纳米纤维、纳米膜及其制造/使用方法

专利名称：：纳米纤维、纳米膜及其制造/使用方法纳米纤维、纳米膜及其制造/使用方法相关申请的交叉引用此申请要求2006年9月6日提交的美国临时专利申请S/N60/872,441和2007年3月15日提交的美国临时专利申请S/N60/918,083的优先权，以上申请通过引用结合在本文中。背景纳米纤维和薄膜的制备和使用已经得到广泛研究。纳米纤维和其它薄膜有许多应用，比如载体或基质。例如，纳米纤维或纳米膜可用作催化剂载体。在其它实施例中，纳米纤维或纳米膜可用作用于培养细胞的基质。能在活体内使细胞增殖并对其进行区分的能力具有许多应用。活体内的细胞生长出现在作为三维环境的细胞以外的基质(ECM)中。例如，诸如皮氏培养皿表面之类的二维表面不代表细胞"在活体内"生长。因此，在纳米纤维的情况下，有可能产生可模拟细胞以外的基质的三维结构。根据基质的最终用途，期望改变纳米纤维或纳米膜的形态。例如，当纳米纤维或纳米膜用来培养细胞时，期望该物质具有适当的孔隙率、表面积、以及孔结构。因此，需要能够控制纳米纤维或纳米膜的形态且具有利用各种各样的不同原料来制造纳米纤维或纳米膜的灵活性。本文中所描述的方法提供一种用来改变纳米纤维或纳米膜的形态的便利方法，该方法基于在形成纤维或膜之前对用来制备原料的溶液的溶剂的选择。概述根据所公开的材料、化合物、组合物、制品、装置和方法的目的，在本文中具体化和广泛描述的是由金属氧化物、有机聚合物或它们的组合组成的纳米纤维和纳米膜。在本文中还公开有用于制造纳米纤维和纳米膜的组合物和方法，它们包括控制纤维和膜的表面形态。最后描述了用于使用纳米纤维和纳米膜的方法。另外的优点将在随后的描述中部分地陈述，且根据该描述部分地显而易见，或可通过实施下述的各方面而了解。通过所附权利要求中特别指出的要素和组合将会认识和获得下述优点。应当理解上述一般描述和以下详细说明仅仅是示例性和说明性的而不是限制性的。附图简述被纳入此说明书并构成说明书的一部分的说明了下述的数个方面。图1示出含有和不含有函SO的Nb/PS以及Ta/PS的静电织造的纳米纤维在5000倍下的SEM图像。图2示出Nb/PS和Ta/PS纳米纤维的SEM图像，示出纳米纤维的外部纹理和有机/无机混相，其中白色箭头表示无机相的区域。图3示出在各种静电织造(electrospun)的基质上的HepG2细胞系和HMSC的增殖。图4示出与经组织培养处理的赖氨酸比较的数种纳米纤维基质上的总蛋白质生成和细胞增殖。图5示出蛋白质生成与表面电荷的变化关系，表面电荷是通过在lmMKC1中在pH值二7.0时的；电势(zetapotential)测得。图6示出作为基质和纳米纤维直径的函数的清蛋白生成。图7示出对在测定清蛋白同时测定的细胞数量归一化的作为基质和纳米纤维直径的函数的清蛋白生成。图8示出由槽状结构和孔隙组成的二氧化钛/聚苯乙烯纳米纤维的复杂表面形态。图9示出另外的表面特征和内部孔隙率，其具有约14mVg的表面积。图10示出黏着到二氧化钛/聚苯乙烯纳米纤维的HEK293细胞的显微照片。图11示出与普通聚苯乙烯表面比较的二氧化钛/聚苯乙烯纳米纤维上的细胞数量的增加。图12示出黏着到二氧化钛/聚苯乙烯纳米纤维的HEK293细胞的更圆7的形状。图13示出具有约200-400nm的典型纳米纤维直径的二氧化硅/PVA(59Q/。的二氧化硅)在两种不同放大倍数下的SEM图像。图14示出50/50的Sibrid/PS纳米纤维的SEM。图15示出25/75的SibridTM/PS纳米纤维的SEM。图16示出可热交联的硅酮系统——GdestOE43部分A和部分B/PS硅酮组合物10%—~^的SEM。图17示出50/50和25〃5sibrid/PS混合静电织造垫的光显微照片。图18示出对基质面积归一化的MRC5细胞数量。图19示出二氧化硅/PVA上的MRC5细胞。图20示出经N20处理的SibridTM/PS表面上MRC5细胞。图21示出sibridTM/PS混合静电织造垫(50/50，25/75)上的HepG2细胞，该静电织造垫经过N20等离子体处理(PL)或未经处理(NOPL)，或者说它是较少熔合(LF)或较多熔合(MF)的。图22示出硅酮/PS混合静电织造垫上的HepG2细胞。图23示出含有59%的二氧化硅组合物而在混合物中含有和不含有DMSO的二氧化硅/PVA混合静电织造垫上的HepG2细胞。图24示出含有59。/。二氧化硅组合物的交联二氧化硅/PVA混合静电织造垫上的HepG2细胞。图25示出作为基质的函数的清蛋白生成。图26示出对在测定清蛋白同时测定的细胞数量归一化的作为基质的函数的清蛋白生成。图27示出数种纳米纤维表面上的细胞生长结果。图28示出数种纳米纤维表面上的细胞生长和蛋白质生成。图29是示出数种溶剂的沸点和蒸气压力的曲线图。详细描述通过参考所公开主题的特定方面的以下详细描述和包括在本文中的示例和附图可更容易地理解本文中所描述的材料、化合物、组合物、制品、装置以及方法。在公开和描述所提出的材料、化合物、组合物、制品、装置、和方法之前，应当理解以下描述的各方面不限于特定的合成方法或特定的试剂，因为这些当然可以不同。应当理解本文中所使用的术语仅为了描述特定的方面而不是限制性的。而且在此说明书通篇中参考了多个出版物。这些出版物的公开的全部内容通过引用结合在此申请中以完整地描述所公开的资料所属领域的状态。所公开的参考文献中的在基于该参考文献的句子中讨论的物质通过引用也被单独地和具体地结合在本文中。在此说明书的描述和权利要求通篇中，单词"包括"及诸如"含有"和"包含"之类它的其它形式表示包括但不限于，而且不是为了排除例如其它的添加剂、组分、整体、或步骤。如本文以及所附权利要求书中所使用地，单数形式的"一"、"一个"以及"该"包括复数引用，除非上下文明确地指出另外的含义。因此，例如对"组合物"的引用包括两种或更多种这样的组合物的混合物，对"试剂"的引用包括两种或更多种这样的试剂的混合物，对"该层"的引用包括两种或更多种这样的层的混合物，等等。"任选的，，或"任选地"表示随后描述的事件或情形会发生或不会发生，而且该描述包括事件或情形发生的实例和事件或情形不发生的实例。本文中所公开的某些物质、化合物、组合物、以及组分可买到或利用本领域公知的技术容易地合成。例如，在制备所公开的化合物和组合物中使用的原料和试剂来自供货商或通过本领域普通技术人员所公知的方法来制备。此外，本文中公开了可用于所公开的方法和组合物、可结合所公开的方法和组合物而使用、可用于所公开的方法和组合物的制备的材料、化合物、组合物、以及组分，或者所公开的方法和组合物的产物。在本文中公开了这些和其它的材料，而应当理解的是当公开了这些材料的组合、子集、相互作用等等而未明确地公开多个单独和总组合的每一个的特定参考以及这些化合物的置换时，都可具体地构想和在本文中描述它们中的每一个。例如，如果公开了一种组合物而且讨论了对该组合物的多个组分的多种修改，则可具体地构想各个和每一个可能的组合和置换，除非特别有相反的说明。因此，如果公开了一类组分A、B、和C且公开了一类组分D、E、和F和组合物A-D，则即使没有单独地陈述每一个，也可单独地和共同地构想其中每一个。