콜라겐 섬유를 포함하고, 여기서 콜라겐 섬유는 콜라겐 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 분포된 0.01% 내지 30%의 유제제의 농도를 포함하며, 또한 여기서 콜라겐 섬유는 각각의 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 가교됨.
  28. 제26항에 있어서, 콜라겐 섬유는 각각의 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 가교된 직물.
  29. 제26항에 있어서, 콜라겐 섬유는 콜라겐 섬유의 직경에 걸쳐 균일하게 분포된 0.01% 내지 30%의 유제제를 포함하는 직물.
  30. 제26항 또는 제27항에 있어서, 유제제는 크로뮴인 직물.
  31. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 직물은 100 cm2 초과의 표면적을 가지는 시트로 형성되는 직물.
  32. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 직물은 100 cm2 초과의 표면적 및 0.03 mm 초과의 두께를 가지는 시트로 형성되는 직물.
  33. 제26항 또는 제27항에 있어서, 콜라겐 섬유는 1.5 내지 2.5 g/데니어의 강도를 가지는 직물.
  34. 제26항 또는 제27항에 있어서, 콜라겐 섬유는 25% 내지 40%의 파단 시 연신율을 가지는 직물.
  35. 제26항 또는 제27항에 있어서, 콜라겐 섬유와 혼합된 복수의 합성 또는 천연 섬유를 추가적으로 포함하는 직물.
  36. 제26항 또는 제27항에 있어서, 콜라겐 섬유는 비원형 직경을 가지는 직물.
  37. 제26항 또는 제27항에 있어서, 콜라겐 섬유는 편직 또는 직조물인 직물.
  38. 제26항 또는 제27항에 있어서, 상기 직물은 부직포 직물을 포함하는 직물.
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