專利名稱：有機無機復(fù)合物分散液及使用該分散液制造的細胞培養(yǎng)基材以及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有(甲基)丙烯酸酯系單體的聚合物與水溶脹性粘土礦物的復(fù)合物 的顆粒分散于水介質(zhì)中的有機無機復(fù)合物分散液，及使用其制造的細胞培養(yǎng)基材，以及它 們的制造方法。
背景技術(shù)：
通過將聚酰胺、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酰亞胺、聚氨酯等有機高分子與粘土復(fù)合，可 以制備被稱為納米復(fù)合材料的高分子復(fù)合物。據(jù)報告，對于所得高分子復(fù)合物，通過使縱橫 比(aspect ratio)大的粘土層微細地分散，可以有效地改善彈性模量、熱變形溫度、氣體透 過性和燃燒速度等(例如參照非專利文獻1)。作為高分子復(fù)合物中含有的粘土礦物量，雖然從性能強化的觀點考慮，期望粘土 礦物含量高，但以較低的粘土礦物量來實現(xiàn)有效的性能強化也是重要的。在迄今為止的研 究中，通常使用以0. 2 5質(zhì)量％的濃度含有無機化合物的高分子復(fù)合物，不使用以0. 1質(zhì) 量％以下的低濃度含有無機化合物的高分子復(fù)合物，不使用以超過10質(zhì)量％的高濃度含 有無機化合物的高分子復(fù)合物。這是因為，如果無機化合物的含有率變低，則性能改善的效 果會減小到可以被忽視的程度，另一方面，如果無機化合物的含有率變高，則制造時的粘度 增加顯著，無法實現(xiàn)在所得復(fù)合物中、粘土礦物在納米尺度下的微細且均勻的分散，或者復(fù) 合物變脆，力學(xué)物性(強度、拉伸率)會大幅降低。針對這種問題，作為顯示優(yōu)異力學(xué)物性的納米復(fù)合材料，公開了在寬范圍的粘土 礦物含有率下、粘土礦物均勻分散于有機高分子中的有機無機復(fù)合水凝膠，并且公開了該 有機無機復(fù)合水凝膠通過在水介質(zhì)中、在水溶脹性粘土礦物和聚合引發(fā)劑的存在下使丙烯 酰胺、甲基丙烯酰胺的衍生物、(甲基)丙烯酸酯等聚合，可以制備力學(xué)物性良好的高分子 復(fù)合物(例如參照專利文獻1、專利文獻2)。另外，作為在干燥狀態(tài)下顯示優(yōu)異的力學(xué)物性的納米復(fù)合材料，公開了由利用水 溶性(甲基)丙烯酸酯獲得的聚合物與水溶脹性粘土礦物形成三維網(wǎng)絡(luò)的高分子復(fù)合物， 并且公開了該高分子復(fù)合物可以如下制造將水溶脹性粘土礦物和水溶性(甲基)丙烯酸 酯和聚合引發(fā)劑以及視需要而定的催化劑或/和有機交聯(lián)劑溶解或均勻分散于水、或水與 有機溶劑的混合溶劑中，然后使水溶性(甲基)丙烯酸酯聚合，接著使之干燥來除去溶劑 (例如參照專利文獻3)。此外，公開了不容易受氧的影響、可以以短時間制造有機無機復(fù)合水凝膠的方法。 即，如下方法在使非水溶性的聚合引發(fā)劑分散于水介質(zhì)中的反應(yīng)液中，在水溶脹性粘土礦 物的共存下，利用能量射線照射使水溶性的丙烯酸系單體反應(yīng)，可以制造力學(xué)物性優(yōu)異的 有機無機復(fù)合水凝膠(例如參照專利文獻4)。以上示出的有機無機復(fù)合水凝膠和高分子復(fù)合物全部是塊體(bulk body)，在制 造過程方面也都經(jīng)過將整個反應(yīng)體系凝膠化的工序來制造。
另一方面，在生物化學(xué)、醫(yī)療領(lǐng)域以及汽車等工業(yè)領(lǐng)域中，需要覆膜形成能力優(yōu) 異、且能夠形成與基材的粘附性也優(yōu)異的覆膜的有機無機復(fù)合物的分散液(涂料)，或者可 賦予細胞培養(yǎng)性、防霧性等功能性的有機無機復(fù)合物的分散液。然而，在上述專利文獻等 中，沒有公開與滿足這些特性的有機無機復(fù)合物的顆粒分散于水介質(zhì)中的有機無機復(fù)合物 分散液及其制造方法有關(guān)的技術(shù)。另一方面，作為動物組織等的細胞培養(yǎng)基材，主要使用塑料(例如聚苯乙烯)制容 器。對于這些容器，為了有效地進行細胞培養(yǎng)而對其表面進行等離子體處理、進行硅、細胞 粘附分子等的涂布等表面處理。