(57)【要約】疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を有する有機化合物とを疎水性溶媒に溶解した溶液を製造する段階と、前記溶液を静電紡糸法にて紡糸する段階、および捕集基板に累積される繊維構造体を得る段階を含む繊維構造体の製造方法により、再生医療分野において細胞培養の基材として適している大きな表面積をもち、空隙も大きく、親水性を制御することができる多孔質繊維および繊維構造体を提供する。
2004072336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を有する有機化合物よりなり、平均繊維径が０．１〜２０μｍ、空隙率が少なくとも５％である多孔質繊維。
【請求項２】
疎水性溶媒がハロゲン元素含有炭化水素である、請求の範囲第１項記載の多孔質繊維。
【請求項３】
ハロゲン元素含有炭素が、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエタン、ジブロモメタン、ブロモホルムよりなる群から選ばれる、請求の範囲第２項記載の多孔質繊維。
【請求項４】
疎水性溶媒に溶解可能なポリマーがポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレートよりなる群から選ばれる、請求の範囲第１項記載の多孔質繊維。
【請求項５】
複数の水酸基を有する有機化合物の数平均分子量が６２以上３００以下である、請求の範囲第１項記載の多孔質繊維。
【請求項６】
疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を有する有機化合物よりなり、平均繊維径が０．１〜２０μｍ、空隙率が少なくとも５％である多孔質繊維からなる繊維構造体。
【請求項７】
疎水性溶媒がハロゲン元素含有炭化水素である、請求の範囲第６項記載の繊維構造体。
【請求項８】
ハロゲン元素含有炭化水素が、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエタン、ジブロモメタン、ブロモホルムよりなる群から選ばれる、請求の範囲第７項記載の繊維構造体。
【請求項９】
複数の水酸基を有する有機化合物の数平均分子量が６２以上３００以下である、請求の範囲第６項記載の繊維構造体。
【請求項１０】
疎水性溶媒に溶解可能なポリマーが、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレートよりなる群から選ばれる、請求の範囲第１項記載の繊維構造体。
【請求項１１】
疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を有する有機化合物を疎水性溶媒に溶解した溶液を製造する段階と、前記溶液を静電紡糸法にて紡糸する段階、および捕集基板に累積される繊維構造体を得る段階を含む、平均繊維径が０．１〜２０μｍ、空隙率が少なくとも５％である多孔質繊維からなる繊維構造体の製造方法。
【請求項１２】
疎水性溶媒がハロゲン元素含有炭化水素である、請求の範囲第１１項記載の繊維構造体の製造方法。
【請求項１３】
ハロゲン元素含有炭化水素が、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエタン、ジブロモメタン、およびブロモホルムよりなる群から選ばれる、請求の範囲第１２項記載の繊維構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、凝固液を必要とせずに形成された多孔質繊維、およびそれよりなる繊維構造体、およびその製造方法に関する。
更に詳しくは、本発明は、疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を含有する有機化合物を主成分とする多孔質繊維、繊維構造体、およびその製造方法に関する。
【背景技術】  再生医療分野においては、細胞を培養する際に基材（足場）として多孔体が用いられることがある。多孔体としては吸収性有機物の凍結乾燥物や、発泡体、繊維構造体が知られている（例えば、非特許文献１参照。）。これら多孔体は細胞との親和性や生体内分解性、安全性などが必要とされるが、手術用縫合糸などに用いられるポリグリコール酸は優れた生体適合性と生体内分解性、安全性を有しており、ポリグリコール酸からなる繊維構造体を基材に用いることが検討されている（例えば、非特許文献１参照。）。
しかしながら、これら通常の方法で得られる繊維構造体は繊維径が大きすぎるため、細胞が接着できる表面積は不十分であり、表面積を大きくするために、より繊維径の小さい繊維構造体が望まれていた。
一方、繊維径の小さい繊維構造体を製造する方法として、静電紡糸法は公知である（例えば、特許文献１および２参照。）。静電紡糸法は、液体、例えば繊維形成物質を含有する溶液等を電場内に導入し、これにより液体を電極に向かって曳かせ、繊維状物質を形成させる工程を包含する。
通常、繊維形成物質は溶液から曳き出される間に硬化させる。硬化は、例えば冷却（例えば、紡糸液体が室温で固体である場合）、化学的硬化（例えば、硬化用蒸気による処理）、または溶媒の蒸発などにより行われる。
