(57)【要約】【課題】  パターンに従って細胞の接着、増殖、移動、分化など様々な機能を制御できる基材を提供する。【解決手段】  表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させたことを特徴とする基材を提供する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させたことを特徴とする基材。
【請求項２】
有機系ナノファイバーを溶媒に分散した混合液を使用して表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させたことを特徴とする請求項１に記載の基材。
【請求項３】
溶媒が水および／またはアルコール類であることを特徴とする請求項２記載の基材。
【請求項４】
有機系ナノファイバーの濃度が５ｗｔ％以下である混合液を用いることを特徴とする請求項２あるいは３に記載の基材。
【請求項５】
スタンプ法あるいはステンシル法あるいはスプレー法を使用して表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基材。
【請求項６】
有機系ナノファイバーが合成ポリマーからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の基材。
【請求項７】
合成ポリマーが熱可塑性ポリマーであることを特徴とする請求項６記載の基材。
【請求項８】
熱可塑性ポリマーがナイロンあるいはポリブチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項７記載の基材。
【請求項９】
有機系ナノファイバーの数平均による単繊維径の平均直径が１〜２００ｎｍであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の基材。
【請求項１０】
有機系ナノファイバーの結晶化度が２０％以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の基材。
【請求項１１】
有機系ナノファイバーを含むパターンに機能性薬剤を吸着させたことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の基材。
【請求項１２】
機能性薬剤が細胞の接着、増殖あるいは分化を制御することを特徴とする請求項１１記載の基材
【請求項１３】
有機系ナノファイバーを含むパターンに細胞を接着させたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の基材。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の基材を用いることを特徴とする細胞培養用あるいは組織再生用に使用される成型体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細胞培養あるいは組織再生用などの医療、診断、研究、分析分野において使用するナノファイバーパターンを形成させた基材、また該基材を用いた成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
再生医療をはじめとする細胞を扱う医療あるいは研究用の材料として細胞の足場となる基材の設計が重要であるが、近年、このような細胞の足場となる基材の表面を所定のパターンに微細加工する技術が注目を浴びている。足場となる基材自体あるいは基材表面を修飾して所定のパターンに微細加工することにより、細胞の接着性、増殖性、移動性などの機能を基材上で所定のパターンに従って制御することが可能となり、例えば、基材表面上である特定の形状をした組織、細胞集合体を形成させることや、細胞の集合体を一定の間隔で配列させて集合体毎に細胞を分析することができるようになる。このため、このような技術を応用すれば、細胞培養、再生医療、組織工学、細胞医療、診断機器、バイオセンサー、バイオチップ、ドラッグスクリーニング、ドラッグデリバリーを用途とした医療用、診断用、研究用、分析用のデバイス開発が可能となる。
【０００３】
このようなパターン化に代表される表面微細加工技術については様々な方法が検討されているが、リソグラフィーの手法を用いてミクロンレベルでパターン形成を行うことが一般的であり、特に自己集合単分子膜を用いた基材表面パターン化技術により細胞の接着や増殖などの機能制御を行う試みが数多く報告されている。しかし、これらの技術においては自己集合単分子膜を使用するために基材表面の素材が金などに限定されてしまうという問題がある。また、パターンを形成させるための物質が限定されているため、機能制御に効果のある細胞が限定されてしまう、あるいは制御する機能自体が限定されてしまうといった問題がある。また、細胞機能を制御する物質としてコラーゲンなどの生体物質を使用してパターンを形成した場合には、基材の滅菌および分解などによる保存安定性が問題となり、さらには医療用として使用する場合には生体物質を抽出したホスト動物からの未知の生化学物質やプリオンなどの病原タンパクの感染が問題となる恐れがあった。
【０００４】
一方、細胞の機能制御の観点から、足場材料の形態として生体内の細胞環境である細胞外マトリクスの構造を模倣したナノレベルの直径を持つナノファイバーを細胞の足場として展開することが注目を浴びている。ナノファイバーの集合体を細胞培養用あるいは組織再生用の足場として使用することが細胞の認識及び接着性や増殖性に影響を与え、細胞培養や組織形成に有効であるとされている（非特許文献１、非特許文献２参照）。このため、ナノファイバーを使用することにより生体物質を使用することなく細胞の機能制御を行うことに期待がされている。
【０００５】
これらに使用するナノファイバーを作製するのに使用されている一般的な方法としては、エレクトロスピニング法が知られている。この方法では、ポリマーを電解質溶液に溶解した後、ポリマー溶液に数千〜３万ボルトという高電圧を印加して口金から押し出し、ポリマー溶液の高速ジェットおよびそれに引き続くジェットの折れ曲がり及び膨張により極細化する。この技術を用いると、条件により単糸繊度が単糸直径で数十ｎｍ相当とすることができる場合もあるが、一般的には数百ｎｍレベルの繊維径であり、しかも、この技術で作製されるナノファイバーの直径は一般に不均一であり、一部に数マイクロメートルの直径を持つようなビーズに糸を通したようなネックレス状のナノファイバーが形成されることもある。また、エレクトロスピニング法で得られる繊維・繊維製品の形状は不織布に限定されるとともに、繊維化の過程で溶媒が蒸発するため、得られた繊維集合体は配向結晶化していない場合が多く、強度も通常の繊維製品に比べてごく弱い物しか得られていない。これらは様々な材料、基材として要求される機械的耐久性、柔軟性を備えていないので、応用展開に大きな制約があった。
【０００６】
