TWI312316B

TWI312316B - Layer architectures comprising multilayer film(s) assembled by hydrogen-bonding interactions, self-standing thin films obtained from said layer architectures, and manufacturing method and use of the same

Info

Publication number: TWI312316B
Application number: TW094140572A
Authority: TW
Inventors: Ono Shoko; Decher Gero
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc; Centre Nat Rech Scient
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2005-11-18
Publication date: 2009-07-21
Also published as: EP1815973A4; WO2006054668A1; JPWO2006054668A1; EP1815973A1; KR20070067720A; JP4740874B2; US20080131635A1; TW200626369A; CN100566990C; CN101080316A; KR100908758B1

Description

1312316 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】 - 本發明係關於含有藉氳鍵結合之多層膜之層合體、由該 * 層合體所得之自立薄膜、暨該等之製造方法及用途，特別係針對含有對酸鹼或溫度變化敏感而較易遭破壞之物質 ~ 的薄膜’在不喪失生物學、電子性、磁性、光學特性的情 -況下進行回收的技術。 •【先前技術】 • 在醫療器材、電子材料、光學材料、感測器等各種功能裝置的開發方面，為求其高功能化、多功能化及積體化，便強烈渴求開發經高度控制的薄膜。薄膜的製造方法，已知有如：真空蒸鍍法、分子束磊晶、溶液澆注法、旋塗法、

Langmuir-Blodgett法、交互吸附法（美國專利第52〇8111 號說明書，Decher 等，Science,277,1232,1997; Multilayer Thin Films:Sequential Assembly of # Nanocomposite Materials ；Decher,G. and Schlenoff, J. B.’ eds.，Wiley-VCH:Weinheim，2003)等。一般，依上述製造方法所獲得的薄膜’通常大多合併使用支撐體。若依從支撐體切離的膜單體（即自立膜）狀態使用，將可期待達成更廣的實用範圍，因而渴求建立從支樓體上將薄膜剝離獲得薄膜的一般方法係可使用祐丁'J彳定用奴塗法。旋塗法雖屬於在本溫/常壓下執行的簡便手法， ^ 亍忐但疋部存在有：欠缺膜厚奈未水準的控制性、較難大向積化、溥膜形態受限於平面 94140572 6 1312316 狀、卿時大多恐將損及形狀等限制。著支撐體：面有數個報告指出利用外部刺激響應材料被覆外其表面上製成所需薄膜之後，再藉由薄膜制離^ &㈣㈣的物性產生變化，俾將所需溥胰剥離的方法。被覆荖古而有使用諸如.i)…：士體表面的外部刺激響應材料際公旧η·9 之聚（N-異丙基丙婦醯胺）（國 ^ 開 4 〇2/〇8387 號說” 1264877號說明蚩、执列寻才】曱。月公開苐路蔽Γ盖丽奎窃可溶於有機溶劑中的乙醯基.赛 2001/0046564 示對市售培養叫':::【_)等。幻)中揭 (N-里而其㈣# 制電子射線施行溫度響應性之聚 7 土烯醯胺）的表面接枝，然後在培養溫声（37°Γ ) 下，為使其表面形成疏水性 ^ 且才而將細胞從培養皿表面在不損及 ▲與功能的情況下自發性酶箄Iώ八细紗主， ^又何你使用胰蛋白低r德〃素的現行細胞回收方法不可能達成，能依溫度變化不穩定你所μ # 、有頗難適用於對在二與更進一歩積層化的限制。，成由水洛性兩分子與黏土礦物所構成的交紗後經浸潰於㈣溶液中’便僅將乙 “= 得交互積層膜的方法。出而獲液在f負互=?二準備正_聚合物(陽離子)水溶 ”負电解u合物（陰離子）水溶液，再藉由將所需支 94140572 7 1312316 撐體交互浸潰於二溶液中，#此便可獲得在支撐體表面上 t有多層構造的交互積層膜，將具有不需要特殊装置與環境控制’且無關支撐體材質與形態均能製得大面積薄膜的優點。