將這些細胞培養(yǎng)容器用作培養(yǎng)基材時，所培養(yǎng)(增殖)的 細胞會粘附于容器表面，為了分離·回收細胞，需要使用胰蛋白酶等蛋白水解酶、化學(xué)藥品 來將其從容器表面上剝離。這種利用酶、化學(xué)藥品來剝離細胞的操作的工序煩瑣，此外，還 有可能混入雜菌、DNA或RNA等雜質(zhì)。另外，由于不僅細胞與基材的結(jié)合部分被切斷，而且 細胞彼此之間的結(jié)合也被切斷，因而具有無法以所增殖的形狀(例如薄片狀)原樣取出細 胞、或者細胞的性質(zhì)會發(fā)生變化的問題。近年來，報導(dǎo)了如下技術(shù)使用在細胞培養(yǎng)容器的表面極薄地覆蓋了諸如聚N-異 丙基丙烯酰胺之類的具有低臨界溶解溫度的聚合物的基材，由于聚合物在細胞培養(yǎng)溫度下 顯示疏水性，因此細胞會粘附在聚合物上，在培養(yǎng)后將聚合物低溫處理來使之成親水性，從 而使細胞與聚合物的粘附性降低，可不使用水解酶、化學(xué)藥品地從基材上將細胞以薄片狀 剝離(例如參照專利文獻5和6、非專利文獻2)。然而，聚N-異丙基丙烯酰胺之類的聚合物與聚苯乙烯之類的塑料表面之間的粘 附性低，接觸水時，所涂布的聚合物層會容易地剝離。為了使這種聚合物層即使接觸水也不 會從塑料表面剝離，需要以某種手段將聚合物固定于塑料表面上。作為其中一種方法，有 將N-異丙基丙烯酰胺(單體)的溶液涂布于細胞培養(yǎng)基材表面上，進行利用電子射線照射 的接枝聚合(例如參照專利文獻7)。利用電子射線照射的接枝聚合在聚合的同時一定也會發(fā)生聚合物之間的交聯(lián)反 應(yīng)，聚合物的溫度響應(yīng)速度會隨著交聯(lián)程度的推進而大幅降低，存在為了使聚合物變成親 水性而需要延長保持低溫的時間的問題，并且，在此期間，細胞也長時間處于低溫狀態(tài)，存 在細胞會受到損傷的問題。另外，用該方法制造的細胞培養(yǎng)基材在進行放射線(例如Y射 線)滅菌處理時，聚合物的溫度響應(yīng)性會大幅降低，存在原有的細胞易剝離性會消失的問 題。另一方面，公開了如下細胞培養(yǎng)基材其由在均勻分散于水中的水溶脹性粘土礦 物的存在下利用放射線照射使水溶性有機單體聚合而成的高分子水凝膠構(gòu)成，具有由水溶 性有機單體的聚合物(聚N-異丙基丙烯酰胺之類的具有低臨界溶解溫度的聚合物)與水 溶脹性粘土礦物構(gòu)成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(例如參照專利文獻8)。在生物化學(xué)領(lǐng)域中，在細胞培養(yǎng)操作等方面，需要細胞培養(yǎng)基材與塑料制培養(yǎng)皿 之類的容器的一體化。然而，在上述現(xiàn)有文獻中，未公開這種一體化的細胞培養(yǎng)容器的具體 手段。此外，已知一種與如下細胞培養(yǎng)基材有關(guān)的技術(shù)，所述細胞培養(yǎng)基材使用在均勻 分散于水中的水溶脹性粘土礦物的存在下使丙烯酸甲氧基乙酯與N-異丙基丙烯酰胺共聚 合而成的高分子水凝膠(例如參照專利文獻9)。
然而，該現(xiàn)有技術(shù)中記載的高分子水凝膠是塊體，并不涉及覆膜形成能力優(yōu)異、有 機無機復(fù)合物的顆粒分散于水介質(zhì)中的有機無機復(fù)合物分散液。此外，在作為細胞培養(yǎng)基 材使用時，雖然可以用鑷子剝離培養(yǎng)的細胞，但無法利用溫度變化等使其自然剝離來將所 培養(yǎng)的細胞全部回收?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文獻專利文獻1專利文獻2專利文獻3專利文獻4專利文獻5專利文獻6專利文獻7專利文獻8專利文獻9非專利文獻非專利文獻1 =Pinnavaia 和 Beall 編(T. J. Pinnavaia 和 G. W. Beall Eds.) “聚 合物粘土納米復(fù)合材料” (Polymer-Clay NanoComposites)，Wiley公司，2000年出版非專利文獻2 大和雅之、R野光夫“納米生物技術(shù)的最前線”第6章，第340-347 頁，CMC出版(2003年出版)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題因此，本發(fā)明所要解決的問題是提供有機無機復(fù)合物顆粒穩(wěn)定地分散于水中的水 分散液，所述有機無機復(fù)合物顆粒具有由粘土礦物與高分子聚合物形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。