(57)【要約】【課題】医療分野において使用するために適切な所望の直径、多孔度および形態を有するポリマー繊維を製造するために電界紡糸プロセスを改善すること。【解決手段】医療デバイスを形成するためのシステムであって、約２０％〜約８０％の相対湿度を有する雰囲気を収容する環境チャンバ；ならびに該環境チャンバ内に配置された電界紡糸装置であって、該電界紡糸装置は、ポリマー組成物を含み、排出先端部を備える少なくとも１つのリザーバであって、該少なくとも１つのリザーバは、該ポリマー組成物を該排出先端部から排出するように構成されている、少なくとも１つのリザーバ；該排出先端からある距離で配置された標的基材；および該排出先端および該標的基材に結合された電源であって、該電源は、該ポリマー組成物が該排出先端を出る際に、該ポリマー組成物に電気エネルギーを印加するように構成されている、電源、を備える、電界紡糸装置、を備える、システム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療デバイスを形成するためのシステムであって、
約２０％〜約８０％の相対湿度を有する雰囲気を収容する環境チャンバ；ならびに
該環境チャンバ内に配置された電界紡糸装置であって、該電界紡糸装置は、
ポリマー組成物を含み、排出先端部を備える少なくとも１つのリザーバであって、該少なくとも１つのリザーバは、該ポリマー組成物を該排出先端部から排出するように構成されている、少なくとも１つのリザーバ；
該排出先端からある距離で配置された標的基材；および
該排出先端および該標的基材に結合された電源であって、該電源は、該ポリマー組成物が該排出先端を出る際に、該ポリマー組成物に電気エネルギーを印加するように構成されており、これによって、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルを含む少なくとも１本の超多孔質中空繊維を形成する、電源、
を備える、電界紡糸装置、
を備える、システム。
【請求項２】
前記少なくとも１種の脂肪族ポリエステルが、約５５，０００ｇ／ｍｏｌ〜約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記少なくとも１種の脂肪族ポリエステルが、約２００，０００ｇ／ｍｏｌ〜約６００，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記少なくとも１本の超多孔質中空繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均有効直径を有し、そして約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔長さおよび約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔幅を有する複数の細孔を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記ポリマー組成物が、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルおよび少なくとも１種の溶媒を含有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１種の脂肪族ポリエステルが、ラクチド、グリコリド、ε−カプロラクトン、ｐ−ジオキサノン、トリメチレンカーボネート、トリメチレンカーボネートのアルキル誘導体、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、ε−デカラクトン、ヒドロキシブチレート、ヒドロキシバレレート、１，４−ジオキセパン−２−オン、１，５，８，１２−テトラオキサシクロテトラデカン−７，１４−ジオン、１，５−ジオキセパン−２−オン、６，６−ジメチル−１，４−ジオキサン−２−オン、２，５−ジケトモルホリン、ピバロラクトン、α，α−ジエチルプロピオラクトン、エチレンカーボネート、エチレンオキサレート、３−メチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン、３，３−ジエチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン、６，８−ジオキサビシクロオクタン−７−オン、およびその組み合わせからなる群より選択されるモノマーを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
排出先端部を有する少なくとも１つのリザーバを、約２０％〜約８０％の相対湿度を有する雰囲気内に収容する、電界紡糸装置を提供する工程；
ポリマー組成物を該排出先端部から排出する工程であって、該ポリマー組成物は、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルおよび少なくとも１種の溶媒を含有する、工程；
該ポリマー組成物が該排出先端部を出る際に、該ポリマー組成物に電気エネルギーを印加する工程；ならびに
該少なくとも１種の脂肪族ポリエステルを含む少なくとも１本の超多孔質中空繊維を回収する工程、
を包含する、方法。
【請求項８】
前記少なくとも１本の超多孔質中空繊維を、前記排出先端部から約２５ｃｍ〜約３５ｃｍの距離で配置された標的基材において収集する工程
をさらに包含する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１本の超多孔質繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均有効直径を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１本の超多孔質繊維の前記平均有効直径が、約３μｍ〜約４．５μｍである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも１本の超多孔質繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔長さおよび約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔幅を有する複数の細孔を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記電気エネルギーが、約１６ｋＶ〜約２４ｋＶの電圧を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマー組成物が、約１．８ｍＬ／時〜約２．２ｍＬ／時の流量で排出される、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１種の溶媒が、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、メタノール、エタノール、プロパノール、ヒドロフルオロイソプロパノール、ジクロロメタン、塩化メチレン、クロロホルム、１，２−ジクロロ−エタン、ヘキサン、ヘプテン、酢酸エチル、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
排出先端部を有する少なくとも１つのリザーバを不活性雰囲気中に収容する電界紡糸装置を提供する工程；
該不活性雰囲気の相対湿度を約２０％〜約８０％に調節する工程；
ポリマー組成物を該排出先端部から排出する工程であって、該ポリマー組成物は、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルおよび少なくとも１種の溶媒を含有する、工程；
該ポリマー組成物が該排出先端部を出る際に、該ポリマー組成物に電気エネルギーを印加する工程；ならびに
該少なくとも１種の脂肪族ポリエステルを含む少なくとも１本の超多孔質中空繊維を回収する工程、
を包含する、方法。
【請求項１６】
前記少なくとも１本の超多孔質中空繊維を、前記排出先端部から約２５ｃｍ〜約３５ｃｍの距離で配置された標的基材において回収する工程
をさらに包含する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記少なくとも１本の超多孔質繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均有効直径を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１本の超多孔質繊維の前記平均有効直径が、約３μｍ〜約４．５μｍである、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記少なくとも１本の超多孔質繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔長さおよび約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔幅を有する複数の細孔を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記電気エネルギーが、約１６ｋＶ〜約２４ｋＶの電圧を有する、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
前記ポリマー組成物が、約１．８ｍＬ／時〜約２．２ｍＬ／時の流量で排出される、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１種の溶媒が、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、メタノール、エタノール、プロパノール、ヒドロフルオロイソプロパノール、ジクロロメタン、塩化メチレン、クロロホルム、１，２−ジクロロ−エタン、ヘキサン、ヘプテン、酢酸エチル、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の引用）
本願は、２０１１年３月３０日に出願された米国仮特許出願番号６１／４６９，３０６の利益および優先権を主張する。この米国仮特許出願の全内容は、本明細書中に参考として援用される。
【０００２】
（技術分野）
本開示は、生分解性超多孔質中空繊維を形成するためのシステムおよび方法、ならびにこれらの繊維から形成された医療デバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景）