此外，可適用於具有電荷的廣範圍物質群，例如：蛋白質、黏土礦物、半導體微粒子、雜多酸、色素等。且，只要能僅將依使用材料而可賦予各種功能的交互積層膜從支撐體上剝離取出，便有能在不受支撐體限制的情況下應用所賦予功能的可能性。然而，將薄膜切離的方法若採取上述ii)之方法，便有不適用於含有對有機溶劑不穩定物質之薄膜回收的限制。換言之，習知技術在從支撐體上將薄膜切離製程中，制造成損傷的可能性較高，頗難在低損傷的情況下獲得含有對溫度變化與有機溶劑呈定物質之自立薄膜。 “ 最近，有揭示利用依中性pH(pH6以上）溶出之交互積層 f (利用聚丙烯酸-聚二烯丙基二甲基銨共聚物、與聚；本乙烯間之靜電相互作用，所建立的交互積層膜），而解決上迷問題的技術（國際公開第G2/G855⑽號說明冊； Sch曰lenoff 等 ’j. Am.⑽· s〇c.，1 23, 5368, 但是，因為溶出膜（利用聚丙烯酸—聚二聚物、與聚純笨乙稀間之靜電相互作用，峡積層膜）構成成分的活體適應性較低，因而將殘留不適用於在活體材料領域中的課題。、換言之，在從支撐體上將薄膜切離的製程中，對膜構成成分不致造成損傷，且經切離後在系統内將不會殘留不需 94140572 1312316 要物質的方法開發，就醫療器材、電子材料、光學材料、 ^測器等各種功能裝置的高功能化、多功能化及積體化而 5 ’將屬不可或缺。另一方面，依中性pH所溶出的材料，有報告利用氫鍵所建立的交互積層膜（Sukhishvili等，j· Am. Chem· Soc.， 50， 2000 ， Sukhishvili 等，Macromolecules, 35, 3〇1， 2002 ’ Hammond 等，Langmuir, 15， 1360， 1999 ;

CarUS\等’ Macromolecules，36，2845，2003)，但是相 ==用a氫鍵的pH響應性獲得自立薄膜的報告、以及相释，、製造方法則尚無出現報告。【發明内容】膜本2二之/的在於提供-種適用範圍較廣的自立薄、二3 ||虱鍵結合之多層膜之層合體暨其製造方法及用 Λ在薄膜二2在為此解決上述課題之目的下，便嘗試開考層膜。、心容出，但是浸潰於水中便將開始溶出的^ ===峨所建立的多層麟在«下g PH6 0 8 ，又/貝於中性PH(通常pH4. 0〜9. 4，最女 PH6. 0〜8. 〇，尤以 ρΗ7· 2 1)在該藉由…應性之氫為鍵 ==表^ 將可構成各種薄膜；u)n 層膜表面上，鍵所結合的多層臈溶出，上广僅利用深部以若將所剝離的薄膜從水中中將自然剝離A 臈，遂完成本發明。亚乾紐，便可獲得自立薄 94140572 1312316 換言之、本發明係包含有下述發明： ⑴一種層合體’係在支標體上形成藉由氣鍵結合的多層膜，並在遠多層臈上更進一步形成薄膜。 ⑺如上述⑴之層合體’其中，#由氫鍵結合的多層膜，係在經pH調整過的水溶液中溶出而將薄膜剝離。θ ·=如上述⑴或⑵之層合體，其中，在支擇體上所形成的夕層膜係含有二種以上要件。 I (4)如上述⑴〜⑶中任一項之層合體，其，，在支撐體上所形成的多層膜係含有生理上容許的聚合物。 (5) 如上述⑴〜⑷中任一項之層合體，其中，在支撐體上所形成之多層膜的厚度係〇〇〇〇5〜1〇#m。 (6) 如上述（1)〜λ 人員之層δ體，其中，薄膜係在赢中3有由電解質聚合物所構成的交互積層膜。 (7) 如上述（1)〜（6)中杯 s U3)中任一項之層合體，有從：蛋白質、細胞、膠㉟以* 寻_ 3 D奋妄八I體粒子、黏土礦物、半導體微粒子及色素刀子中至少選擇1種。 (8) 如上述（1)〜盥簿膜之HI古中任-項之層合體’其中，在多層膜興溥膜之間具有隔間層。 (9) 一種層合體，孫^^ 糸在（1)〜（8)中任一項之層合體的薄膜更進-v形成具有多層構造的薄膜。 (10) -種自立薄膜，係由上述入體所獲得。丨只心增口 (11) 如上述（1)〜（9)中拉ώ蚀*浐触丄任—項之層合體之製造方法，係猎由使支#體交互接觫 ;έ有所積層物質的二種以上溶 94140572 1312316 液中’而形成多層膜，再利用從蒸鍍法、旋塗法及六附法中所選擇的方法形成薄膜。 / 父互吸如上述⑴）之製造方法’其中，薄膜之形成係藉由父互接觸於含有所積層物質的二種以上溶液中而實施。 (13) -種自立薄膜之製造方法，係藉由將上述:二: 中任-項之層合體，浸潰於經pH調整的水溶液中，而溶出多層膜使薄膜從支撐體上剝離。 (14) 一種細胞培養用薄膜，係由上述（ι)〜（之層合體所獲得。項 (15) -種漸放性藥用膠囊，係由上述⑴〜⑻中之層合體所獲得。巧 ⑽-種分離膜’係由上述⑽之自立薄膜所獲得。獲：:)-種觸媒反應用褒置’係由上述⑽之自立薄膜所薄=:穿透式測量用試料薄片’係由上糊)之自立一種管狀自立薄臈’係由上述(ι〇)之自立薄件。