另外，本發(fā)明的另一課題是提供上述有機無機復(fù)合物顆粒的水分散液，其覆膜形 成性能優(yōu)異、且能夠形成與基材的粘附性也優(yōu)異的覆膜。另外，本發(fā)明的另一課題是提供細胞培養(yǎng)基材，其解決上述問題，此外，其疏水性 和親水性相對于環(huán)境溫度的變化靈敏，可以在分離回收所培養(yǎng)的細胞時不使用胰蛋白酶等 蛋白水解酶等、不損傷細胞、容易地從培養(yǎng)基材表面上迅速剝離、回收所培養(yǎng)的細胞。用于解決問題的方案專利文獻1 4涉及在制造過程中經(jīng)由將整個反應(yīng)體系凝膠化的工序來制造有機 無機復(fù)合水凝膠、高分子復(fù)合物的技術(shù)。本發(fā)明人等以這些技術(shù)為基礎(chǔ)，在調(diào)整粘土礦物的 濃度、粘土礦物與有機高分子的質(zhì)量比的同時探討了在水中制造顆粒狀的有機無機復(fù)合物 的各種方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如

圖1所示，在整個反應(yīng)體系凝膠化的區(qū)域以外，反應(yīng)體系的單體 和粘土礦物的濃度在特定的范圍(圖1中的式(2)和式(3)所示的邊界以下的區(qū)域)內(nèi)時， 存在反應(yīng)體系完全不凝膠化、可制造有機無機復(fù)合顆粒的水分散液的區(qū)域。此外，本發(fā)明人 等還發(fā)現(xiàn)，在可制造有機無機復(fù)合顆粒的水分散液的區(qū)域中，存在制造粘土礦物均勻分散 于有機高分子中的復(fù)合物顆粒、以及制造具有粘土礦物的比例多的殼和有機高分子的比例多的核部分的核殼結(jié)構(gòu)的有機無機復(fù)合物顆粒的各自不同的區(qū)域，從而完成了本發(fā)明。進而，本發(fā)明人等為了解決與細胞培養(yǎng)基材有關(guān)的上述問題而進行了深入研究， 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，含有(甲基)丙烯酸酯系單體(a)的聚合物(A)、以及選自水溶脹性粘土礦物和 硅石中的一種以上無機材料(C)、以及具有低臨界溶解溫度的聚合物(B)的細胞培養(yǎng)基材 具有對于各種細胞的良好的培養(yǎng)性、以及通過降低環(huán)境溫度可以容易地剝離所培養(yǎng)的細胞 的特性，此外，可以根據(jù)細胞種類容易地調(diào)整其培養(yǎng)性和剝離性，從而完成了本發(fā)明。即，本發(fā)明提供有機無機復(fù)合物分散液，其特征在于，復(fù)合物(X)的顆粒分散于水 介質(zhì)(W)中，所述復(fù)合物(X)由包含下述通式(1)所示的單體(a)的單體的聚合物(A)與 選自水溶脹性粘土礦物和硅石中的一種以上無機材料(C)形成三維網(wǎng)絡(luò)來獲得，[化學(xué)式1]
權(quán)利要求
1.一種有機無機復(fù)合物分散液，其特征在于，其由復(fù)合物(X)的顆粒分散于水介質(zhì)(W) 中而成，其中，所述復(fù)合物(X)由包含下述通式(1)所示的單體(a)的單體的聚合物(A)與選自水溶脹性粘土礦物和硅石中的一種以上無機材料(C)形成三維網(wǎng)絡(luò)來獲得，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合物分散液，其中，所述復(fù)合物(X)的顆粒具有 所述選自水溶脹性粘土礦物和硅石中的一種以上無機材料(C)均勻分散于所述聚合物(A) 中的結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機無機復(fù)合物分散液，其中，所述復(fù)合物(X)的顆粒具有由 核部分和殼部分構(gòu)成的核殼結(jié)構(gòu)，所述核部分由所述選自水溶脹性粘土礦物和硅石中的一 種以上無機材料(C)分散于所述聚合物(A)中而成，所述殼部分中的所述選自水溶脹性粘 土礦物和硅石中的一種以上無機材料(C)的分散密度高于該核部分。
4.一種干燥覆膜，其為將權(quán)利要求1 3的任一項所述的有機無機復(fù)合物分散液干燥 而獲得的所述復(fù)合物(X)的干燥覆膜。
