温度応答性基材および細胞
【課題】
構造体がその機能を果たした後、穏和な条件でその構造を崩壊させることにより、構造体が構造を形成していることにより果たしていた機能を終結させることができるような材料、あるいは、機能性物質を表面あるいは内部に保持させてさまざまな用途に使用した後、自由にその機能性物質の機能を停止したり、機能性物質を回収したり、放出したりすることができる材料を提供する。
【解決手段】
単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmで単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材。
構造体がその機能を果たした後、穏和な条件でその構造を崩壊させることにより、構造体が構造を形成していることにより果たしていた機能を終結させることができるような材料、あるいは、機能性物質を表面あるいは内部に保持させてさまざまな用途に使用した後、自由にその機能性物質の機能を停止したり、機能性物質を回収したり、放出したりすることができる材料を提供する。
【解決手段】
単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmで単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、温度に応答してその構造を崩壊させる温度応答性基材およびその温度応答性基材を利用した製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、天然繊維および合成繊維などの様々な繊維は、繊維を様々な方法で加工することにより様々な用途に適した機能を有する繊維構造体が作製されてきた。すなわち、繊維が構造体を形成することによるその空間的な配置、物理的な構造および形状により、様々な機能を発現して用途展開を図ることができ、また、そのようにして作製された繊維構造体の表面や内部に機能性物質を保持させることにより、繊維構造体に対して付加的な機能を付与して用途展開を図ることを可能としてきた。
【０００３】
また、作製された繊維構造体を外部からの刺激などにより崩壊させることも重要である。例えば、繊維構造体がその構造を形成していることにより発現している機能を停止させたい場合や、繊維構造体の表面や内部に保持されている機能性物質をとりだして回収したい、あるいは外部に放出させたい場合などである。
【０００４】
このように繊維構造体を崩壊させたいとき、従来は、例えば、繊維が溶融あるいは分解する温度で熱処理を施したたり、あるいは繊維が溶解するような有機系溶媒で処理することにより繊維自体を変形、変性または消失させて、繊維構造体を崩壊させることが行われていたのが一般的である。しかしながら、このような方法は、一般的に過激な条件であり、まわりに付帯した環境に悪影響を与える可能性があり、あまり好ましい方法ではないとされている。例えば、プラスチック基材の上に繊維構造体を形成させておき、繊維構造体だけを崩壊させたい場合に、上記のような加熱あるいは有機溶媒を用いた過激な処理条件では、基材であるプラスチックにも変形や溶解などの影響を与えてしまう。また、例えば、繊維構造体の内部に保持されていた機能性物質を回収あるいは放出したい場合において、内部に保持された機能性物質が熱に対して弱かったり、有機系の溶媒に対して溶解してしまったりする場合には、機能性物質の機能を保持したまま回収したり、放出したりすることが難しくなってしまう。
【０００５】
その一方で、穏和な条件で構造が変化する材料として温度応答性高分子化合物を用いた材料が知られている。例えば、このような温度応答性高分子化合物を用いて細胞培養用材料を作製し、温度変化によりその性質を変化させて細胞の回収を行うことが提案されている（特許文献１および特許文献２参照。）。しかしながら、温度応答性高分子化合物自身で作製された材料はゲル状物となってしまうため、ゲル状物では構造としての強度が弱く、重力を含めたちょっとした外力を与えるだけでその構造が崩れてしまうため任意の形状を保持することが不可能であり、例えば、振とう、遠心および灌流などの外力がかかる条件での使用は不可能であるという問題があった。
【０００６】
また、このような温度応答性高分子化合物自体を加工して繊維のような形状を作製することも不可能である。また、これらの特許文献１と２においては、支持体表面に温度応答性高分子化合物を被覆した細胞培養用材料を作製しているが、この材料は温度応答性高分子化合物の性質によって支持体の表面性質のみを変化させるだけであり、支持体自体の構造が崩壊するわけではないため、例えば、その構造を崩壊させて支持体を形成していることにより発現される機能を消失させることは不可能であり、また例えば、支持体の構造自体が複雑な形状場合、その内部に入り込んでしまった細胞を初めとする機能性物質を温度変化により取り出し、回収することも不可能であった。また、作製できる形状に制約があるため、自由な三次元構造を形成することができず、用途も限定されるという欠点があった。すなわち、上記従来の提案では、温度変化などの穏和な条件で構造が変化（崩壊）する材料として、支持体として適度な強度を有し、支持体として形態および形状に自由度があり、空間的な配置による機能発現に優れ、かつ表面や内部に機能性物質を保持できるような支持体を形成できるような材料は存在していなかったため、支持体として適度な強度を持ち、形状・形態の自由度を有し、かつ、温度変化など穏和な条件によりその構造を崩壊できるような材料が求められていた。
【特許文献１】特開平０３−０２６６９０号公報
【特許文献２】特開平０５−１９２１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消せんとするものであり、基材がその機能を果たした後、穏和な条件でその基材の構造を崩壊させることにより、基材が構造を形成していることにより発現していた機能を終結させることができるような材料、あるいは、機能性物質を表面あるいは内部に保持させてさまざまな用途に使用した後、自由にその機能性物質の機能を停止したり、機能性物質を回収したり、外部に放出したりすることができる材料として、基材として適度な強度を有し、かつ自由な構造と形状をとることができ、さらに穏和な条件として温度変化によりその構造を崩壊できる材料としての温度応答性基材を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記の温度応答性基材の表面および／または内部において培養された細胞を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成するものであり、本発明の温度応答性基材は、単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmで単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材である。
【００１０】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、前記の短繊維は、単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲のナノファイバーであり、また、前記の直径が５００ｎｍより大きい短繊維の構成比率は３重量％以下である。
【００１１】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、前記の短繊維は有機系ポリマーからなるものである。
【００１２】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、前記の温度応答性高分子化合物は、下限臨界溶解温度より高い温度で水に対して不溶性であり、下限臨界溶解温度より低い温度で水に対して溶解性をもつものであり、好適な温度応答性高分子化合物として、ポリＮ置換アクリルアミドが挙げられる。また、この温度応答性高分子化合物の好適な含量は、繊維構造体の重量に対して１〜２０重量％である。
【００１３】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、本発明の温度応答性基材は、溶媒に短繊維の集合体を分散させた分散液に温度応答性高分子化合物を添加し、該溶媒を除去して形成されたものである。
【００１４】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、本発明の温度応答性基材は繊維構造体を構成する短繊維表面に温度応答性高分子化合物が被覆されてなるものである。
【００１５】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、前記の繊維構造体が薄層状、紙状、不織布状またはスポンジ状のものである。
【００１６】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、本発明の温度応答性基材は、他の基材上で形成されているものであり、また、他の基材上で所定のパターンを形成しているものであり、また、表面および／または内部に機能性物質が保持されているのである。
【００１７】
本発明の温度応答性基材は、細胞培養および／または組織再生が係わる分野に好適であり、その温度応答性基材の表面および／または内部において細胞を培養することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明が提供する単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmであり、かつ単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中において温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材により、基材がその機能を果たした後、温度変化によりその構造を崩壊させることにより、基材が構造を形成していることにより果たしていた機能を終結させることができるような材料、あるいは、基材の表面あるいは内部に機能性物質を保持させた後、温度変化という穏和な条件変化により、自由にその機能性物質の機能を停止したり、機能性物質を回収したり、外部に放出したりすることができる材料を得ることができる。また温度応答性基材を構成する繊維構造体は、三次元の構造体として適度な強度を有し、かつ自由な構造と形状をとることができる。
本発明では、このような温度応答性基材を提供することができ、表面あるいは内部に保持させる機能性物質を様々に変えることにより、衣料資材、インテリア製品、生活資材、環境・産業資材製品、ＩＴ製品、メディカル製品および研究用製品などに使用することができる。特に、この温度応答性基材に機能性物質として医薬品を保持させて使用すれば、温度変化により医薬品を自由に放出できるため、ＤＤＳ（ドラッグデリバリーシステム）用途として使用することが可能である。また、この温度応答性基材を細胞培養用として使用すれば、細胞培養後に温度変化させることにより基材を崩壊させて、培養した細胞を表面あるいは内部から取り出すことも可能であり、これにより従来は培養が難しかった基材で培養した細胞の回収が容易になり、細胞医療あるいは組織再生に係わる医療、医薬、診断、研究および分析などの分野、特に再生医療や細胞医療のような医療分野へと応用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】
【００１９】
以下、本発明に係る温度応答性基材とその製造方法について、望ましい実施の形態と共に詳細に説明する。
【００２０】
本発明の温度応答性基材は、単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmであり、かつ単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその温度応答性基材の構造が崩壊する温度応答性基材である。ここでいう基材とは、様々な構造をなすことができる加工品を指す。
【００２１】
本発明でいうところの「その構造が崩壊する」とは、繊維によって組み立て形づくられた温度応答性基材が全体的あるいは部分的に構造として不安定な状態になり、元の形状を保つことができなくなって構造全体として崩れ、壊れることを指し、例えば、水溶液中において、自重あるいは振とう、遠心、灌流または旋回などをした際に発生する水流などの微力な外力により元の形状が保てなくなるような状態を指す。
【００２２】
本発明で使用される温度応答性高分子化合物は、下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ＝Ｌｏｗｅｒ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ）（以下、ＬＣＳＴと称することがある。）を有する高分子化合物であり、その高分子化合物と溶媒を混合した状態において温度を下げていくと、ＬＣＳＴを境に溶媒に対して不溶性の状態から溶解性の状態に転移する高分子化合物を指す。特に、様々な用途において溶媒としては水が重要であり、溶媒としての水に対してＬＣＳＴを有する温度応答性高分子化合物は、温度を下げることによりＬＣＳＴを境に脱水和状態から水和状態に転移する高分子化合物であり、ＬＣＳＴより高い温度では水に対して不溶性であり、ＬＣＳＴより低い温度では水に対して溶解性である高分子化合物である。ＬＣＳＴは高分子化合物を溶媒に混合した溶液を用意し、濁度計を用いて光透過率を測定しながら温度を高温から低温に変化させ、光透過率が急激に低下する温度がＬＣＳＴである。
【００２３】
本件の温度応答性基材においては、繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含んでおり、温度応答性高分子化合物が繊維構造体を構成する短繊維表面を被覆するなどの作用効果により、温度応答性高分子化合物が繊維構造体に対し短繊維と短繊維を結合させるバインダーの役割を担い、短繊維が集合体として構成されたその構造を保持することを可能としている。バインダーとして上記のような温度応答性高分子化合物を使用することにより、ＬＣＳＴより高い温度ではバインダーである温度応答性高分子化合物が水等の溶媒に対して不溶性であるため、バインダーは溶解せず、温度応答性基材を溶媒中に入れても全体として温度応答性基材の構造を保持したままの状態を保つことが可能となる。逆に、ＬＣＳＴより低い温度ではバインダーである温度応答性高分子化合物が溶媒に対して溶解性となるため、バインダーが溶媒に溶解し易くなり、結果として温度応答性基材をＬＣＳＴより低い温度の状態で溶媒中に入れると、自重、振とうあるいはピペッティングなどの微弱な外力により温度応答性基材の構造が簡単に崩壊してしまう。すなわち、本発明の温度応答性基材は、このような作用により全体として構造の崩壊を温度変化のような穏和な条件により制御することが可能となる。上記のことから、本発明においては、繊維構造体の繊維表面に温度応答性高分子化合物が被覆されていることが好ましい。
【００２４】
本発明で用いられる繊維構造体を構成する短繊維は、単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μｍであることが重要である。単繊維の数平均直径をかかる範囲内にすることにより、構造として繊維が分散し易くなり繊維構造体を作製する際のハンドリングが向上し、任意の形状の繊維構造体を得やすくなるという利点がある。また、単繊維の数平均直径が５０μmを超えると温度応答性高分子化合物のバインダー効果による温度応答性基材の構造保持が難しくなる。
この単繊維の数平均直径は１ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、より好ましくは１〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは１〜２００ｎｍであり、最も好ましくは１〜１００ｎｍである。単繊維の繊維径をナノメートルサイズ（すなわち、ナノファイバー／（本発明では、繊維径が１μｍより小さい繊維をナノファイバーと呼ぶことがある）にすることにより、さらに自由な形状と構造をもつ繊維構造体を作製し易くなり、また、繊維径をナノサイズにするより繊維構造体の比表面積や空間形成能が増大し、後で述べる機能性物質の保持性能を飛躍的に増大させることが可能となる。特に、単繊維直径が５００ｎｍ以下のナノファイバーとなると、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の空隙を形成することができるため、従来のマイクロファイバーでは見られなかったナノファイバー特有の優れた吸着、吸収および放出特性を示す。また、単繊維の数平均直径をナノレベルの繊維径とすることにより、温度変化により構造を崩壊させた後、繊維を取り除いて機能性物質のみを回収することが容易になる。
【００２５】
本発明において、単繊維の数平均直径は下記のようにして求めることができる。すなわち、温度応答性基材または繊維構造体の横断面あるいは縦断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、同一面内で無作為に抽出した１５０本の単繊維の断面積を画像処理ソフトにより解析し、さらに円換算直径を求め、数平均を計算する。
【００２６】
また、本発明において単繊維の数平均直径が１〜５００ｎｍである短繊維を使用する場合には、直径が５００ｎｍより大きい短繊維の繊維構成比率が、３重量％以下であることが好ましい。その繊維構成比率は、より好ましくは１重量％以下であり、さらに好ましくは０．１重量％以下である。すなわち、これは５００ｎｍを超える粗大な短繊維の存在がゼロに近いことを意味するものである。
【００２７】
ここで粗大な短繊維の繊維構成比率とは、直径が１ｎｍより大きい繊維全体の重量に対する粗大な短繊維（直径５００ｎｍより大きいもの）の重量の比率のことを意味し、次のようにして計算する。すなわち、繊維構造体中の短繊維のそれぞれの単繊維直径をｄｉとし、その２乗の総和（ｄ１２＋ｄ２２＋・・＋ｄｎ２）＝Σｄｉ２（ｉ＝１〜ｎ）を算出する。また、直径５００ｎｍより大きい短繊維のそれぞれの繊維直径をＤｉとし、その２乗の総和（Ｄ１２＋Ｄ２２＋・・＋Ｄｍ２）＝ΣＤｉ２（ｉ＝１〜ｍ）を算出する。上記の総和Σｄｉ２に対する総和ΣＤｉ２の割合を算出することにより、繊維構造体中の短繊維全体に対する粗大繊維の面積比率、すなわち重量比率を求めることができる。これらにより、本発明の温度応答性基材および本発明で用いられる繊維構造体の機能を十分に発揮できると共に、品質安定性も良好とすることができる。
【００２８】
また、本発明で使用される短繊維の繊維長は、長すぎると温度をＬＣＳＴより低い温度にして温度応答性高分子化合物を溶解させても短繊維同士が絡まったままとなり、結果として構造が崩壊しない場合がある。一方、繊維長が短すぎると繊維構造体としたときに短繊維の絡み合いの程度が小さくなり、結果として温度応答性基材および本発明で用いられる繊維構造体の強度が低くなる。これらの観点から、温度応答性基材および本発明で用いられる繊維構造体を構成する短繊維の繊維長は、０．２〜３０ｍｍとすることが重要である。
【００２９】
本発明で使用される繊維としては、例えば、木材パルプなどから製造されるセルロース繊維、コットン、麻、ウールおよびシルクなどの天然繊維、レーヨンなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、ナイロン、ポリエステルおよびアクリルなどに代表される合成繊維などが挙げられるが、様々な用途に使用できる点から有機系ポリマーからなるものであることが好ましい。中でも、熱可塑性ポリマーからなることがより好ましく、これにより、使用される繊維を溶融紡糸法により製造することができるため、生産性を非常に高くすることができる。
【００３０】