ポリマー繊維は、当業者の知識の範囲内である多くのプロセス（電界紡糸が挙げられる）によって形成され得る。電解紡糸は、静電場と伝導性流体との間の相互作用を利用する、伝導性流体の噴霧プロセスである。外部静電場が伝導性流体（例えば、半分希釈されたポリマー溶液またはポリマー融解物）に印加される場合、吊り下がった錐形の液滴が形成され、これによって、この液滴の表面張力が、この電場と平衡になる。静電噴霧は、この静電場がこの液体の表面張力に打ち勝つために充分に強い場合に起こる。次いで、この液滴が不安定になり、そして小さいジェットがこの液滴の表面から排出される。このジェットが接地された標的に達すると、この材料は、比較的微細な（すなわち、小さい直径の）繊維を含む、相互に接続されたウェブとして収集され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
医療分野において使用するために適切な、所望の直径、多孔度および形態を有するポリマー繊維を製造するために、電界紡糸プロセスを改善する必要性が、引き続き存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
医療デバイスを形成するためのシステムであって、
約２０％〜約８０％の相対湿度を有する雰囲気を収容する環境チャンバ；ならびに
該環境チャンバ内に配置された電界紡糸装置であって、該電界紡糸装置は、
ポリマー組成物を含み、排出先端部を備える少なくとも１つのリザーバであって、該少なくとも１つのリザーバは、該ポリマー組成物を該排出先端部から排出するように構成されている、少なくとも１つのリザーバ；
該排出先端からある距離で配置された標的基材；および
該排出先端および該標的基材に結合された電源であって、該電源は、該ポリマー組成物が該排出先端を出る際に、該ポリマー組成物に電気エネルギーを印加するように構成されており、これによって、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルを含む少なくとも１本の超多孔質中空繊維を形成する、電源、
を備える、電界紡糸装置、
を備える、システム。
（項目２）
上記少なくとも１種の脂肪族ポリエステルが、約５５，０００ｇ／ｍｏｌ〜約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、上記項目に記載のシステム。
（項目３）
上記少なくとも１種の脂肪族ポリエステルが、約２００，０００ｇ／ｍｏｌ〜約６００，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有する、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目４）
上記少なくとも１本の超多孔質中空繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均有効直径を有し、そして約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔長さおよび約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔幅を有する複数の細孔を含む、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目５）
上記ポリマー組成物が、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルおよび少なくとも１種の溶媒を含有する、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目６）
上記少なくとも１種の脂肪族ポリエステルが、ラクチド、グリコリド、ε−カプロラクトン、ｐ−ジオキサノン、トリメチレンカーボネート、トリメチレンカーボネートのアルキル誘導体、δ−バレロラクトン、β−ブチロラクトン、γ−ブチロラクトン、ε−デカラクトン、ヒドロキシブチレート、ヒドロキシバレレート、１，４−ジオキセパン−２−オン、１，５，８，１２−テトラオキサシクロテトラデカン−７，１４−ジオン、１，５−ジオキセパン−２−オン、６，６−ジメチル−１，４−ジオキサン−２−オン、２，５−ジケトモルホリン、ピバロラクトン、α，α−ジエチルプロピオラクトン、エチレンカーボネート、エチレンオキサレート、３−メチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン、３，３−ジエチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン、６，８−ジオキサビシクロオクタン−７−オン、およびその組み合わせからなる群より選択されるモノマーを含む、上記項目のうちのいずれかに記載のシステム。
（項目７）
排出先端部を有する少なくとも１つのリザーバを、約２０％〜約８０％の相対湿度を有する雰囲気内に収容する、電界紡糸装置を提供する工程；
ポリマー組成物を該排出先端部から排出する工程であって、該ポリマー組成物は、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルおよび少なくとも１種の溶媒を含有する、工程；
該ポリマー組成物が該排出先端部を出る際に、該ポリマー組成物に電気エネルギーを印加する工程；ならびに
該少なくとも１種の脂肪族ポリエステルを含む少なくとも１本の超多孔質中空繊維を回収する工程、
を包含する、方法。
（項目８）
上記少なくとも１本の超多孔質中空繊維を、上記排出先端部から約２５ｃｍ〜約３５ｃｍの距離で配置された標的基材において収集する工程
をさらに包含する、上記項目に記載の方法。
（項目９）
上記少なくとも１本の超多孔質繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均有効直径を有する、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１０）
上記少なくとも１本の超多孔質繊維の上記平均有効直径が、約３μｍ〜約４．５μｍである、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１１）
上記少なくとも１本の超多孔質繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔長さおよび約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔幅を有する複数の細孔を含む、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１２）
上記電気エネルギーが、約１６ｋＶ〜約２４ｋＶの電圧を有する、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１３）
上記ポリマー組成物が、約１．８ｍＬ／時〜約２．２ｍＬ／時の流量で排出される、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１４）
上記少なくとも１種の溶媒が、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、メタノール、エタノール、プロパノール、ヒドロフルオロイソプロパノール、ジクロロメタン、塩化メチレン、クロロホルム、１，２−ジクロロ−エタン、ヘキサン、ヘプテン、酢酸エチル、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１５）
排出先端部を有する少なくとも１つのリザーバを不活性雰囲気中に収容する電界紡糸装置を提供する工程；
該不活性雰囲気の相対湿度を約２０％〜約８０％に調節する工程；
ポリマー組成物を該排出先端部から排出する工程であって、該ポリマー組成物は、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルおよび少なくとも１種の溶媒を含有する、工程；
該ポリマー組成物が該排出先端部を出る際に、該ポリマー組成物に電気エネルギーを印加する工程；ならびに
該少なくとも１種の脂肪族ポリエステルを含む少なくとも１本の超多孔質中空繊維を回収する工程、
を包含する、方法。
（項目１６）
上記少なくとも１本の超多孔質中空繊維を、上記排出先端部から約２５ｃｍ〜約３５ｃｍの距離で配置された標的基材において回収する工程
をさらに包含する、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１７）
上記少なくとも１本の超多孔質繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均有効直径を有する、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１８）
上記少なくとも１本の超多孔質繊維の上記平均有効直径が、約３μｍ〜約４．５μｍである、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目１９）
上記少なくとも１本の超多孔質繊維が、約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔長さおよび約１０ｎｍ〜約１００μｍの平均細孔幅を有する複数の細孔を含む、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目２０）
上記電気エネルギーが、約１６ｋＶ〜約２４ｋＶの電圧を有する、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目２１）
上記ポリマー組成物が、約１．８ｍＬ／時〜約２．２ｍＬ／時の流量で排出される、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
（項目２２）
上記少なくとも１種の溶媒が、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、メタノール、エタノール、プロパノール、ヒドロフルオロイソプロパノール、ジクロロメタン、塩化メチレン、クロロホルム、１，２−ジクロロ−エタン、ヘキサン、ヘプテン、酢酸エチル、およびこれらの組み合わせからなる群より選択される、上記項目のうちのいずれかに記載の方法。
【０００６】
（摘要）
生分解性超多孔質中空繊維を形成するためのシステムおよび方法が、開示される。これらの繊維は、高分子量の脂肪族ポリエステルの液体ポリマー組成物（例えば、溶液）を、制御された環境内で電界紡糸することによって、形成される。
【０００７】
（要旨）
本開示は、生分解性超多孔質中空繊維およびこれらの繊維から形成された医療デバイスを提供する。具体的には、本開示は、脂肪族ポリエステルおよび溶媒のポリマー組成物から製造された、高度に多孔質な電界紡糸繊維を提供する。
【０００８】