因此，在此示例中，可具体地构想组合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E、以及C-F中的每一个，而且根据A、B、以及C、D、E、以及F、和示例组合A-D的公开应当可以认为上述组合中的每一个也被公开。同样，还可具体构想和公开这些组合的任意子集或组合。因此，例如可具体构想A-E、B-F、以及C-E的子组，而且根据A、B、和C、D、E、以及F、和示例组合A-D的公开应当可以认为上述子组也被公开。此观念可适用于此公开的所有方面，包括但不限于制造和使用所公开的组合物的方法。因此，如果存在可执行的多个附加步骤，应当理解可通过所公开方法的方面的任一特定方面或组合来执行这些附加步骤的每一个，而且可具体构想每一个这样的组合且应当认为其己被公开。现将具体参考所公开的材料、化合物、组合物、制品、以及方法的具体方面，它们的示例在所附示例和附图中说明。本文中描述了由金属氧化物、聚合物、或它们的组合组成的纳米纤维和纳米膜。在下文中具体讨论了用来制备纳米纤维和纳米膜的各种组分。在下文中还略述了用于制备和使用纳米纤维和纳米膜的方法。用于形成纳米纤维和纳米膜的组分金属氧化物和金属氧化物前体本文中使用的术语"金属氧化物"被定义为包含至少一个M-O-M连接的任意化合物。"M"是过渡金属。可构想该金属氧化物可仅存在M-O-M连接，或者某些M-O-M连接可被转换成其它基团。根据有机聚合物的选择，有可能将某些M-O-M连接转换成活性官能团以使金属氧化物能与有机聚合物形成共价或非共价键(例如静电的、偶极一偶极、氢键结合)。例如，M-O-M连接能与酸反应以产生相应的金属氢化物M-OH，其中氢氧根能与有机聚合物反应。金属氧化物的选择根据许多因素会不同，这些因素包括10但不限于与有机聚合物的相容性、与靶细胞的相容性、以及该金属氧化物的加工性能。在一个方面中，金属氧化物是过渡金属氧化物。过渡金属氧化物的示例包括但不限于氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化钨、氧化锆、氧化钼、五氧化二钒、氧化镍、氧化铁、氧化铅、氧化锗、氧化锰、氧化钴、氧化锡、或它们的组合。还构想金属氧化物可以是混合金属氧化物(例如NiFe204)。在另一方面中，金属氧化物是铝的氧化物。术语"金属氧化物"还包括硅化合物。硅化合物的示例包括但不限于二氧化硅、硅酮、以及硅倍半氧烷。在一个方面中，硅化合物包括二氧化硅。在某些方面中，二氧化硅是非晶态的。在一个方面中，硅化合物包括硅酮化合物。硅酮也称为聚有机硅氧烷，它是具有线性的重复硅一氧主链以及结合至链中的各个硅原子的两个有机基团的合成聚合物。有机基团防止在二氧化硅中出现的三维网络的形成而且能改变聚合物的物理和化学性质。某些有机基团可用来连接两个或多个这些硅一氧主链，而且此交联的性质和程度使得能制造各种各样的产物。硅酮在纳米纤维形成之后可被改性以产生期望性质。这些性质包括孔隙率、可湿性、化学性质、纳米纤维直径、表面积和模量，它们可被诸如组分、黏度、分子量、溶剂和后改性之类的实验变量控制。根据硅酮化合物上存在的基团，硅酮可以单体、低聚物、或聚合物的形式存在。在一个方面中，硅酮包括垸基硅酮(例如甲基硅酮)或芳基硅酮(例如苯基硅酮)。在另一方面中，硅化合物包括硅酮聚合物，诸如例如硅酮一聚酰胺或硅酮一聚氨酯。在美国专利No.6,800,713中公开的硅酮聚合物及其制备方法可在本文中使用，该专利中对硅酮聚合物的示教通过引用结合在本文中。在另一方面中，硅化合物包括硅倍半氧垸化合物。硅倍半氧垸是通式为RSi03的硅酸酯物质，其中R是通过Si-C键和与其它硅原子相连的氧原子键结合至二氧化硅以形成三维结构的有机基团。有机基团的示例包括烷基(例如甲基)和芳基(苯基)。有机基团可提供物理性质的官能变化，这些性质包括可湿性、模量、以及对外表面的化学结合。POSStm(聚八面体有机硅倍半氧烷)分子是笼状硅倍半氧垸。在一个方面中，硅倍半氧垸化合物包括疏水性的硅倍半氧烷(例如诸如甲基、苯基、乙基和丙基硅倍半氧烷)、亲水性的硅倍半氧烷(例如2—氨基丙基硅烷硅倍半氧垸)或可交联的硅倍半氧垸(例如甲基丙烯酰氧基丙基或环氧丙氧基丙基硅倍半氧烷)。可构想金属氧化物的混合物可在本文中使用。例如，二氧化硅、硅酮、硅倍半氧烷化合物的任意混合物可用作金属氧化物组分。金属氧化物前体可用来制造纳米纤维和纳米膜。金属氧化物前体是能容易地被转换成本文中所定义的金属氧化物的任意化合物。在一个方面中，金属氧化物前体包括金属盐、金属醇盐、金属氢氧化物、金属酯、金属氮化物、金属碳化物、金属卤化物、金属硫化物、金属硒化物、金属磷酸盐、金属硫酸盐、金属碳酸盐、金属硝酸盐、金属亚硝酸盐、硅倍半氧垸、硅酮、二氧化硅、或它们的组合。在另一方面中，金属氧化物前体包括铌化合物、钽化合物、钛化合物、铝化合物、硅化合物、铈化合物、钙化合物、镉化合物、铒化合物、硒化合物、碲化合物、镓化合物、砷化合物、锗化合物、锌化合物、锡化合物、铟化合物、钌化合物、铼化合物、镍化合物、钨化合物、钼化合物、镁化合物、或它们的任意组合。有机聚合物有机聚合物的选择根据所使用的金属氧化物和所得的纳米纤维或纳米膜的期望性质可以不同。在某些方面中，该有机聚合物可防止纳米纤维的收缩。例如，在Si02的情况下，单独的二氧化硅纳米纤维在缺少有机聚合物的情况下会收縮。这里，聚合物提供结构完整性。虽然不一定必需，但有机聚合物在室温下一般是固态。有机聚合物的选择根据金属氧化物或金属氧化物的前体的溶解性也可以不同。如同能预料地，金属氧化物的溶解性可以不同；不过，本领域普通技术人员可选择与用来溶解金属氧化物的溶剂相容的有机聚合物。因此，可能使用溶于水和不溶于水的聚合物。对该有机聚合物考虑的其它因素是该聚合物的分子量。特定分子量的聚合物可用来产生特定的纳米纤维直径。例如，0.35x106分子量(MW)的聚苯乙烯可用来产生2至5|im的纳米纤维，lxl(^分子量的聚苯乙烯可用来产生0.8pm至2pm直径的纳米纤维，2"06分子量的聚苯乙烯可用来产生300nm直径的纳米纤维。该聚合物的分子量还会影响聚合物在给定溶剂系12统中的溶解度、溶液黏度、以及表面张力。溶液黏度对于纳米纤维的形成是重要的因素，因为如果溶液黏度太大，它将不会导致随机排列的纳米纤维的形成。反之，如果金属氧化物和有机聚合物的溶液不够黏，贝l」"珠状，，纳米纤维或微滴将形成。或者，一个或多个聚合物前体可用来在原位产生聚合物。该聚合物前体是能够发生聚合的任意化合物。根据该聚合物前体上存在的官能团，前体能通过多种不同的机理发生聚合。例如，聚合物前体可以是聚异氰酸酯，其能与多胺或多元醇(例如分别是二胺或二醇)反应以在原位产生聚合物。聚合物前体还可包括用来制造包括聚酯、聚酰胺、以及聚碳酸酯之类的縮聚物的其它材料。还可构想聚合物和聚合物前体可组合使用，其中两个组分可彼此反应或不反应。在一个方面中，该聚合物前体可在电处理(静电织造(electrospinning)或静电喷雾(electrospraying))期间聚合以在原位形成聚合物。