(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）一般式（１）で表される単位構造を含む高分子化合物、
（Ｂ）架橋剤、
（Ｃ）酸化合物、及び
（Ｄ）溶剤
を含有する繊維形成用組成物。
【化１】
0006477475.tif 000012
〔式中、
Ｒ１は、水素原子又はメチル基を示し、
Ｑ１は、エステル結合又はアミド結合を示し、
Ｒ２は、少なくとも１個の水素原子がヒドロキシ基で置換されている炭素原子数１〜１０のアルキル基又は炭素原子数６〜１０の芳香族炭化水素基を示す。〕
【請求項２】
上記高分子化合物の重量平均分子量が、１，０００〜１，０００，０００である、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
上記溶剤が、極性溶剤である、請求項１又は２記載の組成物。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の組成物を紡糸する工程を含む、繊維の製造方法。
【請求項５】
上記紡糸が、電界紡糸である、請求項４記載の方法。
【請求項６】
紡糸した繊維を、７０〜３００℃の範囲で加熱する工程を含む、請求項４又は５記載の方法。
【請求項７】
請求項４又は５記載の方法で製造される繊維。
【請求項８】
請求項７記載の繊維を含む、生体適合材料。
【請求項９】
（Ａ）一般式（１）で表される単位構造を含む高分子化合物、
（Ｂ）架橋剤、及び
（Ｃ）酸化合物
を、少なくとも繊維中に含有する繊維。
【化２】
0006477475.tif 000013
〔式中、
Ｒ１は、水素原子又はメチル基を示し、
Ｑ１は、エステル結合又はアミド結合を示し、
Ｒ２は、少なくとも１個の水素原子がヒドロキシ基で置換されている炭素原子数１〜１０のアルキル基又は炭素原子数６〜１０の芳香族炭化水素基を示す。〕
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、側鎖にヒドロキシ基を有する特定の単位構造を含む高分子化合物、架橋剤、酸化合物、及び溶剤を含有する繊維形成用組成物、該組成物を紡糸して（好ましくは、更に加熱して）得られる、有機溶剤耐性に優れた繊維、並びに該繊維を含む生体適合材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ナノメートルオーダーの直径を持つ極細繊維が注目されており、電池・情報、環境・エネルギー、医療（例、生体適合材料等）・福祉のようなさまざまな分野に活用されることが期待されている。【０００３】
その極細繊維を形成する素材として、ナイロン等の有機高分子、ＴｉＯ２やＳｉＯ２等の無機物質、セルロースやコラーゲン等の生物由来の高分子等のように、多岐にわたる素材が検討されている。【０００４】
ナノメートルオーダーの直径を持つ極細繊維を紡糸する技術として、メルトブロー法、複合溶融紡糸法、電界紡糸法等が知られているが、特に電界紡糸法は、今まで扱えなかった素材も繊維化可能な方法として注目されている。例えば、前記したセルロースやコラーゲン等の生物由来の高分子に加えて、ポリ乳酸等の医療用高分子、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子も数多く検討されている（特許文献１〜８、非特許文献１）。【０００５】
一方、細胞培養足場材料等の生体適合材料は、近年、安全性の問題から、生物由来の素材（特に、ウシ由来のゼラチン等）の使用は避けられる傾向にあり、非生物由来の素材（例、合成ポリマー等）を使用して製造されることが求められている。【０００６】
また、細胞培養足場材料等の生体適合材料は、滅菌処理としてエタノール等の有機溶剤が使用される。そのため、上記の極細繊維を生体適合材料へ適用する場合、有機溶剤への耐性も必要である。上記特許文献及び非特許文献においては、繊維の耐久性を向上させる手段として、ポリマー同士を架橋剤により架橋させる方法等が用いられているが、ポリマーの種類が異なると架橋条件が異なり、ＵＶ照射や塩化水素ガス処理等の煩雑な処理が必要となる場合もある（例えば、特許文献３、７及び非特許文献１）。そのため、簡易な処理のみ（例えば、加熱処理のみ、好ましくは、低温短時間の加熱処理のみ）で有機溶剤耐性を有する繊維を製造できる方法が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】ＵＳ２００２／０１９２４６８Ａ１
【特許文献２】ＣＮ１０１７１８００４Ａ
【特許文献３】特開２０１３−４９９２７号公報
【特許文献４】特表２００８−５１４３４１号公報
【特許文献５】ＷＯ２００７／１０２６０６Ａ１
【特許文献６】特開２００９−１００号公報
【特許文献７】ＵＳ２０１１／０２７５１５４Ａ１
【特許文献８】特開２０１２−６７４３２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ（２０１０），１８（２），１３７−１４３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、簡便に製造可能であり、有機溶剤耐性を有する繊維の製造のための繊維形成用組成物、該組成物を紡糸して得られる繊維、及び該繊維を含む生体適合材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らが鋭意検討した結果、側鎖にヒドロキシ基を有する特定の単位構造を含む高分子化合物、架橋剤、酸化合物、及び溶剤を含有する繊維形成用組成物を紡糸して製造した繊維は、十分な有機溶媒耐性を有し、更には優れた生体適合性、具体的な一例としては細胞培養足場としての機能を有するため、生体適合材料として有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、側鎖にヒドロキシ基を有する特定の単位構造を含む高分子化合物を、架橋剤及び酸化合物とともに紡糸することから、ヒドロキシ基同士が架橋剤を介して架橋反応することにより、高分子化合物同士が架橋する結果、有機溶剤耐性を有する繊維となる。