このようなナノファイバーを医療用、研究用などの分野で様々な用途に発展させるには、材料、基材表面に置いて所定のパターンに微細加工させる技術が非常に重要な技術であり、ナノファイバーを基材表面にパターン形成させることにより細胞機能制御を行う技術が望まれている。しかし、上記したような従来のエレクトロスピニングを使用したナノファイバー技術では様々な問題点があるため、基材表面にナノファイバーを含むパターンを自由に形成させることは不可能であった。
【０００７】
また、無機系のカーボンナノファイバーを基材表面にパターン化する技術は開発されているが（特許文献１参照）、無機系ナノファイバーはその剛直性あるいは表面性質から生体物質あるいは細胞との相互作用が良好ではない。従って、無機系ナノファイバーを上記のような細胞を扱う医療用、研究用分野に使用するには不向きであった。
【非特許文献１】Ｊ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ｍａｔ．Ｒｅｓ，６０，６１３（２００２）
【非特許文献２】Ｔｉｓｓｕｅ  Ｅｎｇ．，１１，１０１（２００５）
【特許文献１】特開２００２−１１５０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決しようとするものであり、有機系ナノファイバーを含むパターンに従って細胞の接着、増殖、移動、分化など様々な機能を制御できる基材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解説するために、以下により構成される。
（１）表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させたことを特徴とする基材。
（２）有機系ナノファイバーを溶媒に分散した混合液を使用して表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させたことを特徴とする（１）に記載の基材。
（３）溶媒が水および／またはアルコール類であることを特徴とする（２）記載の基材。
（４）有機系ナノファイバーの濃度が５ｗｔ％以下である混合液を用いることを特徴とする（２）あるいは（３）に記載の基材。
（５）スタンプ法あるいはステンシル法あるいはスプレー法を使用して表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させたことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の基材。
（６）有機系ナノファイバーが合成ポリマーからなることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の基材。
（７）合成ポリマーが熱可塑性ポリマーであることを特徴とする（６）記載の基材。
（８）熱可塑性ポリマーがナイロンあるいはポリブチレンテレフタレートであることを特徴とする（７）記載の基材。
（９）有機系ナノファイバーの数平均による単繊維径の平均直径が１〜２００ｎｍであることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の基材。
（１０）有機系ナノファイバーの結晶化度が２０％以上であることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の基材。
（１１）有機系ナノファイバーを含むパターンに機能性薬剤を吸着させたことを特徴とする（１）〜（１０）のいずれかに記載の基材。
（１２）機能性薬剤が細胞の接着、増殖あるいは分化を制御することを特徴とする（１１）記載の基材。
（１３）有機系ナノファイバーを含むパターンに細胞を接着させたことを特徴とする（１）〜（１２）のいずれかに記載の基材。
（１４）（１）〜（１３）のいずれかに記載の基材を用いることを特徴とする細胞培養用あるいは組織再生用に使用される成型体。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、基材表面においてナノファイバーの持つナノレベルの構造体を細胞が認識することにより、有機系ナノファイバーを含むパターンに従って細胞の接着、増殖、移動、分化など様々な機能を制御できる基材を提供することができる。また、ナノファイバーの持つ比表面積の大きさや徐放性を利用して、パターンに従ってタンパク質を吸着、徐放化して細胞の機能制御を行うことも可能となる。また、この基材により細胞培養用あるいは組織再生用の新しい細胞足場材料開発が可能となり、これら基材は医療、研究あるいは分析分野に使用されるデバイスとして展開することもできる。また、合成ポリマーからなる有機系ナノファイバーを使用することにより滅菌が容易であり、保存安定性に優れるという利点を持った基材を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させたことを特徴とする基材である。
【００１２】
本発明で言うところの有機系ナノファイバーとは、有機系ポリマーからなるナノファイバーのことを指す。また、パターンは有機系ナノファイバーを含んでおり、該ナノファイバーは一次元、二次元あるいは三次元状態で集合しており、集合状態は規則性を持っていても持たなくても良い。
【００１３】
本発明で言うところのパターンとは、二次元的な広がりのある形状が型、類型、様式などとして認識できるような対象を指し、一般に図形、絵、像、型、文字、模様など空間的な物の形として認識されるものを指す。該パターンは任意の形状であれば良く、パターン自体に規則性があっても無くても良い。
【００１４】
本発明で言うところの基材とは、その表面にナノファイバーあるいはナノファイバーを溶媒に分散した混合液を載せることができるような土台、基礎、基盤となるようなまとまった構造を持ち、また細胞の足場としての役割をはたすことができるような材料を指す。また、基材の形状は平面状でも立体構造をとっていても良く、例えばフラスコ、シャーレ、ウェル、プレート、多穴ウェル、多穴プレート、スライド、フィルム、バック、カラム、タンク、ボトル、中空糸、不織布、繊維状、スポンジ状、粒子状などがあげられ、細胞培養用や組織再生用として使用される形状をとることができる。
【００１５】
本発明においては、有機系ナノファイバーを溶媒に分散した混合液を使用することにより、表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させることが好ましい。該混合液を用いる方法により簡単に様々なパターンを自由に形成させることができる。
【００１６】