在其它方面中，该有机聚合物包括一种或更多种能够与金属氧化物反应的官能团。官能团的示例包括但不限于氢氧基、氨基、羧基等等。根据该有机聚合物上存在的金属氧化物和官能团，该金属氧化物和有机聚合物之间的反应会导致共价键或非共价键的形成。在一个方面中，该有机聚合物包括聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚醚、聚砜、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚噁唑啉、聚乙烯基吡啶、肽、蛋白质、寡核苷酸(例如DNA或RNA)、多糖、聚酰胺、聚乙烯基垸基醚、环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二酯)、聚甲基丙烯酸酯、酚醛化合物、环氧化合物、聚氨酯、苯乙烯类聚合物(例如氯苯乙烯)、马来酸酐、聚环氧丙烷、聚环氧乙垸、聚烯烃(例如聚丙烯)、聚碳酸酯、含氟聚合物、肽、纤维素聚合物、水凝胶、聚赖氨酸、聚乳酸、丙交酯一乙交酯共聚物、藻酸盐、聚己内酯、聚有机硅倍半氧垸、丙烯酰胺、聚磺酸盐、聚酮、聚丙烯腈、聚甲基戊烯、嵌段共聚物、聚乙烯基吡咯烷、聚乙酸乙烯酯、尼龙、或它们的组合。纳米纤维和纳米膜的制备术语"纳米纤维"和"纳米膜"分别被定义为具有10^m或更小的直径或厚度的物质。在一个方面中，纳米纤维的直径尺寸的范围可以从10nm到500nm。在另一方面中，纳米膜具有1nm到500nm的厚度。纳米纤维和纳米膜可利用本领域已知的技术制造。在本文中制造的纳米纤维和纳米膜可由一种或更多种金属氧化物、一种或更多种聚合物、或一种或更多种金属氧化物和一种或更多种聚合物的组合组成，它们也被称为混合物。在一个方面中，由金属氧化物前体和有机聚合物组成的混合物可用来制造纳米纤维或纳米膜。在一个方面中，纳米纤维或纳米膜分别通过静电织造或静电喷雾用来制造纳米纤维或纳米膜的一种组合物来制造，该组合物包含(l)金属氧化物、金属氧化物前体或它们的组合，以及(2)有机聚合物、至少一种聚合物前体、或它们的组合。在一个方面中，纳米纤维可通过电处理制备。电处理包括静电织造、静电喷雾、以及本领域已知的用于制造纳米纤维的其它方法。在本发明的各实施例中，可对包含金属氧化物、金属氧化物前体、有机聚合物、聚合物前体、或它们的组合的溶液进行静电织造以形成纳米纤维。静电织造是本领域己知的用于制造纳米纤维的技术。在另一方面中，本领域已知的静电喷雾技术可用来制造纳米膜。静电喷雾技术可用来在基质表面上制造非常薄的膜(例如单层粒子)。本领域普通技术人员将能够改变工艺参数(例如原料的浓度、电压等等)以利用静电织造和静电喷雾技术来制造纤维和膜。在形成纳米纤维或纳米膜之前，金属氧化物、金属氧化物前体、或它们的组合和有机聚合物、聚合物前体、或它们的组合溶解在一种或更多种溶剂中。还构想在形成纤维或膜之前，金属氧化物、金属氧化物前体、或它们的组合溶解在一种溶液中，而有机聚合物、聚合物前体、或它们的组合溶解在另外的溶液中。相对于有机聚合物和/或聚合物前体的量所使用的金属氧化物、金属氧化物前体、或它们的组合的量根据金属氧化物或金属氧化物前体在溶剂系统中的溶解性可以不同。在一个方面中，在本文中描述了一种用于制造纳米纤维的溶液，该制造包括静电织造组合物，该组合物包含(a)金属氧化物、金属氧化物前体、或金属氧化物和金属氧化物前体的组合，以及(b)第一溶剂和第二溶剂，其中该金属氧化物前体可溶于第一溶剂、第二溶剂、或既溶于第一溶剂又溶于第二溶剂，其中第一溶剂和第二溶剂不互溶以产生至少两相体系。在另一方面中，在本文中描述了一种用于制造纳米纤维的方法，该方法包括静电织造一种组合物，该组合物包含(C)金属氧化物、金属氧化物前体、或金属氧化物和金属氧化物前体的组合，以及(d)第一溶剂和第二溶剂，其中该金属氧化物前体可溶于第一溶剂、第二溶剂、或既溶于第一溶剂又溶于第二溶剂，其中第一溶剂和第二溶剂不互溶以产生至少两相体系。在另一方面中，在本文中描述了一种用于制造纳米膜的溶液，该制造包括静电喷雾组合物，该组合物包含(a)形成膜的材料，包括(a)金属氧化物前体；(b)金属氧化物和聚合物、聚合物前体、或它们的组合；或(c)金属氧化物前体和金属氧化物；以及(b)第一溶剂和第二溶剂，其中该形成膜的材料可溶于第一溶剂、第二溶剂、或既溶于第一溶剂又溶于第二溶剂，其中第一溶剂和第二溶剂不互溶以产生至少两相体系。在另一方面中，在本文中描述了一种用于制造纳米膜的方法，该方法包括静电喷雾组合物，该组合物包含(b)形成膜的材料，包括(d)金属氧化物前体；(e)金属氧化物和聚合物、聚合物前体、或它们的组合；或(f)金属氧化物前体和金属氧化物；以及(b)第一溶剂和第二溶剂，其中该形成膜的材料可溶于第一溶剂、第二溶剂、或既溶于第一溶剂又溶于第二溶剂，其中第一溶剂和第二溶剂不互溶以产生至少两相体系。在又一方面中，在本文中描述了一种用于制造纳米膜的方法，该方法包括静电喷雾组合物，该组合物包含(a)形成膜的材料，包括(i)金属氧化物前体；(ii)金属氧化物和聚合物、聚合物前体、或它们的组合；或(m)金属氧化物前体和金属氧化物；以及(b)第一溶剂和第二溶剂，其中该形成纤维的材料可溶于第一溶剂、第二溶剂、或既溶于第一溶剂又溶于第二溶剂，其中第一溶剂和第二溶剂不互溶以产生至少两相体系。在这些方面中，选择至少两种试剂，使得在混合的时候能够产生至少两相体系。术语"不可互溶"包括彼此完全不能溶解或至多彼此部分地溶解而形成两种不同溶剂相的至少两种溶剂。由不可互溶的第一和第二溶剂产生的两相体系是造成静电织造或静电喷雾之后的纳米纤维或纳米膜的最终形态的原因。这将在以下示例中进行说明。由THF组成的第一溶剂包含聚合物，而由DMSO组成的第二溶剂包含金属氧化物前体。在混合这两种溶液时就会产生两相体系，因为THF和DMSO彼此不互溶。因此在纤维或膜形成期间，由于在静电织造或静电喷雾期间与THF混合的DMSO的存在，聚合物的THF相变得"膨胀"。THF的沸点显著低于DMSO的沸点。因此，当THF先蒸发时，含有金属氧化物/金属氧化物前体的相对大量的DMSO分散在聚合物中。在DMSO蒸发的时候，孔隙就在聚合物中形成而且金属氧化物留在聚合物中。如以上示例所述，纳米纤维或纳米膜的形态根据原材料、第一和第二溶剂的选择、以及所使用的原料和第一/第二溶剂的相对量会不同。另一考虑因素是可溶于特定溶剂的原料的选择。在一个方面中，金属氧化物前体可溶于第一溶剂，而聚合物可溶于第二溶剂，其中第一溶剂具有高于第二溶剂的沸点。在另一个方面中，金属氧化物前体可溶于第一溶剂，而聚合物可溶于第二溶剂，其中第一溶剂具有低于第二溶剂的沸点。在此方面中，一般能制造较小的孔隙尺寸。因此，通过选择特定原料和第一/第二溶剂，可控制制造的纳米纤维或纳米膜的形态。利用本文中描述的技术，孔隙尺寸和孔隙数量也会变化。在一个方面中，本文中描述的方法制造在整个纤维或膜各处都高孔隙率的纳米纤维和纳米膜。纤维还具有均匀的直径而且不是珠状，这和使用现有技术来制造纳米纤维的情况不同。