また、得られる繊維状物質は、適宜に配置した受容体上に捕集され、必要ならばそこから剥離することも出来る。また、静電紡糸法は不織布状の繊維状物質を直接得ることが出来るため、一旦繊維を製糸した後、更に繊維構造体を形成する必要がなく、操作が簡便である。
静電紡糸法によって得られる繊維構造体を、細胞を培養する基材に用いることは公知である。例えばポリ乳酸よりなる繊維構造体を静電紡糸法により形成し、この上で平滑筋細胞を培養することにより血管を再生することが検討されている（例えば、非特許文献２参照。）。
しかしながら、これら静電紡糸法を用いて得られた繊維構造体は、繊維径が細いために繊維間の距離が短い緻密な構造をとりやすい。これを細胞培養する基材として用いると、培養が進むにつれて繊維構造体を形成している繊維表面に、培養された細胞が堆積していき、繊維構造体表面が細胞で厚く覆われてしまう。その結果、繊維構造体の内部にまで栄養分などを含む溶液が十分に移動することが困難となり、繊維構造体の表面近傍でしか細胞培養が出来ないという問題点があった。
細胞培養中に、繊維構造体を形成している繊維の極表面にまで栄養分などを含む溶液を容易に移動できるようにする方法として、繊維構造体を形成する繊維自体を多孔質繊維にする方法が考えられる。
例えば、揮発性溶媒を含む溶液を用いた静電紡糸法により繊維表面に規則的な孔を有する繊維構造体を形成する方法が報告されている（非特許文献３および特許文献３参照。）。しかしながら、この方法では繊維表面が孔を有するのみで、繊維の内部まで多孔質化することは困難である。
また、親水性ポリマーと疎水性ポリマーとを含む溶液から静電紡糸法により繊維構造体を形成し、得られた繊維構造体を水に浸漬することで親水性ポリマーを抽出し、多孔質繊維を形成する方法も報告されている（非特許文献４および特許文献３参照。）。
しかしながらこの方法では、水による浸漬処理が必要となり操作が煩雑である。また、最終的に得られた多孔質繊維は実質的に疎水性ポリマーのみからなり、繊維構造体の親水性を制御することは出来ないという問題点を有していた。
【特許文献１】特開昭６３−１４５４６５号公報
【特許文献２】特開２００２−２４９９６６号公報
【特許文献３】国際公開第０２／１６６８０号パンフレット
【非特許文献１】大野典也、相澤益男監訳代表「再生医学」、株式会社エヌ・ティー・エス、２００２年１月３１日、２５８頁
【非特許文献２】ジョエル  ディー  スティッチェル、クリスティン  ジェイ  パウロスキー、ゲリー  イー  ネック、デビッド  ジーシンプソン、ゲリー  エル  ボーウリン（Ｊｏｅｌ  Ｄ．Ｓｔｉｔｚｅｌ，Ｋｒｉｓｔｉｎ  Ｊ．Ｐａｗｌｏｗｓｋｉ，Ｇａｒｙ  Ｅ．Ｗｎｅｋ，Ｄａｖｉｄ  Ｇ．Ｓｉｍｐｓｏｎ，Ｇａｒｙ  Ｌ．Ｂｏｗｌｉｎ）著、「ジャーナル  オブ  バイオマテリアルズ  アプリケーションズ２００１（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ２００１）」，１６巻，（米国），２２−３３頁
【非特許文献３】ミカエル  ボウニツキー、ウルフガン  チャド、トーマス  フリース、アンドリーズ  シャパー、マイケル  ヘルウィッグ、マーティン  スタインハート、アンドリーズ  グレイナー、ジョアキム  エイチ  ウェンドロフ（Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂｏｇｎｉｔｚｋｉ，Ｗｏｌｆｇａｎｇ  Ｃｚａｄｏ，Ｔｈｏｍａｓ  Ｆｒｅｓｅ，Ａｎｄｒｅａｓ  Ｓｃｈａｐｅｒ，Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｈｅｌｌｗｉｇ，Ｍａｒｔｉｎ  Ｓｔｅｉｎｈａｒｔ，Ａｎｄｒｅａｓ  Ｇｒｅｉｎｅｒ，Ｊｏａｃｈｉｍ  Ｈ．Ｗｅｎｄｒｏｆｆ）著、「ジャーナル  オブ  アドバンスド  マテリアルズ２００１（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ２００１）」，１３巻、（米国），７０−７２頁
【非特許文献４】ミカエル  ボウニツキー、トーマス  フリース、マーティン  スタインハート、アンドリーズ  グレイナー、ジョアキムエイチ  ウェンドロフ（Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｂｏｇｎｉｔｚｋｉ，Ｔｈｏｍａｓ  Ｆｒｅｓｅ，Ｍａｒｔｉｎ  Ｓｔｅｉｎｈａｒｔ，Ａｎｄｒｅａｓ  Ｇｒｅｉｎｅｒ，Ｊｏａｃｈｉｍ  Ｈ．Ｗｅｎｄｒｏｆｆ）著、「ポリマー  エンジニアリング  アンド  サイエンス２００１（Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ａｎｄ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２００１）」，４１巻，（米国），９８２−９８９頁
【発明の開示】
本発明の第一の目的は、再生医療分野において細胞培養の基材として適している材料を提供することであり、詳細には細胞培養に必要な栄養分等を含む溶液が細胞全体に容易に移動できるような繊維、および繊維構造体を提供することにある。
本発明の第二の目的は、抽出操作等の複雑な工程を必要としないで、親水性を付与された多孔質繊維構造体を得ることが可能な製造方法を提供することにある。
【図面の簡単な説明】  第１図は、本発明の製造方法の一態様を説明するための製造装置模式図である。