本発明の有機系ナノファイバーを溶媒に分散した混合液は有機系ナノファイバーと溶媒を含む構成でなされており、溶液状物、懸濁状物、乳液状物、ゲル状物、ゾル状物、エアロゾル状物であっても良い。また、溶媒は、水および／または油および／または有機溶媒の組み合わせの溶媒を使用することができる。油としては特に限定はされないが、アマニ油、トウモロコシ油、オリーブ油、ヒマワリ油、菜種油、ゴマ油、大豆油、カカオ油、ヤシ油、パーム油、モクロウなどの天然油やパラフィン、ワセリン、セレシン、流動パラフィン、スクワラン、ワックス、高級脂肪酸、シリコーン油、架橋シリコーン油などを用いることができ、また単独でも２種類以上を組み合わせても使用可能である。また、有機溶媒としては特に限定されないが、アルコール類、エステル類、グリコール類、グリセリン類、ケトン類、エーテル類、アミン類、乳酸・酪酸などの低級脂肪酸類、ピリジン、テトラヒドロフラン、フルフリルアルコール、アセトニトリル類、乳酸メチル、乳酸エチルなどがあり、単独でも２種類以上の組み合わせても使用可能である。有機系ナノファイバーを溶解しない組み合わせであればどのような溶媒も使用できるが、特に有機系ナノファイバーの分散性及び蒸発のしやすさから、溶媒としては水および／またはアルコール類を使用することが好ましい。アルコール類としては特に限定されないが、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノールなどが好ましい。
【００１７】
また、該混合液に各種分散剤を添加することにより、ナノファイバーの均一分散性および安定性を維持することができる。水溶液系分散剤としては、アニオン系、カチオン系、ノニオン系のいずれのものも使用することができる。ただし、同じ化学組成の分散剤であっても、その分子量や有機系ナノファイバーを構成するポリマーの種類、ナノファイバーの濃度、また他の配合剤の影響も受けるので、ナノファイバーの種類、用途の目的毎に適切に選択し、溶液を調整することが好ましい。分散剤の濃度は、配合溶液全体に対し０．０１〜１．０ｗｔ％であれば十分な分散効果が得られる。また、溶媒が油性溶媒や有機溶媒の場合には、アクリルアミド系、シリコーン系、フッ素系分散剤を使用することができる。
【００１８】
該混合液中の有機系ナノファイバー濃度は５ｗｔ％以下が好ましく、１．０ｗｔ％〜０．０００１ｗｔ％とすることがより好ましく、０．３〜０．００３ｗｔ％とすることがさらに好ましい。５ｗｔ％以上になると混合液がゲル状物となるため流動性が無く、下記するような任意の形状に有機系ナノファイバーをパターン形成する際のハンドリングが難しくなる。また、０．００３ｗｔ％以上であれば分散性および長期間の分散安定化に有効である。
【００１９】
本発明では、上記の有機系ナノファイバーを含む混合液を使用し、基材表面に該混合液のパターンを形成した後、溶媒を除去する方法を用いることにより、表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させた基材を得ることができる。ここにおいて、基材表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させる際にピペット、スポッター、アレイヤーを使用して基材上に混合液をスポットすれば円状のナノファイバーパターンを形成することができる。さらに、スタンプ法、ステンシル法、スプレー法などを使用すると精密なパターンを形成することができるが、これらの方法に限定されない。
【００２０】
スタンプ法は、図１に示す手順により有機系ナノファイバーを含む混合液のパターンを形成する方法である。すなわち、所定のパターンを持つスタンプの表面に混合液を保持させ（図１（ａ））、このスタンプを基材表面に押しつけた後（図１（ｂ））、スタンプを基材表面からはがし、混合液を基材表面に転写する（図１（ｃ））。以上の操作により、基材表面において有機系ナノファイバーを含む混合液のパターンを形成する。スタンプとしては、シリコーン製、ゴム製などの各種ポリマーによる成型品を使用でき、熱硬化性、熱可塑性、あるいはＵＶ硬化性のポリマーを用いることによりスタンプとして任意の形状をもつ成型品を作製することができる。特に、成型性の良さおよび混合液の保持性能の点から、ポリジメチルシロキサン製のスタンプを用いることが好ましい。所定のパターンをスタンプ表面に凸型として持つように成型する方法としては、通常の方法を使用することができる。例えば、金属、ポリマーなどで凹型のモールド（型）を作製しておき、このモールド内でスタンプとなる高分子を硬化して成型する方法、あるいはリソグラフィーなどを利用したエッチングの手法により直接成型しても良い。これらスタンプ表面に有機系ナノファイバーを含む混合液を保持させるが、この際、スタンプを混合液に含浸させる、あるいは混合液をスタンプ表面に添加するなど様々な方法をとることができる。このように表面に混合液を保持させたスタンプを用い、このスタンプを基材表面に押しつけて混合液を転写し、有機系ナノファイバーを転写した後、スタンプを基材表面からはがすのは、スタンプを基材表面に押しつけた直後でも良いし、溶媒を除去した後のいずれでも良い。
【００２１】
ステンシル法は、図２に示す手順により混合液のパターンを形成する方法である。すなわち、所定のパターンの穴をもつ型板（ステンシル）を使用し、この型板を基材表面に密着させた後に（図２（ａ））、ナノファイバーを含む混合液をこの型板の穴を通して基材表面に接触させた後に（図２（ｂ））、型板を基材表面からはがす（図３（ｃ））。以上の操作により、基材表面において有機系ナノファイバーを含む混合液のパターンを形成する方法である。型板は金属製であってもポリマー製であっても良いが、密着性の面からポリマー製が好ましく用いられ、ゴム製あるいはシリコーン製のものを用いることができる。ナノファイバーを含む混合液をこの型板の穴を通して基材表面に接触させる際には、スポイトなどを用いて溶液のまま型板の穴に添加しても良いし、混合液をスプレーして型板の穴を通して基材表面に接触させても良い。
【００２２】
スプレー法は、有機系ナノファイバーを含む混合液を基材表面に粒子状態でスプレーすることにより、混合液を所定のパターンを形成させる方法である。具体的には、霧吹きなどとして使用される通常のスプレーの他、エレクトロスプレー、インクジェットなどを使用して基材表面に混合液を所定のパターンに形成させることが可能である。エレクトロスプレーを使用する方法は、混合液の粒子径を制御することにより様々な直径を持つスポット状のパターンを形成することができる。また、インクジェットを使用する方法は、混合液の粒子を望み通りに配置することにより望み通りのパターンを形成することが可能となる。
【００２３】
以上のような方法で基材表面に混合液を所定のパターンとして形成した後、必要に応じて溶媒を除去するが、溶媒を除去するためには加熱処理あるいは減圧処理することも可能である。加熱する際の温度は、基材あるいはナノファイバーの耐熱温度以下であることが好ましい。また、耐熱温度が低い場合には減圧処理により溶媒を除去することも可能であり、加熱処理と減圧処理を組み合わせることも可能である。溶媒を除去した場合、基材表面とナノファイバーの密着性が向上する。
【００２４】