金属氧化物、金属氧化物前体、聚合物、以及聚合物前体在第一和/或第二溶剂中的溶解性根据所选择的材料和溶剂会不同。因此，可构想金属氧化物、金属氧化物前体、聚合物、以及聚合物前体的一种或更多种可溶于第一溶剂和/或第二溶剂。关于不同组分的术语"可溶解的"的范围是从完全溶解到仅存在极少量的不可溶解材料的非常高的溶解性。在静电织造和静电喷雾技术中，期望溶液尽可能均匀以避免针头阻塞和喷雾图案不一致。作为初始物质，用来制造纳米纤维或纳米膜的原材料基于所需的成品来选择。一旦纳米纤维或纳米膜的组分通过所需形态确认，则第一溶剂和第二溶剂可被选定。将在下文中具体讨论第一和第二溶剂的选择。在使用聚合物来制造纳米纤维或纳米膜的情况下，聚合物的分子量和黏度、聚合物溶液的浓度、以及在静电织造和静电喷雾中使用的注射器针头的直径应被考虑。增大聚合物的分子量会制造具有较小直径的纳米纤维。通过增大聚合物的分子量，聚合物的黏度会增大。在聚合物黏度增大的情况下，形成纳米纤维或纳米膜所需的聚合物量会更少，这将导致较薄的纳米纤维的形成。如果分子量较小，则黏度较低且形成纳米纤维或纳米膜所需的聚合物较多。这导致产生较大的纳米纤维或纳米膜。例如，当与一百万或两百万分子量的聚苯乙烯所产生的纳米纤维相比时，具有350,000的分子量的聚苯乙烯会产生具有更大直径的纳米纤维。在通过静电喷雾制造纳米膜的情况下，聚合物浓度和/或黏度可被降低。在一个方面中，所使用的聚合物和溶剂的量足以产生500厘泊到5,000厘泊的黏度。在另一个方面中，聚合物的分子量从20,000到3,000,000。在一个方面中，当从聚合物和金属氧化物前体制备纳米纤维时，聚合物在静电织造之前在组合物中的量按重量组分计是从0.1%到50%，而金属氧化物前体的起始量在静电织造之前在组合物中的量按重量组分是从0.1%到100%。在另一个方面中，金属氧化物前体的量是组分的1-40重量％(weight%)、1-30重量％、1-20重量％、5-20重量％、或10-20重量％。在另一个方面中，聚合物的量是组合物的1-40重量％、1-30重量％、1-20重量％、5-20重量％、或10-20重量％。如上所述，第一和第二溶剂是不互溶的，这会产生两相体系。用来制备纳米纤维和纳米膜的原料对于第一和第二溶剂的选择是重要的因素。会影响纳米纤维和纳米膜的形态的另一个考虑因素是第一和第二溶剂的沸点和蒸气压力。这些溶剂一般具有5(TC到20(TC的范围内的沸点。在一个方面中，第一和第二溶剂之间的沸点差是至少l(TC、至少15°C、或至少20°C。2(TC下的溶剂的蒸气压力可在0.1至170毫米汞柱之间。在另一个方面中，第一和第二溶剂之间2(TC下的蒸气压力差是至少IO毫米汞柱、2(TC下为至少20毫米汞柱、2(TC下为至少30毫米汞柱、2(TC下为至少40毫米汞柱、2(TC下为至少50毫米汞柱。图29是示出在本文中有用的数种溶剂的沸点和蒸气压力的曲线图，其提供选择第一和第二溶剂的有用工具。第一和第二溶剂可从诸如例如烷烃、烷基醇、羧酸或膦酸的多种化合物中选择。在一个方面中，第一和第二溶剂包括丙酮、乙腈、四氯化碳、氯仿、环己垸、1，2-二氯乙烷、二氯甲垸、二乙醚、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、1，4-二噁垸、乙醇、甲醇、乙酸乙酯、庚垸、己烷、甲醇、甲基叔丁基醚、戊烷、l-丙醇、2-丙醇、四氢呋喃、甲苯、2,2,4-三甲基戊烷、水、苯、丁醇、甲基乙基酮、N-甲基吡咯垸、二甲基乙酰胺、甲酸、乙酸、柠檬酸、或它们的任意组合。在表1中提供了溶剂的列表(第一列)和与它们不混溶或互溶的第一列中的溶剂的描述。18表1<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>在某些方面中，在纳米纤维或纳米膜形成期间的湿度可被操纵以控制溶剂的蒸发速率和/或金属氧化物的反应速率。而且，如下将讨论地，这些条件还会改变纳米纤维或纳米膜的形态。在一个方面中，该湿度大于15%、大于30%、大于45%、或大于60%。在另一个方面中，该湿度是从20%到100%、从30%到100%、从40%到90%、或从50%到90%。在某些方面中，当两种不互溶的溶剂用来产生两相体系时，一种或更多种原料会在原位产生能驱动、控制、或保持相分离的助溶剂。例如，如果金属氧化物前体丁醇铝(AI(OBu)3)接触水(例如以受控制的方式存在的水蒸气)，则会产生丁醇。丁醇与第一溶剂或第二溶剂不互溶，这帮助保持相分离。还可构想诸如聚合物或聚合物前体之类的其它组分会与水蒸气反应以产生助溶剂以便相位分离。该助溶剂与第一和第二溶剂不同。在其它方面中，纤维或膜的形成可在除水蒸气之外还存在一种或更多种溶剂蒸气的情况下进行。在此方面中，有机溶剂蒸气会改变蒸发速率以及相位分离。和水蒸气类似，有机溶剂蒸气会与用来产生纳米纤维或纳米膜的组分反应以产生会进一步驱动和/或控制相位分离的共溶剂。该有机溶剂蒸气可来自被用于上述第一和第二溶剂的溶剂的任一种。有机溶剂蒸气的示例包括但不限于苯、酒精、DMF、DMSO、THF、或甲苯。还构想水和有机溶剂蒸气的组合也可被使用。在另一个方面中，纤维或膜的形成可在存在水蒸气和有机溶剂蒸气的组合的情况下进行。纳米纤维或纳米膜的形成期间的温度也是在控制纤维或膜形态时要考虑的因素。如上所述，在纳米纤维或膜形成期间的溶剂的蒸发率会影响表面形态。在一个方面中，纳米纤维或纳米膜产生的温度是从50°到90°F、60°到90°F、65°到80°F、或69°到80°F。其它处理的考虑因素包括静电织造或静电喷雾之前的溶液的pH值。此外，条件可被调整以使纳米纤维或纳米膜具有特定范围的表面电荷。例如，当细胞、组织、或生物活性分子将要固定在纳米纤维上时，改变电荷以尽可能增大固定化效率是有利的。最后，诸如表面活性剂之类的其它组分和其它结构导向剂可在纤维或膜形成之前被混合入溶液中。在纳米纤维或纳米膜由金属氧化物和聚合物组成的情况下，纳米纤维或纳米膜中存在的金属氧化物和有机聚合物的量会不同。在一个方面中，金属氧化物的量是纳米纤维重量的0.5%to75%、0.5%到50%、或15%到46%，而有机聚合物的量是纳米纤维重量的25%到99.5%、50%到99.5%、或54%到85%。在一个方面中，当金属氧化物是二氧化硅时，纳米纤维重量的40%到59%是二氧化硅。在另一个方面中，纳米纤维的长度/纳米纤维的直径的比例大于5。在本文中制造的纳米纤维和纳米膜可由多种不同的材料组成。在一个方面中，纳米纤维或纳米膜包括聚苯乙烯和氧化铌、氧化钽、二氧化钛(氧化钛)、或它们的任意组合。在另一个方面中，纳米纤维或纳米膜包括聚乙烯醇和二氧化硅、聚苯乙烯和氧化铝、聚乙烯吡咯垸酮(PVP)和氧化铝、PVP和二氧化钛、聚苯乙烯与二氧化硅和氧化铝、聚苯乙烯与氧化铝和二氧化钛、聚苯乙烯和氧化铈、PVA与氧化铈、聚氧化乙烯(PEO)与氧化铈、或纤维素类聚合物与氧化铝和二氧化钛。在一个方面中，在本文中描述了一种包括至少一种金属氧化物和至少一种有机聚合物的混合物的纳米纤维，其中该金属氧化物不是二氧化硅。