5.一種層疊體，其具有由支撐體與形成在該支撐體上的權(quán)利要求4所述的干燥覆膜形 成的層疊結(jié)構(gòu)。
6.一種細胞培養(yǎng)基材，其具有權(quán)利要求5所述的層疊結(jié)構(gòu)。
7.一種防霧材料，其具有權(quán)利要求5所述的層疊結(jié)構(gòu)。
8.一種有機無機復(fù)合物分散液的制造方法，其特征在于，所述有機無機復(fù)合物分散液 由復(fù)合物⑴的顆粒分散于水介質(zhì)(W)中而成，所述復(fù)合物⑴由包含下述通式⑴所示的 單體(a)的單體的聚合物㈧與選自水溶脹性粘土礦物和硅石中的一種以上無機材料(C) 形成三維網(wǎng)絡(luò)來獲得，
9.一種細胞培養(yǎng)基材，其含有復(fù)合物(X)和具有低臨界溶解溫度的聚合物(B)，所述復(fù)合物(X)由包含下述通式(1)所示的單體(a)的單體的聚合物(A)與選自水溶脹性粘土礦 物和硅石中的一種以上無機材料(C)形成三維網(wǎng)絡(luò)來獲得，
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的細胞培養(yǎng)基材，其中，所述聚合物(B)露出在細胞培養(yǎng)基材 的細胞培養(yǎng)面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的細胞培養(yǎng)基材，其中，所述聚合物(B)是選自由N-取 代(甲基)丙烯酰胺衍生物和N，N-二取代(甲基)丙烯酰胺衍生物組成的組中的至少一 種單體(b)的聚合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的細胞培養(yǎng)基材，其中，所述單體(b)是選自由如下物質(zhì)組成 的組中的至少一種N-異丙基(甲基)丙烯酰胺、N-正丙基(甲基)丙烯酰胺、N-環(huán)丙基 (甲基)丙烯酰胺、N-乙氧基乙基(甲基)丙烯酰胺、N-四氫糠基(甲基)丙烯酰胺、N-乙 基丙烯酰胺、N-乙基-N-甲基丙烯酰胺、N, N- 二乙基丙烯酰胺、N-甲基-N-正丙基丙烯酰 胺、N-甲基-N-異丙基丙烯酰胺、N-丙烯?；哙ず蚇-丙烯酰基吡咯烷。
13.一種細胞培養(yǎng)基材的制造方法，其特征在于，所述細胞培養(yǎng)基材含有復(fù)合物(X)和 具有低臨界溶解溫度的聚合物(B)，所述復(fù)合物(X)由包含下述通式(1)所示的單體(a)的 單體的聚合物(A)與選自水溶脹性粘土礦物和硅石中的一種以上無機材料(C)形成三維網(wǎng) 絡(luò)來獲得，
14.一種細胞培養(yǎng)基材的制造方法，其特征在于，所述細胞培養(yǎng)基材含有復(fù)合物(X)和 具有低臨界溶解溫度的聚合物(B)，所述復(fù)合物(X)由包含下述通式(1)所示的單體(a)的 單體的聚合物(A)與選自水溶脹性粘土礦物和硅石中的一種以上無機材料(C)形成三維網(wǎng) 絡(luò)來獲得，
15.一種細胞培養(yǎng)基材的制造方法，其特征在于，所述細胞培養(yǎng)基材含有復(fù)合物(X)和 具有低臨界溶解溫度的聚合物(B)，所述復(fù)合物(X)由包含下述通式(1)所示的單體(a)的 單體的聚合物(A)與選自水溶脹性粘土礦物和硅石中的一種以上無機材料(C)形成三維網(wǎng) 絡(luò)來獲得，
全文摘要
本發(fā)明提供以改善覆膜形成性以及與基材的粘附性為目的的、復(fù)合物的顆粒分散于水介質(zhì)中的有機無機復(fù)合物分散液，使用該分散液制造的防霧性材料，以及以改善所培養(yǎng)的細胞的剝離性為目的的、由該有機無機復(fù)合物分散液制造的細胞培養(yǎng)基材，以及它們的制造方法，其中，所述復(fù)合物由包含下述通式(1)所示的單體的單體的聚合物與選自水溶脹性粘土礦物和硅石中的一種以上無機材料形成三維網(wǎng)絡(luò)來獲得。；式中，R1是氫原子或甲基，R2是碳原子數(shù)2～3的亞烷基，R3是氫原子或碳原子數(shù)1～2的烷基，n是1～9。
文檔編號C08L33/14GK102056983SQ200980121748
公開日2011年5月11日 申請日期2009年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者原口和敏, 高田哲生 申請人:Dic株式會社, 財團法人川村理化學(xué)研究所