以上のような方法により表面にナノファイバーを含むパターンを形成させた基材を得ることができるが、ナノファイバーの成型性の高さ、扱いやすさ、また細胞や生体物質との親和性の高さから、ナノファイバーとしては有機系のナノファイバーを使用する。カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーンなどの無機系ナノファイバーは、その剛直性あるいは表面性質から、本発明の用途として使用される細胞培養などに不向きである。
【００２５】
本発明に用いる有機系ナノファイバーとしては、医療用として使用する場合の蒸気滅菌、放射線滅菌、ガス滅菌などの滅菌処理のしやすさ、常温常圧における保存安定性、また生産性の点から合成ポリマーからなることが好ましい。また、ナノファイバーとしての成型性の点から、該合成ポリマーは熱可塑性ポリマーであることが好ましい。熱可塑性ポリマーとしては、例えばポリオレフィン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエステル、フッ素系高分子、ポリ乳酸またはポリビニルアルコール、並びにそれらの誘導体があげられる。また、ポリマーの融点が１６５℃以上であるとナノファイバーの耐熱性が良好である。ポリ乳酸（ＰＬＡ）は１７０℃、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）およびポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）は２２５℃、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）は２５５℃、ナイロン６（Ｎ６）は２２０℃であることから、ポリアミドとしてはナイロン、ポリエステルとしてはポリブチレンテレフタレートを使用することが好ましい。また、ポリマーには粒子、難燃剤、帯電防止剤、イオン性物質等の添加物を含有させていても良い。またポリマーの性質を損なわない範囲で他の成分が共重合されていても良い。
【００２６】
本発明のナノファイバーは、単繊維直径が１ｎｍ以上１０００ｎｍ未満の単繊維のことを言うが、本発明では数平均による単繊維直径が１〜２００ｎｍのナノファイバーを含むことが重要である。このようなナノファイバー集合体は単繊維直径がマイクロファイバー繊維の１／１０〜１／１００以下であるため、比表面積が飛躍的に大きくなるという特徴がある。このため、通常の繊維糸程度では見られなかったナノファイバー特有の性質が得られる。特に単繊維直径が２００ｎｍ以下となると、比表面積が飛躍的に大きくなるだけでなく、繊維間に無数の数ｎｍ〜数百ｎｍの空隙を有するため、ナノファイバー特有の優れた吸着あるいは吸収特性を示す。この観点から、単繊維直径は１〜２００ｎｍであることが好ましく、より好ましくは２５〜２００ｎｍ、さらに好ましくは１〜１００ｎｍである。これらの中でも特に好ましくは３０〜１００ｎｍであり、最も好ましくは３０〜８０ｎｍである。単繊維直径が３０ｎｍ以下だと繊維強度が不足する傾向がある。
【００２７】
ここで、数平均による単繊維直径は以下のようにして求めることができる。すなわち、単繊維束の横断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、同一横断面内で無作為抽出した３００本以上の単繊維直径を円換算で測定し平均することで求めることができる。
【００２８】
また、本発明で用いる有機系ナノファイバーは、結晶化度が２０％以上であることが好ましい。従来のエレクトロスピニング法で得られるナノファイバーなどのように、結晶化度の低い有機系ナノファイバーは、引っ張り強度や収縮性など機械的耐久性、柔軟性がないため、有機系ナノファイバーを含む混合液を作製する際の様々な処理に対応することが困難である。
【００２９】
本発明で用いる有機系ナノファイバーの製造方法は特に限定されるものではないが、以上のような条件を満たす有機系ナノファイバーの生産方法として、以下に示すようなポリマーアロイ溶融紡糸を使用する方法を採用することが好ましい。
【００３０】
すなわち、２種類以上の溶剤に対する溶解性の異なるポリマーをアロイ化したポリマーアロイ溶融体となし、これを紡糸した後、冷却固化して繊維化する。そして必要に応じて延伸・熱処理を施しポリマーアロイ繊維を得る。そして、易溶解性ポリマーを溶剤で除去することにより本発明に使用する有機系ナノファイバーを得ることができる。
【００３１】
ここで、有機系ナノファイバーの前駆体であるポリマーアロイ繊維中で易溶解性ポリマーが海（マトリックス）、難溶解性ポリマーが島（ドメイン）となし、その島サイズを制御することが重要である。ここで、島サイズは、ポリマーアロイ繊維の横断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察し、直径換算で評価したものである。前駆体中での島サイズによりナノファイバーの直径がほぼ決定されるため、島サイズの分布はナノファイバーの直径分布に準じて設計される。このため、アロイ化するポリマーの混練が極めて重要であり、本発明では混練押出機や静止混練器等によって高度に混練する方法をもちいることができる。なお、単純なチップブレンド（例えば特開平６−２７２１１４号公報）では混練が不足するため、数十ｎｍサイズで島を分散させることは困難である。
【００３２】
また、島を数十ｎｍサイズで超微分散させるには、ポリマーの組み合わせも重要であり、島ドメイン（ナノファイバー断面）を円形状に近づけるためには、島ポリマーと海ポリマーは非相溶のものを用いる。しかしながら、単なる非相溶ポリマーの組み合わせでは、島ポリマーが充分超微分散化し難い。このため、組み合わせるポリマーの相溶性を最適化するが、このための指標の一つが溶解度パラメータ（ＳＰ値）である。ＳＰ値とは（蒸発エネルギー／モル容積）１／２で定義される物質の凝集力を反映するパラメータであり、ＳＰ値が近い物同士では相溶性が良いポリマーアロイが得られる可能性がある。ＳＰ値は種々のポリマーで知られているが、例えば「プラスチック・データブック」旭化成アミダス株式会社／プラスチック編集部共編、１８９ページ等に記載されている。ポリマー２種のＳＰ値の差分が１〜９（ＭＪ／ｍ３）１／２であると、非相溶化による島ドメインの円形化と超微分散化を両立させやすい。
【００３３】
さらに、溶融粘度も重要であり、島を形成するポリマーの方を低く設定すると剪断力による島ポリマーの変形が起こりやすいため、島ポリマーの微分散化が進みやすい。ただし、島ポリマーを過度に低粘度にすると海化しやすくなり、繊維全体に対するブレンド比を高くできないため、島ポリマー粘度は海ポリマー粘度の１／１０以上とするのが好ましい。また、海ポリマーの溶融粘度は紡糸性に大きな影響を与える場合があり、海ポリマーとして１００Ｐａ・ｓ以下の低粘度ポリマーを用いると島ポリマーを分散させ易い。また、これにより紡糸性を著しく向上できる。
【００３４】
超微分散化したポリマーアロイを紡糸する際は、紡糸口金設計が重要であるが、糸の冷却条件も重要である。ポリマーアロイは非常に不安定な溶融流体であるため、口金から吐出した後に速やかに冷却固化させる。
【００３５】