本発明でいうところの上記の熱可塑性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンレタフタレート（以下、ＰＥＴと呼ぶことがある）、ポリブチレンレフタレート（以下、ＰＢＴと呼ぶことがある）、ポリ乳酸（以下、ＰＬＡと呼ぶことがある）などのポリエステル、ナイロン６（以下、Ｎ６と呼ぶことがある）やナイロン６６などのポリアミド、ポリスチレン（以下、ＰＳと呼ぶことがある）、ポリプロピレン（以下、ＰＰと呼ぶことがある）などのポリオレフィン、およびポリフェニレンスルフィド（以下、ＰＰＳと呼ぶことがある）等が挙げられ、中でも、融点が高いポリエステルやポリアミドに代表される重縮合系ポリマーが好ましく用いられる。
【００３１】
融点が１６５℃以上の有機系ポリマーは、繊維の耐熱性が良好であり好ましく用いられる。例えば、ＰＬＡの融点は１７０℃であり、ＰＥＴの融点は２５５℃であり、そしてＮ６の融点は２２０℃である。また、有機系ポリマーには、粒子、難燃剤および帯電防止剤等の添加物を含有させていてもよい。また、有機系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よい。さらに、溶融紡糸の容易さから、融点が３００℃以下の有機系ポリマーが好ましく用いられる。
【００３２】
本発明において使用される繊維の製造方法は特に限定されず、常法の溶融紡糸法等により得ることが可能であるが、特に単繊維の数平均直径が１μｍより小さいナノレベルの繊維を得るための製造方法の一例として下記の方法を挙げることができる。
【００３３】
すなわち、溶剤に対する溶解性の異なる２種類以上のポリマーを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、本発明で使用される繊維（ナノファイバー）を得ることができる。
【００３４】
ここで、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、易溶解性ポリマーを海成分（マトリックス）となし、難溶解性ポリマーが島成分（ドメイン）となし、その島成分のサイズを制御することが重要である。ここで、島成分サイズとは、ポリマーアロイ繊維の横断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、直径換算で評価したものである。ナノファイバーの前駆体中での島成分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、島成分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。そのため、アロイ化するポリマーの混練が非常に重要であり、混練押出機や静止混練器等によって高混練することが好ましい。単純なチップブレンド（例えば、特開平６−２７２１１４号公報や特開平１０−５３９６７号公報等参照）では混練が不足するため、数十ｎｍサイズで島成分を分散させることは困難である。
【００３５】
具体的に混練を行う際の目安としては、組み合わせるポリマーにもよるが、混練押出機を用いる場合は、２軸押出混練機を用いることが好ましく、静止混練器を用いる場合は、その分割数は１００万以上とすることが好ましい。また、ブレンド斑や経時的なブレンド比率の変動を避けるため、それぞれのポリマーを独立に計量し、独立にポリマーを混練装置に供給することが好ましい。このとき、ポリマーはペレットとして別々に供給しても良く、あるいは、溶融状態で別々に供給してもよい。また、２種以上のポリマーを押出混練機の根本に供給しても良いし、あるいは、一成分を押出混練機の途中から供給するサイドフィードとしてもよい。
【００３６】
混練装置として二軸押出混練機を使用する場合には、高度の混練とポリマー滞留時間の抑制を両立させることが好ましい。スクリューは、送り部と混練部から構成されているが、混練部の長さをスクリューの有効長さの２０％以上とすることにより高混練とすることができる。また、混練部の長さをスクリュー有効長さの４０％以下とすることにより、過度の剪断応力を避け、しかも滞留時間を短くすることができ、ポリマーの熱劣化やポリアミド成分等のゲル化を抑制することができる。また、混練部をなるべく二軸押出機の吐出側に位置させることにより、混練後の滞留時間を短くし、島成分ポリマーの再凝集を抑制することができる。加えて、混練を強化する場合は、押出混練機中でポリマーを逆方向に送るバックフロー機能のあるスクリューを設けることもできる。
【００３７】
また、島成分を数十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る。
【００３８】
島成分ドメイン（ナノファイバー断面）を円形状に近づけるためには、島成分ポリマーと海成分ポリマーは非相溶であることが好ましい。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成分ポリマーが十分に超微分散化し難い。そのため、組み合わせるポリマーの相溶性を最適化することが好ましいが、そ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。２つのポリマーのＳＰ値の差が１〜９（ＭＪ／ｍ３）１／２であると、非相溶化による島成分ドメインの円形化と超微分散化が両立させやすい。例えば、ナイロン６（Ｎ６）とＰＥＴは、ＳＰ値の差が６（ＭＪ／ｍ３）１／２程度であり好ましい例であるが、Ｎ６とポリエチレン（ＰＥ）は、ＳＰ値の差が１１（ＭＪ／ｍ３）１／２程度であり好ましくない例として挙げられる。
【００３９】
また、ポリマー同士の融点差が２０℃以下であると、特に押出混練機を用いた混練の際、押出混練機中での融解状況に差を生じにくいため高効率混練しやすい。
【００４０】
また、熱分解や熱劣化し易いポリマーを１成分に用いる際は、混練や紡糸温度を低く抑える必要があるが、これにも有利となるのである。ここで、非晶性ポリマーの場合は、融点が存在しないためガラス転移温度あるいはビカット軟化温度あるいは熱変形温度でこれに代える。
【００４１】
さらに、溶融粘度も重要であり、海成分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る。海成分ポリマーとして１００Ｐａ・ｓ以下の低粘度ポリマーを用いると、島成分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させることができる。このとき、溶融粘度は、紡糸の際の口金面温度で剪断速度１２１６ｓｅｃ−１での値である。
【００４２】
本発明で用いられる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、繊維の冷却条件も重要である。上記したように、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ことが好ましい。そのため、口金から冷却開始までの距離は１〜１５ｃｍとすることが好ましい。ここで、冷却開始とは糸の積極的な冷却が開始される位置のことを意味するが、実際の溶融紡糸装置ではチムニー上端部でこれに代える。
このようにして紡糸されたポリマーアロイ繊維（海島型繊維）の易溶解性ポリマーを溶剤で除去することにより、本発明で好適に使用される繊維としてのナノファイバーを得ることができる。
上記の製造方法によって製造されたナノファイバーは結晶化度が２０％以上であり、通常の衣料用繊維と同等の強度を持つため、様々な加工を施すことが可能である。
【００４３】
また、使用される繊維は、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、放射線処理、イオン注入、加熱処理、蒸気処理、加圧蒸気処理、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、アルコール処理およびポリマー吸着処理などにより、表面処理するなどして表面性状を改質することも可能であり、また、後に挙げる温度応答性高分子化合物や機能性物質の種類に対応して親和性、吸着性および徐放性などを改善することも可能である。これらの処理は、温度応答性基材の形成前、形成中および形成後のいずれのときに行っても良い。
【００４４】
本発明で用いられる繊維構造体は、上記の短繊維の集合体からなるものであり、具体的には、薄膜状、紙状物および不織布状物等のシート状の形態あるいはスポンジ状物などの三次元状の形態をとることができる。シート状の形態の場合には、安定性や耐久性の面から目付は２０００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。また、スポンジ状のなどの三次元形態の場合には、機能性物質の内包性や保持能力の面から密度が０．０００２〜０．０５ｇ／ｃｍ３で、空隙率が９０％以上９９．９９％以下であることが好ましい。また、繊維が凝集した壁構造に囲まれた比較的大きな連通孔である空孔の数平均孔径は、１０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。空孔の数平均孔径を５００μｍ以下とすることにより、細胞などの機能性物質物質を添加した際に、効率よく捕集され、保持することが可能となる。また、空孔の数平均孔径の下限は、１０μｍ以上であることが好ましい。空孔の数平均孔径が１０μｍを下回ると、細胞などの機能性物質が構造体内に侵入しにくくなるという問題がある。
【００４５】
本発明で使用される温度応答性高分子化合物は、ＬＣＳＴより高い温度で水に対して不溶性であり、ＬＣＳＴより低い温度で水に対して溶解性をもつことが好ましく、このような温度応答性高分子化合物としては、例えば、ポリＮ置換アクリルアミド、ポリＮ置換メタクリルアミド、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリオキサゾリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸およびそれらの共重合体や誘導体が挙げられる。
【００４６】
中でも、入手のし易さや水に対するＬＣＳＴが常温付近に存在する点から、温度応答性高分子化合物としてポリＮ置換アクリルアミドが好ましく使用される。ポリＮ置換アクリルアミドとしては、例えば、ポリ−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ポリーＮ、Ｎ−ジエチルアクリルアミド、ポリ−Ｎ−シクロプロピルアクリルアミド、ポリーＮ、Ｎ−エチルメチルアクリルアミド、ポリ−Ｎ−エチルアクリルアミド、ポリアクリロイルピペリジンおよびポリアクリロイルピロリジンなどが挙げられる。中でも、用途展開の面から、ＬＣＳＴが３０〜３２℃付近に存在するポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドが最も好ましく使用される。
【００４７】
使用される温度応答性高分子化合物の分子量は、好ましくは１００〜５００００００であり、より好ましくは１０００〜５０００００であり、さらに好ましくは３０００〜１０００００である。分子量が１００未満であると、温度に対する応答性が低下する傾向があり、また、分子量が５００００００を超えると、水に対する溶解性が低下する傾向がある。また、温度応答性高分子化合物中のＮ置換アクリルアミドユニットの数は、１０ユニット以上であることが好ましい。また、使用される温度応答性高分子化合物は、２５℃の温度において水への溶解性が１重量％以上であることが好ましい。
【００４８】
本発明では、これらの温度応答性高分化合物をバインダーとして繊維構造体中に含有させるが、含有させる量を多くすれば、例えば、短繊維としてナノファイバーを使用した場合、そのナノファイバー同士が形成する微小な孔構造を埋めてしまい、微小構造や空間配置による機能発現を阻害してしまうという問題が生じる。また、含有させる量が少なければ、バインダーとしての機能を果たすことができず、短繊維がその構造体としての構造を保持することができなくなる。そのため、温度応答性高分子化合物の含量は、繊維構造体の重量に対して１〜２０重量％であることが好ましく、より好ましくは２〜１０重量％である。
【００４９】
本発明の温度応答性基材は、繊維構造体を構成する短繊維表面に温度応答性高分子化合物が被覆されてなるものである。このような温度応答性基材の形態は、例えば、溶媒に短繊維の集合体を分散させた分散液に温度応答性高分子化合物を添加し、その溶媒を除去することによって好適に形成することができる。
【００５０】
そのため、次に、短繊維分散液の調整方法について説明する。
【００５１】
例えば、上述のようにして得られた繊維（ナノファイバー）を、はさみ、カッター、ギロチンカッター、スライスマシンやクライオスタット等で、所望の繊維長にカットし短繊維とする。繊維長は、長すぎると温度をＬＣＳＴより低い温度にして温度応答性高分子化合物を溶解させても、繊維同士が絡まったままとなり構造が崩壊しない恐れがある。また、繊維長が長すぎると溶媒中において繊維の分散性が不良となり、形成される温度応答性基材の均一性が損なわれる傾向がある。一方、繊維長が短すぎると温度応答性基材としたときに短繊維の絡み合いの程度が小さくなり温度応答性基材としての形状保持が難しくなる。これらの観点から、繊維長としては０．２〜３０ｍｍにカットすることが重要である。繊維長は、より好ましくは０．５〜１０ｍｍであり、さらに好ましくは０．８〜５ｍｍである。
【００５２】
次に、カットされ得られた短繊維を溶媒中に分散させる。溶媒としては水だけでなく、繊維との親和性も考慮してヘキサンやトルエンなどの炭化水素系、クロロホルムやトリクロロエチレンなどのハロゲンか炭化水素系、エタノールやイソプロピルアルコールなどのアルコール系、エチルエーテルやテトラヒドロフランなどのエーテル系、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン系、酢酸メチルや酢酸エチなどのエステル系、エチレングリコールやプロピレングリコールなどの多価アルコール系、トリエチルアミンやＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどのアミンおよびアミド系溶媒などの一般的な有機溶媒を好適に用いることができるが、安全性や環境等に考慮すると水を用いることが好ましい。
【００５３】
短繊維を溶媒中に分散させる方法としては、ミキサーやホモジナイザー等の攪拌機を用いることができる。ナノファイバーのように、細い短繊維同士が強固に凝集した形態の場合には、撹拌による分散の前処理工程として、溶媒中で叩解することが好ましく、ナイアガラビータ、リファイナー、ソニケーター、カッター、ラボ用粉砕器、バイオミキサー、家庭用ミキサー、ロールミル、乳鉢およびＰＦＩ叩解機などでせん断力を与え、短繊維１本１本まで分散させてから溶媒中に投与することができる。
【００５４】
また、繊維分散液中での短繊維の分散性を均一にしたり、温度応答性基材とした際に温度応答性基材の力学的強度を向上させたりするために、繊維分散液中の短繊維濃度を分散液全重量に対して０．００１〜３０重量％の範囲にすることが好ましい。特に、温度応答性基材の力学的強度は分散液中の短繊維の存在状態、すなわち繊維間距離に大きく依存するため、繊維分散液中の短繊維濃度を上記範囲に制御することが好ましい。繊維分散液中の短繊維濃度は、より好ましくは０．０１〜１０重量％の範囲であり、さらに好ましくは０．０５〜５重量％の範囲である。
【００５５】
次に、本発明の温度応答性基材の好ましい製造方法について説明する。
【００５６】
上記のようにして作製した繊維分散液に、上述した濃度の範囲で温度応答性高分子化合物を添加し分散液としておく。その上で、この分散液から溶媒を除去することにより、バインダーとして温度応答性高分子化合物が短繊維表面を被覆した様々な形態の温度応答性基材が形成される。
【００５７】
例えば、短繊維と溶媒と温度応答性高分子化合物を含む分散液から溶媒を除去するために、常法の加熱処理あるいは減圧処理などにより溶媒を除去することにより、短繊維が絡まり合った不織布形態の温度応答性基材を形成することが可能である。また、例えば、その分散液を抄紙することによって単繊維状態で短繊維が分散した紙状の形態も得ることができる。また、分散液を他の基材上にキャストして溶媒を除去することにより、他の基材上でコーティング（膜）形態の温度応答性基材を形成することも可能である。
【００５８】
また、上記で得られた分散液中の短繊維を、分散状態で固定化して溶媒を除去することにより、多数の空孔を含むようなスポンジ状の形態に成形することも可能である。その方法としては、次のような方法が挙げられる。すなわち、温度応答性高分子化合物を添加した分散液を適当な容器や型枠に入れる。その後、容器や型枠に入れた分散液から溶媒を除去する。溶媒の除去方法としては特に限定されないが、溶媒を乾燥により除去することが好ましい。乾燥方法としては、自然乾燥、熱風乾燥、真空乾燥および凍結乾燥等が挙げられるが、特に均一な構造体とするためには、凍結乾燥することが好ましい。凍結乾燥では、まず分散液を液体窒素や超低温フリーザーなどで瞬時に凍結させる。これにより、分散液が凍結した状態、すなわち固体中で短繊維の分散状態を固定化することができる。その後、真空化で分散媒を昇華させるが、短繊維の分散状態が固定化されたままで温度応答性高分子化合物がバインダーとなった状態で分散媒のみが除去される。
【００５９】
また、上記のスポンジ形態の温度応答性基材を作製する際に、容器や型枠の形状を任意に変更することにより、スポンジ状の構造体を所望の三次元の形状に成型することも可能である。
【００６０】
また、本発明の温度応答性基材は、他の基体上で形成されていても良い。ここで、他の基体とは、その表面に、短繊維あるいは短繊維を溶媒に分散した繊維分散液またはそれに温度応答性高分子化合物を添加した分散液を載せることができるような土台、基礎および基盤となるようなまとまった構造を持ち、またさまざまな機能に対して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、他の基体の形状は、平面状でも立体構造をとっていても良く、例えば、板状、膜状、シート状、繊維状、棒状、円柱状、らせん状、スポンジ状、粒子状、フレーク状および球状いずれの形状でも良く、具体的にはフラスコ、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、不織布およびマイクロビーズなどの形状が挙げられる。
【００６１】
また、特に薄膜状形態の温度応答性基材を他の基体の表面に形成する際に、他の基体の表面に分散液のパターンを形成させた後、溶媒を除去する方法を用いることにより、他の基体の表面に温度応答性基材のパターンが形成させることができる。ここにおいて、基体上にパターンを形成させる際に、ピペット、スポッターおよびアレイヤー等を使用して基材上に温度応答性高分子化合物を含む分散液をスポットすれば、円形の温度応答性基材のパターンを形成することができる。さらに、分散液を使用して、スタンプ法、ステンシル法および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。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、類型および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、文字および模様など空間的な物の形として認識されるものを指す。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。
【００６２】
また、他の基体の素材としては、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、ポリウレタンおよびポリイミドなどの成形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、リン酸カルシウムおよび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。