在另一个方面中，在本文中描述了一种包括二氧化硅和至少一种有机聚合物的混合物的纳米纤维，其中该有机聚合物不是聚乙烯醇或其酯类。在又一方面中，在本文中描述了一种包括至少一种硅酮化合物和至少一种有机聚合物的混合物的纳米纤维，其中该有机聚合物不是聚乳酸、聚羟基乙酸、乳酸羟基乙酸共聚物、或它们的盐或酯类。在另一个方面中，在本文中描述了一种包括至少一种硅倍半氧垸化合物的纳米纤维。如果该纳米纤维或纳米膜包括聚合物，则该纳米膜或纳米纤维可任选地经受随后的热处理步骤以去除有机聚合物。例如，该纳米纤维或纳米膜可在升高的温度下焙解以产生仅由金属氧化物组成的纳米纤维或纳米膜。用于细胞/组织固定化的基质在本文中描述了利用本文中描述的纳米纤维和纳米膜的用于固定化细胞、组织、和/或生物活性分子的基质。一旦细胞或组织、和/或生物活性分子固定化，可构想许多种应用。这些应用将在下文中描述。在一个方面中，本文中描述了一种用于固定化细胞或组织的基质，该基质包括(a)纳米纤维或纳米膜的网络，以及(b)包括非织造或织造的多孔基质的底基质，其中该底基质包括第一外表面，其中纳米纤维或纳米膜的网络毗邻所述底基质的第一外表面。基质的各个组分在下文中描述。a.纳米纤维的网络本文中描述的纳米纤维可用来产生纳米纤维网络。本文中所使用的术语"网络"表示在空间上随机或定向分布的纳米纤维，其受到控制而在选定的纳米纤维之间形成用来促进生长和培养稳定性的具有间隔的互连网络。该网络在构成网络的纳米纤维之间具有小空位，这些小空位在网络中构成孔隙或通道。孔隙或通道的尺寸根据要固定化的细胞、组织、或生物活性分子可不同。在一个方面中，纳米纤维网络的孔隙的尺寸大于2微米。在另一个方面中，孔隙尺寸小于1微米。在又一方面中，孔隙尺寸是从0.2微米到300微米。该网络可包括单层纳米纤维、由连续纳米纤维形成的单层、多层纳米纤维、由连续纳米纤维形成的多层、或垫。该网络可以是非织造的或网状的。该网络的物理性质包括但不限于纹理、皱曲、粘附性、孔隙率、坚固性、弹性、几何形状、互连性、表面和容积之比、纳米纤维直径、纳米纤维溶解性/不溶性、亲水性/疏水性、原纤密度、以及纳米纤维取向。纳米纤维的物理性质，包括纳米纤维尺寸、纳米纤维直径、纳米纤维间距、基质密度、纳米纤维纹理和弹性对于组织细胞中的细胞骨架网络和细胞外的基质蛋白质中的细胞信号基序的揭示都是要考虑的重要因素。纳米纤维网络的可被改造成期望参数的物理性质，包括但不限于纹理、皱曲、粘附性、孔隙率、坚固性、弹性、几何形状、互连性、表面和容积之比、纳米纤维尺寸、纳米纤维直径、纳米纤维溶解性/不溶性、亲水性/疏水性、原纤密度。纳米纤维网络的一个或多个物理性质可改变和/或修改以建立用于细胞/组织固定化的特别限定的环境。例如，纳米纤维网络的孔隙率可被改造以加强离子、代谢物、和/或生物活性分子的扩散和/或允许细胞穿透和渗透该纳米纤维网络以在细胞和纳米纤维网络之间促进多点附着的环境中生长。纳米纤维网络的互连性可被改造以促进细胞一细胞接触。纳米纤维网络的弹性可通过将生物活性分子添加到制造纳米纤维的聚合物溶液而被加强或降低。还有可能制造中空的或具有带鞘的核心的纳米纤维。纳米纤维网络的纹理和皱曲可被改造以促进细胞附着。例如，可选择同质或异质的纳米纤维来优化细胞的生长或区分细胞的活性。在一个方面中，该纳米纤维网络包括多个具有不同直径的纳米纤维和/或用不同聚合物制造的多个纳米纤维。在其它方面中，纳米纤维网络的纳米纤维的溶解性或不溶性可被改造以控制被加入纳米纤维网络的生物活性分子的释放。例如，生物活性分子的释放速率由纳米纤维网络的纳米纤维的生物降解或生物分解的速率决定。在其它方面中，纳米纤维网络的疏水性和亲水性可被改造以增大特定的细胞间距。单独的单层纳米纤维网络的分层会形成通道，其允许离子、代谢物、蛋白质、和/或生物活性分子的扩散且允许细胞穿透纳米纤维网络并在促进细胞和纳米纤维网络之间的多点附着的环境中生长。纳米纤维的网络能产生类似于在活体内可找到的三维环境。具体而言，为实现与活体细胞生长相类的高效的细胞培养，期望该材料允许细胞渗透到整个材料中。三维环境的一种功能是通过促进感觉和通过细胞基质和细胞一细胞通讯对环境的响应来指导诸如游走、增殖、变异、表型固位、以及细胞死亡之类的细胞行为。因此，具有适当的孔隙率、大表面积、以及良好互连的孔隙的材料对于培养细胞是需要的。本文中制造的这些纳米纤维具有这些特征。b.底基质(basesubstrate)本文中使用的术语"底基质"表示其上可沉积纳米纤维或纳米膜的网络的任意表面。该底基质可以是能为所沉积的纳米纤维或纳米膜的网络提供结构性支承的任意表面。在一个方面中，该底基质可包括玻璃、纤维素、或塑料。在另一个方面中，该底基质可以是膜、织造垫、非织造垫、或制叩o该底基质可以是多孔的或无孔的。该底基质的孔隙率根据该基质的应用可不同。例如，当该基质被用来固定化细胞时，该底基质的孔隙率可由细胞穿透决定。细胞能够穿透有孔的基质但不能穿透无孔的基质。根据纳米纤维网络或纳米膜的孔隙率，该底基质可具有大于或小于纳米纤维网络或纳米膜中存在的孔隙的直径的孔隙。可构想细胞能穿透且被底基质和/或纳米纤维或纳米膜的网络保持。底基质中的孔隙的尺寸根据要固定化的细胞或组织可不同。在一个方面中，孔隙尺寸大于0.2微米。在另一个方面中，孔隙尺寸小于1微米。在又一个方面中，孔隙尺寸是从0.2微米到300微米。上述用于制造纳米纤维或纳米膜的任一种聚合物可用来制造该底基质。这些聚合物的示例包括但不限于聚烯烃、环状聚烯烃、聚縮醛类、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、纤维素醚类和酯类、聚亚烃化硫、聚环氧芳烷、聚环氧烷、环氧垸的共聚物和嵌段共聚物、聚乙烯基咔唑、聚砜、改性的聚砜聚合物、以及它们的混合物。落入这些一般类别的优选材料包括聚乙烯、聚(s-己内酯)、聚交酯、聚乙醇酸交酯、丙交酯一乙交酯共聚物、聚丙烯、聚硅酮、聚氯乙烯、聚乙烯基吡咯垸酮、聚乙酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸甲酯(和其它(甲基)丙烯酸树脂)、聚(甲基)丙烯酰胺、聚苯乙烯、以及它们的共聚物(包括ABA型嵌段共聚物)、聚(偏二氟乙烯)、聚(偏二氯乙烯)、交联和非交联形式的不同水解程度(87%—99.5%)的聚乙烯醇。可构想底基质可由多层不同的聚合物组成或由两种或更多种聚合物的混合物组成。上述任一种聚合物可被织造或不织造以制造该底基质。例如，该底基质可由织造成垫的尼龙纳米纤维组成。c.生物活性分子纳米纤维网络、纳米膜、和/或该底基质可包括一种或更多种生物活性分子。在一个方面中，纳米纤维、纳米膜或底基质的网络包括用于加强细胞/组织生长的一种或更多种化合物。在另一个方面中，纳米纤维、纳米膜、或底基质还包括促进细胞或组织附着到纳米纤维或基质的化合物。生物活性分子包括人类或动物治疗剂、营养素、维生素、盐、电解液、氨基酸、肽、多肽、蛋白质、碳水化合物、脂质、多糖、核酸、核苷酸、多核苷酸、糖蛋白、脂蛋白、糖脂、氨基多糖、蛋白多糖、生长因子、变异因子、激素、神经传递质、信息激素、抑制素、前列腺素、免疫球蛋白、单核因子、以及其它的细胞因子、湿润剂、矿物质、电磁活性物质、低感光材料、抗氧化剂、可作为细胞能量源被代谢的分子、抗原、以及会引起细胞或生理反应的任意分子。