また、紡糸されたポリマーアロイ繊維には延伸・熱処理を施すことが可能であり、延伸の際の予熱温度を島ポリマーのガラス転移温度（Ｔｇ）以上の温度することで、糸斑を小さくすることができる。
【００３６】
本発明において、有機系ナノファイバーを含む混合液を作製する際の様々な処理に対応することができるような機械的耐久性、柔軟性を持つために、有機系ナノファイバーの結晶化度は２０％以上であることが好ましい。上記製造方法によって製造された有機系ナノファイバーは、従来のエレクトロスピニング法により製造された有機系ナノファイバーとは全く異なり、前駆体であるポリマーアロイ繊維を延伸・熱処理することにより有機系ナノファイバーも延伸・熱処理することが可能となっているため、その結晶化度を２０％以上にすることが可能である。従って、通常の衣料用繊維と同等の強度を持つため、引っ張り強度や収縮性など機械的耐久性、柔軟性を持つ有機系ナノファイバーを作製することが可能となり、有機系ナノファイバーを含む混合液を作製する際の様々な処理に対応することができる。
【００３７】
すなわち、得られた有機系ナノファイバーを溶媒に分散して分散安定性の高い混合液を得るために、以下のような方法を用いて有機系ナノファイバーを一本一本までに単繊維分散させる方法を用いることができる。上記のような方法で作製したポリマーアロイ繊維をカセ取り、あるいは合糸してトウとなし、その後易溶解性ポリマーを溶出する。次に、この有機系ナノファイバーの集合体繊維をギロチンカッターなどで繊維長０．１〜１０ｍｍにカットし、有機系ナノファイバー短繊維を得る。これを叩解することによって単繊維までバラバラにする。叩解は、生産レベルではナイアガラビータ、リファイナーで加工され、実験的には、家庭用ミキサーやカッター、ラボ用粉砕器やミキサーやカッター、バイオミキサー、ロールミル、乳鉢、抄紙用ＰＦＩ叩解機などを用いて行うことができる。そして、これを溶媒に投入し、必要に応じ分散剤を添加して、有機系ナノファイバーを含む混合液を得る。さらに、有機系ナノファイバーを構成するポリマーと親和性の高い溶媒あるいは分散剤を用いると、溶媒中での有機系ナノファイバー集合体の直径を３００ｎｍ以下、さらには単繊維レベルまで分散させることが可能となる。
【００３８】
以上のような方法で作製した有機系ナノファイバーは、数十ミクロンから数ミクロンの大きさを持つ細胞より小さいサイズとなるため、従来のマイクロファイバーなどとは異なり細胞に対して様々な影響を与えることができる。例えば、細胞などに直接凹凸の物理的な影響を与えることができ、細胞の増殖性や接着性や細胞の伸展方向、細胞の遊走性、神経線維の伸展度、あるいは細胞から排出されるタンパク質などの生体物質の吸着性などに影響を与えることができる。また、ナノファイバー特有の優れた吸着・吸収特性を示すため、有機系ナノファイバー上に機能性薬剤、水分、培養液、体液、血液を吸着、含浸、担持することができる。
【００３９】
本発明において、機能性薬剤とは材料としての繊維の機能を向上しうる物質全般を指す。例えば、機能性ポリマー、アミノ酸、タンパク質、ビタミン類、ポリアミン、ナノ粒子等のポリマーや低分子物質、薬剤などが使用できる。特に、細胞培養や組織再生に対して有効な様々なタンパク質を表面に吸着、担持することが有用である。また、この有機系ナノファイバーの吸着・吸収特性は単に機能性薬剤を担持できることを意味するだけでなく、それらの徐放性にも優れている。ここでいう徐放とは、一度有機系ナノファイバー表面に吸着した物質が、長期間にわたり徐々に周りの環境に放出される性質を指す。このため、機能性分子、機能性薬剤、タンパク質の優れた徐放性担体としてドラッグデリバリーシステム等にも応用可能できることを意味している。つまり、有機系ナノファイバーのこれら特性のため、本発明の有機系ナノファイバーが集合した所定のパターンの領域は機能性薬剤、特にタンパクを吸着・放出しやすくすくなることにより、ナノファイバー上が細胞培養や組織再生の足場として有効に利用される。
【００４０】
このような吸着・吸収特性をさらに活かすためには、タンパク質などの機能性薬剤の吸着性あるいは徐放性に優れた有機系ナノファイバーとしてポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの芳香族官能基をもつようなポリマーやナイロンなどの親水性ポリマーを使用することが好ましい。また、吸着性能あるいは徐放性能が低い有機系ナノファイバーであっても、親水性ポリマーや分解性ポリマーなどの別のポリマーを被覆させる、表面部分加水分解処理、化学的修飾処理、グラフト処理、電子線処理、イオン注入、加熱処理などによって表面処理するなどして、タンパク質の吸着性、徐放性を改善することも可能である。
【００４１】
機能性薬剤を吸着、担持させる方法には特に制限はなく、溶液中での吸着処理やコーティング等により後加工で有機系ナノファイバーに担持させても良いし、有機系ナノファイバーの前駆体であるポリマーアロイ繊維に含有させておいても良い。また、機能性薬剤はそのものを直接有機系ナノファイバーに担持させても良いし、機能性薬剤の前駆体物質を有機系ナノファイバーに担持させた後、その前駆体物質を所望の機能性薬剤に変換することもできる。  
【００４２】
上記のような理由から、本発明においては有機系ナノファイバーに機能性薬剤としてタンパク質を吸着させておくことが好ましいが、細胞の様々な機能を制御するためには、吸着するタンパク質が細胞の接着、増殖あるいは分化機能制御に関連するタンパク質であることがより好ましい。このようなタンパク質として、例えば、サイトカイン、細胞外マトリックスあるいは接着因子などがあげられるがこれらに限定されない。
【００４３】
細胞接着、細胞増殖など細胞にとって重要な機能を制御するタンパク質としてサイトカインがあげられる。サイトカインは極微量で細胞表面の特異的レセプターを介して生理活性を示すタンパクであり、免疫の調節や炎症反応の調節、ウィルス感染細胞や腫瘍細胞の障害や死、細胞の増殖や分化を担うタンパクの総称である。サイトカインにはインターロイキン、増殖因子、ケモカイン、腫瘍壊死因子、インターフェロンなどが含まれる。具体的にはインシュリン、ＩＧＦ（インシュリン様成長因子）−I、ＩＧＦ−II、ＥＧＦ（上皮成長因子）、ＴＧＦ（トランスフォーミング成長因子）−α、ＴＧＦ−β１、ＴＧＦ−β２、ＦＧＦ（繊維芽細胞成長因子）−１、ＦＧＦ−２、ＦＧＦ−３、ＦＧＦ−４、ＦＧＦ−５、ＦＧＦ−６、ＦＧＦ−７、ＦＧＦ−８、ＦＧＦ−９、ＦＧＦ−１０、ＦＧＦ−１１、ＦＧＦ−１２、ＦＧＦ−１３、ＦＧＦ−１４、ＦＧＦ−１５、ＦＧＦ−１６、ＦＧＦ−１７、ＦＧＦ−１８、ＦＧＦ−１９、ＶＥＧＦ（血管内皮細胞増殖因子）−Ａ、ＶＥＧＦ−Ｂ、ＶＥＧＦ−Ｃ、ＶＥＧＦ−Ｄ、ＮＧＦ（神経成長因子）、ＩＬ（インターロイキン）−１α、ＩＬ−１β、ＩＬ−２、ＩＬ−３、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−６、ＩＬ−７、ＩＬ−８、ＩＬ−９、ＩＬ−１０、ＩＬ−１１、ＩＬ−１２、ＩＬ−１３、ＩＬ−１４、ＩＬ−１５、ＩＬ−１６、ＩＬ−１７、ＩＬ−１８、ＧＭ−ＣＳＦ、Ｇ−ＣＳＦ，Ｍ−ＣＳＦ、ＳＣＦ（幹細胞因子）、ＦＬ（ｆｌｔ−３リガンド）、ＥＰＯ（エリスロポエチン）、ＴＰＯ（トロンボポエチン）、ＯＳＭ、ＬＩＦ、アクチビン、インヒビン、ＢＭＰ（骨形成タンパク質）、ＰＤＧＦ、ＨＧＦ、ＴＮＦ（腫瘍壊死因子）−α、ＴＮＦ−β、Ｆａｓ−Ｌ（Ｆａｓリガンド）、ＣＤ４０リガンド、ＭＩＰ、ＭＣＰ、ＩＦＮ（インターフェロン）α、ＩＦＮβ、ＩＦＮγ、ＧＤＮＦなどが挙げられるがこれらに限定されない。また、サイトカイン以外にも細胞に影響を及ぼすタンパクとしてノッチリガンド（デルタ１〜３、ジャギド／セレート１，２）、あるいは抗ＣＤ３抗体や抗ＣＤ２８抗体などの刺激抗体あるいはＴ細胞レセプター（ＴＣＲ）、Ｗｎｔ分泌蛋白、Ｔｉｅレセプターなどがあげられ、これらも使用できる。