又【實施方式】本發明較佳形態之一例係如圖！所示。此形態係在藉由匕響應性氫鍵所建立的多層膜表面上，製成含有對酸鹼、〔：度變化敏感而較易遭破壞物質之所需薄膜後，利用若 i貝於水中便只有藉由（若改變州氫鍵結合的多層膜溶出便可依低損傷製得含不穩定物質的自立薄膜。相對於 94140572 11 j312316 ¥知技術之下，因為溶出材料將在 PH4.0〜9.4(最好pH6.0〜8.0,尤以 f PH[例如出，因此將可在不喪失所需薄財 .'5為佳）]中溶物學、電子性、磁性及光學特性之情自物立質的生若構成所溶出支㈣被覆材料的所有師，均選専、聚乙二醇、聚丙烯酸等生理上可容 i -、擇如體適應性及/或生分解性的聚合物(即具有活料領域。丌將此適用於活體材以下’針對本發㈣實施形g進行詳細説明。

本發明所使用的支撐體材質並I 如矽晶m、；s箪^ …、寺別的限制，頗適用例 7日日w 石央、玻璃等。此外，其形能及件乳表面上直接或間接地# &# 、形t係僅要在能於其且接飞間接地形成猎由氫鍵結合之多層

無特別的限制，具體而言，頗適用於諸如.平面上V 上、姓处主工，吟即•十面上、球面壁為支撐體，經利用藉由氣鍵如以柱狀内建立的pH響應性交互_屛胺v 口夕層膑（猎由氫鍵所曰〜丨王乂立牙貝層膜）（以「被覆之後，再積層著利用靜電性相互作用所建立」山内壁積層外=膜溶出便可獲得管狀自立薄膜（交互成白=為支成氨鍵膜之物質令至少1種所構靜電性相互作用所構件的檟《者猎由製得膠囊狀自立交…膜_’使讀膜溶出便可質，且在氫鍵膜二含有具藥理作用的物之交互積著藉由靜電性相互作用所建立的粒子’將可建立配合Μ變化而將具藥理 94140572 12 1312316 作用物質進行漸放的系統（例如漸放性製劑）。 =發明中構成氫鍵膜的物質，通常係含有下述二種以上物質.由能形成氫鍵且電氣陰性度較高的氧、氮等原子與構叙鍵結的物質中至少—種；以及具有電氣陰性度 ,=的氧氮等原子之物質中至少一種。該等係可在考量用途與使用環境等因素之後再行任意選擇，例如可使用有 ‘機聚：物’具體而言，有如:聚環氧乙烷、聚乙二醇、聚 _丙二％、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯吡啶、聚乙烯醇、聚丙 -烯酸、聚甲基丙稀酸、聚乳酸、聚胺基酸（例如：聚麵胺酸、聚離胺酸）、聚己内醋、聚胺基甲酸乙酉旨等。當在活體材料項域中使用時，將可使用生理上容許的聚合物（即，具活=適應性及/或生分解性的聚合物）、具上述藥理作用的物貝或不致對上述薄膜中所含蛋白質、細胞等造成不良景;響的聚合物，具體而言，有如:聚環氧乙烷、聚乙二醇、聚丙二醇、聚乙婦料烧銅、聚丙稀酸、聚甲基丙婦酸、 #聚乳酸、聚胺基酸（例如：聚麩胺酸、聚離胺酸）等。能形成上述氫鍵且電氣陰性度較高的氧、氮等原子與具有由氫㈣成之鍵結的物質，以及具有上述電氣陰性度較高的氧、氮等原子之物質的組合，有如：聚丙稀酸與》乙二醇、聚甲基丙烯酸與聚乙二醇、聚丙烯酸與聚乙稀料烧闕、聚甲基丙烯酸與聚乙烯料_等。該等聚合物的分子量，通常為1，000〜5,000,000g/mol，最好為1〇,〇〇〇〜 1，〇〇〇,〇〇〇§/!11〇卜尤以 50,000〜250,0〇{^/111〇1為佳。上述氫鍵膜的厚度並無特別的限制，當將層合體上所形 94140572 13 1312316 膜在後續中#作自立膜並欲取出時，最好包失氣鍵、、支撐體與薄膜能充分（不發生、賴結’例如靜電相互作用等的程度本發明巾’在&鍵膜上所形錢㈣係可 -成於上述氯鍵膜上，只要至少在PH4.心 1前提·^、水或水溶液中呈穩定，且有助於成為自立膜的 . 、並無限制，可例示由：有機分子、有機聚合物、 …、機分子、無機聚合物、有機無機複合物、化物等所構成的薄膜。該等可由一種以上的丄:屬：數種構成的多層構造。此外，亦可其部分或總石其中’最好為交互積層膜。在構成此種交 —層膜的物質中，若為具有相反電荷之二種以上物質的 j均可使用’其種類並無特別限制。可使用如：電解質聚 ’：二、蛋白質、膠體粒子(金屬膠體、氧化物膠體、乳膠乡妝）、黏土礦物、半導體微粒子、雜多酸、色素經考量目的、用途、所需特性（生物學、電子性’、、磁性、光于特性）、使用環境等因素之後再任意選擇。電解質聚合物係於主鏈或側鏈具有具電荷之官能基的高分子，可使用聚陰離子、聚陽離子中任一者。