다공성 탄소계 성형체의 제조 방법, 및 세포 배양 캐리어시스템과 배양 시스템으로서의 이의 용도

다공성 탄소계 성형체의 제조 방법, 및 세포 배양 캐리어 시스템과 배양 시스템으로서의 이의 용도{Method for the production of porous carbon-based molded bodies, and use thereof as cell culture carrier systems and culture systems}

본 발명은 탄소계 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 비중합체성 충전제와 혼합된 유기 중합체 물질을 탄소화시킴에 의해 유기 중합체 물질을 제조하고, 탄소화된 성형체로부터 충전제를 석출함에 의해 다공성 탄소계 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 다른 태양에서, 본 발명은 실질적으로 탄소화 동안에 완전히 분해된 비중합체성 충전제와 혼합된 유기 중합체 물질을 탄소화시킴에 의해 다공성 탄소계 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 추가로, 탄소계 성형체가 탄소화후 부분적으로 산화되어 공극을 형성하는, 유기 중합체 물질을 탄소화시킴에 의해 다공성 탄소계 성형체를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 당해 방법중 하나에 따라 제조되는 다공성 성형체, 및 특히, 세포 배양 캐리어 및/또는 배양 시스템으로서의 이의 용도에 관한 것이다.

다양한 성질을 나타냄으로써, 탄소는 모든 물질 가공 분야에서 다용도의 물질이다. 탄소계 물질은 기계적 가공, 비히클 형성 및 또한 약제 가공 및 공정 처리에서 사용된다. 특정 분말의 탄소 함유 원료 물질로부터 결합제의 사용없이 고강도, 공밀도 탄소 물질을 제조하는 방법은 독일 특허 제 35 28 185호에 기재되어 있다.

독일 특허 제 198 23 507호는 천연 식물 섬유 또는 목재품의 생물 기원의 원료 물질을 탄소화시킴에 의해 탄소계 성형체를 제조하는 방법을 기재하고 있다. 독일 특허 제 100 11 013호 및 독일 특허 제 0 543 752호는 폴리아크릴니트릴 또는 폴리우레탄과 같은 발포된 초기 중합체의 탄소화 또는 열분해해에 의해 탄소 함유 물질을 제조하는 방법을 기재하고 있다. 따라서, 수득된 탄소 발포체는 용광로 장치 또는 반응기 축조 또는 고온 작업에서의 완전한 제동을 위한 고온 절연체로서 사용된다. 미국 특허 제 3,342,555호는 또한 레졸 또는 노볼락 유형의 페놀알데하이드 수지를 기본으로 하는 발포된 중합체를 탄소화시킴에 의해 광 다공성 탄소를 제조하는 방법을 기재하고 있다.

다공성 탄소 성형체를 제조하기 위한 당해 선행 기술의 방법은 발포된 중합체를 탄소화시킴에 의해 수득된 성형체가 기계적 안정성이 매우 낮아 기계적 로딩 조건하에서 이들을 거의 사용할 수 없다는 단점을 갖고 있다. 추가로, 이들 성형체에서 공극 크기 및 공극 용적은 예를 들어, 정형외과 이식체와 같은 생물공학적 응용을 위해 사용될 수 있을 정도로 충분히 정교하게 조정될 수 없다.

따라서, 탄소 함유 다공성 성형체를 제조하기 위한 신규 방법 및 개선된 방법이 여전히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 경제적 조건하에 수행될 수 있는 다공성 탄소계 성형체를 제조하기 위해 단순한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 다공성, 특히, 공극 용적 및 공극 직경이 단순한 공정 계수를 다양화하여 재현성 방식으로 특이적으로 조정될 수 있는 다공성 탄소계 성형체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상응하는 성형체를 다수의 형태 및 크기로 맞춤 형식으로 제조하기 위해 사용될 수 있는 다공성 탄소계 성형체의 제조 방법을 제공하는 것이다.

추가로 본 발명의 목적은 본 발명에 따른 탄소계 성형체를 사용하고 적용하는 분야를 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 목적은 독립항에 따른 용도 뿐만 아니라 방법 및 이에 의해 제조될 수 있는 성형체에 의해 달성된다.

일반적으로, 본 발명은 유기 중합체의 반-가공된 성형부를 탄소화시킴에 의해, 다공성이 열분해 동안에 또는 열분해 후 생성되는 다공성 탄소계 성형체를 제조하는 방법을 제공한다.

본 발명의 제 1 태양에서,

- 탄소체로 탄소화될 수 있는 유기 중합체 물질을 비중합체성 충전제와 혼합하는 단계;

- 혼합물로부터 반-가공된 성형부를 제조하는 단계;

- 승온에서 비산화 분위기하에 반-가공된 성형부를 탄소화시켜 탄소계 성형체를 수득하는 단계; 및

- 적합한 용매를 사용하여 탄소화된 성형체로부터 충전제를 용해하는 단계를 포함하는, 다공성 탄소계 성형체를 제조하는 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 방법의 당해 태양에 따라, 제 1 단계에서, 탄소를 제공하기 위해 탄소화될 수 있는 유기 중합체 물질은 비중합체성 충전제와 혼합되거나 불렌드된다. 원칙적으로, 이것은 당업자에게 공지된, 예를 들어, 중합체 펠렛을 충전제 분말 또는 과립물과 무수 혼합하는 방법, 충전제를 용융된 중합체로 혼합하는 방법 또는 충전제를 중합체 용액 또는 현탁액과 혼합하는 방법과 같은 적합한 혼합 방법을 사용하여 수행될 수 있다.

실질적으로 탄소화 조건하에 안정하거나 적합한 용매를 사용하여 탄소화 후 탄소계 성형체로부터 제거될 수 있는 모든 물질이 비중합체성 충전제로서 적합하다. 또한, 탄소화 조건하에 용매 가용성 물질로 전환되는 비중합체성 충전제는 충전제로서 적합하다.

바람직한 충전제는 무기 금속 염, 특히, 알칼리 및/또는 알칼리토류 탄소화물, 설페이트, 설피트, 나이트레이트, 나이트리트, 포스페이트, 포스피트, 할라이드, 설파이드, 옥사이드의 염 및 이의 혼합물로부터 선택된다. 추가로 적합한 충전제는 유기 금속염, 바람직하게는 알칼리, 알칼리토류 금속 및/또는 전이 금속, 특히 이들의 포르메이트, 아세테이트, 프로피오네이트, 말리에이트, 말레이트, 옥 살레이트, 타르트레이트, 시트레이트, 벤조에이트, 살리실레이트, 프탈레이트, 스테아레이트, 페놀레이트, 설포네이트, 아민 염 및 이의 혼합물로부터 선택된다.

탄소화된 성형체로부터 충전제를 석출하기 위해 적합한 용매는 물, 특히, 온수, 희석되거나 농축된 무기 또는 유기산, 알칼리 등이다. 적합한 무기산은 희석되거나 농축된 형태이고, 염산, 황산, 인산, 질산 뿐만 아니라 희석된 불산이다.

적합한 알칼리는, 예를 들면 소디움 하이드록사이드 용액, 암모니아 용액, 카보네이트 용액 뿐만 아니라 유기 아민 용액이다.