【００４４】
また、このようなサイトカイン以外に、細胞培養、組織再生に有効なタンパク質として細胞外マトリックス、接着因子とよばれる細胞の接着にかかわるタンパクがあり、このようなタンパクを所定のパターンに集合させた有機系ナノファイバーに吸着させることも細胞培養、組織再生の点から有効である。細胞外マトリックスとは、細胞が合成し、細胞外に分泌・蓄積した生体高分子の複雑な会合体を指す。すなわち、細胞周辺に沈着した組織の構造支持体に該当し、細胞接着や細胞骨格の配向、細胞の形、細胞移動、細胞増殖、細胞内代謝、細胞分化を細胞から調整する。このような物質としては、例えば、フィブロネクチン、ラミニン、コラーゲン、グリコサミノグリカン（ヘパラン硫酸、ヒアルロン酸など）、ヘパリン、キチン、キトサンなどがあげられる。また、接着因子とは細胞表面に存在し細胞−細胞間および細胞−細胞外マトリックスの接着に関わる因子を指し、細胞−細胞間接着に関わる因子としてカドヘリンファミリー、Ｉｇスーパーファミリー、セレクチンファミリー、シアロムチンファミリーなどがあげられ、細胞−細胞外マトリックス間の結合に関わる因子としてインテグリンファミリーがあげられる。また人工的に合成されたペプチドや細胞外マトリックス、遺伝子組み換えタンパク質として三洋化成工業製“プロネクチンＦ”、“プロネクチンＬ”、宝酒造製”レトロネクチン”などがあげられる。また、この他に有効なタンパク質として抗体、リガンド、レセプターなどを吸着させることも有効である。  
【００４５】
以上のような表面に有機系ナノファイバーを含むパターンを形成させたことを特徴とする基材あるいは該有機系ナノファイバーにタンパク質を吸着あるいは徐放化した基材を使用することにより、基材表面において細胞の接着性、増殖性、移動性、分化能などの機能をパターンに従って制御することが可能となる。特に、パターンに従って特定の形状に細胞を接着させることにより、例えば、ある特定の形状をした組織、細胞集合体を形成させることや、細胞の集合体を一定の間隔で配列させることにより細胞の集合体毎に細胞機能を分析することができるようになる。このような技術を応用すれば、再生医療、組織工学、細胞培養、バイオセンサー、バイオチップ、ドラッグスクリーニングを用途とした医療、研究、分析分野のデバイス開発が可能となる。その場合には、本発明の基材を一部あるいは全部に用いた細胞培養用または組織再生用の成型体を使用することが好ましい。
【００４６】
本発明の基材上で培養できる細胞としては、例えば、生体内外での造血幹細胞、神経幹細胞、間葉系肝細胞、中胚葉系幹細胞、ＥＳ細胞、免疫系細胞、血球系細胞、神経細胞、血管内皮細胞、繊維芽細胞、筋芽細胞、上皮細胞、肝細胞、膵β細胞、心筋細胞、骨髄細胞、羊膜細胞、臍帯血細胞あるいはＮＩＨ３Ｔ３細胞、Ｈｅｌａ細胞、ＣＨＯ細胞、Ｃ２Ｃ１２細胞、ＣＯＳ細胞、ＨＥＫ細胞、Ｌ９２９細胞、Ｄａｕｄｉ細胞、Ｊｕｒｋａｔ細胞、ＫＧ−１ａ細胞、ＣＴＬＬ−２細胞、ＰＣ−１２細胞、Ｐ１９細胞などの株化細胞、あるいは抗体産生細胞である各種ハイブリドーマ細胞株などが挙げられるが、これらに限定されない。接着系細胞の場合、有機系ナノファイバーに特別な処理を施さなくても接着などが促進されるが、浮遊系細胞の場合、細胞外マトリックス、接着因子、抗体などのタンパク質を有機系ナノファイバーに吸着させることにより接着を促進することが可能となる。
【００４７】
また、細胞として組織由来の細胞を使用することにより、例えば筋芽細胞を使用すれば筋組織が、心筋細胞を使用すれば心筋が、血管内皮細胞を使用すれば血管を、望み通りの形状に組織形成できる。つまり、本発明の基材は、神経、心臓、血管、軟骨、皮膚、角膜、腎臓、肝臓、毛髪、心筋、筋肉、腱などの組織再生または移植用組織形成に使用する足場基材用の成型体の一部または全部、あるいは動脈瘤コイル、塞栓物質、人工神経、人工粘膜、人工食道、人工気管、人工血管、人工弁、人工胸壁、人工心膜、人工心筋、人工横隔膜、人工腹膜、人工靱帯、人工腱、人工角膜、人工皮膚、人工関節、人工関節、人工軟骨、歯科材料、眼内レンズなどの生体内埋め込み用医療成型体の一部または全部、外科用縫合糸、外科用補填材、外科用補強材、創傷保護材、骨折接合材、カテーテル、シリンジ、輸液・血液バッグ、血液フィルター、体外循環用材料などの医療材料として使用する成型体の一部または全部、その他コンタクトレンズ、眼内レンズなどの材料または成型体の一部または全部として使用することができる。本発明の基材を以上のような細胞培養、組織再生用として使用すると、細胞培養液または体液、血液が有機系ナノファイバーの単繊維間に担持されるため、その保持性能が従来の材料に比べ飛躍的に向上し、多量の液体を担持できるだけでなく、有機系ナノファイバー集合体から放出されにくくなる。このような特性をもつがゆえに、本発明の基材は培養や移植に使用する操作性の良好な基材として用いることが出来る。
【００４８】
本発明の基材を使用して細胞培養および組織再生を行う場合の培養液としては、ＭＥＭ培地、ＤＭＥＭ培地、αＭＥＭ培地，ＷＥ培地、Ｆ１２培地、ＲＰＭＩ１６４０培地、Ｌ−１５培地、ＭＣＤＢ１５３培地、ＢＭＥ培地、ＩＭＥＭ培地、ＥＳ培地、ＤＭ−１６０培地、Ｆｉｓｈｅｒ培地、ＳｔｅｍＳｐａｎ培地、ＳｔｅｍＰｒｏ培地、ＨｙｂｒｉｄｏｍａＳＦＭ培地、またはこれらの混合物などがあげられるが、これらに限定されない。また、これら培養液中にウシ血清、ウシ胎児血清、ウマ血清、ヒト血清などの血清、血漿成分あるいは各種成長因子、インターロイキン、インターフェロン、インシュリン、トランスフェリン、セレン、メルカプトエタノールなどのサイトカインや添加物を添加しても良い。培養を行う際には、５％ＣＯ２インキュベーター内で培養したり、気体透過性バッグ内で培養したり、本発明の基材が組み込まれたカラムを使用したり、あるいは細胞懸濁液の入ったリザーバー、市販の人工肺などを利用した酸素負荷装置、培地を交換するための透析カラムなどをラインに組み込んだような灌流培養システムを利用して細胞を培養することもできる。
【００４９】