第２図は、本発明の製造方法の一態様を説明するための製造装置模式図である。
第３図は、実施例１の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第４図は、実施例１の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第５図は、実施例２の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第６図は、実施例２の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第７図は、実施例３の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第８図は、実施例３の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第９図は、実施例４の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第１０図は、実施例４の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第１１図は、実施例５の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第１２図は、実施例５の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第１３図は、実施例６の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第１４図は、実施例６の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第１５図は、実施例７の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第１６図は、実施例７の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第１７図は、実施例８の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第１８図は、実施例８の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第１９図は、実施例９の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第２０図は、実施例９の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第２１図は、比較例１の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第２２図は、比較例１の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第２３図は、比較例２の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第２４図は、比較例２の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
第２５図は、比較例３の操作で得られた繊維構造体の表面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率２０００倍）である。
第２６図は、比較例３の操作で得られた繊維の断面を撮影した電子顕微鏡写真図（撮影倍率１００００倍）である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明について詳述する。
本発明において繊維構造体とは、得られた一本または複数本の多孔質繊維が積層され、織り、編まれ若しくはその他の手法により形成された３次元の構造体を指す。具体的な繊維構造体の形態としては、例えば不織布が挙げられ、更にそれをもとに加工したチューブ、メッシュなども再生医療分野において好ましく用いることができる。
本発明の多孔質繊維および繊維構造体は、疎水性溶媒に溶解可能なポリマーを含有する。
本発明の疎水性溶媒とは、常温（例えば２７℃）で水を５％以上溶解することができず、液体である有機物質である。本発明の疎水性溶媒としては、ハロゲン元素含有炭化水素がポリマーの溶解性が良いため好ましい。より好ましい疎水性溶媒としては、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエタン、ジブロモメタン、ブロモホルムなどを挙げることが出来、特に塩化メチレンが好ましい。
これらの中で、揮発性溶媒を用いることが好ましい。ここで揮発性溶媒とは常圧での沸点が２００℃以下であり、常温（例えば２７℃）で液体である有機物質である。
本発明において「溶解可能な」とは、常温（例えば２７℃）でポリマー１重量％含有する溶液が沈殿を生じずに安定に存在することを意味する。該疎水性溶媒に溶解可能なポリマーとしては、ポリ乳酸、ポリ乳酸−ポリグリコール酸共重合体、ポリカプロラクトンなどの脂肪族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルメタクリレート、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、ポリビニルアセテート、ポリビニルメチルエーテル、ポリ（Ｎ−ビニルピロリドン）、ポリブチレンサクシネート、およびポリエチレンサクシネート並びにこれらの共重合体などが挙げられる。