적합한 유기산은 포름산, 아세트산, 트리클로로메탄산, 트리플루오로메탄산, 시트르산, 타르타르산, 옥살산 및 이의 혼합물이다.

충전제는 실질적으로, 용매의 유형 및 사용 시간에 따라 탄소화된 성형체로부터 완전히 또는 부분적으로 석출될 수 있다. 충전제를 실질적으로 완전히 제거하는 것이 바람직하다.

충전제는 의도된 응용 및 목적하는 다공성 또는 공극 크기에 따라 적합한 낟알 크기로 사용될 수 있다. 평균 입자 크기가 3Å 내지 2mm이고 특히 바람직하게는 1nm 내지 500㎛이고 특히 바람직하게는 10nm 내지 100㎛인 분발 또는 과립 충전제가 특히 바람직하다.

당업자는 목적하는 탄소화될 성형체의 목적하는 다공성 및 목적하는 공극 크기에 따라 비중합체성 충전제의 적합한 입자 크기를 선택할 수 있다.

추가로, 충전제를 석출하기 위해 적합한 용매는 유기 용매, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, N-프로판올, 이소프로판올, 부톡시디글리콜, 부톡시에탄올, 부톡시이 소프로판올, 부톡시프로판올, n-부틸 알콜, t-부틸 알콜, 부틸렌 글리콜, 부틸 옥탄올, 디에틸렌 글리콜, 디메톡시디글리콜, 디메틸에테르, 디프로필렌 글리콜, 에톡시디글리콜, 에톡시에탄올, 에틸 헥산디올, 글리콜, 헥산디올, 1,2,6-헥산트리올, 헥실알콜, 헥실렌 글리콜, 이소부톡시프로판올, 이소펜틸 디올, 3-메톡시부탄올, 메톡시디글리콜, 메톡시에탄올, 메톡시이소프로판올, 메톡시메틸부탄올, 프로필프로필렌 글리콜, 메틸랄, 메틸 헥실에테르, 메틸프로판디올, 네오펜틸 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 펜틸렌 글리콜, 프로판디올, 프로필렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 부틸에테르, 프로필렌 글리� � 프로필에테르, 테트라하이드로푸란, 트리메틸헥산올, 페놀, 벤젠, 톨루올, 크실롤 및 또한 물이고 임의로 이의 혼합물 뿐만 아니라 분산 보조제와 혼합된다.

본 발명의 특정 태양에서, 유기 용매와 물 및/또는 무기산 및/또는 유기산과의 혼합물은 또한 탄소화된 성형체로부터 비중합체성 충전제를 석출하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 제 2 태양에서,

- 탄소체로 탄소화될 수 있는 유기 중합체 물질을 비중합체성 충전제와 혼합하는 단계;

- 당해 혼합물로부터 반-가공된 성형부를 제조하는 단계 및

- 승온에서 비산화 분위기하에, 중합체성 충전제가 실질적으로 완전히 분해되어 있는 반-가공된 성형부를 탄소화시키는 단계를 포함하는 다공성 탄소계 성형체를 제조하는 방법이 제공된다.

본 발명의 당해 태양에 따라, 탄소계 성형체의 공극이 탄소화 동안에 생성되어 탄소화 조건하에 실질적으로 완전히 분해되어 있는 중합체성 충전제가 탄소화될 유기 중합체 물질에 혼입된다.

특정 이론에 국한되는 것은 아니지만, 탄소화 조건, 즉, 고온 및 산소 배척하에 특정 중합체성 충전제, 특히, 포화된 지방족 탄화수소는 열분해와 유사한 방법에 의해 실질적으로 완전히 분해될 수 있어 메탄, 에탄 등과 같은 휘발성 탄화수소가 되어 열분해 또는 탄소화 동안에 탄소화된 성형체의 다공성 탄소 골격으로부터 방출되는 것으로 나타난다.

적합한 중합체성 충전제는 단독중합체 또는 공중합체일 수 있는 포화된 측쇄 또는 직쇄 지방족 탄화수소로부터 선택될 수 있다. 여기에서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리이소부텐, 폴리펜텐과 같은 폴리올레핀 뿐만 아니라 이들의 공중합체 및 혼합물이 바람직하다.

제 1 단계에서, 중합체성 충전제는 탄소화가능한 중합체 물질과 혼합된다. 원칙적으로, 이것은 예를 들어, 중합체 펠렛 또는 과립을 혼합시키는 방법, 중합체성 충전제를 탄소화가능한 유기 중합체 물질의 용융물 또는 이들 중합체 물질의 현탁액 또는 용액으로 혼합시키는 방법 및 탄소화가능한 유기 중합체 물질과 함께 중합체성 충전제를 공압출시키는 단계 등과 같은 당업자에게 공지된 적합한 혼합 방법을 사용하여 수행될 수 있다.

탄소화된 성형체내에 생성된 공극은 중합체성 충전제의 분자량, 쇄 길이 및/또는 측쇄 정도의 적합한 선택에 의해 적당한 크기 또는 광범위한 제한 범위내에서 다양할 수 있다. 중합체성 충전제는 또한 탄소화동안에 적합한 크기의 공극 통로를 형성하는 박막 섬유 형태로 사용될 수 있다. 섬유 직경 및 섬유 길이를 선택함에 의해 다공성이 조정될 수 있고 섬유 직경 및 길이가 클 수록 다공성은 보다 크게 생성된다. 이 경우에, 목적하는 중간 효과는 또한 사용되는 섬유의 적절한 혼합 또는 비대칭 다공성 분포 및 성형체의 짜임새에 따라 성취될 수 있다.

공극 형성제로서 중합체성 충전제를 사용하는 본 발명에 따른 방법의 당해 태양은 특히 나노 내지 마이크로미터 범위, 특히 3Å 내지 2mm, 특히 바람직하게는 1nm 내지 500㎛ 및 특히 바람직하게는 10nm 내지 100㎛의 작은 크기의 공극을 갖는 다공성 성형체를 위해 적합하다.

당해 방법의 바람직한 태양에서, 탄소화시킨 후, 탄소화된 성형체는 적합한 산화제 및 환원제로 처리하여 공극 크기를 추가로 변형시킨다. 후속적으로 예를 들어, 적합한 유기 또는 무기 전구체를 분리하면서 CVD/CVI 방법에 의한 공극의 압밀 작용 또는 폐쇄는 또한 본 발명에 따라 성형체가 목적하는 성질에 맞게 조정하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 제 3 태양에 따라,

- 반-가공된 성형부를 탄소화가능한 유기 중합체 물질로부터 제조하는 단계;

- 승온에서 비산화 대기하에 반-가공된 성형부를 탄소화시켜 탄소계 성형체를 수득하는 단계; 및

- 탄소화된 성형체를 부분적으로 산화시켜 공극을 형성하는 단계를 포함하는, 다공성 탄소계 성형체의 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 따른 방법의 당해 태양에 따라, 성형체는 적합한 중합체 물질을 탄소화시킴에 의해 성형되고, 탄소화 후 다공성은 적합한 산화제에 의해, 또는 탄소의 부분 산화에 의해 탄소계 성형체로 공극이 "연소(burnt)"됨으로써 탄소화된 성형체내에 생성되고/또는 확대된다.