また、本発明者らは、本発明の繊維形成用組成物を紡糸して製造した繊維は、加熱処理を施すことより、より優れた有機溶剤耐性を発現することを見出した。【００１１】
即ち、本発明は以下の通りである。【００１２】
［１］（Ａ）一般式（１）で表される単位構造を含む高分子化合物、
（Ｂ）架橋剤、
（Ｃ）酸化合物、及び
（Ｄ）溶剤
を含有する繊維形成用組成物。【００１３】
【化１】
0006477475.tif 000002
【００１４】
〔式中、
Ｒ１は、水素原子又はメチル基を示し、
Ｑ１は、エステル結合又はアミド結合を示し、
Ｒ２は、少なくとも１個の水素原子がヒドロキシ基で置換されている炭素原子数１〜１０のアルキル基又は炭素原子数６〜１０の芳香族炭化水素基を示す。〕
［２］上記高分子化合物の重量平均分子量が、１，０００〜１，０００，０００である、上記［１］記載の組成物。
［３］上記溶剤が、極性溶剤である、上記［１］又は［２］記載の組成物。
［４］上記［１］〜［３］のいずれか１つに記載の組成物を紡糸する工程を含む、繊維の製造方法。
［５］上記紡糸が、電界紡糸である、上記［４］記載の方法。
［６］紡糸した繊維を、７０〜３００℃の範囲で加熱する工程を含む、上記［４］又は［５］記載の方法。
［７］上記［４］〜［６］のいずれか１つに記載の方法で製造される繊維。
［８］上記［７］記載の繊維を含む、生体適合材料。
［９］（Ａ）一般式（１）で表される単位構造を含む高分子化合物、
（Ｂ）架橋剤、及び
（Ｃ）酸化合物
を含有する繊維。【００１５】
【化２】
0006477475.tif 000003
【００１６】
〔式中、
Ｒ１は、水素原子又はメチル基を示し、
Ｑ１は、エステル結合又はアミド結合を示し、
Ｒ２は、少なくとも１個の水素原子がヒドロキシ基で置換されている炭素原子数１〜１０のアルキル基又は炭素原子数６〜１０の芳香族炭化水素基を示す。〕
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、簡便に製造可能であり、有機溶剤耐性を有する繊維の製造のための繊維形成用組成物、該組成物を紡糸して得られる繊維、及び該繊維を含む生体適合材料を提供できる。
また、本発明の繊維形成用組成物は、１週間以上、室温で保存した後に紡糸した場合であっても、有機溶剤耐性を有する繊維が得られる。従って、本発明によれば、室温保存安定性に優れた繊維形成用組成物も提供できる。
さらに、細胞培養足場として十分な機能を有する繊維の製造のための繊維形成用組成物、該組成物を紡糸して得られる繊維、及び該繊維を含む生体適合材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１１０℃で２４時間加熱処理した後のＳＥＭ写真である。
【図２】実施例１の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１１０℃で２４時間加熱処理して、アセトンに浸漬した後のＳＥＭ写真である。
【図３】実施例２の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１８０℃で１０分加熱処理した後のＳＥＭ写真である。
【図４】実施例２の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１８０℃で１０分加熱処理して、アセトンに浸漬した後のＳＥＭ写真である。
【図５】実施例３の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１８０℃で３０分加熱処理して、アセトンに浸漬した後のＳＥＭ写真である。
【図６】実施例４の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１８０℃で３０分加熱処理した後のＳＥＭ写真である。
【図７】実施例４の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１８０℃で３０分加熱処理して、アセトンに浸漬した後のＳＥＭ写真である。
【図８】実施例５の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１１０℃で１０分加熱処理して、アセトンに浸漬した後のＳＥＭ写真である。
【図９】比較例１の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１８０℃で１０分加熱処理した後のＳＥＭ写真である。
【図１０】比較例１の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１８０℃で１０分加熱処理して、アセトンに浸漬した後のＳＥＭ写真である。
【図１１】比較例２の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１８０℃で１０分加熱処理した後のＳＥＭ写真である。
【図１２】比較例３の繊維形成用組成物から得られた繊維を、１８０℃で１０分加熱処理した後のＳＥＭ写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
１．繊維形成用組成物
本発明の繊維形成用組成物（以下、「本発明の組成物」とも称する）は、（Ａ）一般式（１）で表される単位構造を含む高分子化合物、（Ｂ）架橋剤、（Ｃ）酸化合物、及び（Ｄ）溶剤を含有することを、主たる特徴とする。
【００２０】
［成分Ａ］
本発明の組成物は成分Ａとして、一般式（１）で表される単位構造を含む高分子化合物（以下、「成分Ａの高分子化合物」又は単に「成分Ａ」とも称する）を含有する。成分Ａに含まれる一般式（１）で表される単位構造は、側鎖にヒドロキシ基を有するため、成分Ａを架橋剤及び酸化合物とともに紡糸することにより、ヒドロキシ基同士が架橋剤を介して架橋反応することにより高分子化合物同士が架橋し、有機溶剤耐性を有する繊維が得られる。また、成分Ａの高分子化合物は、ヒドロキシ基が主鎖に直結しているポリビニルアルコール等に比べ、高分子化合物の製造が容易である。
【００２１】
【化３】
0006477475.tif 000004
【００２２】
〔式中、
Ｒ１は、水素原子又はメチル基を示し、
Ｑ１は、エステル結合又はアミド結合を示し、