【００６３】
本発明の温度応答性基材は、基材の内部または表面に、機能性物質を保持させることが可能である。特に、繊維としてナノファイバーを使用することにより繊維表面の比表面積が格段に向上し、また繊維間にナノレベルの空間が形成されるためにこのような機能性物質に対しての保持性能のみならず、ナノレベルの空間的な配置による緊密化や高密度化など特有の保持性能を発現することが可能になる。機能性物質を保持させる方法には特に制限はなく、温度応答性基材を形成させた後、温度応答性基材表面への吸着処理、含浸処理およびコーティング等により後加工で温度応答性基材に保持させても良いし、温度応答性基材を形成する前の分散液に予め含有させておき、温度応答性基材を形成させる際に同時に保持させても良い。
【００６４】
本発明で用いられる機能性物質とは、材料としての温度応答性基材の機能を向上し得る物質全般を指す。機能としては、例えば、発色性、撥水性、防水性、防風性、保湿性、難燃性、耐熱性、吸熱性、消音性、断熱性、色彩、光沢、触感、生体適合性および細胞接着性等が挙げられるがこれらに限定されない。また、機能性物質として、色素、帯電防止剤、イオン性物質、吸湿剤、保湿剤、撥水剤、保温剤、耐熱剤、難燃剤、触媒、光触媒、酵素、リガンド、レセプター、発光素子、吸光素子、蛍光素子、燐光素子、反射剤、発熱剤、吸熱剤、冷却剤、還元剤および酸化剤などが挙げられるが、これらに限定されない。機能性物質は、高分子化合物であっても低分子化合物であっても良く、また、その形状も限定されない。
【００６５】
これらの機能性物質を、温度応答性基材の表面あるいは内部に保持させることにより、温度応答性基材は様々な機能を発現させることが可能であり、衣料資材、インテリア製品、生活資材、環境・産業資材製品、ＩＴ製品、メディカル製品および研究用製品に使用することができ、かつ温度を水溶液中でＬＣＳＴより低い温度に下げることにより温度応答性基材が崩壊し、その機能を失活させることも可能となる。例えば、本発明の温度応答性基材内に機能性物質として色素を保持させておき、温度を下げて構造を崩壊させることにより、温度に応答して色素を放出させることも可能である。例えば、温度応答性基材内に、機能性物質として発光素子と励起素子を近接させておくことにより、発光させた後、温度変化により構造を崩壊させることにより消光させることも可能である。
【００６６】
また、機能性物質として、例えばサイトカインや抗体などのタンパク質あるいは例えばステロイドやアルカロイドやアミノグリコシドなどの低分子化合物などの薬剤を使用すれば、温度に応答して薬剤を放出できるようなドラッグデリバリーシステムや診断等の用途にも応用できることを意味している。
また、例えば、保持させる機能性物質として、タンパク質、ペプチド、アミノ酸およびビタミン類を使用すれば、温度応答性基材は細胞培養や組織再生用途として細胞の培養に対して好適に使用することができる。培養とは、細胞の付着、接着、増殖、分化、活性化、移動、遊走、形態変化および定着など様々な細胞機能を発現、促進および抑制させることを意味する。このような細胞培養用途のために保持させる機能性物質としては、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および接着因子等が挙げられるが、これらに限定されない。また、細胞培養液中の血清成分からこれらタンパク質を吸着させることも可能である。
【００６７】
また、短繊維としてナノファイバーを使用することは、骨髄、基底膜および羊膜などにおいて細胞を取り囲んでいるコラーゲンを代表とする繊維性の細胞外マトリックスがナノレベルの繊維状物質である点から、ナノファイバーはこれらの細胞外マトリックスを構造的に類似することが可能であり、ナノファイバーを用いることができる本発明の温度応答性基材においては、従来培養が難しかった細胞の培養に利用することも可能となる。
【００６８】
本発明の温度応答性基材内部あるいは温度応答性基材上で培養できる細胞としては、例えば、造血幹細胞、神経幹細胞、間葉系幹細胞、中胚葉系幹細胞、ＥＳ細胞（胚性幹細胞）、多能性幹細胞、ＣＤ３４陽性細胞、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、上皮細胞、肝細胞、膵β細胞、心筋細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、筋芽細胞、骨髄細胞、羊膜細胞および臍帯血細胞などの生体由来の細胞、ＮＩＨ３Ｔ３（エヌアイエイチスリーティースリー）細胞、３Ｔ３−Ｌ１（スリーティースリーエルワン）細胞、３Ｔ３−Ｅ１（スリーティースリーイーワン）細胞、Ｈｅｌａ（ヒーラ）細胞、ＰＣ−１２（ピーシーツェルブ）細胞、Ｐ１９（ピーナインティーン）細胞、ＣＨＯ（チャイニーズハムスター卵母）細胞、ＣＯＳ（シーオーエス）細胞、ＨＥＫ（エッチイーケー）細胞、Ｈｅｐ−Ｇ２（ヘップジーツー）細胞、ＣａＣｏ２（カコツー）細胞、Ｌ９２９（エルナインツーナイン）細胞、Ｃ２Ｃ１２（シーツーシーツェルブ）細胞、Ｄａｕｄｉ（ダウディ）細胞、Ｊｕｒｋａｔ（ジャーカット）細胞、ＫＧ−１ａ（ケージーワンエー）細胞、ＣＴＬＬ−２（シーティーエルエルツー）細胞、ＮＳ−１（エヌエスワン）細胞、ＭＯＬＴ−４（エムオーエルティーフォー）細胞、ＨＵＴ７８（エッチユーティーセブンティエイト）細胞およびＭＴ−４（エムティーフォー）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、およびこれら細胞を遺伝子工学的に改変した細胞などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６９】
接着系細胞の場合、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、接着因子および抗体などのタンパク質を温度応答性基材に保持させることにより、接着を促進することが可能となる。
【００７０】
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、また血管内皮細胞を使用すれば血管が温度応答性基材の形状に組織形成することができる。すなわち、二次元状態で細胞を培養したい場合は温度応答性基材を薄膜形状や紙形態に、また三次元状態で細胞を培養したい場合には温度応答性基材をスポンジ状態や不織布形態に形成しておくことができる。すなわち、本発明の温度応答性基材は、神経、心臓、血管、軟骨、皮膚、角膜、腎臓、肝臓、毛髪、心筋、筋肉および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成型体の一部または全部に使用することができる。
【００７１】
本発明の温度応答性基材を、上記のような細胞培養や組織再生用の培養材料として使用して細胞を培養した後、温度を変化させて温度応答性基材を崩壊させることにより、細胞や組織を温度応答性基材から回収することができる。このような作用効果により、従来細胞を支持構造体から剥離することに使用していたトリプシンなどのタンパク質分解酵素のような細胞剥離剤を使用することなく細胞を回収することが可能となる。細胞剥離剤は、細胞表面のレセプターやリガンドなどのタンパク質にダメージを与えるため細胞を培養する技術にとって好ましくない技術である。温度を変化させて温度応答性基材を崩壊してバラバラになった短繊維は、フィルターなどの篩い構造により分離することも可能であるため、温度変化という穏和な条件で、培養した細胞を回収することが可能となる。
【００７２】
また、本発明の温度応答性基材内部あるいは温度応答性基材上で細胞培養を行う際には、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、本発明の構造体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可能である。
【００７３】
また、本発明の温度応答性基材は動脈瘤コイル、塞栓物質、歯科材料および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、創傷治療材、骨折接合材、補綴材およびカテーテルなどの医療材料の一部または全部として使用することができ、医療成型体や医療材料として目的を達した後、温度変化により構造を崩壊させてしまうことも可能である。
【００７４】
また、温度応答性基材表面に構造体のパターンを形成させておき、構造体にタンパク質を吸着あるいは徐放化させることにより、温度応答性基材表面において細胞の接着性、増殖性、移動性および分化能などの機能をパターンに従って、二次元的あるいは三次元的に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た後、細胞に悪影響を及ぼす細胞剥離剤を使用することなく温度変化により構造体を崩壊させて特定形状を持つ細胞、組織のみを回収することも可能である。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、バイオチップおよびドラッグスクリーニングを用途とした医療、研究および分析分野のデバイス開発が可能となる。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明の温度応答性基材について、実施例を用いて詳細に説明する。実施例中の測定方法には、下記の方法を用いた。
【００７６】
Ａ．ポリマーの溶融粘度
東洋精機製作所製キャピログラフ１Ｂにより、ポリマーの溶融粘度を測定した。サンプル投入から測定開始までのポリマーの貯留時間は、１０分とした。
【００７７】
Ｂ．ポリマーの融点
Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍａｅｒ社製 ＤＳＣ−７を用いて、２ｎｄ ｒｕｎでポリマーの融解を示すピークトップ温度をポリマーの融点とした。このときの昇温速度は１６℃／分であり、サンプル量は１０ｍｇとした。
【００７８】
Ｃ．口金吐出孔での剪断応力
口金孔壁とポリマーとの間の剪断応力は、ハーゲンポワズユの式（剪断応力（ｄｙｎｅ／ｃｍ２）＝Ｒ×Ｐ／２Ｌ）から計算する。ここで、Ｒは口金吐出孔の半径（ｃｍ）であり、Ｐは口金吐出孔での圧力損失（ｄｙｎｅ／ｃｍ２）であり、Ｌは口金吐出孔長（ｃｍ）である。また、Ｐ＝（８ＬηＱ／πＲ4 ）であり、ηはポリマー粘度（ｐｏｉｓｅ）であり、Ｑは吐出量（ｃｍ３／ｓｅｃ）であり、πは円周率である。また、ＣＧＳ単位系の１ｄｙｎｅ／ｃｍ２はＳＩ単位系では０．１Ｐａとなる。
【００７９】
Ｄ．ポリマーアロイ繊維のウースター斑（Ｕ％）
ツェルベガーウスター株式会社製ＵＳＴＥＲ ＴＥＳＴＥＲ ４を用いて、給糸速度２００ｍ／分でノーマルモードで測定を行った。
【００８０】
Ｅ．ＳＥＭ観察
サンプルに白金を蒸着し、超高分解能電解放射型走査型電子顕微鏡で観察した。ＳＥＭ装置は、日立製作所（株）製のＵＨＲ−ＦＥ−ＳＥＭを用いた。
【００８１】
Ｆ．ＴＥＭによるナノファイバーの横断面観察
分散前のナノファイバー束を用い、これの横断面方向に超薄切片を切り出してＴＥＭ装置でナノファイバーの横断面を観察した。また、必要に応じ金属染色を施した。ＴＥＭ装置には、日立製作所（株）製Ｈ−７１００ＦＡ型を用いた。
【００８２】
Ｇ．単繊維の数平均直径
単繊維（ナノファイバー）の数平均直径は、次のようにして求める。すなわち、上記ＳＥＭ装置もしくはＴＥＭ装置観察による写真から、画像処理ソフト（“ＷｉｎＲＯＯＦ”（登録商標））を用いて繊維の単繊維直径を円換算で計算し、それの単純な平均値を求めた。その際、同一横断面内で無作為に抽出した１５０本の繊維の直径を解析し、計算に用いた。
【００８３】
Ｈ．繊維構成比率
短繊維（ナノファイバー）の繊維構成比率は、以下のように評価する。すなわち、上記数平均直径を求める際に使用したデータを用い、単繊維それぞれの直径をｄｉとし、その２乗の総和（ｄ１２＋ｄ２２＋・・＋ｄｎ２）＝Σｄｉ２（ｉ＝１〜ｎ）を算出する。また、直径５００ｎｍより大きい単繊維のそれぞれの繊維直径をＤｉとし、その２乗の総和（Ｄ１２＋Ｄ２２＋・・＋Ｄｍ２）＝ΣＤｉ２（ｉ＝１〜ｍ）を算出する。Σｄｉ２に対するΣＤｉ２の割合を算出することにより、全繊維に対する粗大繊維の面積比率、すなわち繊維構成比率とした。
【００８４】
［分散液の製造例１］
溶融粘度５７Ｐａ・ｓ（温度２４０℃、剪断速度２４３２ｓｅｃ−１）、融点２２０℃のＮ６（ナイロン６）（２０重量％）と、重量平均分子量１２万、溶融粘度３０Ｐａ・ｓ（温度２４０℃、剪断速度２４３２ｓｅｃ−１）、融点１７０℃のポリＬ乳酸（光学純度９９．５％以上）（８０重量％）を、２軸押出混練機で２２０℃の温度で溶融混練してポリマーアロイチップを得た。ここで、ポリＬ乳酸の重量平均分子量は、次のようにして求めた。すなわち、試料（ポリＬ乳酸）のクロロホルム溶液にＴＨＦ（テトラヒドロフラン）を混合し、測定溶液とした。これをＷａｔｅｒｓ社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）Ｗａｔｅｒｓ２６９０を用いて２５℃の温度でクロマトグラフを測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。Ｎ６の温度２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１での溶融粘度は、５３Ｐａ・ｓであった。また、このポリＬ乳酸の温度２１５℃、剪断速度１２１６ｓｅｃ−１での溶融粘度は、８６Ｐａ・ｓであった。また、このときの混練条件は、下記のとおりであった。
・ポリマー供給 ：Ｎ６とポリＬ乳酸を別々に計量し、別々に混練機に供給した。
・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（Ｄ）３７ｍｍ、有効長さ（Ｌ）１６７０ｍｍ、
（Ｌ）／（Ｄ）＝４５．１
（混練部長さは、スクリュー有効長さの１／３より吐出側に位置させた。）
・温度 ：２２０℃
・ベント ：２箇所
このポリマーアロイチップを２３０℃の温度の溶融部で溶融し、紡糸温度２３０℃のスピンブロックに導いた。次いで、限界濾過径１５μｍの金属不織布でポリマーアロイ溶融体を濾過した後、口金面温度２１５℃とした口金から溶融紡糸した。このとき、口金は口金孔径０．３ｍｍ、孔長０．５５ｍｍのものを使用したが、バラス現象はほとんど観察されなかった。また、このときの単孔あたりの吐出量は、０．９４ｇ／分とした。さらに、口金下面から冷却開始点（チムニーの上端部）までの距離は９ｃｍであった。吐出された糸条は２０℃の温度の冷却風で１ｍにわたって冷却固化され、口金から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引き取りローラーおよび第２引き取りローラーを介して巻き取った。次いで、これを第１ホットローラーの温度を９０℃とし、第２ホットローラーの温度を１３０℃として延伸熱処理した。このとき、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１．５倍とした。得られたポリマーアロイ繊維は、総繊度６２ｄｔｅｘ、フィラメント数３６フィラメント、強度３．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３８％、Ｕ％＝０．７％の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、ポリＬ乳酸が海成分で、Ｎ６が島成分の海島構造を示し、島成分のＮ６の数平均による直径は５５ｎｍであり、Ｎ６が超微分散化したＮ６ナノファイバーの前駆体であるポリマーアロイ繊維が得られた。
【００８５】
得られたポリマーアロイ繊維を、９５℃の温度の５％水酸化ナトリウム水溶液に１時間浸漬することにより、ポリマーアロイ繊維中のポリＬ乳酸成分の９９重量％以上を加水分解で除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥し、Ｎ６ナノファイバーの繊維束を得た。このＮ６ナノファイバーの繊維束をＴＥＭ写真から解析した結果、Ｎ６ナノファイバーの単繊維の数平均直径は６０ｎｍと従来にない細さであり、直径１００ｎｍより大きいＮ６ナノファイバーの繊維構成比率は０重量％であった。
【００８６】
得られたＮ６ナノファイバーの繊維束を、０．０１ｍｍ、０．２ｍｍ、２ｍｍ、３０ｍｍおよび５０ｍｍ長にそれぞれ切断して、Ｎ６ナノファイバーの短繊維を得た。タッピースタンダードナイヤガラ試験ビータ（(株)東洋精機製作所製）に、水２３リットル（Ｌ）と先に得られたそれぞれの繊維長の短繊維３０ｇを仕込み、５分間予備叩解し、その後余分な水を切って短繊維を回収した。この短繊維の重量は２５０ｇであり、その含水率は８８重量％であった。含水状態の短繊維２５０ｇをそのまま自動式ＰＦＩミル（熊谷理機工業(株)製）に仕込み、回転数１５００ｒｐｍ、クリアランス０．２ｍｍで６分間叩解した。オスターブレンダー（オスター社製）に叩解した短繊維４２ｇと水５００ｇを仕込み、回転数１３９００ｒｐｍで３０分間撹拌し、さらに、このようにして得られた繊維分散液に、温度応答性高分子化合物としてポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（アルドリッチ社製、数平均分子量２００００〜２５００００、ＬＣＳＴ：３０〜３２℃）０．２５ｇを添加して回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、Ｎ６ナノファイバー１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有するＮ６ナノファイバー入り分散液１（繊維長０．２ｍｍ）、分散液２（繊維長２ｍｍ）、分散液３（繊維長３０ｍｍ）、分散液４（繊維長５０ｍｍ）および分散液５（繊維長０．０１ｍｍ）を得た。分散液４は、ナノファイバーが均一に分散されず、ナノファイバー同士が会合した大きな凝集体（フロック）が形成された。また、繊維長２ｍｍの短繊維について、分散液６として、分散液２と同様の作製方法において温度応答性高分子化合物を添加しない分散液を、分散液７として、分散液２と同様の作製方法においてポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドを０．５ｇ添加して温度応答性高分子化合物の濃度を０．１重量％とした分散液を、分散液８として、分散液２と同様の作製方法においてポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドを０．０５ｇ添加して温度応答性高分子化合物の濃度を０．０１重量％とした分散液を、分散液９として、分散液２と同様の作製方法において温度応答性高分子化合物としてポリビニルメチルエーテル（サイエンティフイックポリマー社製、重量平均分子量９００００、ＬＣＳＴ：３７〜３８℃）を使用し、これを０．２５ｇ添加して温度応答性高分子化合物０．０５重量％含有する分散液を、それぞれ作製した。
【００８７】
［分散液の製造例２］
溶融粘度１２０Ｐａ・ｓ（温度２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１）、融点２２５℃のＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）（２０重量％）と、２エチルヘキシルアクリレートを２２モル％共重合したポリスチレン（ＰＳ）（８０重量％）を用い、混練温度を２４０℃として分散液の製造例１と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。このとき、共重合ＰＳの温度２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１における溶融粘度は１４０Ｐａ・ｓであり、温度２４５℃、剪断速度１２１６ｓｅｃ−１における溶融粘度は６０Ｐａ・ｓであった。
【００８８】