탄소화된 성형체의 처리는 바람직하게 산화 기체 대기하에 승온에서 수행한다. 산화 기체 상에서 부분 산화를 위해 적합한 산화제는 공기, 산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 산화질소 및 유사한 산화제이다. 이들 기체 산화제는 희귀 기체, 특히, 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 기체와 혼합될 수 있고 산화제의 적합한 부피 농도는 정확하게 조정될 수 있다. 구멍 또는 공극은 이들 산화제와 반응하여 부분 산화에 의해 다공성 성형체로 연소된다.

부분 산화는 바람직하게 승온, 특히, 50℃ 내지 800℃의 범위에서 수행된다.

당해 태양의 특히 바람직한 방법에서, 부분 산화는 성형체를 실온 또는 실온 이상에서 임의의 기류로 처리함에 의해 수행된다.

기체 산화제를 사용하는 성형체의 부분 산화 뿐만 아니라, 예를 들어, 적합한 방식으로 성형체에 적용되는 진한 질산과 같은 액체 산화제가 또한 사용될 수 있다. 이 경우에, 또한 진한 질산을 실온 이상의 온도에서 성형체와 접촉시켜 피상적으로 또는 보다 깊게 공극이 형성될 수 있도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 언급된 공극 생성 방법은 또한 본 발명에 따라 서로 배합될 수 있다. 따라서, 가용성 충전제 뿐만 아니라, 본 발명에 따라 탄소화 조건하에 휘발성이거나 분해되어 휘발성 물질이 되는 중합체성 충전제를 추가로 사용할 수 있다. 이러 한 방식으로, 충전제로서 생성된 조악한 공극은 중합체성 충전제의 마이크로 또는 나노공극으로 연결되어 이방성 공극 분포를 나타낼 수 있다. 추가로, 충전제 및/또는 중합체 고체를 사용하는 공극 형성 뿐만 아니라, 기존의 공극이 또한 부분 산화에 의해 확장되거나 상호 연결되거나 변형될 수 있다.

추가로, 예를 들어, 액정 타르 피치로 처리함에 의해 공극을 폐쇄시키고 임의로 이들을 새로운 온도 처리에 적용할 수 있다. 고도로 정렬된 결정 지대는 따라서 탄소화에 의해 성취될 수 있다. 예를 들어, 비대칭 및 대칭 등급 물질은 본 발명에 따른 방법을 조합하여 수득될 수 있다.

유기 중합체 물질

본 발명에 따른 모든 3개의 당해 방법 태양에서, 탄소체를 형성하기 위해 탄소화될 수 있는 유기 중합체 물질로서 사용되는 물질은 탄소화 조건하에서, 즉 승온에서 및 실질적으로 무산소 대기에서 무정형의 부분 결정 및/또는 결정 대칭 또는 비대칭 물질로부터 탄소 물질을 유지시키는 것들이다.

특정 이론에 국한되는 것 없이, 불포화된 측쇄 지방족 탄화수소, 측쇄 또는 직쇄, 가교결합되거나 가교결합되지 않은 방향족 또는 부분적 방향족 탄화수소 및 이의 치환된 유도체가 당해 목적을 위해 특히 적합한 것으로 나타났다. 불포화된 탄화수소, 특히, 방향족 탄화수소는 일반적으로 탄소화 조건하에서 탄소화된 모듈체의 기본 골격을 형성하는 흑연형 가교결합된 6환 구조로 형성된다.

에테르, 우레탄, 아미드 및 아민 등과 같은 헤테로원자 부분을 갖는 포화된 지방족 및/또는 방향족 탄화수소는 탄소화가능한 유기 중합체 물질로서 적합하거나 본 발명에 따른 방법에서 기타 지방족 또는 방향족 불포화된 탄화수소와 혼합된다.

본 발명에 따른 방법에서, 탄소화가능한 유기 중합체 물질은 바람직하게 폴리부타디엔; 폴리비닐, 예를 들어, 폴리비닐클로라이드 또는 폴리비닐 알콜, 폴리(메트)아크릴산, 폴리아크릴 시아노아크릴레이트; 폴리아크릴니트릴, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리테트라플루오로에틸렌; 콜라겐, 알부민, 겔라틴, 하이알루론산, 전분, 셀룰로스(예를 들어, 메틸셀룰로스, 하이드록시프로필메틸 셀룰로스, 카복시메틸 셀룰로스 프탈레이트)와 같은 중합체; 카제인, 덱스트란, 폴리사카라이드 피브리노겐, 폴리(D,L-락티드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜라이드), 폴리글리콜라이드, 폴리하이드록부틸레이트, 폴리알킬카보네이트, 폴리오르토에스테르, 폴리에스테르, 폴리하이드록시발레르산, 폴리디옥산, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리말산, 폴리타르타르산, 폴리안하이드라이드, 폴리포스파젠, 폴리아미노산; 폴리에틸렌비닐 아세테이트, 실리콘; 폴리(에스테르 우레탄), 폴리(에테르 우레탄), 폴리(에스테르 우레아), 폴리에테르(예를 들어, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 플루로닉스, 폴리테트라메틸렌 글리콜); 폴리비닐 피롤리돈, 폴리(비닐 아세테이트 프탈레이트), 알키드 수지, 클로로러버, 에폭시 수지, 아크릴레이트 수지, 페놀 수지, 아민 수지, 멜라민 수지, 알킬페놀 수지, 에폭시화된 방향족 수지, 타르, 타르형 물질, 타르 피치, 액정 타르 피치, 비투멘, 전분, 셀룰로스, 쉘락, 보완된 원료 물질의 유기 물질 뿐만 아니라 이들의 공중합체 및 이들 단독 또는 공중합체의 혼합물 및 배합물로부터 선택된다.

탄소화가능한 중합체 물질은 추가로 충전제, 연화제, 윤활제, 난연제, 유리, 유리 섬유, 탄소 섬유, 면화, 직물, 금속 분말, 금속 화합물, 금속 산화물, 규소, 산화규소, 제올라이트, 산화티탄, 산화지르코늄, 산화알루미늄, 알루미노실리케이트 등과 같은 통상적인 첨가제를 함유한다. 특히, 본 발명의 바람직한 태양에서, 셀룰로스, 면화, 직물, 유리 섬유, 탄소 섬유 등이 제조되는 다공성 성형체의 기계적 성질을 개선시키기 위한 중합체 첨가제로서 적합하다.

본 발명의 방법에 따른 반가공된 성형부는 당업자에게 공지된 일반적인 성형 방법을 수단으로 제조될 수 있다. 적합한 성형 방법은 주조 방법, 압출 방법, 프레싱 방법, 사출 성형 방법, 공압출 취입 성형 방법 또는 기타 일반적인 성형 방법, 예를 들어, 편평한 출발 물질을 사용하는 권선 방법 또는 스트랜드 권선 방법이다.

탄소화

본 발명에 따른 방법에서, 탄소화는 실질적으로 산소 부재 또는 산화제 부재 환경에서 수행된다. 예를 들어, 적합한 탄소화 환경은 보호성 기체, 바람직하게, 질소 및/또는 아르곤, 불활성 기체, SiF ₆ 및 이들 보호성 기체의 혼합물이다. 임의로, 이들 보호성 기체 환경은 불충분한 압력 또는 과압력에서 사용될 수 있다. 진공 탄소화는 또한 본 발명에 따른 방법에서 유리하게 사용될 수 있다.