Ｒ２は、少なくとも１個の水素原子がヒドロキシ基で置換されている炭素原子数１〜１０のアルキル基又は炭素原子数６〜１０の芳香族炭化水素基を示す。〕
【００２３】
一般式（１）における各基の定義について、以下に詳述する。
【００２４】
Ｒ１は、水素原子又はメチル基を示す。
【００２５】
Ｑ１は、エステル結合又はアミド結合を示し、成分Ａの高分子化合物の溶剤に対する溶解性の観点から、好ましくはエステル結合である。
【００２６】
Ｒ２は、少なくとも１個の水素原子がヒドロキシ基で置換されている炭素原子数１〜１０のアルキル基又は炭素原子数６〜１０の芳香族炭化水素基を示す。該炭素原子数１〜１０のアルキル基は直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよく、その具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、１−エチルプロピル基、ヘキシル基、イソヘキシル基、１，１−ジメチルブチル基、２，２−ジメチルブチル基、３，３−ジメチルブチル基、２−エチルブチル基、ヘキシル基、ペンチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。該アルキル基の炭素原子数は、好ましくは１〜６であり、より好ましくは１〜４である。
また、Ｒ２における炭素原子数６〜１０の芳香族炭化水素基としては、例えば、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基等が挙げられる。
Ｒ２は、繊維形成時における架橋反応効率や、製造された繊維の生体適合性の観点から、好ましくは、少なくとも１個の水素原子がヒドロキシ基で置換されている炭素原子数１〜１０（より好ましくは１〜６、特に好ましくは１〜４）のアルキル基又は少なくとも１個の水素原子がヒドロキシ基で置換されているフェニル基である。
【００２７】
一般式（１）で表される単位構造は、Ｒ１が、水素原子又はメチル基であり、Ｑ１が、エステル結合であり、Ｒ２が、少なくとも１個の水素原子がヒドロキシ基で置換されている炭素原子数１〜１０（より好ましくは１〜６、特に好ましくは１〜４）のアルキル基であることが好ましい。
【００２８】
一般式（１）で表される単位構造は、好ましくは、一般式（２）で表される単位構造である。
【００２９】
【化４】
0006477475.tif 000005
【００３０】
〔式中、Ｒ３は上記Ｒ１と同義であり、Ｒ４は上記Ｒ２と同義である。〕
【００３１】
成分Ａの高分子化合物は、一般式（１）で表される単位構造を１種単独で含んでもよいし、２種以上含んでもよい。
【００３２】
成分Ａの高分子化合物は、本発明の目的を著しく損なわない限り、一般式（１）で表される単位構造以外の単位構造を含んでもよいが、成分Ａの高分子化合物における全単位構造に対する、一般式（１）で表される単位構造の含有割合は、繊維形成時における架橋反応効率や、製造された繊維の生体適合性の観点から、２０モル％以上が好ましく、４０モル％以上がより好ましい。
【００３３】
成分Ａの重量平均分子量は、上記組成物を使用した繊維の有機溶媒耐性の観点から、好ましくは１，０００〜１，０００，０００の範囲であり、より好ましくは５，０００〜５００，０００の範囲であり、特に好ましくは１０，０００〜２００，０００の範囲である。本発明において「重量平均分子量」とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）にて測定される、ポリスチレン換算の分子量をいう。
【００３４】
成分Ａは単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００３５】
成分Ａは、自体公知の方法又はそれに準ずる方法によって製造することができる。例えば、単位構造に対応する単量体を、適当な溶媒（例、２−ブタノン等）中で、適当な重合開始剤（例、２，２’−アゾビス（イソ酪酸）ジメチル等）を使用して重合すること等により製造できるが、これに限定されない。市販品を使用してもよい。
【００３６】
一般式（１）で表される単位構造に対応する単量体としては、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート（例えば、ＣＡＳ番号：８６８−７７−９の化合物）、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート（例えば、ＣＡＳ番号：９２３−２６−２の化合物）、４−ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート（例えば、ＣＡＳ番号：２４７８−１０−６の化合物）、Ｎ−ヒドロキシメチル（メタ）アクリルアミド（例えば、ＣＡＳ番号：９２３−０２−４の化合物）、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）（メタ）アクリルアミド（例えば、ＣＡＳ番号：５２３８−５６−２の化合物）、Ｎ−（２−ヒドロキシプロピル）（メタ）アクリルアミド（例えば、ＣＡＳ番号：２６０９９−０９−２の化合物）、ｐ−ヒドロキシ（メタ）アクリルアニリド（例えば、ＣＡＳ番号：１９２４３−９５−９の化合物）等が挙げられ、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート又は２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートが好ましく、２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートが最も好ましい。
なお、本発明において（メタ）アクリレート化合物とは、アクリレート化合物とメタクリレート化合物の両方をいう。例えば、（メタ）アクリル酸は、アクリル酸とメタクリル酸の両方をいう。
【００３７】
本発明の組成物における成分Ａの含有割合は、適度な太さを有する繊維製造や、本発明の組成物の保存安定性の観点から、５〜５０重量％が好ましく、１０〜４０重量％がより好ましく、１４〜３５重量％が特に好ましい。
【００３８】
［成分Ｂ］