本開示は、医療デバイスを形成するためのシステムを提供する。このシステムは、約２０％〜約８０％の相対湿度を有する雰囲気を含む環境チャンバ、およびこの環境チャンバ内に配置された電界紡糸装置を備える。この電界紡糸装置は、ポリマー組成物を含み排出先端部を備える少なくとも１つのリザーバであって、この少なくとも１つのリザーバは、このポリマー組成物をこの排出先端部から排出するように構成されている、少なくとも１つのリザーバ；この排出先端部からある距離で配置されている標的基材；ならびにこの排出先端部およびこの標的基材に結合された電源であって、この電源は、このポリマー組成物がこの排出先端部を出る際に、このポリマー組成物に電気エネルギーを印加するように構成されており、これによって、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルを含む少なくとも１本の超多孔質中空繊維を形成する、電源を備える。
【０００９】
本開示はまた、排出先端部を有する少なくとも１つのリザーバを約２０％〜約８０％の相対湿度を有する雰囲気中に収容する電界紡糸装置を提供する工程、ならびにポリマー組成物をこの排出先端部から排出する工程であって、このポリマー組成物は、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルおよび少なくとも１種の溶媒を含有する、工程を包含する、方法を提供する。この方法はまた、このポリマー組成物がこの排出先端部を出る際に、このポリマー組成物に電気エネルギーを印加する工程、およびこの少なくとも１種の脂肪族ポリエステルを含む少なくとも１本の超多孔質中空繊維を回収する工程を包含する。
【００１０】
本開示は、排出先端部を有する少なくとも１つのリザーバを不活性雰囲気中に収容する電界紡糸装置を提供する工程；この不活性雰囲気の相対湿度を約２０％〜約８０％に調節する工程；ポリマー組成物をこの排出先端部から排出する工程であって、このポリマー組成物は、少なくとも１種の脂肪族ポリエステルおよび少なくとも１種の溶媒を含有する、工程；このポリマー組成物がこの排出先端部を出る際に、このポリマー組成物に電気エネルギーを印加する工程；ならびにこの少なくとも１種の脂肪族ポリエステルを含む少なくとも１本の超多孔質中空繊維を回収する工程を包含する方法を、さらに提供する。
【００１１】
本開示の種々の実施形態が、図面を参照しながら本明細書中で以下に記載される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、医療分野において使用するために適切な、所望の直径、多孔度および形態を有するポリマー繊維を製造するために、電界紡糸プロセスが改善される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本開示に従って超多孔質中空繊維を形成するためのシステムの概略図である。
【図２Ａ】図２Ａ〜図２Ｃは、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【図２Ｂ】図２Ａ〜図２Ｃは、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【図２Ｃ】図２Ａ〜図２Ｃは、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【図３】図３は、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維および溶液流延フィルムにより得られたサーモグラムのプロットである。
【図４Ａ】図４Ａ〜図４Ｃは、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【図４Ｂ】図４Ａ〜図４Ｃは、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【図４Ｃ】図４Ａ〜図４Ｃは、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【図５Ａ】図５Ａ〜図５Ｃは、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【図５Ｂ】図５Ａ〜図５Ｃは、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【図５Ｃ】図５Ａ〜図５Ｃは、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【図６】図６は、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維についての繊維直径のヒストグラムを示す。
【図７】図７Ａ〜図７Ｄは、相対湿度、電圧、流量および距離の、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の繊維直径に対する影響を図示するグラフである。
【図８】図８は、相対湿度と電圧と流量と距離との間の相互作用を、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の繊維直径に対して図示するグラフのセットである。
【図９】図９は、本開示に従って製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（詳細な説明）
本開示は、生分解性超多孔質中空繊維を形成するためのシステムおよび方法を提供する。これらの繊維は、脂肪族ポリエステルの液体ポリマー組成物（例えば、溶液）を電界紡糸することにより形成され、この脂肪族ポリエステルは、ある実施形態において、高分子量脂肪族ポリエステルを含み得る。本開示による電界紡糸プロセスにおいて、このポリマー組成物は、電流によってエネルギーを与えられた毛細管を通して供給される。電流は、接地された標的にも印加される。印加電圧は、このポリマー溶液の表面に電荷を誘導する。この液体表面での相互の電荷反発は、この液体の表面張力を減殺する力を生じさせる。この電場の強度が増加する場合（印加電圧の増加または接地された標的までの距離の減少のいずれかによる）、この毛細管の先端部のポリマー溶液の半球状の表面が伸びて、テイラーコーン（Ｔａｙｌｏｒ  ｃｏｎｅ）として公知である円錐の形状を形成する。この静電反発力は、この溶液の表面張力に打ち勝つために充分になるまで増加し得、その結果、荷電した流体のジェットが、このテイラーコーンの先端部から排出される。この排出されるポリマー溶液のジェットは、このテイラーコーンから離れて標的基材に向かう方に加速して、屈曲不安定性を受け、そしてホイッピング（ｗｈｉｐｐｉｎｇ）プロセス（例えば、急激な前後への動きでの繊維の振動）に供され、このプロセス中に、あらゆる残留溶媒が蒸発するにつれて、この繊維が次第に伸長し、荷電したポリマー繊維をあとに残す。これらの繊維は、基材に衝突し、そしてこの基材上で、無作為な構成で積み重なる。従って、この基材を任意のパターンおよび／または方向で動かして、これらの繊維をこの動きの方向に沿った所望の構成で整列させることによって、異方性の不織マットが製造され得る。
【００１５】
ある実施形態において、超多孔質中空繊維を形成するためのポリマー組成物は、生体適合性ポリマーを適切な溶媒に溶解させることによって形成され得る。これらの繊維を形成するために適切なポリマーとしては、脂肪族ポリエステル；ポリアミド；ポリアミン；ポリアルキレンオキサレート；ポリ（酸無水物）；ポリアミドエステル；コポリ（エーテル−エステル）；ポリ（カーボネート）（チロシン由来のカーボネートが挙げられる）；ポリ（ヒドロキシアルカノエート）（例えば、ポリ（ヒドロキシバレレート）、およびポリ（ヒドロキシブチレート））；ポリイミドカーボネート；ポリ（イミノカーボネート）（例えば、ポリ（ビスフェノールＡ−イミノカーボネート）など）；ポリオルトエステル；ポリオキサエステル（アミン基を含むものが挙げられる）；ポリホスファゼン；ポリ（フマル酸プロピレン）；ポリウレタン；ポリマー薬物（例えば、ポリジフルニサル、ポリアスピリン、およびタンパク質製剤）；生物学的に修飾された（例えば、タンパク質、ペプチド）生体吸収性ポリマーなどのポリマー；ならびにこれらのコポリマー、ブロックコポリマー、ホモポリマー、ブレンド、および組み合わせが挙げられる。
【００１６】
いくつかの実施形態において、使用され得る脂肪族ポリエステルとしては、ラクチド（乳酸、Ｄ−ラクチド、Ｌ−ラクチドおよびメソラクチドが挙げられる）；グリコリド（グリコール酸が挙げられる）；ε−カプロラクトン、ｐ−ジオキサノン（１，４−ジオキサン−２−オン）；トリメチレンカーボネート（１，３−ジオキサン−２−オン）；トリメチレンカーボネートのアルキル誘導体；δ−バレロラクトン；β−ブチロラクトン；γ−ブチロラクトン；ε−デカラクトン；ヒドロキシブチレート；ヒドロキシバレレート；１，４−ジオキセパン−２−オン（その二量体である１，５，８，１２−テトラオキサシクロテトラデカン−７，１４−ジオンを含む）；１，５−ジオキセパン−２−オン；６，６−ジメチル−１，４−ジオキサン−２−オン；２，５−ジケトモルホリン；ピバロラクトン；α，α−ジエチルプロピオラクトン；エチレンカーボネート；エチレンオキサレート；３−メチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン；３，３−ジエチル−１，４−ジオキサン−２，５−ジオン；６，８−ジオキサビシクロオクタン−７−オンのホモポリマーおよびコポリマー；ならびにその組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００１７】
ある実施形態において、このポリマーが脂肪族ポリエステルである場合、このポリマーは、１モルあたり約５５，０００グラム（ｇ／ｍｏｌ）〜約１，０００，０００ｇ／ｍｏｌ、ある実施形態においては約２００，０００ｇ／ｍｏｌ〜約６００，０００ｇ／ｍｏｌ、ある実施形態においては約２５０，０００ｇ／ｍｏｌ〜約５７５，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有し得る。
【００１８】
他の適切な生分解性ポリマーとしては、ポリ（アミノ酸）（コラーゲン（Ｉ、ＩＩおよびＩＩＩ）、エラスチン、フィブリン、フィブリノゲン、絹、およびアルブミンなどのタンパク質が挙げられる）；ラミニンおよびフィブロネクチンの配列を含むペプチド（ＲＧＤ）；多糖類（例えば、ヒアルロン酸（ＨＡ）、デキストラン、アルギネート、キチン、キトサン、およびセルロース）；グリコサミノグリカン；ガット；ならびにこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。本明細書中で使用される場合、コラーゲンは、天然コラーゲン（例えば、動物由来のコラーゲン、ゼラチン化コラーゲン）、または合成コラーゲン（例えば、ヒト組換えコラーゲンもしくは細菌組換えコラーゲン）を包含する。
【００１９】