これらのうち、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレートが好ましい。
本発明の多孔質繊維及び繊維構造体は、該疎水性溶媒に溶解可能なポリマーを１種のみ含有しても良く、２種以上含有しても良い。
本発明の多孔質繊維および繊維構造体は、複数の水酸基を有する有機化合物を含有する。複数の水酸基を有しない有機化合物を用いると、目的とする多孔質繊維を得ることができない、またその多孔質繊維からなる繊維構造体を安定に得ることができない、更に細胞培養が困難になる場合があり好ましくない。
水酸基を有する有機化合物の数平均分子量は６２以上３００以下であることが好ましい。数平均分子量が３００より大きいときは、多孔質繊維を形成することが困難であり好ましくない。
また、分子量が６２で複数の水酸基を有する有機化合物としては、その一例としてエチレングリコールが挙げられるが、分子量が６２未満で水酸基が複数ある有機化合物は実質的に存在しない。該有機化合物のより好ましい数平均分子量は６２以上２５０以下である。
このような複数の水酸基を有する有機化合物としては、エチレングリコール、プロピレングリコール（１，２−プロパンジオール）、１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールブロックポリマー等が挙げられる。
本発明においては、その目的を損なわない範囲で、疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を有する有機化合物以外の他のポリマーや他の化合物を併用（例えば、ポリマー共重合、ポリマーブレンド、化合物混合）しても良い。
本発明の多孔質繊維および繊維構造体は平均繊維径が０．１〜２０μｍである多孔質繊維より形成される。平均繊維径が０．１μｍより小さいと、再生医療用細胞培養基材として用いるには、生体内分解性が早すぎるため好ましくない。また平均繊維径が２０μｍより大きいと細胞が接着できる面積が小さくなり好ましくない。より好ましい平均繊維径は０．２〜１５μｍであり、特に好ましい平均繊維径は０．２〜１０μｍである。なお繊維径とは繊維断面が円形の場合はその直径を表す。しかし時には繊維断面の形状が楕円形になることもありうる。この場合の繊維径とは、該楕円形の長軸方向の長さと短軸方向の長さの平均をその繊維径として算出する。また繊維断面が円形でも楕円形でもない時には円、または楕円に近似して繊維径を算出する。
また、本発明の多孔質繊維は、繊維長が２０μｍ以上であることが好ましく、繊維長が２０μｍ以下であると、それによって得られる繊維構造体の力学強度が不十分なものとなる。繊維長は、好ましくは、４０μｍ以上であり、更に好ましくは１ｍｍ以上である。
本発明における多孔質繊維とは、繊維表面および繊維内部に、独立孔および／または連通孔を有する繊維を表しており、繊維内部の独立孔および／または連通孔が中空部を形成し、繊維全体として中空繊維となっていてもよい。
本発明の繊維構造体は、空隙率が少なくとも５％である多孔質繊維よりなる。ここで空隙率とは無作為に切断した繊維断面において、繊維表面に達している独立孔および連通孔と、繊維内部にある独立孔および連通孔、すなわち繊維形成物質（疎水性溶媒溶解可能なポリマー、複数の水酸基を有する有機化合物および必要なその他のポリマーやその他の化合物）が存在しない空間の面積の和が、それらの空間を含めた繊維断面全体の面積に対し、少なくとも５％を占めていることを意味する。該空隙率が５％より小さいと、細胞培養時に栄養分などを含む溶液が基材内部まで十分に浸透しないため好ましくない。該空隙率は１０％以上が好ましい。
すなわち本発明の好ましい形態としては、疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を有する有機化合物よりなり、平均繊維径が０．１〜２０μｍ、空隙率が少なくとも５％である多孔質繊維、およびそれからなる繊維構造体であり、疎水性溶媒に溶解可能なポリマーとして、脂肪族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレートを用いることが好ましい。
本発明の繊維構造体を製造する方法としては、先述の繊維径の繊維等が得られる手法であれば特に限定されないが、静電紡糸法が好ましい。以下、静電紡糸法により製造する方法について詳細に説明する。
本発明で用いる静電紡糸法では疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を有する有機化合物を疎水性溶媒に溶解した溶液を電極間で形成された静電場中に吐出し、溶液を電極に向けて曳糸し、形成される繊維状物質を捕集基板に累積することによって繊維構造体を得ることができる。また、繊維状物質が累積される際には既に本発明の多孔質繊維も形成されている。ここで繊維状物質とは、既に溶液中の溶媒が留去され、多孔質繊維、繊維構造体となっている状態のみならず、いまだ溶液の溶媒を含んでいる状態も示している。