分子的任意组合以及这些分子的激动剂或反协同试剂都可被使用。氨基多糖包括糖蛋白、蛋白多糖、以及透明质酸合成酶。多糖包括纤维素、淀粉、海藻酸、甲壳胺或透明质酸合成酶。细胞因子包括但不限于心肌营养素、基质细胞衍生因子、巨噬细胞衍生趋化因子(mdc)、黑色素瘤生长剌激、巨噬细胞炎症蛋白la(MIP-lct)、2、3a、3p、4、和5、白细胞介素(IL)l、IL-2、IL-3、IL-4、IL-5、IL-6、IL-7、IL-8、IL-9、IL-IO、IL-ll、IL-12、IL-13、TNF-a、以及TNF-卩。在本发明中有用的免疫球蛋白包括但不限于IgG、IgA、IgM、IgD、IgE、以及它们的混合物。氨基酸、肽、多肽、以及蛋白质可包括任意类型的任意尺寸和复杂程度的这样的分子以及这样的分子的组合。示例包括但不限于结构蛋白质、酶、以及肽激素。术语生物活性分子还包括纤维状蛋白质、黏着蛋白、黏附性化合物、去黏附性化合物、以及导向化合物。纤维状蛋白质包括胶原蛋白和弹性蛋白。黏附性/去黏附性化合物包括纤连蛋白、层连蛋白、凝血酶致敏蛋白、以及生腱蛋白C。黏附性蛋白质包括肌动蛋白、纤维蛋白、纤维蛋白原、纤连蛋白、玻连蛋白、层连蛋白、钙黏着蛋白、选择蛋白、胞内黏着分子1、2、和3、以及包括但不限于诸如as卩,、a6卩,、a4(32、a2p3、和016卩4之类的整联蛋白的细胞基质黏着受体。术语生物活性分子还包括瘦蛋白、白血病抑制因子(LIF)、RGD肽、肿瘤坏死因子a和(5、内皮生长抑素、血管生长抑素、凝血酶致敏蛋白、生骨蛋白一l、骨形成蛋白2和7、骨粘连蛋白、类生长因子肽、骨钙蛋白、干扰素a、干扰素aA、干扰素(3、干扰素y、干扰素1a、以及白细胞介素2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、15、16、17以及18。本文中所使用的术语"生长因子"表示能促进细胞或组织增殖的生物活性分子。在本发明中有用的生长因子包括但不限于转化生长因子一a(TGF-a)、转化生长因子一(3(TGF-p)、包括AA、AB、和BB同种型的血小板衍生生长因子(PDGF)、包括FGF酸性同种型和2、FGF基本形式2、以及FGF4、8、9和10的成纤维细胞生长因子(FGF)、包括NGF2.5s、NGF7.0s和pNGF以及神经营养因子的神经生长因子(NGF)、脑衍生神经营养因子、软骨衍生因子、骨生长因子(BGF)、基本成纤维细胞生长因子、类胰岛素生长因子(IGF)、血管内皮生长因子(VEGF)、EG-VEGF、VEGF相关的蛋白质、Bv8、VEGF-E、粒细胞集落刺激因子(G-CSF)、类胰岛素生长因子(IGF)I和II、肝细胞生长因子、胶质神经营养生长因子(GDNF)、干细胞因子(SCF)、角质化细胞生长因子、包括TGFa、(3、|31、(32、以及卩3的转化生长因子(TGF)、骨生长因子、骨基质衍生生长因子、以及骨衍生生长因子和它们的混合物。某些生长因子还会促进细胞或组织的变异。例如，TGF会促进细胞或组织的生长和/或变异。某些优选生长因子包括VEGF、NGF、PDGF-AA、PDGF隱BB、PDGF陽AB、FGFb、FGFa、以及BGF。本文中所使用的术语"变异因子"表示能促进细胞或组织变异的生物活性分子。该术语包括但不限于神经营养因子、集落刺激因子(CSF)、或转化生长因子。CSF包括粒细胞一CSF、巨噬细胞一CSF、粒细胞一巨噬细胞一CSF、促红细胞生长素、以及IL-3。某些变异因子还会促进细胞或组织的生长。例如，TGF和IL-3可促进细胞的变异和/或生长。在本文中使用的术语"黏附性化合物"表示能促进细胞或组织黏着到包括该黏附性化合物的纳米纤维表面的生物活性分子。黏附性化合物的示例包括但不限于纤连蛋白、玻连蛋白、以及层连蛋白。在本文中使用的术语"去黏附性化合物"表示能促进细胞或组织从包括该去黏附性化合物的纳米纤维表面脱附的生物活性分子。去黏附性化合物的示例包括但不限于凝血酶致敏蛋白和生腱蛋白C。在本文中所使用的术语"导向化合物"表示起诱导细胞或组织回位和/或黏着至包括该导向化合物的纳米纤维的信号分子作用的生物活性分子。导向化合物和它们的同源受体的示例包括包括从纤连蛋白和整联蛋白衍生的RGD肽的黏着肽；包括EGF和EGF受体的生长因子；以及包括胰岛素和胰岛素受体的激素。使生物活性分子结合到纳米纤维网络或底基质中可通过多种技术实26现。例如，在纳米纤维或纳米膜形成期间，一种或更多种生物活性分子可在第一和/或第二溶液中以使生物活性分子分别在静电织造或静电喷雾期间结合到纤维或膜中。在另一个方面中，可利用本领域已知的技术(例如喷雾、浸渍等)将生物活性分子涂敷到纳米纤维、纳米膜、或底基质的表面。这取决于用来制造纳米纤维、纳米膜、或底基质的生物活性分子和材料的选择。生物活性分子可在制造期间结合到纳米纤维网络、纳米膜、或底基质中、或可通过官能团黏着至该网络、纳米膜、或基质的表面，以使该生物活性分子共价地或非共价地黏着至该纳米纤维网络、纳米膜、或底基质。在某些方面中，一种或多种官能团可结合在纳米纤维、纳米膜、或底基质的外表面上。这些功能化表面可使肽、多肽、脂质、碳水化合物、多糖、氨基酸、核苷酸、核酸、多核苷酸、或其它生物活性分子结合至纳米纤维或底基质的表面。在一个方面中，这些官能团通过等离子沉积在纳米纤维或底基质的外表面上沉积。等离子体沉积在纳米纤维、纳米膜、或底基质的表面上产生局部等离子体。经处理的表面然后与反应室中的诸如例如烯丙基胺和/或烯丙基醇之类的气态分子反应。在另一个方面中，这些官能团在静电织造或静电喷雾工艺期间分别被引入到纳米纤维或纳米膜的表面上。例如，十二烷胺、十二醛、十二烷硫醇、或十二烷醇可被添加至该聚合物溶液。然后该聚合物溶液被静电织造成纳米纤维，其中一部分所添加的胺、醛、氢硫基、或醇部分分别与纳米纤维的外表面接触。d.用于细胞/组织固定化的基质的制备可利用本领域已知的技术将纳米纤维网络或纳米膜沉积在底基质上。在一个方面中，可通过诸如例如电晕充电和摩擦带电之类的充电技术将纳米纤维网络制造和沉积在底基质上。或者，可将纳米纤维静电织造在底基质上以使该纳米纤维网络毗邻该底基质。同样，可将纳米膜静电喷雾在该底基质上。在其它方面中，可通过使用黏着剂将预先形成的纳米纤维网络黏着至底基质。在本文中使用的术语"毗邻"包括纳米纤维网络或纳米膜与底基质表面之间的紧密接触。术语"毗邻"还包括在纳米纤维网络或纳米膜与底基质之间插入的一层或多层。例如，在将纳米纤维网络沉积在底基质上之前，可将黏着蛋白质沉积在底基质的外表面上。在一个方面中，细胞或组织未插入纳米纤维网络和底基质之间。如上所述，静电织造可用来制造具有所期望的不同性质和取向的纳米纤维。一般而言，虽然不禁止，但底基质的其它暴露表面不具有毗邻该其它暴露表面的任意组件。在底基质上沉积纳米纤维的时候，纳米纤维就以均匀的厚度均匀地分布在底基质上。还构想两层或更多层纳米纤维网络或纳米膜可在该底基质上分层。