本発明の組成物は成分Ｂとして、架橋剤（以下、「成分Ｂの架橋剤」又は単に「成分Ｂ」とも称する）を含有する。成分Ｂは、後述の成分Ｃと併用することにより、成分Ａのヒドロキシ基同士を、成分Ｂ自身を介して架橋させることで、繊維に有機溶剤耐性を付与することができる。
【００３９】
成分Ｂの架橋剤としては、例えば、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル、１，３，４，６−テトラキス（ブトキシメチル）グリコールウリル等のアミノプラスト架橋剤；２，２−ビス（４−ヒドロキシ−３，５−ジヒドロキシメチルフェニル）プロパン等のフェノプラスト架橋剤；ヘキサメチレンジイソシアネート等のイソシアネート架橋剤；１，４−ビス（ビニルオキシ）ブタン等のビニルエーテル架橋剤；等が挙げられる。
【００４０】
成分Ｂは、好ましくはアミノプラスト架橋剤であり、好ましくは１，３，４，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）グリコールウリル（ＣＡＳ番号：５３９５−５０−６）、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル（ＣＡＳ番号：１７４６４−８８−９）、１，３，４，６−テトラキス（エトキシメチル）グリコールウリル（ＣＡＳ番号：６５９５２−０６−９）、１，３，４，６−テトラキス（１−メチルエトキシ）グリコールウリル（ＣＡＳ番号：５０８２２０−６９−７）、１，３，４，６−テトラキス（１，１−ジメチルエトキシ）グリコールウリル（ＣＡＳ番号：５４７７４４−０８−１）又は１，３，４，６−テトラキス（ブトキシメチル）グリコールウリル（ＣＡＳ番号：１５９６８−３７−３）であり、より好ましくは１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリルである。
【００４１】
成分Ｂは単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００４２】
成分Ｂの架橋剤は、自体公知の方法又はそれに準ずる方法によって製造することができる。また、市販品を用いてもよい。
【００４３】
本発明の組成物における成分Ｂの含有割合は、成分Ａとの反応効率の観点から、０．１〜５重量％が好ましく、０．５〜３重量％がより好ましく、０．７〜２重量％が特に好ましい。
【００４４】
本発明の組成物に含まれる成分Ａと成分Ｂの重量比（成分Ａの重量／成分Ｂの重量）は、繊維製造時の反応効率の観点から、５〜６５が好ましく、１５〜２５がより好ましい。
【００４５】
［成分Ｃ］
本発明の組成物は成分Ｃとして、酸化合物（以下、「成分Ｃの酸化合物」又は単に「成分Ｃ」とも称する）を含有する。当該酸化合物は塩の態様であってもよく、即ち、本発明における「酸化合物」なる用語は、塩をも包含する概念である。成分Ｃは、成分Ｂと併用することにより、成分Ａのヒドロキシ基同士が成分Ｂを介して架橋反応する際にその架橋反応を促進させることができる。
【００４６】
成分Ｃの酸化合物としては、例えば、スルホン酸化合物、カルボン酸化合物等の有機酸化合物；塩酸、リン酸、硫酸、硝酸、臭化水素酸等の無機酸化合物等が挙げられる。
【００４７】
成分Ｃは、好ましくは有機酸化合物であり、より好ましくはスルホン酸化合物である。スルホン酸化合物としては、例えば、ｐ−トルエンスルホン酸、ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホナート、トリフルオロメタンスルホン酸等が挙げられ、好ましくはｐ−トルエンスルホン酸又はピリジニウム−ｐ−トルエンスルホナートである。
【００４８】
成分Ｃは単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００４９】
成分Ｃの酸化合物は、自体公知の方法又はそれに準ずる方法によって製造することができる。また、市販品を用いてもよい。
【００５０】
本発明の組成物における成分Ｃの含有割合は、架橋反応速度、架橋反応効率の観点から、０．０１〜１．０重量％が好ましく、０．０５〜０．５重量％がより好ましく、０．１〜０．３重量％が特に好ましい。
【００５１】
本発明の組成物に含まれる成分Ａと成分Ｃの重量比（成分Ａの重量／成分Ｃの重量）は、架橋反応速度、架橋反応効率の観点から、２０〜１２０が好ましく、８０〜１１０がより好ましい。
【００５２】
［成分Ｄ］
本発明の組成物は成分Ｄとして、溶剤（以下、「成分Ｄの溶剤」又は単に「成分Ｄ」とも称する）を含有する。
【００５３】
成分Ｄの溶剤は、少なくとも上記成分Ａ〜Ｃを均一に溶解又は分散し得、且つ、各成分と反応しないものであれば特に制限されないが、成分Ａ〜Ｃの溶解性の観点から、極性溶剤が好ましい。
当該極性溶剤としては、例えば、水、メタノール、エタノール、２−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、アセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられ、組成物の紡糸し易さのため、好ましくはアセトンとジメチルアセトアミドの混合溶剤であり、その好ましい混合比率（重量％）は、アセトン／ジメチルアセトアミド＝（９０重量％〜６０重量％）／（１０重量％〜４０重量％）である。
【００５４】
成分Ｄは単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００５５】
本発明の組成物における成分Ｄの含有割合は、本発明の組成物の濃度や、本発明の組成物の保存安定性の観点から、５０〜９５重量％が好ましく、５５〜９０重量％がより好ましく、６０〜８５重量％が特に好ましい。
【００５６】
本発明の組成物は、本発明の目的を著しく損なわない限り、成分Ａ〜Ｄ以外に、繊維形成用組成物に通常使用される添加剤を必要に応じて含んでもよい。当該添加剤としては、例えば、界面活性剤、レオロジー調整剤、薬剤、微粒子等が挙げられる。
【００５７】
本発明の組成物は、上記の成分Ａ〜Ｄを、あるいは、成分Ａ〜Ｄ及び上記の添加剤を、混合することにより調製できる。混合方法は特に制限されず、自体公知の方法又はそれに準ずる方法によって混合すればよい。