〜，陰離子一般係如石黃酸、硫酸、羧酸等具有能帶負電荷了能基的高分子’可使用諸如：聚續酸苯乙烯（PSS)、聚乙烯石瓜酸（PVS)、葡聚糖硫酸、軟骨膠硫酸、玻尿酸、聚丙 94140572 14 1312316 烯酸（PAA)、聚曱基丙烯酸（PMA)、聚順丁烯二酸、聚反丁烯二酸、聚U-(4-(3-羧基-4-羥基苯基偶氮）苯磺醯胺）-1, 2-乙二醯）（PAZO)、聚苯胺丙烯磺酸（PAPSA)、磺化聚苯胺（SPAN)、聚（噻吩-3-醋酸）（PTAA)、聚（2-丙醯胺-2-甲基-1-丙烯磺酸XPAMPSA)、聚噻吩、聚苯胺等導電性高分子、具有發色團（chromophore)的高分子、液晶型聚合物、DNA等活體高分子，最好使用聚磺酸苯乙烯（PSS)、聚丙烯酸（PAA)等。聚陽離子一般係如四級銨基、胺基等具有能帶正荷電官能基的高分子，可使用如：聚乙亞胺（PEI )、聚烯丙基胺鹽酸鹽（PAH)、聚二烯丙基二曱基氯化銨（PDDA)、聚乙烯吡啶（PVP)、聚離胺酸、聚苯乙烯亞曱基二乙基曱基胺 (PSMDEMA)、聚（亞苯乙烯）前驅物（Pre-PPV)、聚甲基吼啶基乙烯（PMPyV)、質子化聚（對啦啶基乙烯）（R-PHPyV)，最好使用聚乙亞胺（PEI)、聚烯丙基胺鹽酸鹽（PAH)等。聚陰離子與聚陽離子的組合，最好如：聚烯丙基胺鹽酸鹽（PAH)與聚磺酸苯乙烯（PSS)、聚烯丙基胺鹽酸鹽（PAH) 與聚丙烯酸（PAA)。該等有機高分子離子均屬於在水溶性、或水與有機溶媒的混合液中呈可溶狀態。此外，當如電子材料或顯示材料等對自立交互積層膜賦予導電性的情況時，導電性高分子亦可使用例如聚（亞苯乙烯））（ΡΡΌ等。當上述薄膜屬於高分子膜的情況時，所使用的高分子分子量，通常為 1，000〜5,000,000g/mol ，最好為 94140572 15 1312316 10’00(M，000,000g/m〇l，尤以 5〇,〇〇〇〜25〇〇〇〇g/m〇1 為佳^構建生物感測盗與酵素反應處所之際，將可使用諸如.細胞色素c、溶菌酶、組織蛋白F3、肌紅蛋白、細菌視紫紅質、白蛋白、葡糖澱粉酶等蛋白質、或各種去氧核酸（MA)、核糖核酸（RNA)、果膠等具電荷多糖類等等具電荷之，體高分子。在提升自立交互積層膜的機械強度等方

面，最好使用黏土礦物等，例如蒙脫石、膨潤土、高嶺土、雷膨土（laponite)等。上述薄膜除利用交互吸附法所形成的交互積層膜之外，尚可使用利用蒸鑛法（例如真空蒸鑛法）、旋塗法等形成的薄膜。在本發明的自立交互積層臈等薄膜之中，視需要將可令有=酸鹼、溫度變化或有機溶劑敏感而易遭破壞的物質所谓「對酸鹼、溫度變化或有機溶劑敏感而易遭破壞的教質」’係指原本該物質所擁有的生物學、電子性、磁性或，將隨PH變化、溫度變化或有機溶劑而降低的貝’例如：蛋白質、細胞、觸媒、金如 Λ 將顯現出觸媒作用，但超過該範圍之外便不 “，貝現或降低該作用之由蛋白質所構成的酵素觸媒。 "上二薄膜的膜厚通常請最好為 .，尤以 0. 〇5〜〇. 5#πι 為佳。或發明，即便上述薄膜中含有「對酸鹼、溫度變化 5拽洛劑敏感而易遭破壞的物質」的情況時，仍可依原 94140572 16 1312316 本該物質能顯現的生物學、電子性、磁性或光學特性保持較高狀態（最好維持於80%以上）的低損傷狀態獲得自立薄膜。例如指在未引發蛋白質改質的情況下，進行收隼並回收。 ' 本發明中，最好在氫鍵膜與薄膜之間設置隔間層。該隔 •間層係具有防止在製作所需薄膜時所使用之含有對酸: 或溫度變化敏感而較易遭破壞物質的溶液（中性ρΗ，通常 •為 ΡΗ4.0 〜9.4,最好 ρΗ6.0~8·0,尤以 ρΗ72~75 為佳），擴散於已形成的薄膜内而將氫鍵膜溶出的情況發生 :南間層的物質’可使用如同構成上述薄膜的物質為相同的物質。特別以使用能有效率被覆表面的分支聚合物或化合物，例如·分支狀$ 7 + θ .克狀♦乙亞胺或象脫石。隔間層的厚度通…奈米以上，最好在10奈米以上，尤以5。奈求以上為佳，且在10微米以下。 y、本發明層合體的特徵在於含有:支撐 ==及薄膜(配合。H未溶解的部分)=: =體讀膜/隔間層/薄膜所構成。支撐體/氫間層/)薄膜的順序雖有限定，但是、（隔上再度構建氫鍵膜/(隔間層/)薄臈，且心：;δ_體表面薄膜的重複次數並無限定。此外】:在::間層/) 較佳態樣。如前述，其他尚可在：支種;冓二:發”屬層/)薄膜所構成之構造上更進—體/賴膜/(隔間你丨‘丄+ 乂形成薄膜。本發明中， J如由支撐體-(氫鍵膜1/(隔間層^ 2/(隔間層2/)薄膜M a ，專、丨）（鼠鍵膜專膜2)所構成的層合體，將可構建成氫鍵 94140572 1312316 、1 一氫鍵膜2 Pg始溶出的pH不同狀態，若化，便可使二種薄膜丨、漸使pH變一方面，/士古撤、依不同的PH段階性釋放出。另 , 為聚合物所構成的薄膜内部，聚合物鏈將若將氫鍵膜設計為充分薄的狀態π 二由靜電相互作用所構建的交互積層= 作用、#、I纏狀態’即便氫鍵膜溶出後仍將相互㈣廣1/)薄…氮_隔間=薄(: 風鍵膜1與氫鍵膜2設計為充分薄狀態，便可 =屏人每體一（隔間層^薄膜1M隔間層2/薄膜2)所表 P:齙：：體。