得られたポリマーアロイチップを、溶融温度２６０℃、紡糸温度２６０℃（口金面温度２４５℃）、紡糸速度１２００ｍ／分で分散液の製造例１と同様に溶融紡糸した。このとき、口金として、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１．８５ｍｍの口金を使用した。紡糸性は良好であり、１ｔの紡糸で糸切れは１回であった。このときの単孔あたりの吐出量は、１．０ｇ／分とした。得られた未延伸糸を延伸温度１００℃、延伸倍率を２．４９倍とし、熱セット温度１１５℃として分散液の製造例１と同様に延伸熱処理した。得られた延伸糸は、総繊度１６１ｄｔｅｘ、フィラメント数３６フィラメント、強度１．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３３％、Ｕ％＝２．０％であった。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、共重合ＰＳが海成分で、ＰＢＴが島成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。
【００８９】
得られたポリマーアロイ繊維をトリクロロエチレンに浸漬することにより、海成分である共重合ＰＳの９９重量％以上を溶出後、乾燥して、ＰＢＴナノファイバーの繊維束を得た。このＰＢＴナノファイバーの繊維束をＴＥＭ写真から解析した結果、ＰＢＴナノファイバーの単繊維の数平均直径は８５ｎｍと従来にない細さであり、直径で２００ｎｍより大きいＰＢＴナノファイバーの繊維構成比率は０重量％であり、直径で１００ｎｍより大きいＰＢＴナノファイバーの繊維比率は１重量％であった。
【００９０】
得られたＰＢＴナノファイバーの繊維束を２ｍｍ長に切断して、ＰＢＴナノファイバーの短繊維を得た。得られたＰＢＴナノファイバーの短繊維を、分散液の製造例１と同様に予備叩解を施し、含水率８０重量％のＰＢＴナノファイバーを得た後、さらに分散液の製造例１と同様に叩解、撹拌、温度応答性高分子化合物の添加を行い、ＰＢＴナノファイバー１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有するＰＢＴナノファイバー入り分散液１０を得た。
【００９１】
［分散液の製造例３］
分散液の製造例１のＮ６を、溶融粘度３５０Ｐａ・ｓ（温度２２０℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１）、融点１６２℃のＰＰ（ポリプロピレン）（２３重量％）としたこと以外は、分散液の製造例１と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。ポリＬ乳酸の温度２２０℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１における溶融粘度は、１０７Ｐａ・ｓであった。このポリマーアロイチップを用い、溶融温度２３０℃、紡糸温度２３０℃（口金面温度２１５℃）、単孔吐出量１．５ｇ／分、紡糸速度９００ｍ／分で分散液の製造例１と同様に溶融紡糸を行った。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率を２．７倍、熱セット温度１３０℃として分散液の製造例１と同様に延伸熱処理した。
【００９２】
得られたポリマーアロイ繊維を、９８℃の温度の５％水酸化ナトリウム水溶液に１時間浸漬することにより、ポリマーアロイ繊維中のポリＬ乳酸成分の９９重量％以上を加水分解除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥し、ＰＰナノファイバーの繊維束を得た。このＰＰナノファイバーの繊維束をＴＥＭ写真から解析した結果、ＰＰナノファイバーの単繊維の数平均直径は２４０ｎｍであり、直径で５００ｎｍより大きいＰＰナノファイバーの繊維比率は０重量％であった。
【００９３】
得られたＰＰナノファイバーの繊維束を２ｍｍ長に切断して、ＰＰナノファイバーの短繊維を得た。得られたＰＰナノファイバーの短繊維を、分散液の製造例１と同様に予備叩解を施し、含水率７５重量％のＰＰナノファイバーを得た後、さらに分散液の製造例１と同様に叩解、撹拌、温度応答性高分子化合物の添加を行い、回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、ＰＰナノファイバー１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有するＰＰナノファイバー入り分散液１１を得た。
【００９４】
［分散液の製造例４］
海成分にアルカリ可溶型共重合ポリエステル樹脂６０重量％、島成分にＮ６樹脂４０重量％を用い、溶融紡糸で島成分を１００島とし、単繊維繊度５．３ｄｔｅｘの高分子配列体複合繊維（以後、複合繊維という）を作成後、２．５倍延伸して単繊維繊度２．１ｄｔｅｘの複合繊維を得た。この複合繊維の強度は２．６ｃＮ／ｄｔｅｘであり、伸度は３５％であった。その後、この複合繊維を９８℃の温度の３％濃度の水酸化ナトリウム水溶液で１時間処理することにより、複合繊維中のポリエステル成分の９９重量％以上を加水分解除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥してＮ６の極細繊維を得た。得られたＮ６の極細繊維の平均単繊維繊度をＴＥＭ写真から解析したところ、単繊維繊度０．０２ｄｔｅｘ（平均繊維径２μｍ）相当であった。得られたＮ６極細繊維を２ｍｍ長に切断して短繊維とした後、この短繊維５ｇと水４９５ｇをオスターブレンダー（オスター社製）に仕込み、回転数１３９００ｒｐｍで３０分間撹拌して、製造例１と同じ温度応答性高分子化合物０．２５ｇを添加して回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、Ｎ６極細繊維１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有する分散液１２を得た。
【００９５】
［分散液の製造例５］
従来公知の溶融紡糸法により、単繊維繊度１０ｄｔｅｘ（平均繊維径３０μｍ）のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維を得た後、これを２ｍｍ長に切断して、短繊維を得た。この短繊維５ｇと水４９５ｇをオスターブレンダー（オスター社製）に仕込み、回転数１００００ｒｐｍで１分間撹拌した後、製造例１と同じ温度応答性高分子化合物０．２５ｇを添加して、回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、ＰＥＴ繊維１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有する分散液１３を得た。
【００９６】
［分散液の製造例６］
従来公知の溶融紡糸法により、単繊維繊度３３ｄｔｅｘ（平均繊維径５５μｍ）のＰＥＴ繊維を得た後、これを２ｍｍ長に切断して、短繊維を得た。この短繊維５ｇと水４９５ｇをオスターブレンダー（オスター社製）に仕込み、回転数１００００ｒｐｍで１分間撹拌した後、製造例１と同じ温度応答性高分子化合物０．２５ｇを添加して回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、ＰＥＴ繊維１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有する分散液１４を得た。
【００９７】
（実施例１〜３）
上記分散液の製造例１で得られた分散液１〜３を用い、スポンジ形態の温度応答性基材を作製した。作製方法は、分散液１〜３を２４ウェルプレートのウェル（直径１６ｍｍ）にそれぞれ１ｍＬ入れ、−８０℃の温度の超低温フリーザー中に１２時間静置した。凍結したサンプルをＥＹＥＬＡ社製の凍結乾燥機（ＦＤ−５Ｎ）のチャンバー内に入れ、０．１ｋＰａ以下の真空度で凍結乾燥することにより、スポンジ状三次元構造の温度応答性基材を得た（図１参照）。
【００９８】
次に、得られた温度応答性基材をウェルから取り出し、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い３７℃の温水を添加してピペッティングを行っても温度応答性基材の構造は崩壊しなかった（図２参照）が、ＬＣＳＴより低い４℃の冷水を添加してピペッティングを行うと温度応答性基材の構造が崩壊し（図３参照）、温度応答性基材として構造の温度応答性を有することを確認することができた。
【００９９】
（比較例１）
分散液の製造例１で得られた分散液４を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行い、スポンジ形態の温度応答性基材の形成を試みたが、繊維長が５０ｍｍと大きく分散液が不均一な凝集体を形成しているため、スポンジ形態の温度応答性基材を形成することはできなかった。
【０１００】
（比較例２）
分散液の製造例１で得られた分散液５を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行い、スポンジ状の温度応答性基材の形成を試みた。しかしながら、得られた構造物は、扁平なシート状の構造のものとなった。さらに、得られた構造物に、３７℃の温水を添加してピペッティングを行うと繊維長が０．０１ｍｍと小さく構造が崩壊したため、温度による構造制御性が無いことが分かった。
【０１０１】
（比較例３）
分散液の製造例１で得られた分散液６を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行いスポンジ状の温度応答性基材の形成を試みたところ、きれいなスポンジ状の温度応答性基材が形成された。しかしながら、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い３７℃の温水を添加してピペッティングを行った時点で構造が崩壊したため、温度による構造制御性が無いことが分かった。
【０１０２】
（実施例４〜６）
分散液の製造例１で得られた分散液７〜９を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行いスポンジ状の温度応答性基材の形成を試みたところ、それぞれきれいなスポンジ状の温度応答性基材が形成された。得られたそれぞれの温度応答性基材について、実施例１と同様に温水と冷水を個別に添加して構造の崩壊を観察し、温度応答性基材の温度応答性を確認したところ、いずれの温度応答性基材も温度応答性が有ることが確認された。
【０１０３】
（実施例７〜１０）
分散液の製造例２〜５で得られた分散液１０〜１３を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行いスポンジ状の温度応答性基材の形成を試みたところ、それぞれきれいなスポンジ状の温度応答性基材が形成された。得られたそれぞれの温度応答性基材について、実施例１と同様に温水と冷水を個別に添加して構造の崩壊を観察し、温度応答性基材の温度応答性を確認したところ、いずれの温度応答性基材も温度応答性が有ることが確認された。
【０１０４】
（比較例４）
分散液の製造例６で得られた分散液１４を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行い、スポンジ状の温度応答性基材の形成を試みた。しかしながら、得られた構造物は、扁平なシート状の構造となった。さらに、３７℃の温水を添加してピペッティングを行うと平均繊維径が５５μｍと大きく構造は崩壊したため、温度による構造制御性が無いことが分かった。
【０１０５】
上記の実施例１〜１０と比較例１〜４の結果をまとめて表１に示す。
【０１０６】
【表１】
【０１０７】
（実施例１１）
分散液の製造例１で作製した分散液２を細胞培養用９６ウェルプレートのウェル（直径６．４ｍｍ）に１００μＬ添加し、このプレートを−８０℃の温度の超低温フリーザー中に１２時間静置した。凍結したサンプルを、ＥＹＥＬＡ社製の凍結乾燥機（ＦＤ−５Ｎ）のチャンバー内に入れ、０．１ｋＰａ以下の真空度で凍結乾燥することによりスポンジ状の温度応答性基材をウェル上に作製した。得られた温度応答性基材上に、マウス骨芽系３Ｔ３−Ｅ１細胞懸濁液（細胞濃度５×１０５／ｍＬ、１０％牛胎児血清添加αＭＥＭ（アルファミニマム基礎）培地）を１００μＬ添加し、３７℃の温度で１時間静置して温度応答性基材内に細胞を保持させた後、さらに、そこに１０％牛胎児血清添加αＭＥＭ培地を１００μＬ添加して、温度３７℃、５％ＣＯ２雰囲気下で４８時間培養を行った。４８時間後、培養液を除去した後、４℃の温度に冷却したＰＢＳ（リン酸緩衝液）を２００μＬ添加した後、ピペッティングを行ったところ、図３のように温度応答性基材が崩壊した。
細胞と崩壊した温度応答性基材を回収し、メッシュ間隔が４０μmのナイロンメッシュに繰り返し通して繊維（Ｎ６ナノファイバー）を除去することにより、培養された細胞を回収した。血球計算版により細胞数を測定したところ、細胞数は４．６倍に増加していた。
【０１０８】
（実施例１２）
分散液の製造例１で作製した繊維を使用し、分散液の製造例１と同様の方法で、繊維長２ｍｍのＮ６ナノファイバー０．１重量％と温度応答性高分子化合物０．００５重量％を含有する分散液１５を作製した。この分散液１５を、マイクロピペットによりポリスチレン製シャーレ上に０．５μＬ／スポットでスポットした後、６５℃の温度で乾燥したところ、図４に示すような直径約１ｍｍの円形のパターンを持つ膜状の温度応答性基材が形成された。得られた温度応答性基材に、３７℃に温めたＰＢＳを吹き付けても温度応答性基材のパターンは保持されたままであったが（図５参照）、４℃に冷却したＰＢＳを吹き付けると温度応答性基材は崩壊し、パターンは見えなくなった（図６参照）ため、温度応答性基材のパターンが温度応答性を有していることが確認された。
【０１０９】
（実施例１３）
実施例１２と同様の方法により、円形膜状の温度応答性基材を未処理のポリスチレン製シャーレ上に形成した。１ｍｇ／ｍＬのフィブロネクチン（シグマ社製）を含むＰＢＳを温度応答性基材上に添加し、３７℃の温度で３０分間インキュベートしてフィブロネクチンを温度応答性基材に吸着し保持させた。マウス筋芽系Ｃ２Ｃ１２細胞懸濁液（細胞濃度１×１０４／ｍＬ、１０％牛胎児血清添加ＤＭＥＭ（ダルベッコ変法イーグル）培地）を用意し、温度応答性基材にこの細胞懸濁液を１００μＬ添加して温度３７℃、５％ＣＯ２雰囲気下で１時間インキュベートした後、未接着細胞を３７℃の温度に温めたＰＢＳで洗浄し、未接着細胞を取り除き、再度１０％牛胎児血清添加ＤＭＥＭ培地を添加して温度３７℃、５％ＣＯ２雰囲気下で１週間培養したところ、図７に示すように温度応答性基材のパターン（円形）に従って、細胞が増殖して細胞が会合した組織が形成されるのが観察された。このような組織を形成された細胞を含んだ温度応答性基材に対して、４℃に冷却したＰＢＳ溶液を吹き付けたところ、温度応答性基材が崩壊し、細胞が会合した組織が円形の形状を保ったまま温度応答性基材から剥離されるのが確認された（図８参照）。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmで単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い温度からＬＣＳＴより低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材は、衣料資材、インテリア製品、生活資材、環境・産業資材製品、ＩＴ製品、メディカル製品および研究用製品用途に応用することが可能であり、特に細胞培養、組織再生、ＤＤＳおよび診断に使用する材料として好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】図１は、実施例２で得られたスポンジ状三次元構造の温度応答性基材を示す図面（斜視図）代用写真である（等倍）。
【図２】図２は、図１の温度応答性基材に、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い３７℃の温水を添加してピペッティングを行った後の状態を示す図面（斜視図）代用写真である（等倍）。
【図３】図３は、図１の温度応答性基材に、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより低い４℃の冷水を添加してピペッティングを行った後の状態を示す図面（斜視図）代用写真である（等倍）。
【図４】図４は、実施例７で得られた円形のパターンを持つ膜状の温度応答性基材を示す図面（平面図）代用写真である（２５倍）。
【図５】図５は、図４の温度応答性基材に、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い温度の３７℃に温めたＰＢＳを吹き付けた後の状態を示す図面（平面図）代用写真である（２５倍）。
【図６】図６は、図４の温度応答性基材に、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴよりより低い温度の４℃に冷却したＰＢＳを吹き付けた後の状態を示す図面（平面図）代用写真である（２５倍）。
【図７】図７は、実施例８で得られた温度応答性基材のパターン（円形）に従って、細胞が増殖して細胞が会合した組織が形成されている状態を示す図面（斜視図）代用写真である（２５倍）。
【図８】図８は、図７の細胞が会合した組織を含んだ温度応答性基材に、４℃に冷却したＰＢＳ溶液を吹き付けることにより、温度応答性基材が崩壊し、細胞が会合した組織が円形の形状を保ったまま温度応答性基材から剥離された状態を示す図面（斜視図）代用写真である（２５倍）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、温度に応答してその構造を崩壊させる温度応答性基材およびその温度応答性基材を利用した製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、天然繊維および合成繊維などの様々な繊維は、繊維を様々な方法で加工することにより様々な用途に適した機能を有する繊維構造体が作製されてきた。すなわち、繊維が構造体を形成することによるその空間的な配置、物理的な構造および形状により、様々な機能を発現して用途展開を図ることができ、また、そのようにして作製された繊維構造体の表面や内部に機能性物質を保持させることにより、繊維構造体に対して付加的な機能を付与して用途展開を図ることを可能としてきた。
【０００３】
また、作製された繊維構造体を外部からの刺激などにより崩壊させることも重要である。例えば、繊維構造体がその構造を形成していることにより発現している機能を停止させたい場合や、繊維構造体の表面や内部に保持されている機能性物質をとりだして回収したい、あるいは外部に放出させたい場合などである。
【０００４】
このように繊維構造体を崩壊させたいとき、従来は、例えば、繊維が溶融あるいは分解する温度で熱処理を施したたり、あるいは繊維が溶解するような有機系溶媒で処理することにより繊維自体を変形、変性または消失させて、繊維構造体を崩壊させることが行われていたのが一般的である。しかしながら、このような方法は、一般的に過激な条件であり、まわりに付帯した環境に悪影響を与える可能性があり、あまり好ましい方法ではないとされている。例えば、プラスチック基材の上に繊維構造体を形成させておき、繊維構造体だけを崩壊させたい場合に、上記のような加熱あるいは有機溶媒を用いた過激な処理条件では、基材であるプラスチックにも変形や溶解などの影響を与えてしまう。また、例えば、繊維構造体の内部に保持されていた機能性物質を回収あるいは放出したい場合において、内部に保持された機能性物質が熱に対して弱かったり、有機系の溶媒に対して溶解してしまったりする場合には、機能性物質の機能を保持したまま回収したり、放出したりすることが難しくなってしまう。
【０００５】