추가로, 불활성 기체 환경에 반응성 기체를 주입하는 것이 바람직할 수 있 다. 당해 목적을 위해 바람직한 반응성 기체는 수소, 암모니아, C ₁ -C ₆ 포화된 지방족 탄화수소(예를 들어, 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 이들의 혼합물 등)과 같은 비산화 기체이다.

탄소화 단계를 위한 적합한 온도의 범위는 200℃ 내지 4000℃ 이상이다. 탄소화 단계에서 선택된 온도 및 사용되는 중합체 물질의 유형에 따라 탄소 함유 성형체가 제조될 수 있고, 이의 염기 물질은 무정형에서 정돈된 범위의 결정 흑연형 구조 또는 양 물질의 혼합 구조를 갖는다.

당업자는 사용되는 중합체 물질 또는 출발 물질의 혼합물의 특이적 온도 의존성 성질에 따라 적합한 온도, 적합한 환경 및 적합한 압력 조건을 선택할 것이다.

본 발명에 따른 방법에서 탄소화 단계의 환경에서는 실질적으로 산소가 부재이고, 바람직하게 O ₂ 가 10ppm 미만, 특히 바람직하게는 1ppm 미만이다. 수소 또는 예를 들어, 질소, 아르곤, 네온과 같은 불활성 기체 및 탄소 또는 기체 화합물과 반응하지 않는 임의의 기타 불활성 기체 및 이의 혼합물의 불활성 기체 환경을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 질소가 특히 바람직하다.

탄소화 단계는 바람직하게 적합한 용광로에서 불연속 방법으로 수행되지만 또한 연속 용광로 공정으로 수행될 수 있고 이것이 임의로 바람직할 수 있다.

이 경우에, 반가공된 성형부는 한 측면상으로 용광로에 공급되고 용광로의 또 다른 말단에서 다시 출현한다. 바람직한 태양에서, 반가공된 성형부는 천공된 플레이트, 체 등의 위에 용광로에 위치하여 불충분 압력이 열분해 또는 탄소화동안에 중합체 필름을 통해 적용되도록 할 수 있다. 이것은 한편 간단하게 이식체를 용광로에 고정화시키고 탄소화동안에 불활성 기체가 최적으로 반가공된 성형부를 통해 유동하도록 할 수 있다.

용광로는 하나 또는 다수의 탄소화 단계가 예를 들어, 임의로 상이한 온도 단계, 상이한 불활성 기체 또는 진공과 같은 상이한 탄소화 조건하에 연속으로 수행될 수 있는 상응하는 불활성 기체 고정 장치에 의해 각각의 구획으로 나누어질 수 있다. 추가로, 후처리, 활성화 또는 중간 처리 단계는 임의로 예를 들어, 부분적 산화, 환원 또는 금속염 용액과의 함침등과 같은 용광로의 상응하는 구획에서 수행될 수 있다.

또한, 탄소화는 폐쇄된 용광로에서 수행될 수 있고 특히 탄소화가 진공으로 수행되어야만 하는 경우 바람직하다. 사용되는 탄소화가능한 물질 또는 유기 중합체 물질 또는 사용되는 충전제에 따라 물질의 중량은 본 발명에 따른 방법의 탄소화 단계에서 약 5% 내지 95%, 바람직하게는 약 40% 내지 90%, 특히 50% 내지 70%로 감소한다.

후처리

본 발명의 바람직한 태양에서, 탄소계 성형체 또는 생성되는 공극의 물리화학적 성질은 적합한 후처리 단계에 의해 탄소화후 추가로 변형되고 각각의 목적하는 의도된 용도에 맞게 조정된다.

적합한 후처리는 예를 들어, 다공성 성형체가, 수소, 이산화탄소, 질소 산화물(N ₂ O), 물 증기, 산소, 공기, 질산등 또는 임의로 이의 혼합물과 같은 적합한 환원제 및/또는 산화제로 처리되는 환원 또는 산화 후처리 단계이다.

추가로, 당해 표면은 한 측면 또는 양측면에 도포될 수 있는 피복물을 가질 수 있다. 적합한 피복 물질은 예를 들어, 적용 후 추가로 탄소화 또는 열분해 단계를 임의로 거쳐 성형체에서 비대칭 직물을 생성하는 상기 언급된 유기 중합체 물질일 수 있다. 유기 물질, 생물적합성 중합체 및 물질을 사용하여 본 발명에 따라피복시켜 성형체 표면에 각각의 목적하는 성질을 부여할 수 있다.

후처리 단계는 임의로 승온에서 수행될 수 있지만 탄소화 온도 미만, 예를 들어, 15℃ 내지 1000℃, 바람직하게는 70℃ 내지 900℃, 특히 바람직하게는 100℃ 내지 850℃, 특히 바람직하게는 200℃ 내지 800℃, 특히, 약 700℃에서 수행될 수 있다. 특히 바람직한 태양에서, 본 발명에 따라 제조되는 다공성 성형체는 환원적으로 또는 산화적으로 변형되거나 실온에서 당해 후처리 단계들을 조합하여 수행한다.

본 발명에 따라 제조되는 다공성 성형체에서 공극 크기 및 이의 성질은 특히 산화 또는 환원 처리에 의해 또는 첨가제, 충전제 또는 기능성 물질의 혼입에 의해 영향받을 수 있거나 다양할 수 있다. 예를 들어, 탄소 함유 물질의 표면 성질들은 무기 나노입자 또는 적층 실리케이트와 같은 나노혼성물을 혼입시킴에 의해 친수성화되거나 소수성화될 수 있다.

추가로, 다공성 성형체는 예를 들어, 중합체 용액을 사용하여 후속 피복에 의해 한 측면 또는 양 측면상에서 밀봉될 수 있다. 당해 피복물은 임의로 다시 탄소화되어 예를 들어, 안정성이 개선될 수 있다.

본 발명에 따라 제조되는 다공성 성형체에는 또한 후속적으로 적합한 첨가제를 혼입시킴에 의해 생물적합성 외부 및/또는 내부 표면이 제공될 수 있다. 따라서 변형된 성형체는 예를 들어, 생물반응기, 세포 배양 캐리어 시스템 또는 배양 시스템, 이식 또는 약제학적 담체로서 또는 데포(depot), 특히, 체내로 이식될 수 있는 시스템으로서 사용될 수 있다. 후자 경우에, 예를 들어, 도포된 피복물의 적합한 지연작용 및/또는 선택적인 투과성에 의해 제어 양상으로 임의로 방출될 수 있는 물질에 변형이 가해지거나 효소가 혼입될 수 있다.