此種層合體係有助於將薄膜1與薄膜2暫時网1欲重新接觸的情況。例如國際公開第〇2/〇㈣7號說明冊與歐洲專利申請公開帛1264877號說明書中所‘ =的三維細胞培養法，便揭示在分別製成複數種細胞層^ 後，再經由將所獲得之層適當重疊的步驟。相對於此，在 ^述方法中’將複數種細胞在單—薄膜中分別由氫鍵膜隔亚培養後，再藉由使隔離時所使用的氫鍵膜溶出，便可獲得所需的細胞積層膜。 5本發明層合體之製造方法中’在支撐體上構建氫鍵臈、隔間膜、薄臈的方法並無特別的限制。最好任一層均可藉由使二種以上溶液交互接觸於基板表面而形成。例如可使用Decher等在Science，277，1232，1 997中所記載的浸塗法、Schlenoff 等在 Langmuir, 16(26)，9968，2000 中所記載的喷塗法、Lee等在Langmuir，19(18)，7592， 94140572 18 1312316 2003 或 J. Poiymer Science，part β，㈣贿如“ 42’ 3654, 2_中所記載的旋塗法等。例如當將水溶性有機聚合物的交互積層膜利用喷塗法構建的情況時，水溶液濃度係依重㈣度計通常為〇·〇卜繼，最好^.卜⑽，水溶液對積層表面的接觸時間通常為卜6〇秒，最好3〜3〇秒，積層表面距喷射口的距離通常為3〜15公分，最好5〜8 公分。在各有機聚合物溶液喷霧冑，經利用未含聚合物分子的溶液施行清洗清洗，將過剩吸附的聚合物洗掉。藉由重複聚合物溶液、清洗過程便將構建出交互積層膜。^容液的PH在氫鍵膜與隔間膜的構建時，將利用未使氣鍵膜溶出的PH，而在所需薄膜（藉由靜電相互作用所構建的交互積層膜）方面，將可使用最適於所含物質的利用上述層合體’依低損傷獲得自立薄膜的方法， =層合體浸潰於水溶液巾，氫_便將㈣，電相互作麟構建的薄膜將被釋放出於水溶液中。從^ =薄膜釋放出所耗時間通常為5秒〜24小時，最好貝 “童〜24小時，尤以5分鐘i 6〇分鐘為佳。所雯、主卜 =P Η係調節至氫鍵膜之氣鍵進行解離的p h以二: ^丙浠酸與聚環氧乙烧所構成的氫鍵膜將在_ 6 1 上才開始解離，而由聚甲基丙烯酸與聚 .、氫鍵膜則在PH4. 6以上才開始解 ==成的 =物質均屬於活體適應性、生分解於生理安全性層面，艏诵田#、了將有利益“ 於活體材料等領域中。此外精“別改變⑽膜與薄膜的積層次數，便可控制氣鍵膜 94140572 19 1312316 的溶解速度（即自立薄臈的漸放速度）。另夕卜，藉由選擇气鍵月請使用之聚合物的種類，便可控制溶解的pH擇風使風鍵膜溶出的溶液除經控制pH的水溶溶出的話，將無特別的限制。例如亦可使用:; 由上述層合體所獲得自立薄膜將可獲得產業上能使用 -的尺寸，具體而言將可獲得數公分尺相奈米至數微米的範圍内，將可在誤差 3“内、或5%以内，當旋塗的情況時則為約嶋“寻。用體係可使用於細胞培養用薄膜、漸放性藥、^心Γ造方面。例如當使用於細胞培養用薄膜的製將在本層合體的氫鍵膜最外表面上，根據常法施行養之後’再將層合體整體浸潰於水中，僅使培養細胞的缚膜自發性的脱離。但是，藉由培養的細胞，必須從培養基起的所有培養條件設定為最佳化。通常為能回收亦可t添加蛋白質分解酵素胰蛋白酶等。所以’細胞便可在不損及其構造與功能的前提下依薄膜層形式回收。此外，當使用漸放性藥用膠囊的製造時’將漸放的物質混合於例 =聚丙婦酸或聚乙二醇中任—溶液中，而構漸由漸放物貝來丙烯酸及聚乙二醇所構成的氫鍵臈之後（pH2 〇〇)，再於最終層的聚丙稀酸之氫鍵膜表面上，於嚴袼控制由聚烯丙基胺鹽酸鹽與聚磺酸鹽所構成之高分子電解質積層膜的情況下進行製作’經膠囊化（PH2 00)，再浸潰於經調 94140572 20 1312316 整為pH7.00的水溶液中，氫鍵膜便將溶出，隨此出漸放的物質便可利用作為漸放性膠囊。、〜本Γ、明的自立薄膜係可使用於分離膜、觸媒反應用裝：置、穿透式測量用試料薄片等的製造方面。此情況下，藉由選擇所使用之高分子的種類與所導入物質的種類，便可使用作為分離膜與觸媒反應器。例如若選擇正或負電解質 -聚合物，便可利用庫倫力吸附煙或負離子等荷電粒子。此参外，若將吸附特定氣體的物質選擇為積層膜構成要件，便可僅使未吸附的物質穿透過，可使用為分離膜。當積層膜構成要件係選擇蛋白質的情況時，為能將蛋白質分散固定於積層膜内便可利用為酵素觸媒反應器。特別係因為所獲得自立薄膜並不需要支撐體，因此分離前的混合物與分離後的生成物、或反應物與生成物便無限制。此外，因為習知依交互吸附法所獲得的薄膜，將不可能從支撐體上剝落，因此將無法進行穿透式分析，但是本發明則可進行交籲互積層膜的穿透式電子顯微鏡、分光法（紫外可見、紅外等）分析。