その一方で、穏和な条件で構造が変化する材料として温度応答性高分子化合物を用いた材料が知られている。例えば、このような温度応答性高分子化合物を用いて細胞培養用材料を作製し、温度変化によりその性質を変化させて細胞の回収を行うことが提案されている（特許文献１および特許文献２参照。）。しかしながら、温度応答性高分子化合物自身で作製された材料はゲル状物となってしまうため、ゲル状物では構造としての強度が弱く、重力を含めたちょっとした外力を与えるだけでその構造が崩れてしまうため任意の形状を保持することが不可能であり、例えば、振とう、遠心および灌流などの外力がかかる条件での使用は不可能であるという問題があった。
【０００６】
また、このような温度応答性高分子化合物自体を加工して繊維のような形状を作製することも不可能である。また、これらの特許文献１と２においては、支持体表面に温度応答性高分子化合物を被覆した細胞培養用材料を作製しているが、この材料は温度応答性高分子化合物の性質によって支持体の表面性質のみを変化させるだけであり、支持体自体の構造が崩壊するわけではないため、例えば、その構造を崩壊させて支持体を形成していることにより発現される機能を消失させることは不可能であり、また例えば、支持体の構造自体が複雑な形状場合、その内部に入り込んでしまった細胞を初めとする機能性物質を温度変化により取り出し、回収することも不可能であった。また、作製できる形状に制約があるため、自由な三次元構造を形成することができず、用途も限定されるという欠点があった。すなわち、上記従来の提案では、温度変化などの穏和な条件で構造が変化（崩壊）する材料として、支持体として適度な強度を有し、支持体として形態および形状に自由度があり、空間的な配置による機能発現に優れ、かつ表面や内部に機能性物質を保持できるような支持体を形成できるような材料は存在していなかったため、支持体として適度な強度を持ち、形状・形態の自由度を有し、かつ、温度変化など穏和な条件によりその構造を崩壊できるような材料が求められていた。
【特許文献１】特開平０３−０２６６９０号公報
【特許文献２】特開平０５−１９２１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消せんとするものであり、基材がその機能を果たした後、穏和な条件でその基材の構造を崩壊させることにより、基材が構造を形成していることにより発現していた機能を終結させることができるような材料、あるいは、機能性物質を表面あるいは内部に保持させてさまざまな用途に使用した後、自由にその機能性物質の機能を停止したり、機能性物質を回収したり、外部に放出したりすることができる材料として、基材として適度な強度を有し、かつ自由な構造と形状をとることができ、さらに穏和な条件として温度変化によりその構造を崩壊できる材料としての温度応答性基材を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、上記の温度応答性基材の表面および／または内部において培養された細胞を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成するものであり、本発明の温度応答性基材は、単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmで単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材である。
【００１０】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、前記の短繊維は、単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５００ｎｍの範囲のナノファイバーであり、また、前記の直径が５００ｎｍより大きい短繊維の構成比率は３重量％以下である。
【００１１】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、前記の短繊維は有機系ポリマーからなるものである。
【００１２】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、前記の温度応答性高分子化合物は、下限臨界溶解温度より高い温度で水に対して不溶性であり、下限臨界溶解温度より低い温度で水に対して溶解性をもつものであり、好適な温度応答性高分子化合物として、ポリＮ置換アクリルアミドが挙げられる。また、この温度応答性高分子化合物の好適な含量は、繊維構造体の重量に対して１〜２０重量％である。
【００１３】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、本発明の温度応答性基材は、溶媒に短繊維の集合体を分散させた分散液に温度応答性高分子化合物を添加し、該溶媒を除去して形成されたものである。
【００１４】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、本発明の温度応答性基材は繊維構造体を構成する短繊維表面に温度応答性高分子化合物が被覆されてなるものである。
【００１５】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、前記の繊維構造体が薄層状、紙状、不織布状またはスポンジ状のものである。
【００１６】
本発明の温度応答性基材の好ましい態様によれば、本発明の温度応答性基材は、他の基材上で形成されているものであり、また、他の基材上で所定のパターンを形成しているものであり、また、表面および／または内部に機能性物質が保持されているのである。
【００１７】
本発明の温度応答性基材は、細胞培養および／または組織再生が係わる分野に好適であり、その温度応答性基材の表面および／または内部において細胞を培養することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明が提供する単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmであり、かつ単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中において温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材により、基材がその機能を果たした後、温度変化によりその構造を崩壊させることにより、基材が構造を形成していることにより果たしていた機能を終結させることができるような材料、あるいは、基材の表面あるいは内部に機能性物質を保持させた後、温度変化という穏和な条件変化により、自由にその機能性物質の機能を停止したり、機能性物質を回収したり、外部に放出したりすることができる材料を得ることができる。また温度応答性基材を構成する繊維構造体は、三次元の構造体として適度な強度を有し、かつ自由な構造と形状をとることができる。
本発明では、このような温度応答性基材を提供することができ、表面あるいは内部に保持させる機能性物質を様々に変えることにより、衣料資材、インテリア製品、生活資材、環境・産業資材製品、ＩＴ製品、メディカル製品および研究用製品などに使用することができる。特に、この温度応答性基材に機能性物質として医薬品を保持させて使用すれば、温度変化により医薬品を自由に放出できるため、ＤＤＳ（ドラッグデリバリーシステム）用途として使用することが可能である。また、この温度応答性基材を細胞培養用として使用すれば、細胞培養後に温度変化させることにより基材を崩壊させて、培養した細胞を表面あるいは内部から取り出すことも可能であり、これにより従来は培養が難しかった基材で培養した細胞の回収が容易になり、細胞医療あるいは組織再生に係わる医療、医薬、診断、研究および分析などの分野、特に再生医療や細胞医療のような医療分野へと応用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】
【００１９】
以下、本発明に係る温度応答性基材とその製造方法について、望ましい実施の形態と共に詳細に説明する。
【００２０】
本発明の温度応答性基材は、単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmであり、かつ単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその温度応答性基材の構造が崩壊する温度応答性基材である。ここでいう基材とは、様々な構造をなすことができる加工品を指す。
【００２１】
本発明でいうところの「その構造が崩壊する」とは、繊維によって組み立て形づくられた温度応答性基材が全体的あるいは部分的に構造として不安定な状態になり、元の形状を保つことができなくなって構造全体として崩れ、壊れることを指し、例えば、水溶液中において、自重あるいは振とう、遠心、灌流または旋回などをした際に発生する水流などの微力な外力により元の形状が保てなくなるような状態を指す。
【００２２】
本発明で使用される温度応答性高分子化合物は、下限臨界溶解温度（ＬＣＳＴ＝Ｌｏｗｅｒ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｔｅｍｐｅｒｔｕｒｅ）（以下、ＬＣＳＴと称することがある。）を有する高分子化合物であり、その高分子化合物と溶媒を混合した状態において温度を下げていくと、ＬＣＳＴを境に溶媒に対して不溶性の状態から溶解性の状態に転移する高分子化合物を指す。特に、様々な用途において溶媒としては水が重要であり、溶媒としての水に対してＬＣＳＴを有する温度応答性高分子化合物は、温度を下げることによりＬＣＳＴを境に脱水和状態から水和状態に転移する高分子化合物であり、ＬＣＳＴより高い温度では水に対して不溶性であり、ＬＣＳＴより低い温度では水に対して溶解性である高分子化合物である。ＬＣＳＴは高分子化合物を溶媒に混合した溶液を用意し、濁度計を用いて光透過率を測定しながら温度を高温から低温に変化させ、光透過率が急激に低下する温度がＬＣＳＴである。
【００２３】
本件の温度応答性基材においては、繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含んでおり、温度応答性高分子化合物が繊維構造体を構成する短繊維表面を被覆するなどの作用効果により、温度応答性高分子化合物が繊維構造体に対し短繊維と短繊維を結合させるバインダーの役割を担い、短繊維が集合体として構成されたその構造を保持することを可能としている。バインダーとして上記のような温度応答性高分子化合物を使用することにより、ＬＣＳＴより高い温度ではバインダーである温度応答性高分子化合物が水等の溶媒に対して不溶性であるため、バインダーは溶解せず、温度応答性基材を溶媒中に入れても全体として温度応答性基材の構造を保持したままの状態を保つことが可能となる。逆に、ＬＣＳＴより低い温度ではバインダーである温度応答性高分子化合物が溶媒に対して溶解性となるため、バインダーが溶媒に溶解し易くなり、結果として温度応答性基材をＬＣＳＴより低い温度の状態で溶媒中に入れると、自重、振とうあるいはピペッティングなどの微弱な外力により温度応答性基材の構造が簡単に崩壊してしまう。すなわち、本発明の温度応答性基材は、このような作用により全体として構造の崩壊を温度変化のような穏和な条件により制御することが可能となる。上記のことから、本発明においては、繊維構造体の繊維表面に温度応答性高分子化合物が被覆されていることが好ましい。
【００２４】
本発明で用いられる繊維構造体を構成する短繊維は、単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μｍであることが重要である。単繊維の数平均直径をかかる範囲内にすることにより、構造として繊維が分散し易くなり繊維構造体を作製する際のハンドリングが向上し、任意の形状の繊維構造体を得やすくなるという利点がある。また、単繊維の数平均直径が５０μmを超えると温度応答性高分子化合物のバインダー効果による温度応答性基材の構造保持が難しくなる。
この単繊維の数平均直径は１ｎｍ〜１０μｍであることが好ましく、より好ましくは１〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは１〜２００ｎｍであり、最も好ましくは１〜１００ｎｍである。単繊維の繊維径をナノメートルサイズ（すなわち、ナノファイバー／（本発明では、繊維径が１μｍより小さい繊維をナノファイバーと呼ぶことがある）にすることにより、さらに自由な形状と構造をもつ繊維構造体を作製し易くなり、また、繊維径をナノサイズにするより繊維構造体の比表面積や空間形成能が増大し、後で述べる機能性物質の保持性能を飛躍的に増大させることが可能となる。特に、単繊維直径が５００ｎｍ以下のナノファイバーとなると、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の空隙を形成することができるため、従来のマイクロファイバーでは見られなかったナノファイバー特有の優れた吸着、吸収および放出特性を示す。また、単繊維の数平均直径をナノレベルの繊維径とすることにより、温度変化により構造を崩壊させた後、繊維を取り除いて機能性物質のみを回収することが容易になる。
【００２５】
本発明において、単繊維の数平均直径は下記のようにして求めることができる。すなわち、温度応答性基材または繊維構造体の横断面あるいは縦断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）あるいは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、同一面内で無作為に抽出した１５０本の単繊維の断面積を画像処理ソフトにより解析し、さらに円換算直径を求め、数平均を計算する。
【００２６】
また、本発明において単繊維の数平均直径が１〜５００ｎｍである短繊維を使用する場合には、直径が５００ｎｍより大きい短繊維の繊維構成比率が、３重量％以下であることが好ましい。その繊維構成比率は、より好ましくは１重量％以下であり、さらに好ましくは０．１重量％以下である。すなわち、これは５００ｎｍを超える粗大な短繊維の存在がゼロに近いことを意味するものである。
【００２７】
ここで粗大な短繊維の繊維構成比率とは、直径が１ｎｍより大きい繊維全体の重量に対する粗大な短繊維（直径５００ｎｍより大きいもの）の重量の比率のことを意味し、次のようにして計算する。すなわち、繊維構造体中の短繊維のそれぞれの単繊維直径をｄｉとし、その２乗の総和（ｄ１２＋ｄ２２＋・・＋ｄｎ２）＝Σｄｉ２（ｉ＝１〜ｎ）を算出する。また、直径５００ｎｍより大きい短繊維のそれぞれの繊維直径をＤｉとし、その２乗の総和（Ｄ１２＋Ｄ２２＋・・＋Ｄｍ２）＝ΣＤｉ２（ｉ＝１〜ｍ）を算出する。上記の総和Σｄｉ２に対する総和ΣＤｉ２の割合を算出することにより、繊維構造体中の短繊維全体に対する粗大繊維の面積比率、すなわち重量比率を求めることができる。これらにより、本発明の温度応答性基材および本発明で用いられる繊維構造体の機能を十分に発揮できると共に、品質安定性も良好とすることができる。
【００２８】
また、本発明で使用される短繊維の繊維長は、長すぎると温度をＬＣＳＴより低い温度にして温度応答性高分子化合物を溶解させても短繊維同士が絡まったままとなり、結果として構造が崩壊しない場合がある。一方、繊維長が短すぎると繊維構造体としたときに短繊維の絡み合いの程度が小さくなり、結果として温度応答性基材および本発明で用いられる繊維構造体の強度が低くなる。これらの観点から、温度応答性基材および本発明で用いられる繊維構造体を構成する短繊維の繊維長は、０．２〜３０ｍｍとすることが重要である。
【００２９】
本発明で使用される繊維としては、例えば、木材パルプなどから製造されるセルロース繊維、コットン、麻、ウールおよびシルクなどの天然繊維、レーヨンなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、ナイロン、ポリエステルおよびアクリルなどに代表される合成繊維などが挙げられるが、様々な用途に使用できる点から有機系ポリマーからなるものであることが好ましい。中でも、熱可塑性ポリマーからなることがより好ましく、これにより、使用される繊維を溶融紡糸法により製造することができるため、生産性を非常に高くすることができる。
【００３０】
本発明でいうところの上記の熱可塑性ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンレタフタレート（以下、ＰＥＴと呼ぶことがある）、ポリブチレンレフタレート（以下、ＰＢＴと呼ぶことがある）、ポリ乳酸（以下、ＰＬＡと呼ぶことがある）などのポリエステル、ナイロン６（以下、Ｎ６と呼ぶことがある）やナイロン６６などのポリアミド、ポリスチレン（以下、ＰＳと呼ぶことがある）、ポリプロピレン（以下、ＰＰと呼ぶことがある）などのポリオレフィン、およびポリフェニレンスルフィド（以下、ＰＰＳと呼ぶことがある）等が挙げられ、中でも、融点が高いポリエステルやポリアミドに代表される重縮合系ポリマーが好ましく用いられる。
【００３１】
融点が１６５℃以上の有機系ポリマーは、繊維の耐熱性が良好であり好ましく用いられる。例えば、ＰＬＡの融点は１７０℃であり、ＰＥＴの融点は２５５℃であり、そしてＮ６の融点は２２０℃である。また、有機系ポリマーには、粒子、難燃剤および帯電防止剤等の添加物を含有させていてもよい。また、有機系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よい。さらに、溶融紡糸の容易さから、融点が３００℃以下の有機系ポリマーが好ましく用いられる。
【００３２】
本発明において使用される繊維の製造方法は特に限定されず、常法の溶融紡糸法等により得ることが可能であるが、特に単繊維の数平均直径が１μｍより小さいナノレベルの繊維を得るための製造方法の一例として下記の方法を挙げることができる。
【００３３】
すなわち、溶剤に対する溶解性の異なる２種類以上のポリマーを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、本発明で使用される繊維（ナノファイバー）を得ることができる。
【００３４】
ここで、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、易溶解性ポリマーを海成分（マトリックス）となし、難溶解性ポリマーが島成分（ドメイン）となし、その島成分のサイズを制御することが重要である。ここで、島成分サイズとは、ポリマーアロイ繊維の横断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察し、直径換算で評価したものである。ナノファイバーの前駆体中での島成分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、島成分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。そのため、アロイ化するポリマーの混練が非常に重要であり、混練押出機や静止混練器等によって高混練することが好ましい。単純なチップブレンド（例えば、特開平６−２７２１１４号公報や特開平１０−５３９６７号公報等参照）では混練が不足するため、数十ｎｍサイズで島成分を分散させることは困難である。
【００３５】
具体的に混練を行う際の目安としては、組み合わせるポリマーにもよるが、混練押出機を用いる場合は、２軸押出混練機を用いることが好ましく、静止混練器を用いる場合は、その分割数は１００万以上とすることが好ましい。また、ブレンド斑や経時的なブレンド比率の変動を避けるため、それぞれのポリマーを独立に計量し、独立にポリマーを混練装置に供給することが好ましい。このとき、ポリマーはペレットとして別々に供給しても良く、あるいは、溶融状態で別々に供給してもよい。また、２種以上のポリマーを押出混練機の根本に供給しても良いし、あるいは、一成分を押出混練機の途中から供給するサイドフィードとしてもよい。
【００３６】