まず静電紡糸法で用いる装置について説明する。本発明で用いられる電極は、金属、無機物、または有機物のいかなるものでも導電性を示しさえすれば良い。また、絶縁物上に導電性を示す金属、無機物、または有機物の薄膜を持つものであっても良い。本発明における静電場は一対又は複数の電極間で形成されており、いずれの電極に高電圧を印加しても良い。これは例えば電圧値が異なる高電圧の電極が２つ（例えば１５ｋＶと１０ｋＶ）と、アースにつながった電極の合計３つの電極を用いる場合も含み、または３本を越える数の電極を使う場合も含むものとする。
次に静電紡糸法による本発明の製造手法について更に詳細に説明する。まず疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を有する有機化合物を疎水性溶媒に溶解した溶液を製造する段階がある。本発明の製造方法における溶液中の疎水性溶媒に溶解可能なポリマーの濃度は１〜３０重量％であることが好ましい。疎水性溶媒に溶解可能なポリマーの濃度が１重量％より小さいと、濃度が低すぎるため繊維構造体を形成することが困難となり好ましくない。また、３０重量％より大きいと得られる繊維構造体の繊維径が大きくなり好ましくない。より好ましい疎水性溶媒に溶解可能なポリマーの濃度は２〜２０重量％である。
本発明における溶液中の複数の水酸基を有する有機化合物の濃度は２〜５０重量％であることが好ましい。複数の水酸基を有する有機化合物の濃度が２重量％より小さいと、繊維断面中の凹部および空隙部分の総面積が小さくなり、好ましくない。また、５０重量％より大きいと繊維構造体の形成が困難となり好ましくない。より好ましい複数の水酸基を有する有機化合物の濃度は４〜３０重量％である。
本発明に用いる複数の水酸基を有する有機化合物の沸点が低い場合、静電紡糸法にて紡糸する際に溶媒とともに一部蒸発することがある。本発明においては少なくとも供給した水酸基を有する有機化合物のうち１重量％以上が残存していることが好ましい。より好ましい含有量は５〜６０重量％、更に好ましい含有量は１０〜６０重量％である。
本発明の静電紡糸法による繊維構造体の製造方法においては、該疎水性溶媒は単独で用いても良く、複数の疎水性溶媒を組み合わせても良い。また、本発明の目的を損なわない範囲で他の溶媒を併用しても良い。疎水性溶媒の具体例については先述のとおりである。
次に前記溶液を静電紡糸法にて紡糸する段階について説明する。該溶液を静電場中に吐出するには、任意の方法を用いることが出来る。
以下、図１を用いて本発明の繊維構造体を製造するための好ましい一態様について更に具体的に説明する。
溶液（図１中２）をノズルに供給することによって、溶液を静電場中の適切な位置に置き、そのノズルから溶液を電界によって曳糸して繊維化させる。このためには適宜な装置を用いることができ、例えば注射器の筒状の溶液保持槽（図１中３）の先端部に適宜の手段、例えば高電圧発生器（図１中６）にて電圧をかけた注射針状の溶液噴出ノズル（図１中１）を設置して、溶液をその先端まで導く。
接地した繊維状物質捕集電極（図１中５）から適切な距離に該噴出ノズル（図１中１）の先端を配置し、溶液（図１中２）が該噴出ノズル（図１中１）の先端を出るときにこの先端と繊維状物質捕集電極（図１中５）の間にて繊維状物質を形成させる。
また、当業者に自明の方法で該溶液の微細滴を静電場中に導入することもでき、その好ましい一態様として図２を用いて以下に説明する。その際の唯一の要件は液滴を静電場中に置いて、繊維化が起こりうるような距離に繊維状物質捕集電極（図２中５）から離して保持することである。例えば、ノズル（図２中１）を有する溶液保持槽（図２中３）中の溶液（図２中２）に直接、直接繊維状物質捕集電極に対抗する電極（図２中４）を挿入しても良い。
該溶液をノズルから静電場中に供給する場合、数個のノズルを用いて繊維状物質の生産速度を上げることもできる。電極間の距離は、帯電量、ノズル寸法、紡糸液流量、紡糸液濃度等に依存するが、１０ｋＶ程度のときには５〜２０ｃｍの距離が適当であった。
また、印加される静電気電位は、一般に３〜１００ｋＶ、好ましくは５〜５０ｋＶ、より好ましくは５〜３０ｋＶである。所望の静電気電位は従来公知の技術のうち、任意の適切な方法で作れば良い。
上記説明は、電極が捕集基板を兼ねる場合であるが、電極とは別に、電極間に更に捕集基板を設け、そこに繊維構造体を捕集することも出来る。この場合、例えばベルト状物質を電極間に設置して、これを捕集基板とすることで、繊維構造体を連続的に生産することも可能となる。
最後に捕集基板に累積される繊維構造体を得る段階について説明する。本発明においては、該溶液を捕集基板に向けて曳糸する間に、条件に応じて溶媒が蒸発して繊維状物質が形成される。
通常の室温、大気圧下であれば捕集基板上に捕集されるまでの間に溶媒は完全に蒸発するが、もし溶媒蒸発が不十分な場合は減圧条件下で曳糸しても良い。この捕集基板上に捕集された時点で遅くとも本発明の多孔質繊維が形成されている。また、曳糸する温度は溶媒の蒸発挙動や紡糸液の粘度に依存するが、通常は、０〜５０℃である。そして多孔質繊維が更に捕集基板に累積されて本発明の繊維構造体が製造される。