本說明書係涵蓋本案優先權基礎的曰本專利特願 2004-333876號說明書及/或圖式中所記載内容。以下’針對本發明利用實施例進行更詳細報告。實施例所示水」係使用超純水（Mi 11 i-Q，Mi 11 ipore GmbH)。pH 調整係使用鹽酸。實施例所示膜厚測量係使用橢圓儀 (PLASMOS SD2300) ’依波長632.8奈米（氦-氖雷射）、入射角45條件貫施。積層後或溶出後，再經氮氣吹氣（Gas 94140572 21 1312316 blow)乾燥者當作受測試體’並在大氣中，每次相同點測量5次，並將其平均値設定為膜厚。〈實施例1〜4由聚丙烯酸/聚乙二醇所構成氫鍵膜的製造〉在利用水與丙酮清洗並經氮氣吹氣乾燥，寬24毫米、長76毫米的矽晶圓表面上，將水溶性聚丙烯酸水溶液（分 •子量：2,000g/m〇l(實施例丨）、30,〇〇〇g/m〇1(實施例 2)、 • 100, 000g/mol(實施例 3)、250, 000g/mol(實施例 4)、濃鲁度··lOOmg/lOOmL、PH=2)與水溶性聚乙二醇水溶液（分子量：18,〇〇〇g/mo卜濃度：l〇0mg/100mL、pH=2)，利用喷塗法（溶液接觸時間3 0秒、喷塗距離1 〇公分、各聚合物溶液喷務後利用經調整為pH2的水溶液施行清洗2〇秒）而交互接觸，便製得氫鍵膜。圖2所示係所獲得氫鍵膜的膜厚复化、與其成長過程的聚丙婦酸分子量依存性圖。此情況下，聚丙烯酸分子量在30,000〜250,000g/m〇1範圍内，依每個積層指數函數增加膜厚。此外，亦有分子量越大，膜鲁厚增加置越大的傾向。〈實施例5氫鍵膜之溶出> 將依實施例4方法所獲得氫鍵膜浸潰於pH7 4水溶液中之後，再逐次取出並測量膜厚變化。結果如圖3所示。顯不出在PH7.4中約30分鐘以内便幾乎完成溶出。〈實施例6〜8由聚丙烯酸/聚乙二醇所構成氫鍵膜的製造〉在利用水與丙酮清洗並經氮氣吹氣乾燥，寬毫米、長76毫米的矽晶圓表面上，首先將水溶性聚乙亞胺水溶液（分子量：25, 000g/m〇i、未控制pH),利用噴塗法（溶液 94140572 22 1312316 接觸時間3 0秒、喷塗距離1 〇公分、聚乙亞胺水溶液噴霧後再利用令性pH水施行清洗20秒）而相接觸，便製得第一層。在其表面上，將水溶性聚丙烯酸水溶液 [30,000g/m〇i(實施例 6)、1 00,000g/mol(實施例 7)、 250, 000g/m〇i(實施例 8)、濃度：i〇〇mg/10〇mL、pH=2]與水溶性聚乙二醇水溶液（分子量：15, 000g/m〇i、濃度：l〇Omg/l〇〇mL、pH=2)，利用喷塗法（溶液接觸時間3〇秒、噴塗距離10公分、各聚合物溶液噴霧後再依經調整為pH2的水溶液施行清洗2〇秒）而交互接觸，便製得氯鍵膜。圖4所示係所獲得氫鍵膜的膜厚變化、與其成長過程的聚丙烯酸分子量依存性圖。此情況下，將顯示出聚丙稀酸分子量在30, 000〜250, 〇〇〇g/mol範圍内，且將隨每個積層增加膜厚。此外，亦將顯示出分子量越大，膜厚增加量越多的傾向。〈實施例9〜11由聚丙烯酸/聚乙二醇所構成之氫鍵膜的製在利用水與丙酮清洗並經氮氣吹氣乾燥，寬24亳米、長76毫米的矽晶圓表面上，將水溶性聚丙烯酸水溶液 [ 30,000g/m〇i(實施例 9)、1〇〇,〇〇〇g/m〇1(實施例 1〇)、 250,00(^/111〇1(實施例11)、濃度：1〇〇邶/1〇〇汕，邱=2]、與水溶性聚乙二醇水溶液（分子量：15,〇〇〇g/m〇i、濃度：100mg/l〇〇mL、ph=：2)，利用喷塗法（溶液接觸時間3〇秒、噴塗距離10公分、各聚合物溶液噴霧後再利用經調整為pH2的水溶液施行清洗2〇秒）而交互接觸，便製得氫 94140572 23 1312316 鍵膜。所獲得氫鍵膜的膜厚變化、與其成長過程均大致如同圖4所示相同結果。 •〈實施例12〜16氫鍵膜之溶出〉 :在利用水與丙酮清洗並經氮氣吹氣乾燥，寬24毫米、長76毫米的矽晶圓表面上，首先將水溶性聚乙亞胺水溶液（分子量：25,000g/m〇l、未控制PH)，利用噴塗法（溶液 -接觸時間30秒、喷塗距離10公分、聚乙亞胺水溶液喷霧鲁後再利用中性pH水施行清洗20秒）而相接觸，便製得第一層。對其表面上將水溶性聚丙烯酸水溶液 (250, 〇〇〇g/mol、濃度：1〇〇mg/1〇〇mL、pH=2)、與水溶性聚乙二醇水溶液（分子量：15，_g/m〇1 、濃度：l〇〇mg/l〇〇mL、PH=2)，利用喷塗法（溶液接觸時間3〇秒、噴塗距離10公分、«合物溶液噴霧後再利用經調整為PH2的水溶液施行清洗20秒），分別施行3次（實施例12)、5次（實施例13)、7次（實施例14)、9次（實施例 _ 15)、11次（實施例16)而交互接觸，便製得氫鍵膜。