다공성 성형체는 임의로 또한 소위 CVD 과정(화학적 증기 침착, 화학적 기체상 분리) 또는 CVI 과정(화학적 증기 여과)에 적용하여 표면 또는 공극 구조 및 이의 성질을 추가로 변형시킬 수 있고, 임의로 피상적으로 또는 완전하게 공극을 밀봉시킬 수 있다. 이러한 목적을 위해, 탄소화된 피복물은 고온에서 적합한 탄소 분리 전구체 기체로 처리한다. 기타 원소들, 예를 들어, 규소, 알루미늄, 티타늄은 또한 당해 방식으로 분리되어 특히 상응하는 카바이드를 생성할 수 있다. 이러한 유형의 방법은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 길이 및/또는 두께가 상이한 섬유 물질을 사용하여 성형체의 구조를 미리 적합하게 형성함에 의해, 따라서 예를 들어, 성형체상에 비대칭적으로 분포된 금속 또는 비금속 카바이드, 질화물 또는 붕화물의 특정 세포 사이 또는 반응 화합물의 농도를 갖는 등급화된 물질이 수득될 수 있다. 따라서, 대칭 또는 비대칭, 등방성 또는 이방성, 폐쇄된 공극, 다공성 또는 섬유형 가이드 구조 또는 이들이 배합되어 제공된 등급화된 물질이 수득될 수 있다.

CVD 조건하에 휘발성이 충분한 거의 모든 공지된 포화된 및 불포화된 탄화수소는 탄소 분리 전구체로서 고려될 수 있다. 이들의 예는, 메탄, 에탄, 에틸렌, 아세틸렌, 탄소수 C ₁ -C ₂₀ 인 직쇄 및 측쇄 알칸, 알켄 및 알킨, 방향족 탄화수소(예를 들어, 벤젠, 나프탈렌등) 뿐만 아니라 톨루올, 크실롤, 크레졸, 스티렌 등과 같은 단일 및 다중 알킬-, 알케닐- 및 알키닐-치환된 방향족 화합물이다.

세라믹 전구체로서, BCl ₃ , NH ₃ , 실란(예를 들어, SiH ₄ , 테트라에톡시실란(TEOS), 디클로로디메틸실란(DDS), 메틸트리클로로실란(MTS), 트리클로로실릴디클로로보란(TDADB), 헥사디클로로메틸실릴옥사이드(HDMSO)), AlCl ₃ , TiCl ₃ 또는 이의 혼합물을 사용할 수 있다.

이들 전구체는 예를 들어, 질소, 아르곤등과 같은 불활성 기체와 혼합된 주로 낮은 농도 약 0.5 내지 15부피%로 CVD 방법에 사용된다. 이것은 또한 상응하는 분리 기체 혼합물로 수소를 첨가할 수 있다. 500 내지 2000℃, 바람직하게는 500 내지 1500℃ 및 특히 바람직하게는 700 내지 1300℃의 온도에서, 다공성 성형체의 공극 시스템에 실질적으로 균일하게 분포되고 침적된 당해 화합물 분리 탄화수소 단편 또는 탄소 또는 세라믹 선행 단계는 거기에 공극 구조를 변형시키고 따라서 실질적으로 균일한 공극 크기 및 공극 분포가 수득된다.

탄소 함유 다공성 성형체에서의 공극은 공극이 완전히 폐쇄되고 밀봉되는 한 CVD 방법을 수단으로 크기가 감소될 수 있다. 성형체의 흡착 성질 및 또한 기계적 성질은 맞춤 방식으로 조정될 수 있다.

탄소 함유 다공성 성형체는 카바이드 또는 옥사카바이드 형성에 의해, 예를 들어, 산화 내성 양상으로 탄화수소와 혼합된 실란 또는 실록산의 DVD에 의해 변형될 수 있다.

바람직한 태양에서, 본 발명에 따른 다공성 성형체는 스퍼터링에 의해 추가로 피복되거나 변형될 수 있다. 당해 목적을 위해, 적합한 스퍼터 표적물의 탄소, 규소 또는 금속 또는 금속 화합물은 당업계에 공지된 방법을 사용하여 적용될 수 있다. 이의 예는 Ti, Zr, Ta, W, MO, Cr, Cu이고 다공성 성형체로 도포되어 일반적으로 상응하는 카바이드가 형성될 수 있다.

추가로, 다공성 성형체의 표면 성질은 이온 이식화에 의해 변형될 수 있다. 따라서, 전이금속이 혼입된, 질화물, 탄질화물 또는 옥시질화물 상은 질소의 이식에 의해 형성될 수 있고, 이것은 탄소 함유 다공성 성형체의 화학적 내성 및 기계적 내성력을 상당히 증가시킨다.

예를 들어, 액정 타르 피치를 사용한 피복은 후속 가교 결합, 탄소화 또는 흑연화동안에 격자 구조의 배열에 의존하는 비대칭 금속 성질을 갖게 할 수 있다. 무엇보다, 열 팽창, 기계적 성질, 전기 전도도가 있다.

특정 태양에서, 적어도 부분적으로 콜라겐, 알부민, 겔라틴, 하이알루론산, 전분, 셀룰로스(예를 들어, 메틸 셀룰로스, 하이드록시프로필 셀룰로스, 하이드록 시프로필메틸 셀룰로스, 카복시메틸셀룰로스 프탈레이트); 카제인, 덱스트란, 폴리사카라이드, 피브리노겐, 폴리(D,L-락티드), 폴리(D,L-락티드-코-글리콜라이드), 폴리(글리콜라이드), 폴리(하이드록시부틸레이트), 폴리(알킬카보네이트), 폴리(오르토에스테르), 폴리에스테르, 폴리(하이드록시발레르산), 폴리디옥사논, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(말산), 폴리(타르타르산), 폴리안하이드라이드, 폴리포스파젠, 폴리(아미노산) 및 이들의 공중합체와 같은 생물학적으로 분해가능하거나 분리가능한 중합체 또는 비생물학적으로 분해가능하거나 분리가능한 중합체의 피복으로 적어도 부분적으로 다공성 성형체를 피복시키는 것이 유리할 수 있다. 바람직한 것은 특히 음이온성, 양이온성 또는 양쪽성 코팅제, 예를 들면 알기네이트, 카라기난, 카르복시메틸 셀룰로오스; 키토산, 폴리-L-사이신; 및/또는 포스포릴콜린이다.

경우에 따라, 특히 바람직한 양태에서, 탄소화 후 및/또는 임의로 수행된 후처리 단계 후, 다공성 성형체는 화학적 또는 물리적 표면이 추가로 변형될 수 있다. 세정 단계는 또한 임의의 잔사 및 불순물을 제거하기 위해 여기에 제공될 수 있다. 이미 언급된 산, 특히, 산화시키는 산 또는 용매가 당해 목적을 위해 사용될 수 있고 산 또는 용매중에서 비등시키는 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 따른 성형체의 수성 환경에서 pH 및 완충액 능력은 특히 적합하게 선택된 개시 물질 및 첨가제에 의해 넓은 범위에서 특이적으로 조정될 수 있다. 본 발명에 따라 물중에 생성된 성형체의 pH는 pH 0 내지 pH 14의 범위, 바람직하게 pH 6 내지 8의 범위 및 특히 바람직하게는 pH 6.5 내지 7.5 범위일 수 있다. 본 발명에 따라 생성된 성형체의 완충 범위는 바람직하게 중성 내지 산성 범위, 특히 바람직하게는 약산성 범위이고, 완충 능력은 50몰/ℓ이하, 바람직하게는 10몰/ℓ이하일 수 있고, 바람직한 응용에서는 일반적으로 0.5 내지 5몰/ℓ이다.