本発明で使用する基材の素材としてはポリスチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ乳酸、ポリエステル、ポリビニールアルコール、セルロース、ポリアクリレート、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリイミド、あるいはこれらの誘導体などの生体適合性または成型性に優れたプラスチック、あるいはガラス、金、白金、銅、チタン、タンタル、ジルコニア、シリカ、アルミナ、ハイドロキシアパタイト、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム等の無機物を使用することもできる。有機系ナノファイバーの集合体を形成させる前または後に、滅菌または表面改質などを目的として本発明の基材に様々な処理を施しても良い。例えば、加熱処理、グラフト処理、電子線処理、イオン注入処理、蒸気滅菌処理、ガス処理、酸処理、アルカリ処理、火炎処理、エッチング処理、グロー放電処理、プラズマ処理、真空処理、加湿処理、アルコール処理、ポリマー吸着処理などがあげられるが、これらに限定されない。基材表面にあらかじめ細胞が接着しにくいような処理を施しておけば、有機系ナノファイバーのパターンに従って細胞が接着する効果が促進される。
【００５０】
本発明においては、有機系ナノファイバーを目的に応じたパターンに作製して使用することができる。例えば、神経再生を目的とする場合は再生目標とする神経の太さに合わせたパターンを作製する。また、血管再生を目的とする場合は、再生目標とする血管の太さに合わせたパターンを作製する。また、細胞チップやタンパクチップ、セルアレイなど分析チップを作製する場合は、多数のスポット状に作製する。本発明によれば、基材表面に、目的、目標、用途にあった有機系ナノファイバーパターンを作製することが可能である。
【実施例】
【００５１】
以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。実施例に用いるナノファイバーの水分散体製造方法を以下の参考例に示した。
【００５２】
（参考例１）［ナイロン（Ｎ６）製ナノファイバー水分散体の作製方法］
溶融粘度５３Ｐａ・ｓ（２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１）、融点２２０℃のＮ６（２０重量％）と溶融粘度３１０Ｐａ・ｓ（２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１）、融点２２５℃のイソフタル酸を８ｍｏｌ％、ビスフェノールＡを４ｍｏｌ％共重合した融点２２５℃の共重合ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）（８０重量％）を２軸押し出し混練機により２６０℃で混練してｂ＊値＝４のポリマーアロイチップを得た。なお、この共重合ＰＥＴの２６２℃、１２１６ｓｅｃ−１での溶融粘度は１８０Ｐａ・ｓであった。このときの混練条件は以下のとおりであった。
【００５３】
スクリュー型式    同方向完全噛合型  ２条ネジ
スクリュー        直径３７ｍｍ、有効長さ１６７０ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４５．１
混練部長さはスクリュー有効長さの２８％
混練部はスクリュー有効長さの１／３より吐出側に位置させた
途中３個所のバックフロー部有り
高分子供給        Ｎ６と共重合ＰＥＴを別々に計量し、別々に混練機に供給した
温度              ２６０℃
ベント            ２個所
このポリマーアロイを２７５℃で溶融し、紡糸温度２８０℃のスピンブロックに導いた。そして、限界濾過径１５μｍの金属不織布で高分子アロイ溶融体を濾過した後、口金面温度２６２℃とした口金から溶融紡糸した。この時、口金としては吐出孔上部に直径０．３ｍｍの計量部を備えた、吐出孔径が０．７ｍｍ、吐出孔長が１．７５ｍｍのものを用いた。そして、この時の単孔あたりの吐出量は２．９ｇ／分とした。さらに、口金下面から冷却開始点までの距離は９ｃｍであった。吐出された糸条は２０℃の冷却風で１ｍにわたって冷却固化され、口金５から１．８ｍ下方に設置した給油ガイドで給油された後、非加熱の第１引取ローラーおよび第２引取ローラーを介して９００ｍ／分で巻取られた。この時の紡糸性は良好であり、２４時間の連続紡糸間の糸切れはゼロであった。そして、これを第１ホットローラーの温度を９８℃、第２ホットローラーの温度を１３０℃として延伸熱処理した。この時、第１ホットローラーと第２ホットローラー間の延伸倍率を３．２倍とした。
【００５４】
得られたポリマーアロイ繊維は１２０ｄｔｅｘ、１２フィラメント、強度４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３５％、Ｕ％＝１．７％の細胞足場の原材料として優れた特性を示した。また、得られたポリマーアロイ繊維の横断面をＴＥＭで観察したところ、Ｎ６が島成分、共重合ＰＥＴが海成分の海島構造を示し、島成分Ｎ６の直径は５３ｎｍであり、Ｎ６が超微分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。この「ポリマーアロイ繊維」を約１万ｄｔｅｘまでカセ取りした。そして、９８℃、１０％水酸化ナトリウムで１時間処理し、海成分のポリエステル成分を除去しＮ６ナノファイバー集合体からなるカセを得た。そして、これをギロチンカッターで繊維長２ｍｍにカットし、Ｎ６ナノファイバー短繊維を得た。これからＮ６ナノファイバーをサンプリングし、繊維横断面をＴＥＭ観察したところＮ６ナノファイバーの数平均による単繊維径は６０ｎｍであった。また、単繊維直径が１００ｎｍ以上の単繊維の繊維比率は０％であった。そして、このＮ６ナノファイバー短繊維をナイアガラビータで１次叩解した。この繊維を遠心分離器で水分を除去し、繊維濃度が１０％の１次叩解繊維を得た。さらにこの１次叩解繊維をＰＦＩ叩解装置で２次叩解した後、脱水しナノファイバーの１０％濃度のＮ６ナノファイバー・パルプを得た。
【００５５】
さらに、この１０％濃度Ｎ６ナノファイバー・パルプにさらに水を追加した後、ラボミキサーに５００ｍｌ取り、(1)ラボミキサーで６０００ｒｐｍ、３０分間分散し、(2)５０メッシュのステンレス金網で濾過した溶液を得た。(3)ステンレス金網上のナノファイバーを水に戻しさらに(1)(2)の操作を３回繰り返し、約０．０１ｗｔ％および約０．１ｗｔ％濃度のＮ６ナノファイバー水分散体を得た。
【００５６】
参考例２［ポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ）ナノファイバー水分散体］
溶融粘度１２０Ｐａ・ｓ（２６２℃、１２１．６ｓｅｃ−１）、融点２２５℃のＰＢＴと２−エチルヘキシルアクリレートを２２％共重合したポリスチレン（ＰＳ）を、ＰＢＴの含有率を２５重量％とし、混練温度を２４０℃として参考例１と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。この時、共重合ＰＳの２６２℃、１２１．６ｓｅｃ−１での溶融粘度は１４０Ｐａ・ｓ、２４５℃、１２１６ｓｅｃ−１での溶融粘度は６０Ｐａ・ｓであった。