さらに、合成により修飾された天然ポリマー（例えば、セルロース誘導体および多糖類誘導体（アルキルセルロース、ヒドロキシアルキルセルロース、セルロースエーテル、セルロースエステル、ニトロセルロース、およびキトサンが挙げられる））が利用され得る。適切なセルロース誘導体の例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシブチルメチルセルロース、酢酸セルロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、酢酸フタル酸セルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、三酢酸セルロース、および硫酸セルロースナトリウム塩が挙げられる。これらは本明細書中でまとめて、ある実施形態において、「セルロース」と称され得る。
【００２０】
本開示によるポリマー組成物を形成するために適切な溶媒としては、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、アルコール（例えば、メタノール、エタノール、および／またはプロパノール）；ハロゲン化溶媒（ヒドロフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）、ジクロロメタン、塩化メチレン、クロロホルム、および／または１，２−ジクロロ−エタンなどの、塩素化された炭化水素、フッ素化された炭化水素および臭素化された炭化水素が挙げられる）；脂肪族炭化水素（例えば、ヘキサン、ヘプテン、および／または酢酸エチル）；ならびにこれらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されない、極性溶媒および非極性溶媒が挙げられる。このポリマー組成物は、溶液の約１重量％〜約１７重量％、ある実施形態においては溶液の約２重量％〜約４５重量％の濃度でポリマーを溶媒に溶解させることによって、形成され得る。
【００２１】
図１は、本開示による超多孔質中空繊維を形成するためのシステム１０を示す。システム１０は、環境チャンバ１２内に組み立てられ、この環境チャンバは、電界紡糸プロセス中に環境制御を提供するように構成された、任意の密封された区画またはコンテナ（例えば、グローブボックス）であり得る。本開示に従って、雰囲気条件（例えば、相対湿度）が、以下でさらに詳細に議論されるように、所望の繊維の多孔度および形態を達成するために、制御される。環境チャンバ１２は、封じ込めを損なうことなく、その中に収納された内容物を操作することを可能にし得る。環境チャンバ１２の一部分は、使用者がその内容物を見ることを可能にするために、透明であり得るか、または他の方法で視覚的にアクセス可能であり得る。
【００２２】
この環境チャンバはまた、１つ以上の通気口１４および１つ以上の気体入口１６を備える。気体入口１６は、不活性気体または気体混合物の供給源に結合され得る。ある実施形態において、適切な気体としては、窒素、二酸化炭素、およびこれらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されない。通気口１４は、チャンバ１２の気体内容物（危険な排出物を含む）の排気のために提供される。さらに、通気口１４は、気体入口１６と組み合わさって、チャンバ１２内の雰囲気条件の制御を可能にする。
【００２３】
システム１０はまた、チャンバ１２内に配置された湿度制御剤１８を備える。湿度制御剤１８は、乾燥剤として働くのに適した任意の吸湿性組成物であり得る。ある実施形態において、この吸湿性組成物は、チャンバ１２内の雰囲気の気体および／または繊維を製造するために使用されるポリマー溶液に対して、化学的に安定であり得、かつ／または不活性であり得る。これらの吸湿性組成物は、任意の適切な塩（塩化マグネシウム、臭化ナトリウム、塩化ナトリウム、およびこれらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されない）の飽和水溶液であり得る。湿度制御剤１８および／またはチャンバ１２内の雰囲気は、約０％〜約９０％、ある実施形態においては約２０％〜約８０％、さらなる実施形態においては約２５％〜約３５％のレベルの相対湿度を維持するように、調節され得る。システム１０は、相対湿度計１９を備え得、チャンバ１２内の相対湿度の測定、およびこの測定に基づく手動または自動のいずれかでの調節を可能にして、以下でより詳細に議論されるように、中空繊維の所望の多孔度を達成する。
【００２４】
システム１０は、電界紡糸装置１１、および１つ以上のリザーバ２０をさらに備え、このリザーバは、流体（例えば、ポリマー溶液）を貯蔵するためのものであり、このリザーバから、１本以上の繊維２２が、静電紡糸される。ある実施形態において、リザーバ２０は、任意の適切な型の排出機構（例えば、プランジャー）を備え得る（例えば、シリンジ）。リザーバ２０は、流体がリザーバ２０から排出される際のこの流体の流量を制御するための、排出ポンプ２４に結合される。リザーバ２０はまた、物理的撹拌（ａｇｉｔａｔｉｏｎ）（例えば、撹拌（ｓｔｉｒｒｉｎｇ）、超音波処理など）によって流体を混合するための、ミキサー（図示せず）を備え得る。ある実施形態において、リザーバ２０がシリンジである場合、排出ポンプ２４は、このシリンジのプランジャーを起動するように構成されたシリンジポンプであり得、これによって、ポリマー溶液の流量の正確な制御を提供し得る。
【００２５】
リザーバ２０は、このリザーバから排出される流体を方向付けて所望のサイズを有する流体のストリームを形成するための、先端部２６を備える。ある実施形態において、先端部２６は、カニューレ、針、または管状構造もしくは毛管構造を有する他の任意の適切なデバイスであり得る。先端部２６の少なくとも一部分は、伝導性材料から形成され、そして電源２８に結合される。電源２８は、ワイヤ３０を介して先端部２６と電気的に連絡し得る。電源２８は、直流電源であり得、連続様式またはパルス様式で、電力を先端部２６に供給するように構成され得る。電源２８から先端部２６への印加電圧は、約１０ｋＶ〜約３０ｋＶ、ある実施形態においては約１５ｋＶ〜約２５ｋＶ、ある実施形態においては約１６ｋＶ〜約２４ｋＶであり得る。
【００２６】
操作中に、リザーバ２０は、流体を所定の流量で排出する。この所定の流量は、利用されるポリマー溶液、および繊維の所望の形態などに依存する。ある実施形態において、排出ポンプ２４およびリザーバ２０は、１時間あたり約１ミリリットル（ｍＬ／時）〜約３ｍＬ／時、ある実施形態においては、約１．５ｍＬ／時〜約２．５ｍＬ／時、ある実施形態においては約１．８ｍＬ／時〜約２．２ｍＬ／時の流量を提供するように構成される。この流体の流量はまた、以下でより詳細に議論されるように、中空繊維の所望の多孔度および形態を達成するように、調節され得る。
【００２７】
流体がリザーバ２０から排出されると同時に、先端部２６は、電源２８によってエネルギーを与えられ、この流体を電界紡糸する。リザーバ２０から排出されて電気エネルギーに供されると、この流体は固化して繊維２２を形成し、次いで、これらの繊維は、標的基材３２上に堆積する。基材３２は、伝導性材料から形成され、そして独立して接地されるか、または電源２８の接地端子に接地されるかのいずれかである。基材３２は、任意の適切な形状（矩形、円形、楕円形などが挙げられるが、これらに限定されない）の金属プレートであり得る。ある実施形態において、基材３２は、医療デバイスのための構造的支持枠としての形状にされ得、その結果、電界紡糸繊維２２は、この枠に堆積して、繊維でコーティングされた医療デバイスを形成する。
【００２８】
基材３２は、電界紡糸中に動かされて、繊維２２がこの基材上に堆積される際に、これらの繊維の所望の構成（例えば、異方性の構成または等方性の構成）を達成し得る。ある実施形態において、基材３２は、電界紡糸中に１つの軸の周りで回転させられ得、これは、先端部２６から基材３２まで移動する距離を調節することによって、繊維の厚さの制御（例えば、中心軸の周りで回転する円形基材３２の縁部を標的とすること）を可能にする。電界紡糸は、所望の量の繊維が形成されるまで続けられ得、これは、約１分間〜約２４時間、ある実施形態においては約３０分間〜約５時間であり得る。
【００２９】
ある実施形態において、基材３２は、先端部２６から約２０ｃｍ〜約４０ｃｍ、ある実施形態においては約２５ｃｍ〜約３５ｃｍの距離で配置され得る。システム１０はまた、先端部２６と基材３２との間の距離の測定および／または調節を提供する、定規３４を備え得る。ある実施形態において、定規３４は、リザーバ２０および基材３２に結合されて、これらの構成要素を互いに固定し得、そしてこれらの構成要素間の所望の距離を維持し得る。
【００３０】
いずれの特定の理論によっても束縛されないが、得られる繊維に形成される細孔は、出現する電界紡糸溶液からの溶媒の蒸発によって引き起こされる、熱力学的不安定性の結果であると考えられる。蒸発は、その溶媒の蒸発速度に依存して、そのポリマーおよび溶媒の、それぞれポリマーに富む領域および溶媒に富む領域へのスピノーダル分解および相分離を誘発し、これが乾燥される際に、細孔に転換する。従って、繊維形成中の相対湿度は、細孔形成に影響を与え得る。具体的には、相対湿度は、溶媒の蒸発を制限し、これは、ホイッピング領域における電場の影響下でのさらなる伸長とともに、相分離した形態が粗くなることを可能にする。
【００３１】
ある実施形態において、繊維は、繊維形成において使用されるポリマーの型に依存して、加水分解により分解し得る。電界紡糸後、これらの繊維は、加水分解による分解に起因する強度保持プロフィールを改変するために、熱的に後処理され得る。ある実施形態において、この熱的後処理は、約７０℃〜約１７０℃、ある実施形態においては約８０℃〜約１００℃の温度で行われ得る。
【００３２】
図２Ａ〜図２Ｃは、本開示の方法に従って高分子量ポリ（Ｌ−乳酸）から製造された超多孔質中空繊維の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像を、それぞれ２，５００、５，２１０、および５０，０００の倍率で示す。得られた繊維は、約１０ナノメートル（ｎｍ）〜約１００マイクロメートル（μｍ）、ある実施形態においては約３μｍ〜約４．５μｍの平均有効直径を有し得る。平均有効直径は、繊維の平均横断面積を、実質的に類似の面積を有する円に等しいとみなし、次いで、この円の直径を決定することによって、計算され得る。この円の直径が、平均有効直径を規定する。繊維は、中実な断面、中空繊維の形態、しわの寄った形態、薄いリボン様の形態、高度に多孔質の形態、およびこれらの組み合わせを示し得る。
【００３３】