すなわち本発明の製造方法の好ましい形態としては、疎水性溶媒に溶解可能なポリマーと複数の水酸基を有する有機化合物とを疎水性溶媒に溶解した溶液を製造する段階と、前記溶液を静電紡糸法にて紡糸する段階、および捕集基板に累積される繊維構造体を得る段階を含み、平均繊維径が０．１〜２０μｍ、空隙率が少なくとも５％である多孔質繊維からなる繊維構造体を得る方法である。この疎水性溶媒に溶解可能なポリマーとしては、脂肪族ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレートを用いることが本発明の好ましい形態であり、また疎水性溶媒として、揮発性溶媒を用いることが好ましい。
本発明によって得られる繊維構造体は、単独で用いても良いが、取扱性やその他の要求事項に合わせて、他の部材と組み合わせて使用しても良い。例えば、捕集基板として支持基材となりうる不織布や織布、フィルム等を用い、その上に繊維構造体を形成することで、支持基材と該繊維構造体を組み合わせた部材を作成することも出来る。
本発明によって得られる繊維構造体の用途は、再生医療用の細胞培養基材に限定されるものではなく、各種フィルターや触媒担持基材など、本発明の特徴である凹部や空孔を活用できる各種用途に用いることが出来る。
【実施例】  以下本発明を実施例により説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。また以下の各実施例、比較例における評価項目は以下のとおりの手法にて実施した。
空隙率：
得られた多孔質繊維または繊維構造体中の繊維断面の走査型電子顕微鏡写真を撮影した（撮影倍率１００００倍）。
その断面写真から、写真紙面中の繊維断面の全体部分を切り出しその重量を測定し、次に写真紙面中の繊維の空隙部分を切り出しその重量を測定した。それらの重量から繊維１本についての空隙率を算出し、その操作を５回繰り返し、その平均値を算出した。
平均繊維径：
得られた多孔質繊維または繊維構造体の表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）により撮影（撮影倍率２０００倍）して得た写真から無作為に２０箇所を選んで繊維径を測定し、全ての繊維径の平均値（ｎ＝２０）を求めて平均繊維径とした。
繊維長２０μｍ未満の繊維の存在確認：
得られた繊維構造体の表面を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）により撮影（倍率８０００倍）して得た写真を観察し、繊維長２０μｍ未満の繊維が存在するかどうか確認した。
水酸基を有する有機化合物の定量方法：
得られた繊維構造体を重クロロホルム（ＣＤＣｌ３）を溶媒として２０℃で１Ｈ−ＮＭＲ（日本電子株式会社製  ＪＮＭ−ＥＸ−２７０）を用いて測定を行い、用いたポリマーの化学構造と水酸基を有する有機化合物の化学構造に由来するプロトンの積分比から繊維構造体中のモル比を求め、それを元にして含有量（重量％）を計算した。
【実施例１】  ポリ乳酸（株式会社  島津製作所製：商品名「Ｌａｃｔｙ  ９０３１」）１重量部、エチレングリコール（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１重量部、塩化メチレン（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）８重量部を室温（２５℃）で混合し、僅かに白濁した溶液を作成した。
図２に示す装置を用いて、該溶液を繊維状物質捕集電極に５分間吐出した。噴出ノズルの内径は０．８ｍｍ、電圧は１２ｋＶ、噴出ノズルから繊維状物質捕集電極までの距離は１０ｃｍであった。得られた繊維構造体を走査型電子顕微鏡（株式会社日立製作所製「Ｓ−２４００」）で測定したところ、平均繊維径は３μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。
空隙率は約４０％であり、繊維構造体中のエチレングリコール含有量は１８．０重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図３および図４に示す。
【実施例２】  エチレングリコールの代わりにジエチレングリコール（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１重量部を用いた以外は実施例１と同様の操作を行った。平均繊維径は４μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。空隙率は約１５％であり、繊維構造体中のジエチレングリコール含有量は４７．９重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図５および図６に示す。
【実施例３】  実施例１において、エチレングリコールから代えてトリエチレングリコール（和光純薬工業株式会社製、試薬１級）１重量部を用いたこと以外は同様の操作を行った。平均繊維径は３μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。空隙率は約１５％であり、繊維構造体中のトリエチレングリコール含有量は４６．２重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図７および図８に示す。