【００５８】
本発明の組成物は、繊維形成のために用いられる。本発明の組成物を用いて形成される繊維の種類は特に制限されないが、例えば、生体適合材料等に使用する場合は、ナノ繊維、マイクロ繊維等が好ましく、ナノ繊維がより好ましい。本発明において「ナノ繊維」とは、ナノメートルオーダー（例、１〜１０００ｎｍ）の直径を持つ繊維をいい、また「マイクロ繊維」とは、マイクロメートルオーダー（例、１〜１０００μｍ）の直径を持つ繊維をいう。
【００５９】
本発明の組成物を用いて形成される繊維の直径は、繊維の用途等に応じて適宜調整すればよいが、本発明の組成物の濃度、及び紡糸のし易さの観点から、１〜１０００ｎｍが好ましく、１０〜１０００ｎｍがより好ましい。本発明において、繊維の直径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて測定される。
【００６０】
２．繊維の製造方法
本発明の繊維の製造方法（以下、「本発明の方法」とも称する）は、本発明の組成物を紡糸する工程を含むことを、主たる特徴とする。
【００６１】
本発明の組成物の紡糸方法は繊維を形成できるものであれば特に制限されないが、例えば、メルトブロー法、複合溶融紡糸法、電界紡糸法等が挙げられ、繊維形成能の観点から、電界紡糸法が好ましい。
【００６２】
電界紡糸法は、公知の紡糸方法であり、公知の電界紡糸装置を用いて行うことができる。本発明の組成物をノズル（例、ニードル等）の先端から吐出する速度（吐出速度）；印加電圧；本発明の組成物を吐出するノズルの先端から、これを受け取る基板までの距離（吐出距離）等の各種条件は、製造する繊維の直径等に応じて適宜設定できる。吐出速度は、通常０．１〜１００μｌ／ｍｉｎであり、好ましくは０．５〜５０μｌ／ｍｉｎであり、より好ましくは１〜２０μｌ／ｍｉｎである。印加電圧は、通常０．５〜８０ｋＶであり、好ましくは１〜６０ｋＶであり、より好ましくは３〜４０ｋＶである。吐出距離は、通常１〜６０ｃｍであり、好ましくは２〜４０ｃｍであり、より好ましくは３〜３０ｃｍである。
【００６３】
本発明の方法は、本発明の組成物を紡糸した後に、該紡糸した繊維を、特定の温度で加熱する工程を更に含むことが好ましい。紡糸した繊維を特定の温度で加熱することにより、より優れた有機溶剤耐性を発現させることができる。
【００６４】
紡糸した繊維を加熱する温度は、通常７０〜３００℃の範囲であり、成分Ｂの架橋剤の反応性、及び成分Ａの高分子化合物の耐熱性の観点から、好ましくは８０〜２５０℃であり、より好ましくは９０〜２００℃である。当該温度が７０℃未満であると、成分Ａ同士の架橋反応が不十分であり、製造した繊維の有機溶媒耐性が低くなる傾向があり、３００℃を超えると、成分Ａの高分子化合物自体が熱による分解又は溶解等を起こし繊維が形成できない。
【００６５】
紡糸した繊維の加熱方法は、上記の加熱温度で加熱し得るものであれば特に制限されず、自体公知の方法又はそれに準ずる方法で適宜加熱することができる。該加熱方法の具体例としては、大気下にてホットプレート又はオーブン等を使用する方法等が挙げられる。
【００６６】
紡糸した繊維を加熱する時間は、加熱温度等に応じて適宜設定し得るが、架橋反応速度、生産効率の観点から、１分〜４８時間が好ましく、５分〜３６時間がより好ましく、１０分〜２４時間が特に好ましい。
【００６７】
本発明の方法で製造される繊維（以下、「本発明の繊維」とも称する）の種類は特に制限されないが、例えば、生体適合材料等に使用する場合は、ナノ繊維、マイクロ繊維等が好ましく、ナノ繊維がより好ましい。
【００６８】
本発明の繊維は、（Ａ）一般式（１）で表される単位構造を含む高分子化合物、（Ｂ）架橋剤及び（Ｃ）酸化合物を含有する。本発明の繊維に含まれる成分Ａ〜Ｃは、いずれも本発明の組成物に関して説明したものと同様のものであり、その好適な態様も同様である。
【００６９】
本発明の繊維の直径は、繊維の用途等に応じて適宜調整すればよいが、例えば、細胞培養足場材料として使用する場合は、細胞培養効率の観点から、１〜１０００ｎｍが好ましく、１０〜１０００ｎｍがより好ましい。
本発明の繊維の長さは、上記繊維の直径に対し１０００倍以上であることが望ましい。
繊維の合計の重さは、例えば１０μｇ／ｃｍ２以上である。
【００７０】
本発明の繊維の用途は特に制限されないが、後述の実施例に示されるように、本発明の繊維は優れた有機溶剤耐性を有していることから、生体適合材料に適している。また、本発明の繊維は、細胞培養足場として十分な機能を有することから、細胞培養足場材料に適している。
【００７１】
３．生体適合材料
本発明の生体適合材料は、本発明の繊維を含むことを、主たる特徴とする。本発明において「生体適合材料」とは、生体に対して悪影響を及ぼさず、医療用材料、化粧用材料等として利用可能な材料をいう。
【００７２】
本発明の生体適合材料の種類は特に制限されないが、例えば、細胞培養足場材料、創傷被覆材料、フェイスマスク（美容用、衛生管理用）等が挙げられる。中でも、本発明の繊維は細胞培養足場として十分な機能を有することから、細胞培養足場材料が好ましい。
【００７３】
本発明の生体適合材料は、本発明の繊維を原材料の一つとして使用し、自体公知の方法又はそれに準ずる方法によって製造することができる。
【実施例】
【００７４】
以下、本発明に係る具体例を説明するが、これによって本発明は何ら限定されるものではない。【００７５】
［高分子化合物１〜３の重量平均分子量の測定］
下記の高分子化合物１〜３の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定した。測定に用いた装置、測定条件は次の通りである。
装置：ＴＯＳＯＨ  ＨＬＣ−８３２０ＧＰＣ  ｓｙｓｔｅｍ
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ（登録商標）ＫＦ−８０３Ｌ、ＫＦ−８０２及びＫＦ−８０１
カラム温度：４０℃
溶離液：ＤＭＦ
流量：０．６ｍｌ／分
検出器：ＲＩ
標準試料：ポリスチレン【００７６】
＜高分子化合物１〜３の合成＞
（高分子化合物１）