ある実施形態において、これらの繊維は、長軸および短軸を有するほぼ楕円の形状の、複数の細孔を含み得る。これらの細孔は、その長軸に沿って約１００ｎｍ〜約１０マイクロメートル（μｍ）、ある実施形態においては約４４０ｎｍ〜約６４０ｎｍの平均細孔長さ、およびその短軸に沿って約１００ｎｍ〜約１０μｍ、ある実施形態においては約１３０ｎｍ〜約２００ｎｍの平均細孔幅を有する。これらの繊維の平均有効直径およびこれらの細孔のサイズは、ポリマーの型および分子量、溶液の伝導度、溶媒の型、溶液の粘度、ポリマー濃度、相対湿度、先端部から基材までの距離、および電界紡糸において使用される電圧を調節することによって、調整され得る。
【００３４】
本開示の超多孔質中空繊維は、種々の医療デバイスを形成するために使用され得る。本開示による医療デバイスは、組織（身体の器官または体腔が挙げられる）に付着または移植されるために適切な任意の構造であり得る。適切な構造としては、例えば、フィルム、フォーム、スリットシート、外科用綿撒糸、組織移植片、ステント、足場、バットレス、包帯、メッシュ、および／または組織強化物が挙げられる。ある実施形態において、これらの繊維は、受動的な止血物質として使用され得る、不織メッシュまたはテープを形成するために使用され得る。さらに、繊維性メッシュの不織構造は、その液体および／または気体を濾過する能力に起因して、包帯として使用するのに役に立つ。
【００３５】
本開示に従って提供される超多孔質中空繊維から形成された医療デバイスは、類似の電界紡糸繊維より優れた数個の重要な利点を提供する。第一に、この繊維の中空の性質は、厚さが全部詰まった従来の電界紡糸繊維のマットと比較される場合、移植されるべき材料の質量が減少することを可能にする。さらに、中空繊維の高度に多孔質な性質は、さらにより大きい表面積対質量の比を可能にする。これらの細孔はまた、これらの繊維への、治療剤の多量の装填（従来の繊維を用いて得られる量の何倍も多く）を可能にする。これらの細孔は、細胞浸潤のためには小さすぎるが、その不均一な表面に起因して、細胞接着を促進する。繊維の細孔は、得られる不織マットの多孔度を増大させ、これによって、本開示の繊維を用いて形成される移植物の細胞相互作用を調整することを可能にする。
【００３６】
ある実施形態において、本開示の医療デバイスおよび繊維は、内部に１種以上の治療剤を含み得る。治療剤は、当業者の知識の範囲内である任意の方法を使用して、これらの繊維に添加され得る。治療剤は、浸漬、スプレー、ワイピング、印刷、堆積、コーティング、およびこれらの組み合わせなどが挙げられるがこれらに限定されない手段によって、治療剤を含有する溶液を繊維に付けることによって、添加され得る。ある実施形態において、治療剤は、中空繊維の管腔内に堆積させられ得、この治療剤が細孔を通って溶出することを可能にし得る。他の実施形態において、これらの繊維が刻まれ、そして／またはより小さい繊維に分けられ得、次いで、これらの小さい繊維に治療剤が装填され得る。なお他の実施形態において、治療剤は、これらの繊維を形成するために使用されるポリマー溶液に含まれ得、これによって、これらの繊維が形成される際に、この治療剤を繊維および／または医療デバイスの構造に埋め込み得る。
【００３７】
用語「治療剤」とは、本明細書中で使用される場合、その最も広い意味で使用され、そして有益な効果、治療効果、薬理効果、および／または予防効果を提供する、任意の物質または物質混合物を包含する。この剤は、薬理学的効果を提供する薬物であり得る。用語「薬物」とは、治療効果を与え得る任意の剤を包含することを意味する。
【００３８】
治療剤としては、例えば、アミノ酸、脂質、リポ多糖類、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質、多糖類、ムテイン、免疫グロブリン、抗体、サイトカイン（例えば、リンホカイン、モノカイン、ケモカイン）、血液凝固因子（ｂｌｏｏｄ  ｃｌｏｔｔｉｎｇ  ｆａｃｔｏｒ）、造血因子、インターロイキン（１〜１８）、インターフェロン（β−ＩＦＮ、α−ＩＦＮおよびγ−ＩＦＮ）、エリトロポイエチン、ヌクレアーゼ、腫瘍壊死因子、コロニー刺激因子（例えば、ＧＣＳＦ、ＧＭ−ＣＳＦ、ＭＣＳＦ）、インスリン、抗腫瘍剤および腫瘍抑制剤、血液タンパク質、フィブリン、トロンビン、フィブリノゲン、合成トロンビン、合成フィブリン、合成フィブリノゲン、性腺刺激ホルモン（例えば、ＦＳＨ、ＬＨ、ＣＧなど）、ホルモンおよびホルモンアナログ（例えば、成長ホルモン、黄体化ホルモン放出因子）、ワクチン（例えば、腫瘍性抗原、細菌性抗原およびウイルス性抗原）、ソマトスタチン、抗原、血液凝固因子（ｂｌｏｏｄ  ｃｏａｇｕｌａｔｉｏｎ  ｆａｃｔｏｒ）、成長因子、増殖因子（例えば、神経発育因子、インスリン様成長因子）、骨形成タンパク質、ＴＧＦ−β、タンパク質インヒビター、タンパク質アンタゴニスト、およびタンパク質アゴニスト、核酸（例えば、アンチセンス分子、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＲＮＡｉ）、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、細胞、ウイルス、ならびにリボザイムが挙げられ得る。
【００３９】
ある実施形態において、治療剤は、以下の薬物のうちの少なくとも１つを含み得、薬物の組み合わせおよび代替の形態（例えば、代替の塩形態、遊離酸形態、遊離塩基形態、プロドラッグおよび水和物）が含まれる：接着防止剤、麻酔薬（例えば、局所および全身）、抗痙攣薬、診断剤、コリン様作用剤、抗ムスカリン剤、筋弛緩薬、胃腸薬、利尿薬、鎮痛薬／解熱薬（例えば、アスピリン、アセトアミノフェン、イブプロフェン、ナプロキセンナトリウム、ブプロノルフィン、プロポキシフェン塩酸塩、プロポキシフェンナプシレート、メペリジン塩酸塩、ヒドロモルホン塩酸塩、モルヒネ、オキシコドン、コデイン、ジヒドロコデイン酒石酸水素塩、ペンタゾシン、ヒドロコドン酒石酸水素塩、レボルファノール、ジフルニサル、サリチル酸トロラミン、ナルブフィン塩酸塩、メフェナム酸、ブトルファノール、サリチル酸コリン、ブタルビタール（ｂｕｔａｌｂｉｔａｌ）、フェニルトロキサミンクエン酸塩、ジフェンヒドラミンクエン酸塩、メトトリメプラジン、シンナメドリン塩酸塩およびメプロバメート）、喘息治療薬（例えば、ケトチフェンおよびトラキサノクス）、抗生物質（例えば、ネオマイシン、ストレプトマイシン、クロラムフェニコール、セファロスポリン、アンピシリン、ペニシリン、テトラサイクリンおよびシプロフロキサシン）、抗うつ薬（例えば、ネフォパム、オキシペルチン、ドキセピン、アモキサピン、トラゾドン、アミトリプチリン、マプロチリン、フェネルジン、デシプラミン、ノルトリプチリン、トラニルシプロミン、フルオキセチン、ドキセピン、イミプラミン、イミプラミンパモ酸塩（ｉｍｉｐｒａｍｉｎｅ  ｐａｍｏａｔｅ）、イソカルボキサジド、トリミプラミンおよびプロトリプチリン）、糖尿病治療薬（例えば、ビグアナイド類およびスルホニルウレア誘導体）、抗真菌剤（例えば、グルセオフルビン、ケトコナゾール、イトラコナゾール（ｉｔｒａｃｏｎｉｚｏｌｅ）、アムホテリシンＢ、ナイスタチンおよびカンジシジン）、抗高血圧薬（例えば、プロパノロール、プロパフェノン、オキシプレノロール、ニフェジピン、レセルピン、トリメタファン、フェノキシベンザミン、パルギリン塩酸塩、デセルピジン、ジアゾキシド、グアネチジン一硫酸塩、ミノキシジル、レシナミン、ニトロプルシドナトリウム、インドジャボク、アルセロキシロンおよびフェントラミン）、抗炎症薬（例えば、（非ステロイド性）インドメタシン、ケトプロフェン、フルルビプロフェン、ナプロキセン、イブプロフェン、ラミフェナゾン、ピロキシカム、（ステロイド性）コルチゾン、デキサメタゾン、フルアザコート、セレコキシブ、ロフェコキシブ、ヒドロコルチゾン、プレドニゾロンおよびプレドニゾン）、抗腫瘍薬（例えば、シクロホスファミド、アクチノマイシン、ブレオマイシン、ダクチノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、エピルビシン、マイトマイシン、メトトレキサート、フルオロウラシル、ゲムシタビン、カルボプラチン、カルムスチン（ＢＣＮＵ）、メチル−ＣＣＮＵ、シスプラチン、エトポシド、カンプトテシンおよびその誘導体、フェネステリン、パクリタキセルおよびその誘導体、ドセタキセルおよびその誘導体、ビンブラスチン、ビンクリスチ���、ゴセレリン、ロイプロリド、タモキシフェン、インターフェロンα、レチノイン酸（ＡＴＲＡ）、ナイトロジェンマスタードアルキル化剤、ならびにピポスルファン）、抗不安剤（例えば、ロラゼパム、ブスピロン、プラゼパム、クロルジアゼポキシド、オキサゼパム、クロラゼペート二カリウム、ジアゼパム、ヒドロキシジンパモ酸塩、ヒドロキシジン塩酸塩、アルプラゾラム、ドロペリドール、ハラゼパム、クロルメザノンおよびダントロレン）、免疫原性剤、免疫抑制剤（例えば、シクロスポリン、アザチオプリン、ミゾリビンおよびＦＫ５０６（タクロリムス））、抗片頭痛剤（例えば、エルゴタミン、プロパノロール、ムチン酸イソメテプテンおよびジクロラルフェナゾン）：鎮静薬／催眠薬（例えば、バルビツール酸塩類（例えば、ペントバルビタール、ペントバルビタールおよびセコバルビタール）、およびベンゾジアゼピン（ｂｅｎｚｏｄｉａｚａｐｉｎｅ）類（例えば、フラゼパム塩酸塩、トリアゾラムおよびミダゾラム））、抗狭心症剤（例えば、βアドレナリン遮断薬、カルシウムチャネル遮断薬（例えば、ニフェジピンおよびジルチアゼム）、および硝酸塩類（ニトログリセリン、イソソルビドジニトレート、ペンタエリスリトール（ｐｅｎｔｅａｒｙｔｈｒｉｔｏｌ）テトラニトレートおよびエリスリチルテトラニトレート）、抗精神病剤（例えば、ハロペリドール、ロキサピンコハク酸塩、ロキサピン塩酸塩、チオリダジン、チオリダジン塩酸塩、チオチキセン、フルフェナジン、フルフェナジンデカン酸塩、フルフェナジンエナンタート、トリフルオペラジン、クロルプロマジン、ペルフェナジン、クエン酸リチウムおおよびプロクロルペラジン）、抗躁病剤（例えば、炭酸リチウム）、抗不整脈薬（例えば、ブレチリウムトシル酸塩（ｂｒｅｔｙｌｉｕｍ  