將依實施例12〜16方法所獲得氫鍵膜浸潰於7 〇的水溶液中之後，逐次取出並測量膜厚變化。結果如圖5所示。顯示出在PH7.0中於約30分鐘至數小時内便大致完成溶出。〈實施例17對氫鍵膜表面構建依靜電相互作用所形成的交互積層膜〉在依實施例8方法所獲得氫鍵臈表面上，構建依靜電相互作用所形成的交互積層膜。圖6所示係其膜厚變化。此 94140572 24 1312316 Γί :Z鍵膜係經聚丙烯酸處理完成後’便在膜表面露、何而依靜電的相互作用所形成的交互積層膜穑二斤聚陽離子的聚烯丙基胺開始進行。依靜電相互作積層膜的構建係藉由將水溶性聚稀丙基: -27.4nJ⑽广;液（分子量：70，_g/m〇1、濃度：子量.7。〇G: / PH2)、與水溶性聚4酸苯。稀水溶液（分、容液喷露… 塗距離1〇公分、各聚合物交互經調整為_的水溶液施行清洗2〇秒) 接觸而貫施。在二聚合物水溶液中的下’將含有氯化鈉(2 92g/1nn τ… 職知之目稀酸與聚乙二醇的t積=‘)。圖6所示係在聚丙基胺鹽酸鹽與聚错酸苯乙^的配對）膜上’構建聚稀丙烯丙基胺鹽酸Mm互積層（72配對）膜。聚狀成長。本乙婦，酸的交互積層膜將呈直線〈實施例18自立交互積層膜之製造〉 =實施例Π所獲得層合體浸潰於PH約7.G附近的水〆谷，夜:，下層部的氫鍵將轉弱（圖1)，僅氫鍵膜部分在水溶液中溶解，藉由靜電相互相所構建的交互積層水溶液中自然剝離(圖7)。所剝離之圖7的膜經烊便: =;二所：交互積層膜的膜厚從圖6中預IS 在200示水以下，相且在大氣中具有自立外，圖7所示自然剝離的臈將可取出於穿透式=)二用網格（grid)上，亦可施行TEM解析。 -、泛鏡 94140572 25 1312316 〈霄施例1 9、2 0未溶而殘留之藉由静雷交互積層膜之膜厚測量1^由㈣相互作用所構建之互例17所述方法，在聚丙稀酸與聚乙二醇的交對)膜上’構建聚婦丙基胺鹽酸鹽與聚-酸 .例二膜[20配對(實施例中未；:部分浸潰於ρ Η約7.0附近的水溶液 ‘出於水溶液中⑽_ 2膜i I有浸相部分將浮小時德J 鍵膜溶出充分完成而放置3 之藉積層膜拉出於大氣，。針對未溶而殘留高度的差（藉由靜互積層膜高度與基板厚K圖9B、e)。^ ^用所構建之交互積層膜的膜稀的交互積層膜Γ在2()===鹽太酸鹽與聚石黃酸苯乙則為2。〇奈米。且，當屬= 薄膜二片份的地方，將^^ 膜端的情況時，在為110夺平，在8η 述膜厚二倍（在20配對時如同實_ 17獲:自用所形成的交互靜膜ΐ面上構建藉由靜電相互作乙二醇的交互、在本實施例中，將聚丙烯酸與聚 ίο)。此情況^膜設計為較薄狀態(5.5配對)(圖液中，下二右將該層合體浸潰於ΡΗ5〜8附近的水溶 2中4，鍵將轉弱(圖υ，僅氮鍵膜部分將在水解，雖整體膜厚減少(圖⑴，但是藉由靜電相 -t 94140572 26 1312316 互作=所構建之交互積層膜並未在水溶液中剝離。此現象 :=因為氫_過薄，靜電相互作用膜與支#體間將產〜相互作用的緣故所致。即，顯示出隨氫鍵膜的積層次數，便可進行有無剝離的設計。〈貫施例2 2蛋白質導入例〉將支揮體依,¾上述方法利用由聚丙烯酸、聚乙二醇所構成的氫鍵膜被覆（獻00)。在最外層為聚丙職（聚陰離子的氫鍵膜表面上，製作由聚烯丙基胺鹽酸鹽（聚陽離子）與=酸鹽（聚陰離子）所構成高分子電解質積層膜 .、。將具有與目標蛋白質為相反電荷的聚合物當作最二卜層並固疋。在肌紅蛋白(聚陽離子)的固定時，將製作成南分子電解質積層膜的最外層為聚石黃酸鹽的狀態，並使其f面接觸及經溶解於水溶液中的過氧化酶（lmg/lml)而 α疋化（ρΐί4· 〇(〇。將s亥層合體浸潰於經調整為邮.⑽的 f容液中’氫鍵膜便將溶出，目視便可確認到含蛋白質的 _咼分子積層膜將自然釋放出。〈實施例23自立管狀薄膜〉以管狀物質的疏水性内壁表面（例如玻璃管）為支撐 =利用由伞丙稀酉文與聚乙二醇所構成的氮鍵膜被覆著該官内壁表面（PH2.GG)。高分子溶液對管内壁表面的接觸方法’係將管浸漬於高分子溶液中。如同實施例w，在接觸商分子溶液之後，為去除過剩吸附的高分子，便經由利用邱2. 00水溶液施行沖洗的步驟。在最終層為聚丙烯酸的虱鍵膜表面上，將由聚烯丙基胺鹽酸鹽與聚磺酸鹽所構 94140572 27 1312316 f高分子電解質積層膜’依照如同氫鍵膜相同的方法進行 =作。將玻璃管狀物質内^浸潰於經調㈣pH7肩的水夜中L放置’便可依目視確認到管狀自立薄膜將釋放出於水洛液中。本結果顯示當浸潰於水溶液中之際，藉由火刀子穿透過南分子電解質積層膜並到達氫鍵膜，而使氮臈办出在氫鍵膜崩解之同時，由聚烯丙基胺鹽酸鹽與 h酸鹽所構成高分子電解質積層膜便將自動釋放出。本》兒明書中所爰引之全部刊物、專利案及專射請案，將參考並融入於本說明書中。 (產業上之可利用性）根據本發明，將可獲得適用範圍較廣的自立薄膜。