【００５７】
これを溶融温度２６０℃、紡糸温度２６０℃（口金面温度２４５℃）、紡糸速度１２００ｍ／分で参考例１と同様に溶融紡糸を行った。この時、口金として参考例１で用いたものと同様の紡糸口金を使用した。紡糸性は良好であり、１ｔの紡糸で糸切れは１回であった。この時の単孔吐出量は１．０ｇ／分とした。得られた未延伸糸を参考例１と同様に延伸熱処理した。得られた延伸糸は１６１ｄｔｅｘ、３６フィラメントであり、強度１．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３３％、Ｕ％＝２．０％であり細胞足場の原材料として優れた特性を示した。
【００５８】
得られたポリマーアロイ繊維の横断面をＴＥＭで観察したところ、共重合ＰＳが海（薄い部分）、ＰＢＴが島（濃い部分）の海島構造を示し、ＰＢＴの数平均による直径は７０ｎｍであり、ＰＢＴがナノサイズで均一分散化したポリマーアロイ繊維が得られた。該ポリマーアロイ繊維を使用して参考例１と同様の方法でノニオン系分散剤（第一工業製薬社製「ノイゲンＥＡ−８７」）を用いて０．０１ｗｔ％のＰＢＴナノファイバー水分散体を得た。なお、脱海処理はトリクロロエチレンで処理することで海ポリマーの９９％以上を溶出した。このＰＢＴナノファイバーの数平均による単繊維径は８５ｎｍであった。
【００５９】
実施例１［Ｎ６ナノファイバーによるスポット状パターンの形成］
参考例１で作製した０．０１ｗｔ％Ｎ６ナノファイバー水分散体をマイクロピペットによりＰＳｔ製シャーレ上に０．５μＬ／スポットでスポットした後、６５℃で乾燥し、図３に示すような直径約１ｍｍの円状のナノファイバーパターンを形成した。
【００６０】
実施例２［ＰＢＴナノファイバーによるスポット状パターンの形成］
参考例１で作製した０．０１ｗｔ％ＰＢＴナノファイバー水分散体をマイクロピペットによりＰＳｔ製シャーレ上に０．５μＬ／スポットでスポットした後、６５℃で乾燥し、図４に示すような直径約１ｍｍの円状のナノファイバーパターンを形成した。
【００６１】
実施例３［スタンプ法によるＮ６ナノファイバーパターンの形成］
参考例１で作製した０．１ｗｔ％Ｎ６ナノファイバー水分散体に約５００μｍ四方の四角い形のパターンを表面に持つポリジメチルシロキサン製スタンプを浸した後、このスタンプをＰＳｔ製シャーレに押しつけてＮ６ナノファイバーを表面に転写し、６５℃で乾燥したところ、図５に示すような一辺５００μｍの四角状のナノファイバーパターンを形成した。
【００６２】
実施例４［ナノファイバーパターン表面における細胞の接着１］
実施例１に示した方法でＰＳｔ製２４ウェルプレートにＮ６ナノファイバーの円状のパターンを形成した後、該ウェルにＣＨＯ細胞を５×１０５／ｍＬの濃度で培養液に懸濁して１ｍＬ添加して１時間５％ＣＯ２雰囲気下の３７℃インキュベーターでインキュベートした後、培養液で洗浄したところ、図６に示すようなナノファイバーのパターン状に細胞が接着することが観察された。
【００６３】
実施例５［ナノファイバーパターン表面における細胞の接着２］
実施例３に示した方法でＰＳｔ製２４ウェルプレートにＮ６ナノファイバーの四角状のパターンを形成した後、該ウェルにＣ２Ｃ１２筋芽細胞を５×１０５／ｍＬの濃度で培養液に懸濁して１ｍＬ添加して１時間５％ＣＯ２雰囲気下の３７℃インキュベーターでインキュベートした後、培養液で洗浄したところ、図７に示すようなナノファイバーのパターン状に細胞が接着することが観察された。
【００６４】
実施例６［ナノファイバーパターン表面における細胞の増殖］
実施例１に示した方法でＰＳｔ製２４ウェルプレートにＮ６ナノファイバーの円状のパターンを形成した後、該ウェルにＣ２Ｃ１２細胞を１×１０４／ｍＬの濃度で１ｍＬ添加して７日間５％ＣＯ２雰囲気下の３７℃インキュベーターでインキュベートしたところ、図８に示すようなナノファイバーのパターン状に細胞が増殖することが観察された。
【００６５】
実施例７［ナノファイバーパターン表面における細胞の培養］
実施例１に示した方法でＰＳｔ製２４ウェルプレートにＮ６ナノファイバーの円状のパターンを形成した後、該ウェルにラット胎児脳から採取した神経幹細胞を５×１０４／ｍＬの濃度で１ｍＬ添加して７日間５％ＣＯ２雰囲気下の３７℃インキュベーターでインキュベートしたところ、図９に示すようなナノファイバーのパターン状に幹細胞が増殖し、細胞塊を形成することが観察された。
【００６６】
実施例８［フィブロネクチン吸着ナノファイバーパターンの形成］
参考例１で作製した０．１ｗｔ％Ｎ６ナノファイバー水溶液中に１ｍｇ／ｍＬの濃度で細胞接着因子であるコラーゲンを添加して室温で一昼夜おき、ナノファイバー表面に機能性薬剤としてフィブロネクチンを吸着させた。該ナノファイバー溶液を０．４μｍフィルターで濾過してナノファイバーを回収し、蒸留水で洗浄した後、再度参考例１と同様の方法で０．０１ｗｔ％の水分散体とし、実施例１と同様の方法で円状のパターンをＰＳｔ製２４ウェルプレート上に形成した。
【００６７】
実施例９［フィブロネクチン吸着ナノファイバーパターン表面における細胞の接着］
実施例８に示した方法でＰＳｔ製２４ウェルプレートにフィブロネクチンを吸着したＮ６ナノファイバーの円状のパターンを形成した後、該ウェルにＣＨＯ（卵母）細胞を５×１０５／ｍＬの濃度で培養液に懸濁して１ｍＬ添加して１時間５％ＣＯ２雰囲気下の３７℃インキュベーターでインキュベートした後、培養液で洗浄したところ、図１０に示すようなナノファイバーのパターン状に細胞が接着することが観察され、実施例４に比較して細胞の接着が促進されていることが観察された。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】スタンプ法によるナノファイバーを含むパターンの形成方法
【図２】ステンシル法によるナノファイバーを含むパターンの形成方法
【図３】Ｎ６ナノファイバーによるスポット状パターン
【図４】ＰＢＴナノファイバーによるスポット状パターン
【図５】Ｎ６ナノファイバーによる四角状のパターン
【図６】Ｎ６ナノファイバーによるスポット状パターンに接着した細胞の様子
【図７】Ｎ６ナノファイバーによる四角状のパターンに接着した細胞の様子
【図８】Ｎ６ナノファイバーによるスポット状パターンで増殖した細胞の様子
【図９】Ｎ６ナノファイバーによるスポット状パターンで培養した細胞の様子
【図１０】接着因子を吸着したＮ６ナノファイバーによるスポット状パターンに接着した細胞の様子
【符号の説明】
【００６９】
１  スタンプ
２  ナノファイバーを含む混合液
３  基材
４  ステンシル
【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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