ｔｏｓｙｌａｔｅ）、エスモロール、ベラパミル、アミオダロン、エンカイニド、ジゴキシン、ジギトキシン、メキシレチン、ジソピラミドリン酸塩、プロカインアミド、キニジン硫酸塩、キニジングルコン酸塩、キニジンポリガラクツロネート、フレカイニドアセテート、トカイニドおよびリドカイン）、関節炎治療剤（例えば、フェニルブタゾン、スリンダク、ペニシラミン（ｐｅｎｉｃｉｌｌａｎｉｎｅ）、サルサレート、ピロキシカム、アザチオプリン、インドメタシン、メクロフェナメート、金チオリンゴ酸ナトリウム、ケトプロフェン、オーラノフィン、オーロチオグルコースおよびトルメチンナトリウム）、痛風治療剤（例えば、コルヒチンおよびアロプリノール）、抗凝固薬（例えば、ヘパリン、ヘパリンナトリウムおよびワーファリンナトリウム）、血栓溶解剤（例えば、ウロキナーゼ、ストレプトキナーゼおよびアルテプラーゼ）、抗線維素溶解剤（例えば、アミノカプロン酸）、血液レオロジー剤（例えば、ペントキシフィリン）、抗血小板剤（例えば、アスピリン）、鎮痙薬（例えば、バルプロ酸、ジバルプロックスナトリウム、フェニトイン、フェニトインナトリウム、クロナゼパム、プリミドン、フェノバルビタール（ｐｈｅｎｏｂａｒｂｉｔｏｌ）、カルバマゼピン、アモバルビタールナトリウム、メトスクシミド、メタルビタール、メフォバルビタール、メフェニトイン、フェンスクシミド、パラメタジオ���、エトトイン、フェナセミド、セコバルビタール（ｓｅｃｏｂａｒｂｉｔｏｌ）ナトリウム、クロラゼペート二カリウム塩およびトリメタジオン）、抗パーキンソン剤（例えば、エトスクシミド）、抗ヒスタミン／止痒剤（例えば、ヒドロキシジン、ジフェンヒドラミン、クロルフェニラミン、マレイン酸ブロモフェニラミン、シプロフェプタジン塩酸塩、テルフェナジン、フマル酸クレマスチン、トリプロリジン、カルビノキサミン、ジフェニルピラリン、フェニンダミン、アザタジン、トリペレナミン、マレイン酸デキシクロルフェニラミン（ｄｅｘｃｈｌｏｒｐｈｅｎｉｒａｒｎｉｎｅ  ｍａｌｅａｔｅ）およびメチジラジン）、カルシウム調節に有用な薬剤（例えば、カルシトニンおよび副甲状腺ホルモン）、抗細菌剤（例えば、硫酸アミカシン、アズトレオナム、クロラムフェニコール、クロラムフェニコールパルミチン酸塩（ｐａｌｉｒｔａｔｅ）、シプロフロキサシン、クリンダマイシン、クリンダマイシンパルミチン酸塩、クリンダマイシンリン酸塩、メトロニダゾール、メトロニダゾール塩酸塩、ゲンタマイシン硫酸塩、リンコマイシン塩酸塩、トブラマイシン硫酸塩、バンコマイシン塩酸塩、ポリミキシンＢ硫酸塩、コリスチメテートナトリウムおよびコリスチン硫酸塩）、抗ウイルス剤（例えば、インターフェロンα、βまたはγ、ジドブジン、アマンタジン塩酸塩、リバビリンおよびアシクロビル）、抗微生物剤（例えば、セファロスポリン類（例えば、セファゾリンナトリウム、セフラジン、セファクロル、セファピリンナトリウム、セフチゾキシムナトリウム、セフォペラゾンナトリウム、セフォテタン二ナトリウム、セフロキシム  アキセチル（ｅ  ａｚｏｔｉｌ）、セフォタキシムナトリウム、セファドロキシル一水和物、セファレキシン、セファロチンナトリウム、塩酸セファレキシン一水和物、セファマンドールナファート、セフォキシチンナトリウム、セフォニシドナトリウム、セフォラニド、セフトリアキソンナトリウム、セフタジジム、セファドロキシル、セフラジンおよびセフロキシムナトリウム）、ペニシリン類（例えば、アンピシリン、アモキシシリン、ペニシリンＧベンザチン、シクラシリン、アンピシリンナトリウム、ペニシリンＧカリウム、ペニシリンＶカリウム、ピペラシリンナトリウム、オキサシリンナトリウム、バカンピシリン塩酸塩、クロキサシリンナトリウム、チカルシリン二ナトリウム、アゾロシリンナトリウム、カルベニシリンインダニルナトリウム、ペニシリンＧプロカイン、メチシリンナトリウムおよびナフシリンナトリウム）、エリスロマイシン類（例えば、エリスロマイシンエチルコハク酸塩、エリスロマイシン、エリスロマイシンエストレート（ｅｓｔｏｌａｔｅ）、エリスロマイシンラクトビオン酸塩、エリスロマイシンステアリン酸塩およびエリスロマイシンエチルコハク酸塩）、およびテトラサイクリン類（例えば、テトラサイクリン塩酸塩、ドキシサイクリンハイクラート（ｈｙｃｌａｔｅ）およびミノサイクリン塩酸塩、アジスロマイシン、クラリスロマイシン））、抗感染剤（例えば、ＧＭ−ＣＳＦ）、気管支拡張薬（例えば、交感神経作用薬（例えば、エピネフリン塩酸塩、メタプロテレノール硫酸塩、テルブタリン硫酸塩、イソエタ���ン、イソエタリンメシル酸塩、イソエタリン塩酸塩、アルブテロール硫酸塩、アルブテロール、ビトルテロルメシレート、イソプロテレノール塩酸塩、テルブタリン硫酸塩、エピネフリン酒石酸水素塩、メタプロテレノール硫酸塩、エピネフリンおよびエピネフリン酒石酸水素塩）、抗コリン作用薬（例えば、臭化イプラトロピウム）、キサンチン類（例えば、アミノフィリン、ジフィリン、メタプロテレノール硫酸塩、およびアミノフィリン）、肥満細胞安定化剤（例えば、クロモリンナトリウム）、吸入用コルチコステロイド（例えば、二プロピオン酸ベクロメタゾン（ＢＤＰ）および二プロピオン酸ベクロメタゾン一水和物）、サルブタモール、臭化イプラトロピウム、ブデソニド、ケトチフェン、サルメテロール、キナフォエート、テルブタリン硫酸塩、トリアムシノロン、テオフィリン、ネドクロミルナトリウム、メタプロテレノール硫酸塩、アルブテロール、フルニソリド、プロピオン酸フルチカゾン）、ステロイド性の化合物およびホルモン（例えば、アンドロゲン類（例えば、ダナゾール、テストステロンシピオン酸塩、フルオキシメステロン、エチルテストステロン、エナント酸テストステロン、メチルテストステロン、フルオキシメステロンおよびテストステロンシピオン酸塩）、エストロゲン類（例えば、エストラジオール、エストピペートおよび抱合卵胞ホルモン）、プロゲスチン類（例えば、酢酸メトキシプロゲステロン、および酢酸ノルエチンドロン）、コルチコステロイド類（例えば、トリアムシノロン、ベタメタゾン、リン酸ベタメタゾンナトリウム、デキサメタゾン、リン酸デキサメタゾンナトリウム、酢酸デキサメタゾン、プレドニゾン、酢酸メチルプレドニゾロン懸濁液、トリアムシノロンアセトニド、メチルプレドニゾロン、リン酸プレドニゾロンナトリウム、コハク酸メチルプレドニゾロンナトリウム、コハク酸ヒドロコルチゾンナトリウム、トリアムシノロンヘキサセトニド、ヒドロコルチゾン、シピオン酸ヒドロコルチゾン、プレドニゾロン、酢酸フルドロコルチゾン、酢酸パラメタゾン、プレドニゾロンテブテート、酢酸プレドニゾロン、リン酸プレドニゾロンナトリウム、およびコハク酸ヒドロコルチゾンナトリウム、および甲状腺ホルモン（例えば、レボチロキシンナトリウム））、血糖降下剤（例えば、ヒトインスリン、精製ウシインスリン、精製ブタインスリン、グリブリド、クロルプロパミド、グリピジド
、トルブタミド（ｔｏｌｂｕｔａｒｎｉｄｅ）、およびトラザミド）、脂質低下剤（例えば、クロフィブレート、デキストロサイロキシンナトリウム、プロブコール、プラバスタチン（ｐｒａｖａｓｔｉｔｉｎ）、アトルバスタチン、ロスバスタチン、およびナイアシン（ｎｉａｃｉｎ））、タンパク質（例えば、ＤＮアーゼ、アルギナーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、およびリパーゼ）、核酸（例えば、治療上有用な任意のタンパク質（本明細書中に記載されるタンパク質のいずれかが挙げられる）をコードするセンス核酸またはアンチセンス核酸）、赤血球生成刺激のために有用な薬剤（例えば、エリスロポイエチン）、抗潰瘍／抗逆流剤（例えば、ファモチジン、シメチジン、および塩酸ラニチジン）、制吐剤／鎮吐剤（例えば、塩酸メクリジン、ナビロン、プロクロルペラジン、ジメンヒドリネート、塩酸プロメタジン、チエチルペラジン、およびスコポラミン）。本明細書中に記載される組成物および方法において有用な他の薬剤としては、ミトーテン、ハロニトロソウレア、アントラサイクリン（ａｎｔｈｒｏｃｙｃｌｉｎｅ）類、エリプチシン（ｅｌｌｉｐｔｉｃｉｎｅ）、セフトリアキソン、ケトコナゾール、セフタジジム、オキサプロジン、アルブテロール、バラシクロビル、尿性卵胞性刺激ホルモン、ファムシクロビル、フルタミド、エナラプリル、メトホルミン（ｍｅｆｆｏｒｍｉｎ）、イトラコナゾール、ブスピロン、ガバペンチン、ホシノプリル、トラマドール、アカルボース、ロラゼパム（ｌｏｒａｚｅｐａｎ）、ホリトロピン、グリピジド、オメプラゾール、フルオキセチン、リジノプリル、トラマドール（ｔｒａｍｓｄｏｌ）、レボフロキサシン、ザフィルルーカスト、インターフェロン、成長ホルモン、インターロイキン、エリスロポイエチン、顆粒球刺激因子、ニザチジン、ブプロピオン、ペリンドプリル、エルブミン（ｅｒｂｕｍｉｎｅ）、アデノシン、アレンドロネート、アルプロスタジル、ベナゼプリル、ベタキソロール、硫酸ブレオマイシン、デキスフェンフルラミン、ジルチアゼム、フェンタニール、フレカイニド、ゲムシタビン、酢酸グラチラマー（ｇｌａｔｉｒａｍｅｒ  ａｃｅｔａｔｅ）、グラニセトロン、ラミブジン、マンガフォジピール三ナトリウム（ｍａｎｇａｆｏｄｉｐｉｒ  ｔｒｉｓｏｄｉｕｍ）、メサラミン（ｍｅｓａｌａｍｉｎｅ）、フマル酸メトプロロール、メトロニダゾール、ミグリトール、モエキシプリル、モンテルカスト（ｍｏｎｔｅｌｅｕｋａｓｔ）、酢酸オクトレオチド、オロパタジン、パリカルシトール（ｐａｒｉｃａｌｃｉｔｏｌ）、ソマトロピン、コハク酸スマトリプタン、タクリン、ベラパミル、ナブメトン、トロバフロキサシン（ｔｒｏｖａｆｌｏｘａｃｉｎ）、ドラセトロン（ｄｏｌａｓｅｔｒｏｎ）、ジドブジン、フィナステリド、トブラマイシン、イスラジピン、トルカポン（ｔｏｌｃａｐｏｎｅ）、エノキサパリン、フルコナゾール、ランソプラゾール、テルビナフィン、パミドロネート、ジダノシン、ジクロフェナク、シサプリド、ベンラファキシン、トログリタゾン、フルバスタチン、ロサルタン、イミグルセラーゼ、ドネペジル、オランザピン、バルサルタン、フェキソフェナジン、カルシトニン、および臭化イプ��トロピウムが挙げられる。いくつかの実施形態において、治療剤は、水溶性であり得る。いくつかの実施形態において、治療剤は、水溶性ではないかもしれない。
【００４０】
以下の実施例は、本開示の実施形態を説明するために与えられる。これらの実施例は、説明のみを意図されるのであり、本開示の範囲を限定することは意図されない。また、部および百分率は、他に示されない限り、重量に基づく。本明細書中で使用される場合、「室温」とは、約２０℃〜約２５℃の温度をいう。
【実施例】
【００４１】
（実施例１）
高分子量ポリ（Ｌ−乳酸）（「ＰＬＬＡ」）超多孔質繊維の調製は、以下のとおりであった。
【００４２】
ジクロロメタン中のＰＬＬＡの、重量／体積で約３％の溶液を調製し、そして電界紡糸前に一晩平衡化させた。ＰＬＬＡをＰｕｒａｃ  Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓから入手した。電界紡糸プロセスのためのジクロロメタン溶媒（分析等級９９．９９％）をＳｔ．Ｌｏｕｉｓ，ＭＯのＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈから入手し、そして精製せずに使用した。
【００４３】