特別係相關含有對酸鹼、溫度變化或有機溶劑敏感而易遭破壞之物質的薄膜’將可在不喪失生物學、電子性、磁性、光學特性的情況下獲得薄膜。因為可依低損傷獲得，因此即便未如為提升習知薄膜的機械強度，而不得不追加使用無槐物貝等if ;兄下仍可獲得自立薄膜物質的可能性將增力可廣泛適用於細胞培養層、漸放性藥用膠囊等醫學工程、醫學、生物學領域、及自立分離膜等化學工程領域等方面。【圖式簡單說明】圖1為本發明較佳形態之一例。圖2為氫鍵臈的臈厚變化、與其成長過程之聚丙稀酸分子量依存性。圖2中的符號意義係如下述：〇聚丙烯酸分子量250,000g/mol 94140572 28 1312316 C]聚丙浠酸分子量100, 000 g/mol ◊聚丙烯酸分子量30,000g/mol X 聚丙烯酸分子量2,000g/mol。圖3為實施例5在水溶液中的氫鍵膜溶出。圖4為氣鍵膜的膜厚變化、與及成長過程之聚丙烯酸分 •子量依存性。圖4中的符號意義係如下述： • 鲁聚丙稀酸分子量250, 000g/m〇l φ □聚丙烯酸分子量100,000g/mol ♦聚丙婦酸分子量30,000g/mol。圖5為實施例12〜16在水溶液中的氫鍵膜溶出。圖5中的符號意義係如下述： ♦實施例12(對聚丙烯酸水溶液與聚乙二醇水溶液的接觸次數3次）匚]實施例13 (對聚丙烯酸水溶液與聚乙二醇水溶液的接觸次數5次） • _實施例14(對聚丙烯酸水溶液與聚乙二醇水溶液的接觸次數7次）〇實施例15(對聚丙烯酸水溶液與聚乙二醇水溶液的接觸次數9次）鲁實施例16(對聚丙烯酸水溶液與聚乙二醇水溶液的接觸次數11次）。圖6為對氫鍵膜表面利用靜電的相互作用構建交互積層膜時的膜厚變化。圖7為自然剝離的薄膜（水中）照片。 94140572 29 1312316 圖8為自然剝離且乾燥的自立薄膜照片（大氣中）。圖9A〜D為未餮而殘留之藉由靜電相互作用所構建的交互積層膜，利用原子力顯微鏡施行膜厚測量的説明圖。圖10為氫鍵膜/靜電相互作用膜的成長（未剝離時）。圖11為實施例21在水溶液中的的氫鍵膜溶出。

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Claims

1312316 十、申請專利範圍： 1. 一種層合體，係在支撐體上形成藉由氫鍵結合的具有 < PH響應性之多層膜，並在該多層膜上更進一步形成薄膜。 :人2.如申請專利範圍帛1項之層合體，其中，藉由氫鍵結 .合的多層膜係在經調整為上述氫鍵膜之氫鍵進行分解之 pH的水溶液中溶出而將薄膜剝離。 .3.如申請專利範圍第1項之層合體，其中，在支撐體上鲁所形成的多層膜係含有電氣陰性度不同之二種以上要件。 .4:如申請專利範圍第1項之層合體，其中，在支撐體上所形成的多層膜係含有具活體適應性的聚合物。 5·如申請專利範圍帛1項之層合體，其中，在支禮體上 .所形成之多層膜的厚度係0.0005〜10#m。 6.如申請專利範圍第1項之層合體’其中，薄膜係在1 構造中含有由在主鏈或側鏈具有帶電荷之官能基的聚合物所構成的交互積層膜。 • ",7.如申請專利範圍帛1項之層合體，《中”薄膜係含有從.蛋白資、細胞、膠體粒子、黏土礦物、半導體微粒子及色素分子中至少選擇1種。申月專利範圍第1項之層合體，其中，在多層膜與薄膜之間具有隔間層。 9·々申α專利範圍第1項之層合體，係在上述薄膜上，更進-步形成具有多層構造的薄膜。 1 種自立薄膜’係由申請專利範圍第1項之層合體所獲得’在]3Η4 η〜q /1 # m • ϋ 9. 4乾圍之至少任意pH之水或水溶液 94140572 31 Ϊ312316 中呈穩定。上-種層合體之製造方法’該層合體係在支撐體成藉虱鍵結合的多層膜，並在該多層膜上臈，其特徵為，藉由使支撐！#交、 ’夕成薄的二種以上溶液中，而=多=接=含有所積層物質堂法及父互吸附法甲所選擇的方法形成薄膜。开/2.如申請專利範圍帛11項之製造方法巾’薄膜之由交互接觸於含有所積層物質的：_上_ 13 -種自立薄膜之製造方法，係藉由將如申請之層合體浸潰於經_整的水溶液中，而夕層Μ，以使薄膜從支撐體上剝離。出 14 -種細胞培養用薄膜，係由申請專利範圍第^ 員中任-項之層合體與所培養之細胞所獲得。 1匕種漸放性藥用膠囊’係由申請專利範圍第… 項中任-項之層合體與進行漸放之物質所獲得。 16. -種分離膜，係由申請專利範圍第1〇項之所獲得，用以使混合物分離。 /駟 -種觸媒反應用裝置，係由申請專㈣圍第Μ 自立溥膜與觸媒所獲得。之主18· 一種可進行穿透式分析之測量用試料薄片，係㉖專利範圍第10項之自立薄膜所獲得。申 19.-種管狀自立薄膜，係申請專利範圍第1〇薄膜，由柱狀表面或柱狀内壁之支樓㈣離而得。、立 94140572 32