混練装置として二軸押出混練機を使用する場合には、高度の混練とポリマー滞留時間の抑制を両立させることが好ましい。スクリューは、送り部と混練部から構成されているが、混練部の長さをスクリューの有効長さの２０％以上とすることにより高混練とすることができる。また、混練部の長さをスクリュー有効長さの４０％以下とすることにより、過度の剪断応力を避け、しかも滞留時間を短くすることができ、ポリマーの熱劣化やポリアミド成分等のゲル化を抑制することができる。また、混練部をなるべく二軸押出機の吐出側に位置させることにより、混練後の滞留時間を短くし、島成分ポリマーの再凝集を抑制することができる。加えて、混練を強化する場合は、押出混練機中でポリマーを逆方向に送るバックフロー機能のあるスクリューを設けることもできる。
【００３７】
また、島成分を数十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る。
【００３８】
島成分ドメイン（ナノファイバー断面）を円形状に近づけるためには、島成分ポリマーと海成分ポリマーは非相溶であることが好ましい。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成分ポリマーが十分に超微分散化し難い。そのため、組み合わせるポリマーの相溶性を最適化することが好ましいが、そ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。２つのポリマーのＳＰ値の差が１〜９（ＭＪ／ｍ３）１／２であると、非相溶化による島成分ドメインの円形化と超微分散化が両立させやすい。例えば、ナイロン６（Ｎ６）とＰＥＴは、ＳＰ値の差が６（ＭＪ／ｍ３）１／２程度であり好ましい例であるが、Ｎ６とポリエチレン（ＰＥ）は、ＳＰ値の差が１１（ＭＪ／ｍ３）１／２程度であり好ましくない例として挙げられる。
【００３９】
また、ポリマー同士の融点差が２０℃以下であると、特に押出混練機を用いた混練の際、押出混練機中での融解状況に差を生じにくいため高効率混練しやすい。
【００４０】
また、熱分解や熱劣化し易いポリマーを１成分に用いる際は、混練や紡糸温度を低く抑える必要があるが、これにも有利となるのである。ここで、非晶性ポリマーの場合は、融点が存在しないためガラス転移温度あるいはビカット軟化温度あるいは熱変形温度でこれに代える。
【００４１】
さらに、溶融粘度も重要であり、海成分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る。海成分ポリマーとして１００Ｐａ・ｓ以下の低粘度ポリマーを用いると、島成分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させることができる。このとき、溶融粘度は、紡糸の際の口金面温度で剪断速度１２１６ｓｅｃ−１での値である。
【００４２】
本発明で用いられる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、繊維の冷却条件も重要である。上記したように、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ことが好ましい。そのため、口金から冷却開始までの距離は１〜１５ｃｍとすることが好ましい。ここで、冷却開始とは糸の積極的な冷却が開始される位置のことを意味するが、実際の溶融紡糸装置ではチムニー上端部でこれに代える。
このようにして紡糸されたポリマーアロイ繊維（海島型繊維）の易溶解性ポリマーを溶剤で除去することにより、本発明で好適に使用される繊維としてのナノファイバーを得ることができる。
上記の製造方法によって製造されたナノファイバーは結晶化度が２０％以上であり、通常の衣料用繊維と同等の強度を持つため、様々な加工を施すことが可能である。
【００４３】
また、使用される繊維は、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、放射線処理、イオン注入、加熱処理、蒸気処理、加圧蒸気処理、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、アルコール処理およびポリマー吸着処理などにより、表面処理するなどして表面性状を改質することも可能であり、また、後に挙げる温度応答性高分子化合物や機能性物質の種類に対応して親和性、吸着性および徐放性などを改善することも可能である。これらの処理は、温度応答性基材の形成前、形成中および形成後のいずれのときに行っても良い。
【００４４】
本発明で用いられる繊維構造体は、上記の短繊維の集合体からなるものであり、具体的には、薄膜状、紙状物および不織布状物等のシート状の形態あるいはスポンジ状物などの三次元状の形態をとることができる。シート状の形態の場合には、安定性や耐久性の面から目付は２０００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。また、スポンジ状のなどの三次元形態の場合には、機能性物質の内包性や保持能力の面から密度が０．０００２〜０．０５ｇ／ｃｍ３で、空隙率が９０％以上９９．９９％以下であることが好ましい。また、繊維が凝集した壁構造に囲まれた比較的大きな連通孔である空孔の数平均孔径は、１０μｍ〜５００μｍであることが好ましい。空孔の数平均孔径を５００μｍ以下とすることにより、細胞などの機能性物質物質を添加した際に、効率よく捕集され、保持することが可能となる。また、空孔の数平均孔径の下限は、１０μｍ以上であることが好ましい。空孔の数平均孔径が１０μｍを下回ると、細胞などの機能性物質が構造体内に侵入しにくくなるという問題がある。
【００４５】
本発明で使用される温度応答性高分子化合物は、ＬＣＳＴより高い温度で水に対して不溶性であり、ＬＣＳＴより低い温度で水に対して溶解性をもつことが好ましく、このような温度応答性高分子化合物としては、例えば、ポリＮ置換アクリルアミド、ポリＮ置換メタクリルアミド、ヒドロキシアルキルセルロース、ポリオキサゾリドン、ポリビニルメチルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸およびそれらの共重合体や誘導体が挙げられる。
【００４６】
中でも、入手のし易さや水に対するＬＣＳＴが常温付近に存在する点から、温度応答性高分子化合物としてポリＮ置換アクリルアミドが好ましく使用される。ポリＮ置換アクリルアミドとしては、例えば、ポリ−Ｎ−ｎ−プロピルアクリルアミド、ポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ポリーＮ、Ｎ−ジエチルアクリルアミド、ポリ−Ｎ−シクロプロピルアクリルアミド、ポリーＮ、Ｎ−エチルメチルアクリルアミド、ポリ−Ｎ−エチルアクリルアミド、ポリアクリロイルピペリジンおよびポリアクリロイルピロリジンなどが挙げられる。中でも、用途展開の面から、ＬＣＳＴが３０〜３２℃付近に存在するポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドが最も好ましく使用される。
【００４７】
使用される温度応答性高分子化合物の分子量は、好ましくは１００〜５００００００であり、より好ましくは１０００〜５０００００であり、さらに好ましくは３０００〜１０００００である。分子量が１００未満であると、温度に対する応答性が低下する傾向があり、また、分子量が５００００００を超えると、水に対する溶解性が低下する傾向がある。また、温度応答性高分子化合物中のＮ置換アクリルアミドユニットの数は、１０ユニット以上であることが好ましい。また、使用される温度応答性高分子化合物は、２５℃の温度において水への溶解性が１重量％以上であることが好ましい。
【００４８】
本発明では、これらの温度応答性高分化合物をバインダーとして繊維構造体中に含有させるが、含有させる量を多くすれば、例えば、短繊維としてナノファイバーを使用した場合、そのナノファイバー同士が形成する微小な孔構造を埋めてしまい、微小構造や空間配置による機能発現を阻害してしまうという問題が生じる。また、含有させる量が少なければ、バインダーとしての機能を果たすことができず、短繊維がその構造体としての構造を保持することができなくなる。そのため、温度応答性高分子化合物の含量は、繊維構造体の重量に対して１〜２０重量％であることが好ましく、より好ましくは２〜１０重量％である。
【００４９】
本発明の温度応答性基材は、繊維構造体を構成する短繊維表面に温度応答性高分子化合物が被覆されてなるものである。このような温度応答性基材の形態は、例えば、溶媒に短繊維の集合体を分散させた分散液に温度応答性高分子化合物を添加し、その溶媒を除去することによって好適に形成することができる。
【００５０】
そのため、次に、短繊維分散液の調整方法について説明する。
【００５１】
例えば、上述のようにして得られた繊維（ナノファイバー）を、はさみ、カッター、ギロチンカッター、スライスマシンやクライオスタット等で、所望の繊維長にカットし短繊維とする。繊維長は、長すぎると温度をＬＣＳＴより低い温度にして温度応答性高分子化合物を溶解させても、繊維同士が絡まったままとなり構造が崩壊しない恐れがある。また、繊維長が長すぎると溶媒中において繊維の分散性が不良となり、形成される温度応答性基材の均一性が損なわれる傾向がある。一方、繊維長が短すぎると温度応答性基材としたときに短繊維の絡み合いの程度が小さくなり温度応答性基材としての形状保持が難しくなる。これらの観点から、繊維長としては０．２〜３０ｍｍにカットすることが重要である。繊維長は、より好ましくは０．５〜１０ｍｍであり、さらに好ましくは０．８〜５ｍｍである。
【００５２】
次に、カットされ得られた短繊維を溶媒中に分散させる。溶媒としては水だけでなく、繊維との親和性も考慮してヘキサンやトルエンなどの炭化水素系、クロロホルムやトリクロロエチレンなどのハロゲンか炭化水素系、エタノールやイソプロピルアルコールなどのアルコール系、エチルエーテルやテトラヒドロフランなどのエーテル系、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン系、酢酸メチルや酢酸エチなどのエステル系、エチレングリコールやプロピレングリコールなどの多価アルコール系、トリエチルアミンやＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどのアミンおよびアミド系溶媒などの一般的な有機溶媒を好適に用いることができるが、安全性や環境等に考慮すると水を用いることが好ましい。
【００５３】
短繊維を溶媒中に分散させる方法としては、ミキサーやホモジナイザー等の攪拌機を用いることができる。ナノファイバーのように、細い短繊維同士が強固に凝集した形態の場合には、撹拌による分散の前処理工程として、溶媒中で叩解することが好ましく、ナイアガラビータ、リファイナー、ソニケーター、カッター、ラボ用粉砕器、バイオミキサー、家庭用ミキサー、ロールミル、乳鉢およびＰＦＩ叩解機などでせん断力を与え、短繊維１本１本まで分散させてから溶媒中に投与することができる。
【００５４】
また、繊維分散液中での短繊維の分散性を均一にしたり、温度応答性基材とした際に温度応答性基材の力学的強度を向上させたりするために、繊維分散液中の短繊維濃度を分散液全重量に対して０．００１〜３０重量％の範囲にすることが好ましい。特に、温度応答性基材の力学的強度は分散液中の短繊維の存在状態、すなわち繊維間距離に大きく依存するため、繊維分散液中の短繊維濃度を上記範囲に制御することが好ましい。繊維分散液中の短繊維濃度は、より好ましくは０．０１〜１０重量％の範囲であり、さらに好ましくは０．０５〜５重量％の範囲である。
【００５５】
次に、本発明の温度応答性基材の好ましい製造方法について説明する。
【００５６】
上記のようにして作製した繊維分散液に、上述した濃度の範囲で温度応答性高分子化合物を添加し分散液としておく。その上で、この分散液から溶媒を除去することにより、バインダーとして温度応答性高分子化合物が短繊維表面を被覆した様々な形態の温度応答性基材が形成される。
【００５７】
例えば、短繊維と溶媒と温度応答性高分子化合物を含む分散液から溶媒を除去するために、常法の加熱処理あるいは減圧処理などにより溶媒を除去することにより、短繊維が絡まり合った不織布形態の温度応答性基材を形成することが可能である。また、例えば、その分散液を抄紙することによって単繊維状態で短繊維が分散した紙状の形態も得ることができる。また、分散液を他の基材上にキャストして溶媒を除去することにより、他の基材上でコーティング（膜）形態の温度応答性基材を形成することも可能である。
【００５８】
また、上記で得られた分散液中の短繊維を、分散状態で固定化して溶媒を除去することにより、多数の空孔を含むようなスポンジ状の形態に成形することも可能である。その方法としては、次のような方法が挙げられる。すなわち、温度応答性高分子化合物を添加した分散液を適当な容器や型枠に入れる。その後、容器や型枠に入れた分散液から溶媒を除去する。溶媒の除去方法としては特に限定されないが、溶媒を乾燥により除去することが好ましい。乾燥方法としては、自然乾燥、熱風乾燥、真空乾燥および凍結乾燥等が挙げられるが、特に均一な構造体とするためには、凍結乾燥することが好ましい。凍結乾燥では、まず分散液を液体窒素や超低温フリーザーなどで瞬時に凍結させる。これにより、分散液が凍結した状態、すなわち固体中で短繊維の分散状態を固定化することができる。その後、真空化で分散媒を昇華させるが、短繊維の分散状態が固定化されたままで温度応答性高分子化合物がバインダーとなった状態で分散媒のみが除去される。
【００５９】
また、上記のスポンジ形態の温度応答性基材を作製する際に、容器や型枠の形状を任意に変更することにより、スポンジ状の構造体を所望の三次元の形状に成型することも可能である。
【００６０】
また、本発明の温度応答性基材は、他の基体上で形成されていても良い。ここで、他の基体とは、その表面に、短繊維あるいは短繊維を溶媒に分散した繊維分散液またはそれに温度応答性高分子化合物を添加した分散液を載せることができるような土台、基礎および基盤となるようなまとまった構造を持ち、またさまざまな機能に対して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、他の基体の形状は、平面状でも立体構造をとっていても良く、例えば、板状、膜状、シート状、繊維状、棒状、円柱状、らせん状、スポンジ状、粒子状、フレーク状および球状いずれの形状でも良く、具体的にはフラスコ、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、不織布およびマイクロビーズなどの形状が挙げられる。
【００６１】
また、特に薄膜状形態の温度応答性基材を他の基体の表面に形成する際に、他の基体の表面に分散液のパターンを形成させた後、溶媒を除去する方法を用いることにより、他の基体の表面に温度応答性基材のパターンが形成させることができる。ここにおいて、基体上にパターンを形成させる際に、ピペット、スポッターおよびアレイヤー等を使用して基材上に温度応答性高分子化合物を含む分散液をスポットすれば、円形の温度応答性基材のパターンを形成することができる。さらに、分散液を使用して、スタンプ法、ステンシル法および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。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、類型および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、文字および模様など空間的な物の形として認識されるものを指す。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。
【００６２】
また、他の基体の素材としては、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、ポリウレタンおよびポリイミドなどの成形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、リン酸カルシウムおよび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。
【００６３】
本発明の温度応答性基材は、基材の内部または表面に、機能性物質を保持させることが可能である。特に、繊維としてナノファイバーを使用することにより繊維表面の比表面積が格段に向上し、また繊維間にナノレベルの空間が形成されるためにこのような機能性物質に対しての保持性能のみならず、ナノレベルの空間的な配置による緊密化や高密度化など特有の保持性能を発現することが可能になる。機能性物質を保持させる方法には特に制限はなく、温度応答性基材を形成させた後、温度応答性基材表面への吸着処理、含浸処理およびコーティング等により後加工で温度応答性基材に保持させても良いし、温度応答性基材を形成する前の分散液に予め含有させておき、温度応答性基材を形成させる際に同時に保持させても良い。
【００６４】
本発明で用いられる機能性物質とは、材料としての温度応答性基材の機能を向上し得る物質全般を指す。機能としては、例えば、発色性、撥水性、防水性、防風性、保湿性、難燃性、耐熱性、吸熱性、消音性、断熱性、色彩、光沢、触感、生体適合性および細胞接着性等が挙げられるがこれらに限定されない。また、機能性物質として、色素、帯電防止剤、イオン性物質、吸湿剤、保湿剤、撥水剤、保温剤、耐熱剤、難燃剤、触媒、光触媒、酵素、リガンド、レセプター、発光素子、吸光素子、蛍光素子、燐光素子、反射剤、発熱剤、吸熱剤、冷却剤、還元剤および酸化剤などが挙げられるが、これらに限定されない。機能性物質は、高分子化合物であっても低分子化合物であっても良く、また、その形状も限定されない。
【００６５】
これらの機能性物質を、温度応答性基材の表面あるいは内部に保持させることにより、温度応答性基材は様々な機能を発現させることが可能であり、衣料資材、インテリア製品、生活資材、環境・産業資材製品、ＩＴ製品、メディカル製品および研究用製品に使用することができ、かつ温度を水溶液中でＬＣＳＴより低い温度に下げることにより温度応答性基材が崩壊し、その機能を失活させることも可能となる。例えば、本発明の温度応答性基材内に機能性物質として色素を保持させておき、温度を下げて構造を崩壊させることにより、温度に応答して色素を放出させることも可能である。例えば、温度応答性基材内に、機能性物質として発光素子と励起素子を近接させておくことにより、発光させた後、温度変化により構造を崩壊させることにより消光させることも可能である。
【００６６】
また、機能性物質として、例えばサイトカインや抗体などのタンパク質あるいは例えばステロイドやアルカロイドやアミノグリコシドなどの低分子化合物などの薬剤を使用すれば、温度に応答して薬剤を放出できるようなドラッグデリバリーシステムや診断等の用途にも応用できることを意味している。
また、例えば、保持させる機能性物質として、タンパク質、ペプチド、アミノ酸およびビタミン類を使用すれば、温度応答性基材は細胞培養や組織再生用途として細胞の培養に対して好適に使用することができる。培養とは、細胞の付着、接着、増殖、分化、活性化、移動、遊走、形態変化および定着など様々な細胞機能を発現、促進および抑制させることを意味する。このような細胞培養用途のために保持させる機能性物質としては、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および接着因子等が挙げられるが、これらに限定されない。また、細胞培養液中の血清成分からこれらタンパク質を吸着させることも可能である。
【００６７】
また、短繊維としてナノファイバーを使用することは、骨髄、基底膜および羊膜などにおいて細胞を取り囲んでいるコラーゲンを代表とする繊維性の細胞外マトリックスがナノレベルの繊維状物質である点から、ナノファイバーはこれらの細胞外マトリックスを構造的に類似することが可能であり、ナノファイバーを用いることができる本発明の温度応答性基材においては、従来培養が難しかった細胞の培養に利用することも可能となる。