２−ヒドロキシプロピルメタクリレート（東京化成工業株式会社製）５０．０ｇ、及び２，２’−アゾビス（イソ酪酸）ジメチル（和光純薬工業株式会社製）３．０ｇを２−ブタノン１２３．７ｇに溶解させ、窒素雰囲気下、加熱還流させた２−ブタノン８８．４ｇ中へ滴下した。滴下終了後、加熱還流を保ちながら、１７時間反応させた。その後、この反応混合液を１００ｍｌ程度の量まで濃縮し、ジエチルエーテルを加えてポリマーを析出させた。ポリマーをろ取した後、減圧下で乾燥することで、高分子化合物１を４７．３ｇ得た。重量平均分子量は、ポリスチレン換算で１１，８００であった。【００７７】
（高分子化合物２）
２−ヒドロキシプロピルメタクリレート（東京化成工業株式会社製）５０．０ｇ、及び２，２’−アゾビス（イソ酪酸）ジメチル（和光純薬工業株式会社製）０．５ｇを２−ブタノン１１７．８ｇに溶解させ、窒素雰囲気下、加熱還流させた２−ブタノン８４．２ｇ中へ滴下した。滴下終了後、加熱還流を保ちながら、１７時間反応させた。その後、この反応混合液を１００ｍｌ程度の量まで濃縮し、ジエチルエーテルを加えてポリマーを析出させた。ポリマーをろ取した後、減圧下で乾燥することで、高分子化合物２を４８．８ｇ得た。重量平均分子量は、ポリスチレン換算で３５，６００であった。【００７８】
（高分子化合物３）
２−ヒドロキシプロピルメタクリレート（東京化成工業株式会社製）５０．０ｇ、及び２，２’−アゾビス（イソ酪酸）ジメチル（和光純薬工業株式会社製）０．０５ｇを２−ブタノン１１６．８ｇに溶解させ、窒素雰囲気下、加熱還流させた２−ブタノン８３．４ｇ中へ滴下した。滴下終了後、加熱還流を保ちながら、１７時間反応させた。その後、この反応混合液を１５０ｍｌ程度の量まで濃縮し、ジエチルエーテルを加えてポリマーを析出させた。ポリマーをろ取した後、減圧下で乾燥することで、高分子化合物３を３１．６ｇ得た。重量平均分子量は、ポリスチレン換算で１５３，０００であった。【００７９】
＜繊維形成用組成物（溶液）の調製＞
（実施例１）
高分子化合物１  ０．８０ｇ、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル０．０４ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸０．００８ｇ、ジメチルアセトアミド０．３６０ｇ、及びアセトン１．０８ｇを混合した後、ミックスローターＶＭＲ−５（アズワン株式会社製）にて溶解するまで１００ｒｐｍで攪拌し、実施例１の繊維形成用組成物を得た。実施例１の繊維形成用組成物における高分子化合物１の含有割合は、約３５重量％である。【００８０】
（実施例２）
高分子化合物２  ０．７０ｇ、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル０．０３５ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸０．００７ｇ、ジメチルアセトアミド０．４００ｇ、及びアセトン１．１９ｇを混合した後、ミックスローターＶＭＲ−５（アズワン株式会社製）にて溶解するまで１００ｒｐｍで攪拌し、実施例２の繊維形成用組成物を得た。実施例２の繊維形成用組成物における高分子化合物２の含有割合は、約３０重量％である。【００８１】
（実施例３）
高分子化合物３  ０．７０ｇ、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル０．０３５ｇ、ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホナート０．００７ｇ、ジメチルアセトアミド０．４０ｇ、及びアセトン１．２ｇを混合した後、ミックスローターＶＭＲ−５（アズワン株式会社製）にて溶解するまで１００ｒｐｍで攪拌し、実施例３の繊維形成用組成物を得た。実施例３の繊維形成用組成物における高分子化合物３の含有割合は、約３０重量％である。【００８２】
（実施例４）
高分子化合物３  ０．７０ｇ、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル０．０３５ｇ、ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホナート０．００７ｇ、ジメチルアセトアミド０．６０ｇ、及びアセトン１．８ｇを混合した後、ミックスローターＶＭＲ−５（アズワン株式会社製）にて溶解するまで１００ｒｐｍで攪拌し、実施例４の繊維形成用組成物を得た。実施例４の繊維形成用組成物における高分子化合物３の含有割合は、約２２重量％である。【００８３】
（実施例５）
高分子化合物３  ０．３５ｇ、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル０．０１８ｇ、ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホナート０．００４ｇ、ジメチルアセトアミド０．４９ｇ、及びアセトン１．５ｇを混合した後、ミックスローターＶＭＲ−５（アズワン株式会社製）にて溶解するまで１００ｒｐｍで攪拌し、実施例５の繊維形成用組成物を得た。実施例５の繊維形成用組成物における高分子化合物３の含有割合は、約１５重量％である。【００８４】
（実施例６）
高分子化合物３  ０．６０ｇ、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル０．０３０ｇ、ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホナート０．００６ｇ、ジメチルアセトアミド０．４６ｇ、及びアセトン１．３９ｇを混合した後、ミックスローターＶＭＲ−５（アズワン株式会社製）にて溶解するまで１００ｒｐｍで攪拌し、実施例６の繊維形成用組成物を得た。実施例６の繊維形成用組成物における高分子化合物３の含有割合は、約２４重量％である。【００８５】
（比較例１）
高分子化合物３  ０．５０ｇ、ｐ−トルエンスルホン酸０．００５ｇ、ジメチルアセトアミド０．４４０ｇ、及びアセトン１．３２ｇを混合した後、ミックスローターＶＭＲ−５（アズワン株式会社製）にて溶解するまで１００ｒｐｍで攪拌し、比較例１の繊維形成用組成物を得た。比較例１の繊維形成用組成物における高分子化合物３の含有割合は、約２２重量％である。【００８６】