ＰＬＬＡの固有粘度を、クロロホルム中で、Ｕｂｂｅｌｏｈｄｅ型粘度計を使用して約３０℃で測定し、そして１グラムあたり約６．７４デカリットル（ｄｌ／ｇ）であると決定した。重量平均分子量（Ｍｗ）は、ゲル透過クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を使用して、１モルあたり約５６６，０００グラム（ｇ／ｍｏｌ）であると決定した。クロマトグラフィーを、Ｗａｔｅｒｓ  ＧＰＣ２０００ゲル透過クロマトグラフィーシステムを使用して、Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  ＰＬのヘキサフルオロイソプロパノール（ＨＦＩＰ）ゲルの２つの２５０ミリメートル（ｍｍ）×４．６ｍｍのカラムを直列配置で用いて、実施した。ＨＦＩＰを、約４０℃でキャリア溶媒として使用した。Ｗｙａｔｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｓａｎｔａ  Ｂａｒｂａｒａ，ＣＡ）製の一体型ＤＡＷＮＴＭ多角レーザー光散乱システムを、絶対的分子量決定のために使用した。Ｗｙａｔｔ  ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙのＡｓｔｒａソフトウェアにより供給される、一点屈折率モデルもまた、分子量の積分中に使用した。
【００４４】
２．５ミリリットル（ｍＬ）のガラスシリンジにポリマー溶液を満たし、そしてＨｏｌｌｉｓｔｏｎ，ＭＡのＫＤ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ製の計量シリンジポンプに設置した。先端の尖っていない１８ゲージの針を、ポリエチレンチュービングを介してこのシリンジに取り付けた。このチュービングは、シリンジの先端部とシリンジポンプのハウジングとの間に、荷電ポリマー溶液ストリームの接地を可能にする充分な距離を可能にした。Ｏｒｍｏｎｄ  Ｂｅａｃｈ，ＦＬのＧａｍｍａ  Ｈｉｇｈ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｉｎｃ．製の高電圧電源を、ワニ口クリップを用いてこの針に取り付けた。アルミニウム箔で包んだ約３．８ｃｍの直径の鋼座金を標的基材として使用し、これを接地した。電界紡糸装置全体（シリンジ、ポンプ、および電源を含む）を、１つのグローブボックスに収容して、電界紡糸操作中に環境制御を提供した。このグローブボックス内の温度を監視して記録したが、制御はしなかった。このグローブボックス内の湿度を、塩化マグネシウムおよび臭化ナトリウム（両方、Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ製）の飽和塩溶液および乾燥窒素を使用して、調節した。このグローブボックス内の相対湿度を、これらの飽和塩溶液の交換後、約２４時間平衡化させ、そしてこのグローブボックスの背面に設置した、Ｆｒｉｅｎｄｓｗｏｏｄ，ＴＸのＣｏｎｔｒｏｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製の露点／湿度計を用いて測定した。
【００４５】
（実施例２）
低分子量ＰＬＬＡ超多孔質繊維の調製は、以下のとおりであった。
【００４６】
低分子量ＰＬＬＡ超多孔質繊維を、実施例１に関して上に記載されたプロセスを使用して、約２５０，０００ｇ／ｍｏｌのＭｗを有するより低い分子量のＰＬＬＡを使用して調製した。このＰＬＬＡを、約５％のジクロロメタンにより高い濃度で溶解させ、これによって、臨界からみ合い濃度（ｅｎｔａｎｇｌｅｍｅｎｔ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ）をほぼ一定に（例えば、溶液の粘度をおよそ等しく）維持し、そして５７％  ＲＨで、以下の表１に既定されるような中点条件下で、電界紡糸した。
【００４７】
（比較例１）
高分子量ＰＬＬＡフィルムの溶液流延は、以下のとおりであった。
【００４８】
上記実施例１に記載されたプロセスと同じプロセスに従って、高分子量ＰＬＬＡ溶液を調製した。溶液をＴＥＦＬＯＮ（登録商標）皿に注ぎ、そして溶媒を蒸発させた。ＰＬＬＡフィルム生成物を、この皿から収集した。
【００４９】
（実施例４）
高分子量ＰＬＬＡ超多孔質繊維に対する種々のパラメータの効果の試験。
【００５０】
４レベル、３因子の多因子セットの実験を実施して、流量（Ｑ、ミリリットル／時間（ｍＬ／時））、印加電圧（Ｖ、ｋＶ）、標的までの距離（ｄ、センチメートル（ｃｍ））、および相対湿度（ＲＨ、％）が繊維直径および細孔サイズに対して有した効果を試験した。因子およびレベルを、以下の表１に列挙する。
【００５１】
【表１】
2012211425.tif 000002
電界紡糸プロセスを、各因子とレベルの組み合わせで、約３０分間まで、または電界紡糸繊維で標的を完全に覆うことを確実にするために充分な時間にわたって、進行させた。これらの繊維をこの標的から取り外し、そして走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）スタブにカーボンテープで取り付けた。これらのサンプルに、Ｗｅｓｔ  Ｓｕｓｓｅｘ，ＵＫのＱｕｏｒｕｍ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ製の金とパラジウムとの混合物をスパッタコーティングし、そしてＴｈｏｒｎｗｏｏｄ，ＮＹのＣａｒｌ  Ｚｅｉｓｓ製のＥＶＯＴＭ  ＬＳ  １５  ＳＥＭで画像化した。Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ  Ｄ．Ｃ．のＮａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ  ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈから入手可能なＩｍａｇＪソフトウェアを使用して、画像を後処理して繊維直径および細孔サイズを決定した。示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）を、選択した標本に対して、Ｎｅｗ  Ｃａｓｔｌｅ，ＤＥのＴＡ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製のＴｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ＤＳＣ  Ｑ１００熱量計を使用して実施した。ＤＳＣサンプルを、気密シールしたアルミニウムパンに入れ、そして約０℃〜約２００℃の温度への加熱／冷却／加熱プロトコルに、１分間あたり約１０℃の加熱速度および１分間あたり約２０℃の冷却速度で供した。サンプルの結晶化度を、１００％結晶性ＰＬＬＡの融解熱（これは、１グラムあたり約９３．６ジュールであった）に基づいて計算した。
【００５２】
ミクロンサイズの繊維を含む不織マットを、電界紡糸プロセス中に、因子とレベルとの各組み合わせにおいて作製した。自然光の下で、これらのマットは、銀色のアルミニウム箔標的に対して白色に見えた。全ての条件下で、繊維は標的の中心部に集中し、この標的の外縁部に向かって、繊維がより少なくなるように見えた。
【００５３】
これらの電界紡糸繊維の分子量を測定して、電界紡糸プロセスが分子量低下を引き起こさないことを確実にした。上記同じプロトコルを使用して、電界紡糸繊維のＭｗは、約５１２，０００ｇ／ｍｏｌであることが見出された。このことは、電場内での加速および配向中、ならびに標的への体積中に、この電界紡糸プロセスは、無視できる程度のポリマー鎖分解しか引き起こさないことを示す。
【００５４】
電界紡糸プロセスに関連する独特なマルチスケール物理学に起因して、電界紡糸プロセスのポリマー結晶化に対する影響を、ＤＳＣを使用して測定し、そして比較例１の溶液流延フィルムの結晶性特性と比較した。これらの結果を図３に示し、そして以下の表２に列挙する。
【００５５】
図３は、実施例１のＰＬＬＡ電界紡糸繊維のサーモグラム（実線として）および比較例１のＰＬＬＡ溶液流延フィルムのサーモグラム（破線として）を示す。これらのサーモグラムは、１回目の加熱サイクルおよび２回目の加熱サイクルを含む。サーモグラムを、示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）により得た。
【００５６】
流延フィルムと比較して、１回目の加熱サイクル中に、電界紡糸サンプルは、ポリマーのガラス転位温度（Ｔｇ）において大きい熱流を示し、直後に、エンタルピーの回復が起こった。さらに、電界紡糸サンプルは、大きい低温結晶化ピークを示した。流延フィルムは、わずかなエンタルピー回復を示したが、ガラス転位後に低温結晶化を示した。流延フィルム標本のより低いＴｇは、このフィルムサンプル内に巻き込まれた蒸発していない溶媒の存在に起因する（この溶媒が、このポリマーを可塑化させた）と考えられる。比較例１の流延フィルムのＴｇは、２回目の加熱サイクル中に、公称値まで回復した。
【００５７】
電界紡糸サンプルの結晶の完全化（ｃｒｙｓｔａｌ  ｐｅｒｆｅｃｔｉｏｎ）（例えば、より小さい結晶の接合、およびポリマー鎖が、より大きくより安定な結晶を接合させること）は、流延フィルムサンプルを用いて観察されたものと比較して、１回目の加熱サイクル中のさらなる層状結晶の肥厚化を示し得る。
【００５８】
【表２】
2012211425.tif 000003
表２は、電界紡糸繊維および溶媒流延フィルム標本についてのＤＳＣ走査中に測定された、ＰＬＬＡの熱転位を示す。ΔＱは、ガラス転位中の熱流の変化の測定値である。Ｔｇの幅は、ガラス転位温度の幅である。エンタルピーの計算を、直線ベースラインの積分により行った。
【００５９】
１回目の加熱サイクル中に測定される全結晶化度（加熱中に起こった電界紡糸サンプルの低温結晶化および結晶の完全化を考慮し、流延フィルムサンプルと比較される）は、それぞれ約６％および約１８％であった。電界紡糸繊維中のポリマー鎖は、主に延伸によって整列し、次いで、これらの繊維からの溶媒の蒸発によって、適所で急激に凍結した。ＤＳＣにおける冷却サイクル中に、電界紡糸繊維における鎖の整列は、溶融プール内で持続するようであった。
【００６０】
電界紡糸サンプルにおいて（１回目の加熱サイクルと比較して）２回目の加熱サイクル中に観察された、より広いガラス転位温度は、非晶質鎖コンホメーションの広い分布を示唆する。これらのコンホメーションは、電界紡糸プロセスから生じる長く延長した繊維の形態によって、制限された。電界紡糸標本の再加熱中に、長い融解吸熱が、約１８０℃のピークまで観察された。このことは、電界紡糸プロセスに関連する結晶サイズの広い分布を示唆する。電界紡糸繊維の全結晶化度は、再加熱すると、約３８％に達した。電界紡糸サンプルをまた、繊維の結晶化度を最大にする目的で、張力を加えずに、約１００℃で約６時間時間のアニーリングに供し、この結晶化度は約４３％であった。アニーリング後に、繊維の形態の変化は見られなかった。
【００６１】