성형체

본 발명에 따른 방법에 의해 생성된 성형체는 임의의 2차원 또는 3차원 형태로 제조될 수 있다. 당해 목적을 위해, 반가공된 성형부는 적합한 성형 방법을 수단으로 임의로 중합체 또는 비중합체 충전제와 배합된 유기 중합체 물질로부터 가공되어 상응하는 블랭크를 생성할 수 있고, 이것은 임의로 다공성 탄소계 성형체의 최종 형태에 상응하고 이때 크기 수축이 탄소화동안에 발생함을 명심한다. 본 발명에 따른 다공성 성형체는 튜브, 둥근 막대, 플레이트, 블록, 직육면체, 정육면체, 고체 또는 속빈 구형, 플랜지, 밀봉체, 하우징 등의 형태로 제조될 수 있거나 이들은 또한 환형 기둥 성형, 다각 기둥 성형 및 능히 삼각 기둥 성형 또는 막대 성형; 또는 플레이트 성형; 또한 다각 성형(예를 들어, 사면체형); 피라미드형, 팔면체형, 십이면체형, 이십면체형, 장사방형, 사방정계형; 또는 구형, 및 능히 볼형, 구형 또는 실린더 렌즈형 또는 고리형, 직선 또는 굴곡 채널을 갖는 벌집형, 굴곡형, 상이한 채널 직경으로 폴링된 모양 및 유동 방향(평행, 가교형 또는 채널 사이에 임의의 각을 갖는)으로 연장될 수 있다.

본 발명의 특정 태양에 따라, 다공성 탄소계 물질의 튜브가 본 발명에 따른방법 중 하나를 사용하여 제조된다. 이 경우에, 천연 또는 합성 고무 또는 적합한 플라스틱 호스가 바람직하게 임의로 섬유 또는 직물 삽입물로 보강된 탄소체를 수득하기 위해 탄소화될 수 있는 탄소 함유 성형체로서 상기 언급된 바와 같이 탄소화된다. 특히, 본 발명의 방법중 하나에 따른 다공성 탄소계 물질 튜브를 제조하기 위해 반가공된 성형부로서 사용되는 호스 형태의 합성 수지와 함침된 직물을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

다공성 튜브를 제조하기 위해 사용되는 호스는 예를 들어, 성형된 플라스틱의 내부층 및 비발포체 플라스틱의 외부층 또는 이와 반대인 층을 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 추가의 층의 적용이 또한 본 발명에 따라 가능하다.

다층 호스가 공압출 취입 성형에 이ㅡ해 반가공된 성형부로서 제조되는 경우 및 이어서 탄소화되어 튜브를 형성하는 경우에 특히 바람직할 수 있다.

본 발명의 추가의 태양에서, 탄소계 물질의 튜브는 중합체 물질과 함침되거나 이로 피복된 종이 물질을 감아서 제조되고 예를 들어, 선반상에서 튜브를 형성하고 이어서 탄소화 조건하에 탄소화되어 다공성 탄소 함유 튜브를 형성한다.

제조 방법에 따라, 편평한 섬유 직물은, 채널 구조 또는 펠트 구조 뿐만 아니라 이의 배합물은 바람직하게 유기 중합체 물질과 함침되고/되거나 이로 피복되고 적합한 굴대로 굴곡시킨다. 이어서 탄소화는 굴대 존재 또는 부재하에 수행되고 이어서 굴대는 임의로 제거된다. 당해 방식으로, 단순하고 정확한 다공성 튜브가 제조될 수 있고 이들은 이어서 후처리되고 후응축되거나 밀봉될 수 있다.

따라서, 생성된 다공성 튜브는 예를 들어, 유기 중합체를 사용한 CVD 또는 피복을 수단으로 적합한 후처리에 의해 완전하게 또는 부분적으로 밀봉될 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 중합체 호스, 특히 탄소 튜브를 제조하기 위한 연속 방법으로 연속 호스와 같은 튜브를 제조하기 위해, 반가공된 성형부를 사용할 수 있다. 섬유 보강된 호스의 사용 특히 바람직한데 여기서 섬유는 직물 또는 직물 섬유, 유리 섬유, 탄소 섬유, 암면, 중합체 섬유, 예를 들어, 폴리아크릴니트릴, 부직포 물질, 섬유 부직포, 펠트, 셀룰로스, PET 섬유 및 이들 물질의 임의의 배합물로부터 선택될 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 탄소 함유 성형체의 비대칭 구조는 다층 반가공된 성형부를 사용함에 의해 성취될 수 있다. 예를 들어, 폴리우레탄 발포체, 폴리아크릴니트릴 발포체 등과 같은 발포된 중합체 물질을 조밀한 중합체 물질의 추가의 층과 함께 성형될 수 있고, 이어서 지역적으로 상이한 다공성 분포를 갖는 성형체를 형성하기 위해 탄소화된다.

속빈 몸체의 경우에, 플랜지는 반가공된 성형부에서 적층될 수 있고, 이들은 이어서 실질적으로 탄소화되면서 공극이 폐쇄된다. 따라서 중합체 섬유 및 직물을 사용하는 경우, 섬유와 매트릭스 사이에 예외적인 접착력을 갖는 고체 탄소 모듈 단위체가 제조된다.

본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 탄소계 성형체, 특히 탄소 튜브는 튜브 막 반응기, 튜브 다발 반응기 및 열 교환기, 및 또한 생물반응기에서 튜브 막으로서 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 성형체는 또한 특히, 자동차 분야 또는 기술 설비의 탈황 정제에서 다공성 촉매 지지체로서 사용될 수 있고 여기서, 이들의 열 내성, 이들의 화학적 내성 및 크기 안정성은 유리하다. 추가로, 본 발명에 따른 성형체 및 물질은 거의 스트레스가 없고 열 쇼크하에 매우 안정하다. 즉 온도의 격심한 상승은 임의의 문제없이 견딜 수 있다. 금속, 특히 귀금속 및 기타 촉매적 활성 물질을 적용함에 의해 장기적으로 안정하고 고도로 효과적인 촉매 지지체가 본 발명에 따라 제조될 수 있다.

편평한 채널 구조 뿐만 아니라 이로부터 굴곡된 튜브 구조로 이루어진 플레이트는 절연재로서 매우 적합하고, 예를 들어, 고온 적용 또는 마이크로파(마이크로파 흡수제)를 보호하기 위해 매우 적합하다. 이 경우에 전기 성질이 조정될 수 있어 예를 들어, 고주파수의 가열기가 이의 에너지를, 거의 손실이 없는 이들 절연재를 통해 용광로 영역으로 커플시킬 수 있다. 그러나, 고도로 배향된 물질은 또한 조정되어 이들은 고주파수에 의해 직접 여기되고 따라서 직접 가열된다. 이것은 또한 기술적 생산(탄소화) 또는 흑연화를 위한 단순한 방법이다.

본 발명에 따른 방법에 의해 생성되는 성형체는 또한 예를 들어, 정형 외과용 이식체, 수술 및/또는 비정형 외과용 이식체(골 또는 관절 보철, 정형 외과 플레이트, 스크류, 못등)로서 사용될 수 있다.