【００６８】
本発明の温度応答性基材内部あるいは温度応答性基材上で培養できる細胞としては、例えば、造血幹細胞、神経幹細胞、間葉系幹細胞、中胚葉系幹細胞、ＥＳ細胞（胚性幹細胞）、多能性幹細胞、ＣＤ３４陽性細胞、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、上皮細胞、肝細胞、膵β細胞、心筋細胞、骨芽細胞、軟骨細胞、筋芽細胞、骨髄細胞、羊膜細胞および臍帯血細胞などの生体由来の細胞、ＮＩＨ３Ｔ３（エヌアイエイチスリーティースリー）細胞、３Ｔ３−Ｌ１（スリーティースリーエルワン）細胞、３Ｔ３−Ｅ１（スリーティースリーイーワン）細胞、Ｈｅｌａ（ヒーラ）細胞、ＰＣ−１２（ピーシーツェルブ）細胞、Ｐ１９（ピーナインティーン）細胞、ＣＨＯ（チャイニーズハムスター卵母）細胞、ＣＯＳ（シーオーエス）細胞、ＨＥＫ（エッチイーケー）細胞、Ｈｅｐ−Ｇ２（ヘップジーツー）細胞、ＣａＣｏ２（カコツー）細胞、Ｌ９２９（エルナインツーナイン）細胞、Ｃ２Ｃ１２（シーツーシーツェルブ）細胞、Ｄａｕｄｉ（ダウディ）細胞、Ｊｕｒｋａｔ（ジャーカット）細胞、ＫＧ−１ａ（ケージーワンエー）細胞、ＣＴＬＬ−２（シーティーエルエルツー）細胞、ＮＳ−１（エヌエスワン）細胞、ＭＯＬＴ−４（エムオーエルティーフォー）細胞、ＨＵＴ７８（エッチユーティーセブンティエイト）細胞およびＭＴ−４（エムティーフォー）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、およびこれら細胞を遺伝子工学的に改変した細胞などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６９】
接着系細胞の場合、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、接着因子および抗体などのタンパク質を温度応答性基材に保持させることにより、接着を促進することが可能となる。
【００７０】
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、また血管内皮細胞を使用すれば血管が温度応答性基材の形状に組織形成することができる。すなわち、二次元状態で細胞を培養したい場合は温度応答性基材を薄膜形状や紙形態に、また三次元状態で細胞を培養したい場合には温度応答性基材をスポンジ状態や不織布形態に形成しておくことができる。すなわち、本発明の温度応答性基材は、神経、心臓、血管、軟骨、皮膚、角膜、腎臓、肝臓、毛髪、心筋、筋肉および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成型体の一部または全部に使用することができる。
【００７１】
本発明の温度応答性基材を、上記のような細胞培養や組織再生用の培養材料として使用して細胞を培養した後、温度を変化させて温度応答性基材を崩壊させることにより、細胞や組織を温度応答性基材から回収することができる。このような作用効果により、従来細胞を支持構造体から剥離することに使用していたトリプシンなどのタンパク質分解酵素のような細胞剥離剤を使用することなく細胞を回収することが可能となる。細胞剥離剤は、細胞表面のレセプターやリガンドなどのタンパク質にダメージを与えるため細胞を培養する技術にとって好ましくない技術である。温度を変化させて温度応答性基材を崩壊してバラバラになった短繊維は、フィルターなどの篩い構造により分離することも可能であるため、温度変化という穏和な条件で、培養した細胞を回収することが可能となる。
【００７２】
また、本発明の温度応答性基材内部あるいは温度応答性基材上で細胞培養を行う際には、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、本発明の構造体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可能である。
【００７３】
また、本発明の温度応答性基材は動脈瘤コイル、塞栓物質、歯科材料および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、創傷治療材、骨折接合材、補綴材およびカテーテルなどの医療材料の一部または全部として使用することができ、医療成型体や医療材料として目的を達した後、温度変化により構造を崩壊させてしまうことも可能である。
【００７４】
また、温度応答性基材表面に構造体のパターンを形成させておき、構造体にタンパク質を吸着あるいは徐放化させることにより、温度応答性基材表面において細胞の接着性、増殖性、移動性および分化能などの機能をパターンに従って、二次元的あるいは三次元的に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た後、細胞に悪影響を及ぼす細胞剥離剤を使用することなく温度変化により構造体を崩壊させて特定形状を持つ細胞、組織のみを回収することも可能である。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、バイオチップおよびドラッグスクリーニングを用途とした医療、研究および分析分野のデバイス開発が可能となる。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明の温度応答性基材について、実施例を用いて詳細に説明する。実施例中の測定方法には、下記の方法を用いた。
【００７６】
Ａ．ポリマーの溶融粘度
東洋精機製作所製キャピログラフ１Ｂにより、ポリマーの溶融粘度を測定した。サンプル投入から測定開始までのポリマーの貯留時間は、１０分とした。
【００７７】
Ｂ．ポリマーの融点
Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍａｅｒ社製 ＤＳＣ−７を用いて、２ｎｄ ｒｕｎでポリマーの融解を示すピークトップ温度をポリマーの融点とした。このときの昇温速度は１６℃／分であり、サンプル量は１０ｍｇとした。
【００７８】
Ｃ．口金吐出孔での剪断応力
口金孔壁とポリマーとの間の剪断応力は、ハーゲンポワズユの式（剪断応力（ｄｙｎｅ／ｃｍ２）＝Ｒ×Ｐ／２Ｌ）から計算する。ここで、Ｒは口金吐出孔の半径（ｃｍ）であり、Ｐは口金吐出孔での圧力損失（ｄｙｎｅ／ｃｍ２）であり、Ｌは口金吐出孔長（ｃｍ）である。また、Ｐ＝（８ＬηＱ／πＲ4 ）であり、ηはポリマー粘度（ｐｏｉｓｅ）であり、Ｑは吐出量（ｃｍ３／ｓｅｃ）であり、πは円周率である。また、ＣＧＳ単位系の１ｄｙｎｅ／ｃｍ２はＳＩ単位系では０．１Ｐａとなる。
【００７９】
Ｄ．ポリマーアロイ繊維のウースター斑（Ｕ％）
ツェルベガーウスター株式会社製ＵＳＴＥＲ ＴＥＳＴＥＲ ４を用いて、給糸速度２００ｍ／分でノーマルモードで測定を行った。
【００８０】
Ｅ．ＳＥＭ観察
サンプルに白金を蒸着し、超高分解能電解放射型走査型電子顕微鏡で観察した。ＳＥＭ装置は、日立製作所（株）製のＵＨＲ−ＦＥ−ＳＥＭを用いた。
【００８１】
Ｆ．ＴＥＭによるナノファイバーの横断面観察
分散前のナノファイバー束を用い、これの横断面方向に超薄切片を切り出してＴＥＭ装置でナノファイバーの横断面を観察した。また、必要に応じ金属染色を施した。ＴＥＭ装置には、日立製作所（株）製Ｈ−７１００ＦＡ型を用いた。
【００８２】
Ｇ．単繊維の数平均直径
単繊維（ナノファイバー）の数平均直径は、次のようにして求める。すなわち、上記ＳＥＭ装置もしくはＴＥＭ装置観察による写真から、画像処理ソフト（“ＷｉｎＲＯＯＦ”（登録商標））を用いて繊維の単繊維直径を円換算で計算し、それの単純な平均値を求めた。その際、同一横断面内で無作為に抽出した１５０本の繊維の直径を解析し、計算に用いた。
【００８３】
Ｈ．繊維構成比率
短繊維（ナノファイバー）の繊維構成比率は、以下のように評価する。すなわち、上記数平均直径を求める際に使用したデータを用い、単繊維それぞれの直径をｄｉとし、その２乗の総和（ｄ１２＋ｄ２２＋・・＋ｄｎ２）＝Σｄｉ２（ｉ＝１〜ｎ）を算出する。また、直径５００ｎｍより大きい単繊維のそれぞれの繊維直径をＤｉとし、その２乗の総和（Ｄ１２＋Ｄ２２＋・・＋Ｄｍ２）＝ΣＤｉ２（ｉ＝１〜ｍ）を算出する。Σｄｉ２に対するΣＤｉ２の割合を算出することにより、全繊維に対する粗大繊維の面積比率、すなわち繊維構成比率とした。
【００８４】
［分散液の製造例１］
溶融粘度５７Ｐａ・ｓ（温度２４０℃、剪断速度２４３２ｓｅｃ−１）、融点２２０℃のＮ６（ナイロン６）（２０重量％）と、重量平均分子量１２万、溶融粘度３０Ｐａ・ｓ（温度２４０℃、剪断速度２４３２ｓｅｃ−１）、融点１７０℃のポリＬ乳酸（光学純度９９．５％以上）（８０重量％）を、２軸押出混練機で２２０℃の温度で溶融混練してポリマーアロイチップを得た。ここで、ポリＬ乳酸の重量平均分子量は、次のようにして求めた。すなわち、試料（ポリＬ乳酸）のクロロホルム溶液にＴＨＦ（テトラヒドロフラン）を混合し、測定溶液とした。これをＷａｔｅｒｓ社製ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）Ｗａｔｅｒｓ２６９０を用いて２５℃の温度でクロマトグラフを測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。Ｎ６の温度２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１での溶融粘度は、５３Ｐａ・ｓであった。また、このポリＬ乳酸の温度２１５℃、剪断速度１２１６ｓｅｃ−１での溶融粘度は、８６Ｐａ・ｓであった。また、このときの混練条件は、下記のとおりであった。
・ポリマー供給 ：Ｎ６とポリＬ乳酸を別々に計量し、別々に混練機に供給した。
・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（Ｄ）３７ｍｍ、有効長さ（Ｌ）１６７０ｍｍ、
（Ｌ）／（Ｄ）＝４５．１
（混練部長さは、スクリュー有効長さの１／３より吐出側に位置させた。）
・温度 ：２２０℃
・ベント ：２箇所
このポリマーアロイチップを２３０℃の温度の溶融部で溶融し、紡糸温度２３０℃のスピンブロックに導いた。次いで、限界濾過径１５μｍの金属不織布でポリマーアロイ溶融体を濾過した後、口金面温度２１５℃とした口金から溶融紡糸した。このとき、口金は口金孔径０．３ｍｍ、孔長０．５５ｍｍのものを使用したが、バラス現象はほとんど観察されなかった。また、このときの単孔あたりの吐出量は、０．９４ｇ／分とした。さらに、口金下面から冷却開始点（チムニーの上端部）までの距離は９ｃｍであった。吐出された糸条は２０℃の温度の冷却風で１ｍにわたって冷却固化され、口金から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引き取りローラーおよび第２引き取りローラーを介して巻き取った。次いで、これを第１ホットローラーの温度を９０℃とし、第２ホットローラーの温度を１３０℃として延伸熱処理した。このとき、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１．５倍とした。得られたポリマーアロイ繊維は、総繊度６２ｄｔｅｘ、フィラメント数３６フィラメント、強度３．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３８％、Ｕ％＝０．７％の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、ポリＬ乳酸が海成分で、Ｎ６が島成分の海島構造を示し、島成分のＮ６の数平均による直径は５５ｎｍであり、Ｎ６が超微分散化したＮ６ナノファイバーの前駆体であるポリマーアロイ繊維が得られた。
【００８５】
得られたポリマーアロイ繊維を、９５℃の温度の５％水酸化ナトリウム水溶液に１時間浸漬することにより、ポリマーアロイ繊維中のポリＬ乳酸成分の９９重量％以上を加水分解で除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥し、Ｎ６ナノファイバーの繊維束を得た。このＮ６ナノファイバーの繊維束をＴＥＭ写真から解析した結果、Ｎ６ナノファイバーの単繊維の数平均直径は６０ｎｍと従来にない細さであり、直径１００ｎｍより大きいＮ６ナノファイバーの繊維構成比率は０重量％であった。
【００８６】
得られたＮ６ナノファイバーの繊維束を、０．０１ｍｍ、０．２ｍｍ、２ｍｍ、３０ｍｍおよび５０ｍｍ長にそれぞれ切断して、Ｎ６ナノファイバーの短繊維を得た。タッピースタンダードナイヤガラ試験ビータ（(株)東洋精機製作所製）に、水２３リットル（Ｌ）と先に得られたそれぞれの繊維長の短繊維３０ｇを仕込み、５分間予備叩解し、その後余分な水を切って短繊維を回収した。この短繊維の重量は２５０ｇであり、その含水率は８８重量％であった。含水状態の短繊維２５０ｇをそのまま自動式ＰＦＩミル（熊谷理機工業(株)製）に仕込み、回転数１５００ｒｐｍ、クリアランス０．２ｍｍで６分間叩解した。オスターブレンダー（オスター社製）に叩解した短繊維４２ｇと水５００ｇを仕込み、回転数１３９００ｒｐｍで３０分間撹拌し、さらに、このようにして得られた繊維分散液に、温度応答性高分子化合物としてポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド（アルドリッチ社製、数平均分子量２００００〜２５００００、ＬＣＳＴ：３０〜３２℃）０．２５ｇを添加して回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、Ｎ６ナノファイバー１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有するＮ６ナノファイバー入り分散液１（繊維長０．２ｍｍ）、分散液２（繊維長２ｍｍ）、分散液３（繊維長３０ｍｍ）、分散液４（繊維長５０ｍｍ）および分散液５（繊維長０．０１ｍｍ）を得た。分散液４は、ナノファイバーが均一に分散されず、ナノファイバー同士が会合した大きな凝集体（フロック）が形成された。また、繊維長２ｍｍの短繊維について、分散液６として、分散液２と同様の作製方法において温度応答性高分子化合物を添加しない分散液を、分散液７として、分散液２と同様の作製方法においてポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドを０．５ｇ添加して温度応答性高分子化合物の濃度を０．１重量％とした分散液を、分散液８として、分散液２と同様の作製方法においてポリ−Ｎ−イソプロピルアクリルアミドを０．０５ｇ添加して温度応答性高分子化合物の濃度を０．０１重量％とした分散液を、分散液９として、分散液２と同様の作製方法において温度応答性高分子化合物としてポリビニルメチルエーテル（サイエンティフイックポリマー社製、重量平均分子量９００００、ＬＣＳＴ：３７〜３８℃）を使用し、これを０．２５ｇ添加して温度応答性高分子化合物０．０５重量％含有する分散液を、それぞれ作製した。
【００８７】
［分散液の製造例２］
溶融粘度１２０Ｐａ・ｓ（温度２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１）、融点２２５℃のＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）（２０重量％）と、２エチルヘキシルアクリレートを２２モル％共重合したポリスチレン（ＰＳ）（８０重量％）を用い、混練温度を２４０℃として分散液の製造例１と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。このとき、共重合ＰＳの温度２６２℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１における溶融粘度は１４０Ｐａ・ｓであり、温度２４５℃、剪断速度１２１６ｓｅｃ−１における溶融粘度は６０Ｐａ・ｓであった。
【００８８】
得られたポリマーアロイチップを、溶融温度２６０℃、紡糸温度２６０℃（口金面温度２４５℃）、紡糸速度１２００ｍ／分で分散液の製造例１と同様に溶融紡糸した。このとき、口金として、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１．８５ｍｍの口金を使用した。紡糸性は良好であり、１ｔの紡糸で糸切れは１回であった。このときの単孔あたりの吐出量は、１．０ｇ／分とした。得られた未延伸糸を延伸温度１００℃、延伸倍率を２．４９倍とし、熱セット温度１１５℃として分散液の製造例１と同様に延伸熱処理した。得られた延伸糸は、総繊度１６１ｄｔｅｘ、フィラメント数３６フィラメント、強度１．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３３％、Ｕ％＝２．０％であった。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、共重合ＰＳが海成分で、ＰＢＴが島成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。
【００８９】
得られたポリマーアロイ繊維をトリクロロエチレンに浸漬することにより、海成分である共重合ＰＳの９９重量％以上を溶出後、乾燥して、ＰＢＴナノファイバーの繊維束を得た。このＰＢＴナノファイバーの繊維束をＴＥＭ写真から解析した結果、ＰＢＴナノファイバーの単繊維の数平均直径は８５ｎｍと従来にない細さであり、直径で２００ｎｍより大きいＰＢＴナノファイバーの繊維構成比率は０重量％であり、直径で１００ｎｍより大きいＰＢＴナノファイバーの繊維比率は１重量％であった。
【００９０】
得られたＰＢＴナノファイバーの繊維束を２ｍｍ長に切断して、ＰＢＴナノファイバーの短繊維を得た。得られたＰＢＴナノファイバーの短繊維を、分散液の製造例１と同様に予備叩解を施し、含水率８０重量％のＰＢＴナノファイバーを得た後、さらに分散液の製造例１と同様に叩解、撹拌、温度応答性高分子化合物の添加を行い、ＰＢＴナノファイバー１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有するＰＢＴナノファイバー入り分散液１０を得た。
【００９１】
［分散液の製造例３］
分散液の製造例１のＮ６を、溶融粘度３５０Ｐａ・ｓ（温度２２０℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１）、融点１６２℃のＰＰ（ポリプロピレン）（２３重量％）としたこと以外は、分散液の製造例１と同様に溶融混練し、ポリマーアロイチップを得た。ポリＬ乳酸の温度２２０℃、剪断速度１２１．６ｓｅｃ−１における溶融粘度は、１０７Ｐａ・ｓであった。このポリマーアロイチップを用い、溶融温度２３０℃、紡糸温度２３０℃（口金面温度２１５℃）、単孔吐出量１．５ｇ／分、紡糸速度９００ｍ／分で分散液の製造例１と同様に溶融紡糸を行った。得られた未延伸糸を延伸温度９０℃、延伸倍率を２．７倍、熱セット温度１３０℃として分散液の製造例１と同様に延伸熱処理した。
【００９２】
得られたポリマーアロイ繊維を、９８℃の温度の５％水酸化ナトリウム水溶液に１時間浸漬することにより、ポリマーアロイ繊維中のポリＬ乳酸成分の９９重量％以上を加水分解除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥し、ＰＰナノファイバーの繊維束を得た。このＰＰナノファイバーの繊維束をＴＥＭ写真から解析した結果、ＰＰナノファイバーの単繊維の数平均直径は２４０ｎｍであり、直径で５００ｎｍより大きいＰＰナノファイバーの繊維比率は０重量％であった。
【００９３】