流延フィルムサンプルは、２回目の加熱サイクル中に、低温結晶化および結晶完全化発熱を示した。電界紡糸において観察されたものとは逆に、流延フィルム内のポリマー鎖の整列は、伸長によって増強されないことが観察された。さらに、１分間あたり約２０℃の冷却速度は、結晶化速度を超えており、その結果、溶融が効果的にクエンチされ、不完全な結晶化がもたらされたようであった。結晶化は、低温結晶化および結晶の完全化がピークに達することにより証明されるように、一旦、Ｔｇより高温まで加熱されると進行した。相対湿度は、繊維の結晶化度に対して影響を有さないことが示された。
【００６２】
中点紡糸条件（例えば、Ｑは約２ｍＬ／時であり、Ｖは約２０ｋＶであり、ｄは約３０ｃｍであり、そしてＲＨは、約０％、３５％、５７％であった）からの繊維の画像を、図４Ａ〜図４Ｃおよび図５Ａ〜図５Ｃに示す。これらの画像は、試験した全ての紡糸条件を表わす。図４Ａ〜図４Ｃは、以下の条件下で処理された電界紡糸ＰＬＬＡ繊維マットの、１，０００倍の倍率でのＳＥＭ画像を示す：Ｑは約２ｍＬ／時；Ｖは約２０ｋＶであり；ｄは約３０ｃｍであり；そしてＲＨはそれぞれ、約０％、３５％、５７％であった。図５Ａ〜図５Ｃは、以下の条件下で処理された電界紡糸ＰＬＬＡ繊維マットの、１０，０００倍の倍率でのＳＥＭ画像を示す：Ｑは約２ｍＬ／時であり；Ｖは約２０ｋＶであり；ｄは約３０ｃｍであり；そしてＲＨはそれぞれ、約０％、３５％、５７％であった。
【００６３】
特に留意すべきことは、乾式紡糸環境と比較して上昇した相対湿度の紡糸条件下で見出される、繊維の形態の違いであった。図５Ｂおよび図５Ｃに見られるものと類似の細孔が、湿潤環境で条件の全ての組み合わせ（例えば、流量、印加電圧、標的までの距離）の下で紡糸された全ての繊維に対して見出された。いずれの特定の理論によっても束縛されないが、細孔形成は、電界紡糸繊維からの同時の溶媒蒸発と、これらの繊維内で結果として起こったスピノーダル分解および相分離との間の、複雑な相互関係からもたらされ得る。
【００６４】
ＳＥＭ画像の分析は、紡糸条件の全ての組み合わせが、数珠繋ぎ状の繊維または大きい球の存在がいずれの不織繊維マットをも占有することなく、繊維形成をもたらすことを示した。いずれの紡糸条件下でも、電子スプレー効果の証拠はなかった。いくつかの条件は、より高密度に充填されたマットをもたらした。このマットにおいて、個々の繊維は、標的との衝突の際により柔軟であったか、またはより濡れており、これらの個々の繊維は常に、見分けることが可能であった。１本の鎖あたり少なくとも約２．５のからみ合いが存在して、流量、印加電圧、標的までの距離および相対湿度の全ての組み合わせについて、完全な安定な繊維の形成を確実にした。
【００６５】
繊維の形態に対する相対湿度の劇的な影響は、図５Ａ〜図５ＣのＳＥＭ画像、ならびに図６および表３に示される繊維の寸法の調査から明らかである。図６は、以下の条件下で形成された９つの電界紡糸サンプル（ａ〜ｉ）についての繊維直径のヒストグラムを示す（ＲＨ、Ｑ、Ｖ、ｄ）：ａ）ＲＨ＝約０％、Ｑ＝約２ｍＬ／時、Ｖ＝約２０ｋＶ、ｄ＝約３０ｃｍ；ｂ）ＲＨ＝約３５％、Ｑ＝約２ｍＬ／時、Ｖ＝約２０ｋＶ、ｄ＝約３０ｃｍ；ｃ）ＲＨ＝約５７％、Ｑ＝約２ｍＬ／時、Ｖ＝約２０ｋＶ、ｄ＝約３０ｃｍ；ｄ）ＲＨ＝約５７％、Ｑ＝約２．２ｍＬ／時、Ｖ＝約１６ｋＶ、ｄ＝約３０ｃｍ；ｅ）ＲＨ＝約３５％、Ｑ＝約２．２ｍＬ／時、Ｖ＝約２４ｋＶ、ｄ＝約３５ｃｍ；ｆ）ＲＨ＝約３５％、Ｑ＝約１．８ｍＬ／時、Ｖ＝約２４ｋＶ、ｄ＝約３５ｃｍ；ｇ）ＲＨ＝約５７％、Ｑ＝約２ｍＬ／時、Ｖ＝約１６ｋＶ、ｄ＝約３０ｃｍ；ｈ）ＲＨ＝約０％、Ｑ＝約２．２ｍＬ／時、Ｖ＝約１６ｋＶ、ｄ＝約３５ｃｍ；およびｉ）ＲＨ＝約５７％、Ｑ＝約２ｍｌ／時、Ｖ＝約２４ｋＶ、ｄ＝約２５ｃｍ。
【００６６】
細孔の構造は、乾式条件下（例えば、約０％のＲＨ）において本質的に存在しなかったが、繊維表面の非常にわずかな凹部が認められた。これは、図５Ａに示されるような新たに発生した細孔を表わし得る。約３５％のＲＨにおいて、図５Ｂに示されるように、大規模に多孔質である繊維形態への急激な転位が観察された。これらの細孔は、長軸が繊維の長手方向軸と整列し、短軸が繊維の軸に対して垂直である、ほぼ楕円の形状を有した。これらの繊維の中で、細孔の長さ（長軸）および幅（短軸）の広い分布が存在した。これらの繊維は高い表面多孔度を有し、そしてその多孔度がその繊維全体で持続し、その結果、事実上中空であるようであった。このことは、図５Ｃに示されるように、約５７％のＲＨにおいて形成された電界紡糸繊維により実証される。この図において、１本の繊維の輪郭が別の繊維を通過して見える。
【００６７】
以下の表３に示されるように、本明細書中で試験された条件下で生成した最小繊維直径は、約１．５９μｍであり、そして最大繊維直径は、約５．１９マイクロメートル（μｍ）であった。表３は、選択された電界紡糸繊維特性（例えば、最大繊維直径および最小繊維直径、ならびに分布のとがりおよび分布の歪度により測定される場合の、最も広い繊維直径分布および最も狭い繊維直径分布）をもたらす紡糸条件を示す。分布のとがりとは、分布が正規分布とどれだけ異なるかの尺度であり、正の値は代表的に、その分布が正規分布より鋭いピークを有することを示し、そして負の値は代表的に、その分布が正規分布より平坦なピークを有することを示す。分布の歪度とは、分布の対称性の尺度であり、負の歪度は、左への対称性を示し、そして正の歪度は、右への対称性を示す。０の値は、必ずしも対称性を示さない。
【００６８】
【表３】
2012211425.tif 000004
表３からわかるように、最も広い繊維直径分布は、紡糸条件が以下のとおりであった場合に起こった：ＲＨが約３５％であり、Ｑが約１．８ｍＬ／時であり、Ｖが約２４ｋＶであり、ｄが約３５ｃｍであった。最も狭い繊維直径分布は、紡糸条件が以下のとおりであった場合に起こった：ＲＨが約５７％であり、Ｑが約２．０ｍＬ／時であり；Ｖが約１６ｋＶであり、ｄが約２５ｃｍであった。細孔寸法の分析は、５３９±１０１ｎｍの平均細孔長さおよび１６６±３２ｎｍの平均細孔幅を示した。
【００６９】
以下の表４ならびに図７Ａ〜図７Ｄおよび図８は、相対湿度、電圧、流量および距離の、超多孔質中空繊維の繊維直径に対する影響を記載する。図７Ａ〜図７Ｄおよび図８に示され、表４に列挙されるように、紡糸条件効果の因子分析（ｆａｃｔｏｒｉａｌ  ａｎａｌｙｓｉｓ）および繊維直径に対する第一レベル相互作用は、繊維直径の、相対湿度、印加電圧、および先端部から標的までの距離に対する強い依存を示した（ｐは約０．０００であった）。分析はまた、流量に対する依存が少ないことを示した（ｐは約０．００１であった）。図７Ａ〜図７Ｄは、繊維直径に対する主要な処理効果を示し、図８は、相対湿度および電圧、流量、および距離の、繊維直径に対する第一レベル相互作用を示し、そして表４は、繊維直径に対する主要な処理効果および第一レベル相互作用効果のｐ値（有意性）およびＦ値（有意性の等級）を示す。
【００７０】
【表４】
2012211425.tif 000005
第一レベル相互作用の項Ｖ×ｄとして示される、電圧と距離との組み合わせ（すなわち、電場強度の尺度）はまた、繊維直径に影響を与える際の重要な因子であることが見出されたが、有意性の等級（Ｆは約５．５５であった）は、電圧または距離の一次効果のいずれよりも低い。他の全ての相互作用は、有意ではないと決定された。
【００７１】
いずれの特定の理論によっても制限されないが、電界紡糸繊維の、ポリマーに富む領域および溶媒に富む領域への相分離に起因する細孔形成は、主として、溶媒の蒸発による質量損失によって引き起こされたと考えられる。質量損失は、次に、引き続く熱力学的不安定性およびスピノーダル分解をもたらした。しかし、湿度は、この発生する系を安定化させる際に重要な役割を果たし、その結果、溶媒に富む領域の合体および相互接続された細孔形態の成長が起こり、そしてガラス化前のホイッピング中に変形するための十分な時間を有した。
【００７２】
湿度は、繊維表面／周囲環境界面での繊維からの溶媒の質量移動に対する障壁を作製し、これによって、溶媒の蒸発速度を低下させたと考えられる。溶媒蒸発速度の低下は、核形成した溶媒に富む領域が、成熟して合体するためのさらなる時間を提供した。この段階中に、この繊維は同時に、屈曲不安定性を経てホイッピング領域に入り、そしてさらなる伸長応力に供された。ポリマーに富む相はガラス化されていないので、溶媒に富む領域が最初は等方性であったと仮定して、最終細孔のアスペクト比により測定される場合、伸長応力の付与は、この系における約３．２５倍のさらなる繊維の伸長をもたらした。ホイッピング中に、溶媒の蒸発速度は、繊維の表面積と共に増大し、そして最終的にこのポリマーがガラス化して、さらなる繊維形態の発達を排除した。
【００７３】
実施例２の低分子量ＰＬＬＡ超多孔質繊維は、図９に示されるように、図５Ａ〜図５Ｃに示されるような高分子量ＰＬＬＡ超多孔質繊維の低濃度系と比較して、劇的な細長い楕円形の細孔形態を示さなかった。溶媒蒸発障壁は同じであったものの（一定の相対湿度）、ポリマーのより高い初期濃度は、転位の上流のガラス化点を、屈曲不安定性を経てホイッピング領域へと動かした。溶媒に富む領域が発生し、そしてホイッピング領域での合体および変形の前に、適当な場所で凍結した。
【００７４】
この細孔形成モデルを乾式環境での電界紡糸に適用すると、溶媒蒸発に対して何の影響も有さず、そしてスピノーダル分解が、超高速での溶媒蒸発の運動事象によって事実上圧倒されることが決定された。このポリマー溶液は、１つの安定な溶媒に富む相から、より上の臨界溶液温度の相図を通って、１つの安定なポリマーに富む相へと、スピノーダル分解が起こり得るよりも速く移行した。
【００７５】
上に記載された特徴および機能、ならびに他の特徴および機能のバリエーション、またはこれらの代替例は、望ましくは、他の多くの異なる系または用途に組み合わせられ得ることが理解される。また、現在は予測も予想もされない代替例、改変物、バリエーションまたは改善が、後に当業者によって作製され得、これらもまた、以下の特許請求の範囲により包含されることを意図されることが、理解される。特許請求の範囲に具体的に記載されない限り、特許請求の範囲の工程および構成要素は、いずれの特定の順序、数、位置、サイズ、形状、角度、または材料に関しても、本明細書または他の任意の請求項から暗示も含意もされるべきではない。
【符号の説明】
【００７６】
１０  システム
１１  電界紡糸装置
１２  環境チャンバ
１４  通気口
１６  気体入口
１８  湿度制御剤
１９  相対湿度計
２０  リザーバ
２２  繊維
２４  排出ポンプ
２６  先端部
２８  電源
３０  ワイヤ
【図１】
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【図３】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図９】
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