例如，可促进特定细胞或组织的细胞活性的不同的纳米和/或微米环境可通过使具有选定的物理和/或化学性质的不同的纳米纤维网络分层来构造。这些物理和/或化学性质可被改造添加给如上所述的单独的纳米纤维网络。单独的纳米纤维网络的分层会形成通道，这些通道允许离子、代谢物、蛋白质、和/或生物活性分子的扩散且允许细胞穿透基质并在促进细胞与纳米纤维网络或纳米膜之间的多点黏着的环境中生长。试剂盒在另一个方面中，本文中描述了一个试剂盒，该试剂盒包括纳米纤维网络或纳米膜和底基质。上述的纳米纤维网络、纳米膜、以及底基质的任一个都可在本文中使用。在一个方面中，一个或更多个预制的纳米纤维网络可被单独包装和消毒。在去除包装之后，一个或多个纳米纤维网络可在底基质上被手动或机械地组装。在多个纳米纤维网络的情况下，各个纳米纤维网络可逐层被应用到底基质上以形成多层组件。该底基质可以是制品以使其形状被设计成接纳该纳米纤维网络。应用在本文中描述的基质可用来使细胞或组织固定化。在本文中使用的术语"固定化"是基质保持细胞或组织的能力。固定化的范围可从完全保持细胞或组织以使细胞或组织被锁定在纳米纤维网络或底基质内的位置到细胞或组织能自由地渗透纳米纤维网络或底基质的情况。使生物活性分子结合到纳米纤维网络、纳米膜、或底基质中能决定细胞或组织在基质上的固定化程度。本文中描述的基质可用于下文描述的多种应用。可构想这些基质可用在采用纳米纤维的许多已知应用中，这些应用包括但不限于过滤器应用、制药应用、细胞培养、组织培养、以及组织改造。可构想一种或多种细胞类型可在该基质上沉积。细胞可利用本领域已知的技术在该基质上沉积。在一个方面中，在本文中描述了一种用于培育多个细胞的方法，包括(a)在本文中描述的基质上沉积亲代细胞组，以及(b)培养带有已沉积细胞的基质以促进细胞的生长。在另一个方面中，在本文中描述了一种用于使细胞变异的方法，包括(a)在本文中描述的基质上沉积亲代细胞组，以及(b)培养该组件以促进细胞变异。许多类型的细胞可被固定化在该基质上，这些细胞包括但不限于干细胞、定型干细胞、已变异细胞、以及肿瘤细胞。干细胞的示例包括但不限于胚胎干细胞、骨髓干细胞、以及脐带干细胞。在各个实施例中使用的细胞的其它示例包括但不限于造骨细胞、成肌细胞、成神经细胞、纤维原细胞、成神经胶质细胞、生殖细胞、肝细胞、软骨细胞、角化细胞、平滑肌细胞、心肌细胞、结缔组织细胞、神经胶质细胞、上皮细胞、内皮细胞、激素分泌细胞、免疫系统细胞、以及神经元。在本文中有用的细胞可在生物体外培养、从自然源中衍生、遗传工程改造、或通过其它手段制造。原核或真核细胞的任意自然源都可被使用。诸如肿瘤细胞之类的非典型或异常细胞也可在本文中使用。在本文中所描述的基质上培养的肿瘤细胞可提供对体内的自然肿瘤环境的更精确表示以便评估药物治疗。肿瘤细胞在本文中所描述的基质上的生长可有助于对肿瘤的生化过程和行为的表征，包括基因表达、受体表达、以及多肽生成，且在类似活体内的环境下允许特别针对该肿瘤的药物的开发。已经过遗传工程改造的细胞也可在本文中使用。此改造涉及将细胞设计成表达一个或多个基因，或压制一个或多个基因的表达，或二者兼有。例如，遗传工程改造可涉及向细胞中添加遗传物质或从其中去除遗传物质、改变现有的遗传物质，或二者兼有。其中细胞被转染或者改造成表达一种基因可使用暂时或永久被转染的基因或使用两者。基因序列可以是完整或部分长度、克隆的或自然出现的。通过改变和/或修改基质的选定的物理和/或化学性质，该基底可被改造29成促进特定细胞或组织的细胞生长。包括但不限于纹理、鮍曲、黏附性、孔隙率、弹性、坚固性、几何形状、以及纤维密度的基质的物理性质和/或特性可被改变和/或修改以促进期望的细胞行为，包括生长和/或变异。特定的纳米和/或微米环境可在基质内被改造。例如，基质的孔隙率和纤维密度可被改变和/或修改以允许细胞穿透该基质并在三维环境中生长。在本文中描述的任一种生物活性分子可被改造成在基质中各向同性或存在梯度以促进期望的细胞行为，包括细胞黏着、生长、和/或变异。这样的细胞生长于其上的基质的物理和/或化学性质，包括生长和变异因子可被改造以模仿天然的在活体内的纳米或微米环境。在设计好的图案下，可获得二维或三维分布的细胞空间组织。通过建立表面化学的特定图案，细胞行为可被限制在物理或化学超微结构内，其可用来控制诸如细胞生长和/或增殖之类的细胞行为。在一个方面中，在本文中描述了一种用于培育组织的方法，包括(a)在本文中描述的基质上沉积组织的前体的亲代细胞组，以及(b)培养带有已沉积细胞的基质以促进组织的生长。还构想可将活细胞沉积在本文中所描述的基质上并在促进组织生长的条件下培养。从上述任一种细胞中培育(即改造)出的组织被构想为在本文中所描述的基质的情况下。在本文中所描述的基质可支持许多不同类型的前体细胞，而且这些基质可指导新组织的成长。组织的生长在伤口愈合中具有许多种应用。根据用来制造纳米纤维和底基质的材料的选择，组织生长可在活体内或活体外进行。在某些实例中，期望从基质分离细胞或组织。例如，期望收获已在本文中所描述的基质上生长的干细胞。本领域已知的用于分离细胞的入侵式技术包括但不限于机械刮擦、超声波处理、化学/酶促处理、或它们的组合。其它的技术涉及调节pH值或温度或添加离子以释放黏着的细胞。在另一方面中，在本文中描述了一种用于确定已知细胞系与药物之间的相互作用的方法，包括(a)在本文中所描述的基质上沉积该已知细胞系；(b)使所沉积的细胞与药物接触；以及(C)确定所沉积的细胞在与药物接触时产生的响应。在本文中所描述的基质上固定化的已知细胞系的情况下，有可能在药物与固定化的细胞相互作用时筛选数种药物的活性。根据要测试的细胞和药物，细胞一药物相互作用可利用多种技术来检测和测量。例如，细胞可代谢该药物以产生能容易检测的代谢物。或者，药物可诱使细胞产生蛋白质或其它生物分子。本文中所描述的基质提供了细胞在活体外环境中更接近地模仿细胞的活体内本性的环境。这些基质可用于高吞吐量的应用以便分析药物/细胞相互作用。高吞吐量的应用采用具有单板约1536个孔的密度的多井组织培养室。因此，增大每个孔的细胞数量可用来增大测得的信号。在另一方面中，在本文中描述了用于分离溶液中存在的化合物的方法，包括(a)使该溶液与本文中所描述的基质接触，其中该化合物被固定化在该基质上；以及(b)从该基质去除所述被固定化的化合物。纳米纤维网络和/或底基质可被修改以固定溶液中的上述任一种生物活性分子。一般而言，使一种或多种生物活性分子组成的溶液与该基质接触，生物活性分子在那时候被固定化在该基质上。被固定的生物活性分子然后可利用溶剂从该基质释放。该基质可如上所述地被修改以使该基质与该生物活性分子形成共价或非共价键(例如离子键、静电偶极一偶极键、范德华相互作用)。在另一个方面中，细胞可被纯化。例如，通过测量固定在基质上的单个细胞的电性质，有可能通过它们不同的固有电性质来分类/纯化一类细胞。此应用特别宜应用于干细胞，其中期望收获大量的纯干细胞。在其它方面中，在本文中描述的纳米纤维和纳米膜可用作多种不同材料的载体。