（比較例２）
高分子化合物３  ０．５０ｇ、１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル０．０２５ｇ、ジメチルアセトアミド０．４３４ｇ、及びアセトン１．３０ｇを混合した後、ミックスローターＶＭＲ−５（アズワン株式会社製）にて溶解するまで１００ｒｐｍで攪拌し、比較例２の繊維形成用組成物を得た。比較例２の繊維形成用組成物における高分子化合物３の含有割合は、約２２重量％である。【００８７】
（比較例３）
高分子化合物３  ０．５０ｇ、ジメチルアセトアミド０．４４３ｇ、及びアセトン１．３３ｇを混合した後、ミックスローターＶＭＲ−５（アズワン株式会社製）にて溶解するまで１００ｒｐｍで攪拌し、比較例３の繊維形成用組成物を得た。比較例３の繊維形成用組成物における高分子化合物３の含有割合は、約２２重量％である。【００８８】
【表１】
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【００８９】
註）ＰＬ−ＬＩ：１，３，４，６−テトラキス（メトキシメチル）グリコールウリル、ＰＴＳＡ：ｐ−トルエンスルホン酸、ＰｙＰＴＳ：ピリジニウム−ｐ−トルエンスルホナート、ＤＭＡｃ：ジメチルアセトアミド【００９０】
［電界紡糸法による繊維の製造方法］
下記の試験例１〜３において、電界紡糸法による繊維の製造は、エスプレイヤーＥＳ−２０００（株式会社フューエンス製）を用いて実施した。繊維形成用組成物は、１ｍｌのロック式ガラス注射筒（アズワン株式会社製）に注入し、針長１３ｍｍのロック式金属製ニードル２４Ｇ（武蔵エンジニアリング株式会社製）を取り付けた。ニードル先端から繊維を受け取る基板までの距離（吐出距離）は２０ｃｍとした。印加電圧は２５ｋＶとし、吐出速度は１０μｌ／ｍｉｎとした。【００９１】
［繊維形状の確認方法］
下記の試験例１〜３において、繊維形状の確認は、イオンスパッター（Ｅ−１０３０、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）にてＰｔ−Ｐｄを繊維に１分間蒸着した後、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（Ｓ−４８００、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を使用して、拡大倍率１０，０００倍で観察することにより行った。
繊維形状が維持されている場合は「良好」とし、繊維形状が維持されない場合は「不良」とした。【００９２】
［繊維径の測定方法］
下記の試験例１〜３において、繊維径（繊維の太さ）の測定は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（Ｓ−４８００、株式会社日立ハイテクノロジーズ製）を使用して、拡大倍率１０，０００倍の画像を撮影及び保存した後、付属の測長ツールにより行った。【００９３】
＜試験例１：加熱処理及び溶剤耐性試験＞
実施例１〜５及び比較例１〜３の繊維形成用組成物を、調製後すぐに、電界紡糸法により紡糸した後、得られた繊維に、表２に示す条件で加熱処理を施し、加熱処理後の繊維形状を確認した。
加熱処理を施した繊維をアセトンに１０秒間浸漬した後、再び繊維形状を確認し、繊維径を測定した。
結果を表２（加熱処理後の繊維形状）及び表３（アセトン浸漬後の繊維形状及び繊維径）に示す。【００９４】
【表２】
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【００９５】
【表３】
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【００９６】
実施例１〜５の繊維形成用組成物を用いて製造した繊維は、高分子化合物の分子量及び高分子化合物の含有量にかかわらず、良好な形状であった。
また、実施例１及び実施例５の結果より、本発明の繊維形成用組成物を電界紡糸して製造した繊維は、加熱処理が低温短時間（例えば、１１０℃１０分）であっても、有機溶剤耐性を保持することが示された。
つまり、本発明の繊維形成用組成物を電界紡糸法により紡糸して繊維を製造する場合、有機溶剤耐性に優れた繊維とするためには、１１０℃以上で加熱処理することがより望ましい。
また、上記条件にて電界紡糸を行なった場合、製造される繊維の繊維径は、成分Ａの高分子化合物の重量平均分子量と、繊維形成用組成物における成分Ａの高分子化合物の含有割合とに依存することが示唆された。従って、成分Ａの高分子化合物の重量平均分子量、及び繊維形成用組成物における成分Ａの高分子化合物の含有割合を調整することで、所望の繊維径の繊維を得ることが可能である。【００９７】
＜試験例２：室温保存安定性試験＞
実施例１、２、４及び比較例１の繊維形成用組成物を、２３℃で３週間保管した後、電界紡糸法により紡糸し、得られた繊維に、表４に示す条件で加熱処理を施し、加熱処理後の繊維形状を確認した。
加熱処理を施した繊維をアセトンに１０秒間浸漬した後、再び繊維形状を確認し、繊維径を測定した。
結果を表４（加熱処理後の繊維形状）及び表５（アセトン浸漬後の繊維形状及び繊維径）に示す。【００９８】
【表４】
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【００９９】
【表５】
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【０１００】
実施例１、２及び４の繊維形成用組成物は、２３℃で３週間保管した後でも良好な形状の繊維を形成でき、室温保存安定性に優れることが確認された。
一方、比較例１の繊維形成用組成物から得られた繊維は、１１０℃加熱後の繊維形状は良好であったが、１８０℃加熱後では良好な繊維形状を維持できなかった。
このことから、比較例１の繊維形成用組成物は、保存条件や加熱処理条件によって、繊維形成が不安定になることが推測された。