생물학적 물질의 흡수능, 흡착능, 접착, 특히, 광범위한 범위에서 조정될 수 있는 다공성, 폐쇄된 공극 성형체등과 같은 용적의 결과로서, 이것은 특히, 미생물 및 세포 배양물을 콜로니 형성하기 위한 기질 또는 캐리어로서 본 발명에 따라 제조된 성형체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

이종성, 동종성, 동일계 또는 자가 세포 및 세포 유형 및 임의로 또한 유전 학적으로 변형된 세포주의 배양 또는 고정화 뿐만 아니라 진핵 조직, 예를 들어, 골, 연골, 간, 신장과 같은 원발성 세포의 배양을 위한 캐리어 및/또는 배양 시스템(TAS)으로서 세라믹 물질 및 혼성물 및 본 발명에 따라 제조된 탄소계 탄소 함유 성형체를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 성형체 뿐만 아니라, 원칙적으로 모든 다공성 또는 비다공성 탄소 함유 물질은 원발성 세포의 배양을 위한 캐리어 및 배양 시스템(TAS)로서 사용하기 위해 적합하다. 본 발명에 따라 제조된 성형체 뿐만 아니라 또한 본원에 참조로서 인용되는 국제 공개 공보 제 WO 02/32558호에 기재된 바와 같은 물질("유연성 다공성 막 및 흡착제), 특히 제24면 11행 내지 제43면에 기재된 탄소 및 세라믹 물질, 막 및 캐리어를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 대칭 또는 비대칭 직물 탄소 또는 세라믹 계열 물질 및 이의 배합물이 또한 캐리어 및 배양 시스템으로서 사용하기 위해 적합하다.

당해 물질 및 성형체는 특히, 신경 조직을 위한 캐리어 및 배양 시스템으로서 사용될 수 있다. 특히, 탄소 함유 물질을 사용하는 것이 유리하고 특히, 성형체의 전기 전도도 및 펄스된 전류의 단순한 조정에 의해 신경 조직을 배양하기 위해 적합하다.

당해 물질 및 성형체는 시험관내 또는 생체내 가이드 구조로서, 소위, 2차원 및 3차원 조직 성장을 위한 스캐폴드로서 본 발명에 따른 캐리어 및 배양 시스템으로서 추가로 사용되고 이들의 특이적 성형의 결과로서, 기관 일부 또는 전체 기관을 세포 배양으로부터 배양할 수 있다. 이 경우에, 캐리어 및 배양 시스템은 다공 성의 적합한 조정, 유동 채널 디자인 및 2차원 또는 3차원 성형에 의해 그러나 특히 또한 사용 지점에서 영양물 용액 또는 배지의 조정가능한 제공, 분포 및 보강에 의해 가이드 구조로서 물리적 측면에서 세포, 조직 또는 기관 성장을 지지하거나 조절한다.

캐리어 및 배양 시스템으로서 사용하기 위해, 물질 및 성형체는 2차원 및 3차원적으로 성형될 수 있다. 예를 들어, 적합한 거대구조는 특히 성형체에 대해 상기 언급된 바와 같이 천연 용기, 정육면체형 등의 제조 또는 배양을 위한 튜브이다.

특히, 본 발명에 따른 성형체 및 기타 탄소계 물질은 천연 기관 형태, 예를 들어, 적합하게 성형된 연골 골막등에 사용될 수 있는 무릎, 둔부, 어깨, 손가락 관절등에 대한 캐리어 및 배양 시스템으로서 사용하기 위해 후속 인지될 수 있다. 이들은 이어서 성장한 조직과 함께 이식될 수 있거나 배양된 조직은 예를 들어, 기계적 또는 화학적 효소 탈리와 같은 선행 기술 분야의 방법에 의해 적합하게 성장한 형태로 분리되고 이어서 이식될 수 있다.

탄소계 물질 및 성형체는 또한 우수한 기계적 성질을 갖고 있어 이들을 이식체로서, 예를 들어, 인공 관절로서 사용할 수 있기때문에, 본 발명에 따라 이들은 기질 또는 캐리어로서 및 충분한 층의 연골 성장 후 사용될 수 있고 이들은 환자의 신체에서 고도로 적합성인 생물유사 이식체로서 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 환자 자신의 세포 샘플로부터 이식체상에 직접 성장한 신체 자신의 조직으로 피복된 개별 환자 이식체를 사용할 수 있다. 이것은 거부 현상 및 면역 방어 반응을 감소시키거나 완전히 회피할 수 있다.

본 발명에 따라, 성형체 및 물질은 현존하는 생물반응기 시스템, 예를 들어, 연속 조절 기술이 없는 수동 시스템, 예를 들어, 조직 플레이트, 조직 병, 롤러 병 그러나 또한 기체를 공급하고 가장 폭넓은 의미에서 측정 및 조절 기술을 갖는 반응기 시스템인 계수(산도, 온도)를 자가 조정하는 능동 시스템에서 배양하기 위한 캐리어 및 배양 시스템으로서 사용될 수 있다.

추가로, 예를 들어, 영양액 및 기체 교환과의 관류를 위한 연결부와 같은 적합한 장치를 제공함에 의해, 본 발명에 따른 캐리어 및 배양 시스템은 특히, 상응하는 일련의 반응기 시스템 및 조직 배양에서 모듈 방식으로 반응기 시스템으로서 작동될 수 있다.

본 발명에 따른 캐리어 및 배양 시스템은 또한 생체외 반응기 시스템, 예를 들어, 체외강 원조 시스템 또는 기관 반응기로서, 예를 들어, 바람직하게 이식될 수 있는, 소위 간 원조 시스템 또는 간 대용 시스템 또는 생체내 또는 시험관내 캅셀화된 섬 세포를 위한 시스템, 예를 들어, 인공 췌장, 캅셀화된 제대정맥 세포, 예를 들어, 인공 신장 등으로서 사용될 수 있다.

추가로, 본 발명에 따른 캐리어 및 배양 시스템은 적합하게 변형되어 예를 들어, 프로테오글리캔, 콜라겐, 조직형 염, 예를 들어, 하이드록실애퍼타이트 등과 함께, 특히 또한 상기 언급된 생물학적으로 분해가능하거나 분리될 수 있는 중합체와 함께 기관형성을 촉진시킬 수 있다.

본 발명에 따른 캐리어 및 배양 시스템은 바람직하게 성장 인자, 사이토킨, 인터페론 및/또는 접착 인자의 함침 및/또는 흡착에 의해 추가로 변형된다. 적합한 성장 인자의 예는 PDGF, EGF, TFG-α, FGF, NGF, 에리트로포이에틴, TGF-β, IGF-I 및 IFG-II이다. 적합한 사이토카인은 예를 들어, IL-1-α 및 -β, IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, IL-12, IL-13을 포함한다. 적합한 인터페론은 예를 들어, INF-α 및 -β, INF-γ를 포함한다. 적합한 접착 인자의 예는 피브로넥틴, 라미닌, 비브로넥틴, 페투인, 폴리-D-라이신 등이다.

본 발명에 따른 성형체는 또한 특히, 약물 전달, 조직 스크리닝, 조직 가공등을 위한 미세배열 시스템으로서 사용되는 경우 적용될 수 있다.