得られたＰＰナノファイバーの繊維束を２ｍｍ長に切断して、ＰＰナノファイバーの短繊維を得た。得られたＰＰナノファイバーの短繊維を、分散液の製造例１と同様に予備叩解を施し、含水率７５重量％のＰＰナノファイバーを得た後、さらに分散液の製造例１と同様に叩解、撹拌、温度応答性高分子化合物の添加を行い、回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、ＰＰナノファイバー１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有するＰＰナノファイバー入り分散液１１を得た。
【００９４】
［分散液の製造例４］
海成分にアルカリ可溶型共重合ポリエステル樹脂６０重量％、島成分にＮ６樹脂４０重量％を用い、溶融紡糸で島成分を１００島とし、単繊維繊度５．３ｄｔｅｘの高分子配列体複合繊維（以後、複合繊維という）を作成後、２．５倍延伸して単繊維繊度２．１ｄｔｅｘの複合繊維を得た。この複合繊維の強度は２．６ｃＮ／ｄｔｅｘであり、伸度は３５％であった。その後、この複合繊維を９８℃の温度の３％濃度の水酸化ナトリウム水溶液で１時間処理することにより、複合繊維中のポリエステル成分の９９重量％以上を加水分解除去し、酢酸で中和後、水洗、乾燥してＮ６の極細繊維を得た。得られたＮ６の極細繊維の平均単繊維繊度をＴＥＭ写真から解析したところ、単繊維繊度０．０２ｄｔｅｘ（平均繊維径２μｍ）相当であった。得られたＮ６極細繊維を２ｍｍ長に切断して短繊維とした後、この短繊維５ｇと水４９５ｇをオスターブレンダー（オスター社製）に仕込み、回転数１３９００ｒｐｍで３０分間撹拌して、製造例１と同じ温度応答性高分子化合物０．２５ｇを添加して回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、Ｎ６極細繊維１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有する分散液１２を得た。
【００９５】
［分散液の製造例５］
従来公知の溶融紡糸法により、単繊維繊度１０ｄｔｅｘ（平均繊維径３０μｍ）のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維を得た後、これを２ｍｍ長に切断して、短繊維を得た。この短繊維５ｇと水４９５ｇをオスターブレンダー（オスター社製）に仕込み、回転数１００００ｒｐｍで１分間撹拌した後、製造例１と同じ温度応答性高分子化合物０．２５ｇを添加して、回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、ＰＥＴ繊維１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有する分散液１３を得た。
【００９６】
［分散液の製造例６］
従来公知の溶融紡糸法により、単繊維繊度３３ｄｔｅｘ（平均繊維径５５μｍ）のＰＥＴ繊維を得た後、これを２ｍｍ長に切断して、短繊維を得た。この短繊維５ｇと水４９５ｇをオスターブレンダー（オスター社製）に仕込み、回転数１００００ｒｐｍで１分間撹拌した後、製造例１と同じ温度応答性高分子化合物０．２５ｇを添加して回転式振とう機３０ｒｐｍで３０分間撹拌し、ＰＥＴ繊維１．０重量％と温度応答性高分子化合物０．０５重量％を含有する分散液１４を得た。
【００９７】
（実施例１〜３）
上記分散液の製造例１で得られた分散液１〜３を用い、スポンジ形態の温度応答性基材を作製した。作製方法は、分散液１〜３を２４ウェルプレートのウェル（直径１６ｍｍ）にそれぞれ１ｍＬ入れ、−８０℃の温度の超低温フリーザー中に１２時間静置した。凍結したサンプルをＥＹＥＬＡ社製の凍結乾燥機（ＦＤ−５Ｎ）のチャンバー内に入れ、０．１ｋＰａ以下の真空度で凍結乾燥することにより、スポンジ状三次元構造の温度応答性基材を得た（図１参照）。
【００９８】
次に、得られた温度応答性基材をウェルから取り出し、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い３７℃の温水を添加してピペッティングを行っても温度応答性基材の構造は崩壊しなかった（図２参照）が、ＬＣＳＴより低い４℃の冷水を添加してピペッティングを行うと温度応答性基材の構造が崩壊し（図３参照）、温度応答性基材として構造の温度応答性を有することを確認することができた。
【００９９】
（比較例１）
分散液の製造例１で得られた分散液４を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行い、スポンジ形態の温度応答性基材の形成を試みたが、繊維長が５０ｍｍと大きく分散液が不均一な凝集体を形成しているため、スポンジ形態の温度応答性基材を形成することはできなかった。
【０１００】
（比較例２）
分散液の製造例１で得られた分散液５を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行い、スポンジ状の温度応答性基材の形成を試みた。しかしながら、得られた構造物は、扁平なシート状の構造のものとなった。さらに、得られた構造物に、３７℃の温水を添加してピペッティングを行うと繊維長が０．０１ｍｍと小さく構造が崩壊したため、温度による構造制御性が無いことが分かった。
【０１０１】
（比較例３）
分散液の製造例１で得られた分散液６を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行いスポンジ状の温度応答性基材の形成を試みたところ、きれいなスポンジ状の温度応答性基材が形成された。しかしながら、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い３７℃の温水を添加してピペッティングを行った時点で構造が崩壊したため、温度による構造制御性が無いことが分かった。
【０１０２】
（実施例４〜６）
分散液の製造例１で得られた分散液７〜９を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行いスポンジ状の温度応答性基材の形成を試みたところ、それぞれきれいなスポンジ状の温度応答性基材が形成された。得られたそれぞれの温度応答性基材について、実施例１と同様に温水と冷水を個別に添加して構造の崩壊を観察し、温度応答性基材の温度応答性を確認したところ、いずれの温度応答性基材も温度応答性が有ることが確認された。
【０１０３】
（実施例７〜１０）
分散液の製造例２〜５で得られた分散液１０〜１３を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行いスポンジ状の温度応答性基材の形成を試みたところ、それぞれきれいなスポンジ状の温度応答性基材が形成された。得られたそれぞれの温度応答性基材について、実施例１と同様に温水と冷水を個別に添加して構造の崩壊を観察し、温度応答性基材の温度応答性を確認したところ、いずれの温度応答性基材も温度応答性が有ることが確認された。
【０１０４】
（比較例４）
分散液の製造例６で得られた分散液１４を用い、実施例１と同様に凍結乾燥を行い、スポンジ状の温度応答性基材の形成を試みた。しかしながら、得られた構造物は、扁平なシート状の構造となった。さらに、３７℃の温水を添加してピペッティングを行うと平均繊維径が５５μｍと大きく構造は崩壊したため、温度による構造制御性が無いことが分かった。
【０１０５】
上記の実施例１〜１０と比較例１〜４の結果をまとめて表１に示す。
【０１０６】
【表１】
【０１０７】
（実施例１１）
分散液の製造例１で作製した分散液２を細胞培養用９６ウェルプレートのウェル（直径６．４ｍｍ）に１００μＬ添加し、このプレートを−８０℃の温度の超低温フリーザー中に１２時間静置した。凍結したサンプルを、ＥＹＥＬＡ社製の凍結乾燥機（ＦＤ−５Ｎ）のチャンバー内に入れ、０．１ｋＰａ以下の真空度で凍結乾燥することによりスポンジ状の温度応答性基材をウェル上に作製した。得られた温度応答性基材上に、マウス骨芽系３Ｔ３−Ｅ１細胞懸濁液（細胞濃度５×１０５／ｍＬ、１０％牛胎児血清添加αＭＥＭ（アルファミニマム基礎）培地）を１００μＬ添加し、３７℃の温度で１時間静置して温度応答性基材内に細胞を保持させた後、さらに、そこに１０％牛胎児血清添加αＭＥＭ培地を１００μＬ添加して、温度３７℃、５％ＣＯ２雰囲気下で４８時間培養を行った。４８時間後、培養液を除去した後、４℃の温度に冷却したＰＢＳ（リン酸緩衝液）を２００μＬ添加した後、ピペッティングを行ったところ、図３のように温度応答性基材が崩壊した。
細胞と崩壊した温度応答性基材を回収し、メッシュ間隔が４０μmのナイロンメッシュに繰り返し通して繊維（Ｎ６ナノファイバー）を除去することにより、培養された細胞を回収した。血球計算版により細胞数を測定したところ、細胞数は４．６倍に増加していた。
【０１０８】
（実施例１２）
分散液の製造例１で作製した繊維を使用し、分散液の製造例１と同様の方法で、繊維長２ｍｍのＮ６ナノファイバー０．１重量％と温度応答性高分子化合物０．００５重量％を含有する分散液１５を作製した。この分散液１５を、マイクロピペットによりポリスチレン製シャーレ上に０．５μＬ／スポットでスポットした後、６５℃の温度で乾燥したところ、図４に示すような直径約１ｍｍの円形のパターンを持つ膜状の温度応答性基材が形成された。得られた温度応答性基材に、３７℃に温めたＰＢＳを吹き付けても温度応答性基材のパターンは保持されたままであったが（図５参照）、４℃に冷却したＰＢＳを吹き付けると温度応答性基材は崩壊し、パターンは見えなくなった（図６参照）ため、温度応答性基材のパターンが温度応答性を有していることが確認された。
【０１０９】
（実施例１３）
実施例１２と同様の方法により、円形膜状の温度応答性基材を未処理のポリスチレン製シャーレ上に形成した。１ｍｇ／ｍＬのフィブロネクチン（シグマ社製）を含むＰＢＳを温度応答性基材上に添加し、３７℃の温度で３０分間インキュベートしてフィブロネクチンを温度応答性基材に吸着し保持させた。マウス筋芽系Ｃ２Ｃ１２細胞懸濁液（細胞濃度１×１０４／ｍＬ、１０％牛胎児血清添加ＤＭＥＭ（ダルベッコ変法イーグル）培地）を用意し、温度応答性基材にこの細胞懸濁液を１００μＬ添加して温度３７℃、５％ＣＯ２雰囲気下で１時間インキュベートした後、未接着細胞を３７℃の温度に温めたＰＢＳで洗浄し、未接着細胞を取り除き、再度１０％牛胎児血清添加ＤＭＥＭ培地を添加して温度３７℃、５％ＣＯ２雰囲気下で１週間培養したところ、図７に示すように温度応答性基材のパターン（円形）に従って、細胞が増殖して細胞が会合した組織が形成されるのが観察された。このような組織を形成された細胞を含んだ温度応答性基材に対して、４℃に冷却したＰＢＳ溶液を吹き付けたところ、温度応答性基材が崩壊し、細胞が会合した組織が円形の形状を保ったまま温度応答性基材から剥離されるのが確認された（図８参照）。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明の単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmで単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い温度からＬＣＳＴより低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材は、衣料資材、インテリア製品、生活資材、環境・産業資材製品、ＩＴ製品、メディカル製品および研究用製品用途に応用することが可能であり、特に細胞培養、組織再生、ＤＤＳおよび診断に使用する材料として好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】図１は、実施例２で得られたスポンジ状三次元構造の温度応答性基材を示す図面（斜視図）代用写真である（等倍）。
【図２】図２は、図１の温度応答性基材に、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い３７℃の温水を添加してピペッティングを行った後の状態を示す図面（斜視図）代用写真である（等倍）。
【図３】図３は、図１の温度応答性基材に、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより低い４℃の冷水を添加してピペッティングを行った後の状態を示す図面（斜視図）代用写真である（等倍）。
【図４】図４は、実施例７で得られた円形のパターンを持つ膜状の温度応答性基材を示す図面（平面図）代用写真である（２５倍）。
【図５】図５は、図４の温度応答性基材に、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴより高い温度の３７℃に温めたＰＢＳを吹き付けた後の状態を示す図面（平面図）代用写真である（２５倍）。
【図６】図６は、図４の温度応答性基材に、使用した温度応答性高分子化合物のＬＣＳＴよりより低い温度の４℃に冷却したＰＢＳを吹き付けた後の状態を示す図面（平面図）代用写真である（２５倍）。
【図７】図７は、実施例８で得られた温度応答性基材のパターン（円形）に従って、細胞が増殖して細胞が会合した組織が形成されている状態を示す図面（斜視図）代用写真である（２５倍）。
【図８】図８は、図７の細胞が会合した組織を含んだ温度応答性基材に、４℃に冷却したＰＢＳ溶液を吹き付けることにより、温度応答性基材が崩壊し、細胞が会合した組織が円形の形状を保ったまま温度応答性基材から剥離された状態を示す図面（斜視図）代用写真である（２５倍）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmで単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材。
【請求項２】
短繊維が、単繊維の数平均直径１ｎｍ〜５００ｎｍのナノファイバーであることを特徴とする請求項１記載の温度応答性基材。
【請求項３】
直径が５００ｎｍより大きい単繊維の繊維構成比率が、３重量％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の温度応答性基材。
【請求項４】
短繊維が、有機系ポリマーからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項５】
温度応答性高分子化合物が、下限臨界溶解温度より高い温度で水に対して不溶性であり、下限臨界溶解温度より低い温度で水に対して溶解性をもつことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項６】
温度応答性高分子化合物が、ポリＮ置換アクリルアミドであることを特徴とする請求項５記載の温度応答性基材。
【請求項７】
温度応答性高分子化合物の含量が、繊維構造体の重量に対して１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項８】
溶媒に短繊維の集合体を分散させた分散液に温度応答性高分子化合物を添加し、該溶媒を除去して形成されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項９】
繊維構造体を構成する短繊維表面に温度応答性高分子化合物が被覆されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項１０】
繊維構造体が、薄層状、紙状、不織布状またはスポンジ状のもの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温度応答性基材。
【請求項１１】
他の基体上で形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項１２】
他の基体上で所定のパターンを形成していることを特徴とする請求項１１記載の温度応答性基材。
【請求項１３】
表面および／または内部に機能性物質が保持されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項１４】
細胞培養および／または組織再生が係わる分野に使用されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項１５】
請求項１４記載の温度応答性基材の表面および／または内部において培養された細胞。
【請求項１】
単繊維の数平均直径が１ｎｍ〜５０μmで単繊維の繊維長が０．２ｍｍ〜３０ｍｍである短繊維の集合体からなる繊維構造体と温度応答性高分子化合物を含み、水溶液中で温度応答性高分子化合物の下限臨界溶解温度より高い温度から下限臨界溶解温度より低い温度にすることによりその構造が崩壊することを特徴とする温度応答性基材。
【請求項２】
短繊維が、単繊維の数平均直径１ｎｍ〜５００ｎｍのナノファイバーであることを特徴とする請求項１記載の温度応答性基材。
【請求項３】
直径が５００ｎｍより大きい単繊維の繊維構成比率が、３重量％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の温度応答性基材。
【請求項４】
短繊維が、有機系ポリマーからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項５】
温度応答性高分子化合物が、下限臨界溶解温度より高い温度で水に対して不溶性であり、下限臨界溶解温度より低い温度で水に対して溶解性をもつことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項６】
温度応答性高分子化合物が、ポリＮ置換アクリルアミドであることを特徴とする請求項５記載の温度応答性基材。
【請求項７】
温度応答性高分子化合物の含量が、繊維構造体の重量に対して１〜２０重量％であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項８】
溶媒に短繊維の集合体を分散させた分散液に温度応答性高分子化合物を添加し、該溶媒を除去して形成されたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項９】
繊維構造体を構成する短繊維表面に温度応答性高分子化合物が被覆されてなることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項１０】
繊維構造体が、薄層状、紙状、不織布状またはスポンジ状のもの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温度応答性基材。
【請求項１１】
他の基体上で形成されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項１２】
他の基体上で所定のパターンを形成していることを特徴とする請求項１１記載の温度応答性基材。
【請求項１３】
表面および／または内部に機能性物質が保持されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項１４】
細胞培養および／または組織再生が係わる分野に使用されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の温度応答性基材。
【請求項１５】
請求項１４記載の温度応答性基材の表面および／または内部において培養された細胞。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００８−２９２２６（Ｐ２００８−２９２２６Ａ）
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２０４２３２（Ｐ２００６−２０４２３２）
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月１４日（２００８．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２７日（２００６．７．２７）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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