その原因としては、比較例１の繊維形成用組成物は架橋剤を含まないため、１８０℃で加熱処理すると架橋反応が十分に進行する前に、繊維が加熱に耐えられずに溶解したことが考えられる。【０１０１】
＜試験例３：細胞培養評価＞
実施例６の繊維形成用組成物を電界紡糸法により紡糸した後、得られた繊維上にて細胞培養評価を行った。なお、以下において、ＣＯ２インキュベーターにおけるＣＯ２の濃度（％）は、雰囲気中のＣＯ２の体積％で示した。また、ＰＢＳはリン酸緩衝生理食塩水（シグマアルドリッチジャパン社製）を意味し、ＦＢＳは牛胎児血清（Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ社製）を意味する。【０１０２】
［細胞の調製］
細胞は、ヒト胎児腎細胞株Ｈｅｋ２９３（ＤＳファーマバイオメディカル株式会社製）を用いた。細胞の培養に用いた培地は、１０％（ｖ／ｖ）ＦＢＳ及び１％（ｖ／ｖ）ＮＥＡＡ（Ｎｏｎ−Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ  Ａｍｉｎｏ  Ａｃｉｄｓ）（ＧＩＢＣＯ社製）を含むＥＭＥＭ（Ｅａｇｌｅ’ｓ  Ｍｉｎｉｍｕｍ  Ｅｓｓｅｎｔｉａｌ  Ｍｅｄｉｕｍ）培地（和光純薬工業株式会社製）を用いた。細胞は、３７℃ＣＯ２インキュベーター内にて５％二酸化炭素濃度を保った状態で、直径１０ｃｍシャーレ（培地１０ｍＬ）を用いて２日間以上静置培養した。引き続き、本細胞をＰＢＳ１０ｍＬで洗浄した後、トリプシン−ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）溶液（和光純薬工業株式会社製）１ｍＬを添加して細胞を剥がし、上記の培地１０ｍＬにて懸濁した。本懸濁液を遠心分離（株式会社トミー精工製、ＬＣ−２００、１０００ｒｐｍ／３分、室温）後、上清を除き、上記の培地を添加して細胞懸濁液を調製した。【０１０３】
［実施例６の繊維の製造］
実施例６の繊維形成用組成物を電界紡糸法により紡糸し、ガラス基板上に１０分間吹付けた後、１８０℃３０分間加熱処理した。ガラス基板には、ＴＥＭＰＡＸ  Ｆｌｏａｔ（登録商標）（Φ１２ｍｍ、厚さ１ｍｍ）を使用した。得られた繊維をエタノールで洗浄して風乾した後、繊維形状を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で確認した。実施例６の繊維形成用組成物から得られた繊維の繊維径は約５００ｎｍであった。
尚、以下において、実施例６の繊維形成用組成物を紡糸して繊維を形成したガラス基板を、便宜上「実施例６の繊維基板」と称する。【０１０４】
［細胞培養］
２４穴平底マイクロプレート（コーニング社製）に、実施例６の繊維基板、及び対照として未処理のガラス基板を配置し、１％（ｖ／ｖ）ペニシリン／ストレプトマイシン溶液（ＧＩＢＣＯ社製）を含むＥＭＥＭ培地（和光純薬工業株式会社製）に１５分浸漬した。この培地を除いた後、１．０×１０５ｃｅｌｌｓ／ｗｅｌｌに調製したＨｅｋ２９３（ヒト胎児腎細胞）の細胞懸濁液を各１ｍＬ加えた。その後、５％二酸化炭素濃度を保った状態で、３７℃で２４時間ＣＯ２インキュベーター内にて静置した。【０１０５】
［トリパンブルーを用いた細胞数計測］
２４時間の細胞培養の後、細胞培養を行った実施例６の繊維基板、及びガラス基板の上清を除き、ＰＢＳ２ｍＬで洗浄した。ＰＢＳを除いた後、トリプシン−ＥＤＴＡ溶液（和光純薬工業株式会社製）３００μＬを添加した。３７℃で５分ＣＯ２インキュベーター内にて静置した後、１０％（ｖ／ｖ）ＦＢＳを含むＥＭＥＭ培地を１ｍＬ添加し、ピペッティングにて細胞を剥がした。剥がした細胞を１．５ｍＬマイクロテストチューブ（エッペンドルフ社製）に移し、培養液の一部にトリパンブルー染色液（ＧＩＢＣＯ社製）を同量添加後、セルカウンター（Ｂｉｏ−Ｒａｄ社製、ＴＣ２０）にて生細胞数を計測した。        【０１０６】
［ＷＳＴ−８を用いた細胞数計測］
２４時間の細胞培養の後、細胞培養を行った実施例６の繊維基板、及びガラス基板の上清を除き、ＰＢＳ２ｍＬで洗浄した。ＰＢＳを除いた後、１０％（ｖ／ｖ）ＦＢＳ及び１％（ｖ／ｖ）ＮＥＡＡ（ＧＩＢＣＯ社製）を含むＥＭＥＭ培地を１ｍＬ添加し、さらに１００μＬのＷＳＴ−８試薬（キシダ化学株式会社製）を添加した。３７℃で１００分ＣＯ２インキュベーター内にて静置した後、反応溶液１００μＬを９６穴平底マイクロプレートに移し、吸光度計（モレキュラーデバイス社製、ＳｐｅｃｔｒａＭａｘ）にて４５０ｎｍの吸光度を測定した。【０１０７】
各細胞数計測の結果（ｎ＝３の平均値）を表６に示す。【０１０８】
【表６】
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【０１０９】
表６の結果から、実施例６の繊維基板上で細胞増殖することが分かり、実施例６の繊維形成用組成物により形成した繊維は、生体に対して無害であることが示された。さらに、実施例６の繊維基板上で培養した場合、ガラス基板上に比べて、細胞数の増加を示した。特に、ＷＳＴ−８による細胞数計測では、５０％の細胞数増加が認められた。トリパンブルーによる細胞数計測では、全ての細胞を回収して細胞数を測定できた訳ではないが、約３０％の細胞数増加が認められた。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明によれば、簡便に製造可能であり、有機溶剤耐性を有する繊維の製造のための繊維形成用組成物、該組成物を紡糸して得られる繊維、及び該繊維を含む生体適合材料を提供できる。
また、本発明によれば、室温保存安定性に優れた繊維形成用組成物も提供できる。
さらに、細胞培養足場として十分な機能を有する繊維の製造のための繊維形成用組成物、該組成物を紡糸して得られる繊維、及び該繊維を含む生体適合材料を提供できる。【０１１１】
本出願は、日本で出願された特願2013-180382（出願日：2013年8月30日）を基礎としており、その内容は本明細書に全て包含されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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