하기의 실시예는 본 발명에 따른 원리를 설명하는데 사용되고 본 발명을 제한하고자함이 아니다.

실시예 1 :

길이가 500mm이고 벽 두께가 300mm인 DN25 코어를 갖고 있는 튜브를 굴곡 방법에 의해 제조하기 위해, 폭이 30mm이고 페놀-수지-계열의 GFK 수지로 피복되고/이와 함침된 E-CR-유리(화학적 내성 변형된 E 유리)의 유리 섬유 직물은 적합한 강 굴대상에서 십자형으로 존재하고 굴대가 제거된다. 열분해전 중량은 3.6g/cm이고 열분해는 48시간동안 800℃에서 질소에서 수행하였다. 열분해 후 중량은 3.0g/cm 이다. 공극 크기가 500Å인 것으로 측정된 막 성질은 기포 점 시험(ASTM E1294)을 사용하여 측정하였다.

실시예 2 :

폭이 30mm이고 비닐 에스테르 수지 계열 GFK 수지가 강 굴대 위에 십자형으로 놓여있는 C-유리(화학적 내성 C 유리, 부직포)의 유리 섬유 부직포를 사용하여 실시예 1에 특정된 바와 같은 굴곡 방법에 의해 튜브를 제조하였다. 열분해 전 중량은 3.5g/cm이다. 질소에서 48시간동안 800℃에서 열분해한다. 열분해 후 중량은 0.9g/cm이다. 공극 크기가 0.8마이크론인 것으로 측정된 막 성질은 기포 점 시험(ASTM E1294)을 사용하여 측정하였다.

실시예 3 :

폭이 30mm이고 페놀 수지 계열 GFK 수지가 강 굴대 위에 십자형으로 놓여있는 폴리아크릴니트릴(PAN) 부직포(Freudenberg)를 사용하여 실시예 1에 특정된 바와 같은 굴곡 방법에 의해 튜브를 제조하였다. 열분해 전 중량은 3.5g/cm이다. 질소에서 48시간 동안 800℃에서 열분해한다. 열분해 후 중량은 1.94g/cm이다. 막 성질은 기포 점 시험(ASTM E1294)을 사용하여 측정하였다. 어떠한 공극 크기(기체 통과)가 측정 범위내에서 측정될 수 없었다. 400℃에서 15분동안 공기류에서 후속적인 부분적 산화는 기포 점 시험에 따른 평균 공극 크기가 1.2㎛가 되도록 하였다.

실시예 4 :

30mm의 폭 및 폴리아크릴니트릴(PAN) 부직포(Freudenberg), 및 30mm의 폭(비율 1:1) 및 페놀 수지 계열의 GFK 수지가 강 굴대위에 십자형으로 놓여있는 E-CR 유리(화학적 내성 변형된 E 유리)의 유리 섬유 부직포를 사용하여 실시예 1에 특정된 바와 같은 굴곡 방법에 의해 튜브를 제조하였다. 열분해 전 중량은 3.6g/cm이다. 질소에서 48시간동안 800℃에서 열분해한다. 열분해 후 중량은 2.0g/cm이다.

실시예 5 :

30mm의 폭 및 폴리아크릴니트릴(PAN) 부직포(Freudenberg), 및 30mm의 폭(비율 1:1) 및 20% 에어로실 R972와 함께 페놀 수지 계열의 GFK 수지가 강 굴대위에 십자형으로 놓여있는 E-CR 유리(화학적 내성 변형된 E 유리)의 유리 섬유 부직포를 사용하여 실시예 1에 특정된 바와 같은 굴곡 방법에 의해 튜브를 제조하였다. 열분해 전 중량은 3.6g/cm이다. 질소에서 48시간 동안 800℃에서 열분해한다. 열분해 후 중량은 3.0g/cm이다. 이어서 에어로실은 30% NaOH 알칼리 용액을 사용하여 세척하였다. 공극 크기가 0.6㎛인 것으로 측정된 막 성질은 기포 점 시험 (ASTM E1294)을 사용하여 측정하였다.

실시예 6 :

무기 충전제를 갖고 단위 면적당 중량이 100g/m ² 이고 두께가 110마이크론인 천연 섬유 보강된 혼성 중합체의 탄소계 플레이트를 제조하였다. 당해 편평한 혼성 물질에는, 하나의 쉬트가 또 다른 쉬트위에 있는 2개의 쉬트를 위치시킨 후 채녈 직경을 3mm이 되도록 하는 시판되는 엠보싱 기계로 채널 구조가 제공된다. 이들 쉬트는 접착되어 벌집형 블록을 형성하고 48시간동안 800℃에서 보호성 기체(질소)에서 탄소화시켰다. 탄소화 동안에 채널 방향에서의 압력 손실은 0.1bar/m에 불과하고 중량 손실은 66중량%이다.

길이가 10cm이고 직경이 40mm이며 벽 두께가 6mm인 물질로부터 굴곡된 튜브는 8kHz 고주파수 가열 장치에서 커플링-인 시험에서 조정하였다. 전류는 대기 전류와 비교하여 거의 어떠한 변화를 나타내지 않고 5분 후에 물질이 크게 가열되지 않았다.

실시예 7 :

세포 배양 시스템에 대한 캐리어 물질로서 제공된 응용을 위해, 단위 면적당 중량이 100g/m ² 이고 두께가 110㎛인 천연 섬유 함유 중합체 혼성물을 48시간동안 800℃에서 질소 대기에서 탄소화시켰고, 여기서 공기를 말단쪽으로 첨가하여 공극을 변형시켰다. 중량 손실은 50중량%였다. 수득한 물질은 물에서 pH가 7.4이고 약산에서 완충 범위를 갖는다. 두께가 각각 60㎛이고 20 x 40mm인 당해 탄소 물질 조각들에 4ml의 영양액 및 통상적인 6웰 조직 플레이트 각각에 1.5ml의 현탁액을 공급하였다. 세포 현탁액은 비부착성, 비접착성 현탁액 내성 성장으로 공지된 쉬 가톡신에 대한 MAB를 생산하는 하이브리도마 FLT ₂ 세포주를 함유한다.

비교로서, 탄소 물질 부재의 6웰 조직 플레이트를 동일한 조건 및 로딩하에 사용하였다.

본 발명에 따른 캐리어를 사용한 샘플은 세포가 자발적으로 정량적으로 고정화됨을 밝히고 어떠한 현탁액 탁도가 검출될 수 없었다. 7일의 배양 시간이내에, 세포 밀도는 ml당 1.8 x 10 ⁷ 세포로 7배 증가하였다. MAB 생산은 평균 배양 시간동안 처음 50㎍/ml로부터 350㎍/ml까지 증가하였고 단백질 가수분해에 대한 징후가 없었다. 12개의 샘플중 12개는 25일후에도 여전히 생존하고 이후 배양은 중단하였다. 이것은 본 발명에 따른 캐리어가 보다 높은 세포 밀도에도 불구하고 접촉 업제를 중단시킴을 보여준다. 심지어 동결보존 및 해동후에도, MAB 생산은 신선한 영양 배지 첨가 후에 자발적으로 복구된다.

비교 실험에서 6개의 배양물중 단지 하나만이 11일까지 생존하였다.