【実施例４】  実施例１において、エチレングリコールから代えてポリエチレングリコール（平均分子量２００、和光純薬工業株式会社製、試薬１級）１重量部を用いたこと以外は同様の操作を行った。平均繊維径は２μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。空隙率は約１５％であり、繊維構造体中のポリエチレングリコール含有量は５０．０重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図９および図１０に示す。
【実施例５】  実施例１において、エチレングリコールから代えてプロピレングリコール（１，２−プロパンジオール）（和光純薬工業株式会社製、試薬特級）１重量部を用いたこと以外は同様の操作を行った。平均繊維径は４μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。空隙率は約１５％であり、繊維構造体中の１，２−プロパンジオール含有量は１５．３重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図１１および図１２に示す。
【実施例６】  実施例１において、ポリ乳酸から代えてポリカプロラクトン（平均分子量約７００００〜１０００００、和光純薬工業株式会社製）１重量部を用いたこと以外は同様の操作を行った。平均繊維径は４μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。空隙率は約１５％であり、繊維構造体中のエチレングリコール含有量は１６．７重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真を図１３および図１４に示す。
【実施例７】  実施例１において、ポリ乳酸から代えてポリカーボネート（帝人化成株式会社製：商品名「Ｐａｎｌｉｔｅ  Ｌ１２５０」）１重量部を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行った。平均繊維径は３μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。空隙率は約３５％であり、繊維構造体中のエチレングリコール含有量は１２．３重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真を図１５および図１６に示す。
【実施例８】  実施例１において、ポリ乳酸から代えてポリスチレン（平均分子量２５００００、関東化学株式会社製）１重量部を用いたこと以外は同様の操作を行った。平均繊維径は６μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。空隙率は約３５％であり、繊維構造体中のエチレングリコール含有量は１１．２重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図１７および図１８に示す。
【実施例９】  実施例１において、ポリ乳酸から代えてポリアリレート（ユニチカ株式会社製：商品名「Ｕ−ポリマー  Ｕ−１００」）１重量部を用いた以外は実施例１と同様の操作を行った。平均繊維径は３μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。空隙率は約３５％であり、繊維構造体中のエチレングリコール含有量は１２．５重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図１９および図２０に示す。
比較例１
実施例１において、エチレングリコールから代えて、塩化メチレンを９重量部用いたこと以外は同様の操作を行った。平均繊維径は２μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。繊維断面中には凹部や空孔部は見られず、空隙率は０％であった。繊維構造体中の水酸基を有する有機化合物の含有量は０重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図２１および図２２に示す。
比較例２
実施例１において、エチレングリコールから代えて、ポリエチレングリコール（平均分子量４００、和光純薬工業株式会社製、試薬１級）１重量部を用いたこと以外は同様の操作を行った。平均繊維径は３μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。繊維断面中には凹部や空孔部は見られず、空隙率は０％であった。繊維構造体中のポリエチレングリコール含有量は５０．０重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図２３および図２４に示す。
比較例３
実施例１において、エチレングリコールから代えて、ポリエチレングリコール（平均分子量６００、和光純薬工業株式会社製、試薬１級）１重量部を用いたこと以外は同様の操作を行った。平均繊維径は３μｍであり、繊維径２０μｍ以上の繊維は観察されなかった。また、繊維長２０μｍ未満の繊維は観察されなかった。繊維断面中には凹部や空孔部は見られず、空隙率は０％であった。繊維構造体中のポリエチレングリコール含有量は５０．０重量％であった。繊維構造体の表面および繊維断面の走査型電子顕微鏡写真図を図２５および図２６に示す。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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