这样的材料包括催化剂、金属或有机导电材料、磁性材料、压电材料、铁电材料、介电材料、放射性材料、磷光材料、染料、表面活性剂、或稀土金属。本领域普通技术人员根据确定的期望的最终用途可以很容易地决定这些组分的量。实施例在下文中陈述以下实施例以说明根据所公开主题的方法和结果。这些实施例不是为了包括本文中所公开主题的所有方面，而是为了说明代表性的方法和结果。这些实施例不是为了排除对本领域普通技术人员显而易见的本发明的等价物和变化。已经作出了努力以确保数字的精确性，但也应当考虑某些错误或偏差。除非另外说明，分数是按重量计算的，温度是按照"或在室温下，以及压力是在大气压下或接近大气压。存在例如组分浓度、温度、压力之类的反应条件的多种变化和组合和可用来优化从所描述的过程获得的产物纯净度和产量的其它反应范围和条件。仅需要合理的和常规的实验方法来优化这样的生产过程条件。实施例1一铌、钽、或钛/聚苯乙烯纳米纤维样本制备样本是从纯聚苯乙烯(PS)或与乙醇铌(类目#339202SigmaAldrich)或丁氧钽(类目#339202SigmaAldrich)混合的聚苯乙烯。在单独的聚苯乙烯的情况下，PS以18-20o/。的浓度范围溶解在四氢呋喃(THF)中。从350,000到2，000,000的分子量范围的聚苯乙烯用来导向不同的纳米纤维直径。对于丁醇钽或乙醇铌聚苯乙烯混合物的情况，聚苯乙烯首先溶解在THF中，接着无机氧化物溶解在具有或不具有DMSO的冰醋酸中。钽和铌处于15-49%的浓度范围。静电织造过程纳米纤维被织造在玻璃载玻片、镀银玻璃、或聚乙酸乙烯酯载玻片上。电压在5kV与9kV之间，而纳米纤维到基质的距离在5和15cm之间变化。相对湿度受到控制而且可在40-70%之间变化，且对纳米纤维表面纹理有显著影响，其中增大的湿度导致增大的表面积。静电织造过程的温度在68-75°F之间变化。2rpm下的循环次数在20-250之间变化以允许垫密度的变化。细胞系用来研究黏着和增殖的细胞系包括MRC5、HEPG2以及人类间叶干细胞(HMSC)。用来研究黏着、增殖以及功能的细胞系是HEPG2肝细胞系(ATCC#HB-8065)。MRC5细胞同样从ATCC(#CCL-171)获得，而人类间叶干细胞从Cambrex(弁PT2501)获得。所有的细胞培养在Isocove的改进的杜尔贝科培养基(IMDM)+10。/。胎牛血清(FBS)中进行，除HMSC在通过Cambrex公司提供的培养基中生长之外。IMDM是来自Gibco的类目#12440-053，而胎牛血清来自Hyclone。当向基质添加细胞时，来自Invitrogen的1%的盘尼西林/链霉素(Catalog#15140-122)被添加至该混合物以防止污染。在添加细胞之前，基质均用70%的乙醇清洗，随后再用IMDM+10%FBS+l。/。盘尼西林/链霉素清洗。MTT细胞增殖测定试剂(ATCC,类目#30-1010K)或CellTITER96AQ单溶液细胞增殖测定试剂(Promega,类目#G3580)用来评估细胞黏着和增殖。通过来自皮尔斯生物技术(PierceBiotechnologies)的BCA测定试剂(产品#23227)可测量肝细胞蛋白生成。可采用来自Biomeda的清蛋白生成测定试剂(类目#EU1057)或AssayPro(类目弁EA3201-1)来评估肝细胞清蛋白生成。结果图1示出SEM揭示的纳米纤维的纹理。不含DMSO的氧化铌/聚苯乙烯表现出相比于含DMSO的氧化铌/聚苯乙烯或含DMSO的氧化钜/聚苯乙烯更光滑的纹理。图2示出纳米纤维内部的纳米纤维纹理的SEM以及SEM背散射图像(下图)，其中白点表示重金属。用DMSO旋涂织造氧化钽/聚苯乙烯纳米纤维。添加DMSO时出现的有机/无机材料的不均匀混合会提供无机反应中心，通过这些无机反应中心可修改纳米纤维和增强细胞培养。白色箭头表示无机相的区域。图9示出SEM揭示的二氧化钛/聚苯乙烯纳米纤维的纹理。该纳米纤维利用THF/DMSO制备，而且该纳米纤维在表面以及整个纳米纤维中都是多孔的。图3示出MRC5细胞系和HMSC在静电织造基质中的增殖均大于或等于经组织培养处理的聚苯乙烯(TCT)。在此情况下，测试了每一种基质类型的两种基质。在第一天播种了100,000个细胞。在第五天通过使用ATCCMTT试验测试了增殖。在图4中，不同的静电织造基质的HEPG2细胞增殖和总蛋白质生成都与TCT进行比较。通过BCA测定确定的总蛋白生成和细胞增殖在第二天测量。图5示出作为表面电荷的函数的蛋白质生成，表面电荷是通过在lmM的KC1中、在pH值为7.0时的；电势测得。图6示出作为基质的函数的清蛋白生成。在此情况下，静电织造基质被放置于6孔板中，且在第一天播种了500,000个HEPG2细胞。在第三天，培养基被替换。在第五天，取出基质并将其放置在新鲜的孔中且用加Ca+z加Mg+2的DPBS覆盖。在第6天，培养基被取出并评估清蛋白。如果对细胞数量归一化，则PromegaCellTiter测定在评估清蛋白的同时完成。当使用TCT日寸，MatrigeFM或其它基质已按照6孔的形式提供作为对照，并遵循相同的协议，除基质被取出并放置在新鲜的TCT板中以仅确定静电织造基质上的细胞的量。通过对不同的标定表面积归一化得以实现与6孔对照的比较。图7示出对在测定清蛋白同时确定的细胞数量归一化的作为基质的函数的清蛋白生成。实施例2—二氧化钛/聚苯乙烯纳米纤维由亚微米一微米直径的二氧化钛/聚苯乙烯纳米纤维组成的细胞培养表面或支架通过将氧化物/聚合物混合纳米纤维织造在聚合物或玻璃表面上而被沉积。这些纳米纤维具有唯一的表面形态、内部孔隙率、以及化学组分，这将使他们成为用于动物细胞黏着和生长的优秀基质。纳米纤维结构和直径接近细胞外基质的纤维结构和直径，该细胞外基质被沉积为培养期间的动物细胞的基础表面。此表面的仿真形貌使其提供对培养中的动物细胞生长有利的三维基质，导致超过标准的非纤维性细胞培养表面的显著改善的细胞产量。图8和9示出二氧化钛/聚苯乙烯纳米纤维的表面形貌和特征。HEK293细胞在这些混合纳米纤维表面上黏着和生长(图10)。在标准细胞培养条件下的3-5天之后，可以看出在混合纳米纤维表面上的细胞生长显著多于在经组织培养处理的聚苯乙烯对照表面上的细胞生长(参见图11)。此外，这些细胞在二氧化钛/聚苯乙烯混合纳米纤维上生长时呈现出圆形的形态，且沿着纳米纤维长度方向对准(图12)。优先在纳米纤维中间和沿着纳米纤维生长的细胞导致三维细胞团块，而不是通常在经组织培养处理的(氧化)聚苯乙烯上出现的展平的单层。此细胞生长形态是期望的，因为它更接近地类似于在活体内的细胞形态。通过电子微探针对这些静电织造的混合纳米纤维的初步分析指示出纳微米，最常见的纳米纤维直径是2到3微米。纳米纤维表面具有轴向取向的槽，且50%或更多的纳米纤维表面被多孔的且有时网状的涂层覆盖。此涂层有利于纳米纤维到彼此以及基质表面的黏着，从而导致稳定的培养基质或支架。实施例3—二氧化硅/聚苯乙烯纳米纤维和硅酮/聚苯乙烯纳米纤维材料二氧化硅纳米纤维利用已知的溶胶一凝胶技术通过不同的催化剂、pH值、以及水/醇盐比例来形成。在水中会溶胀的聚合物被引入此组合物，从而减少垫的收縮，而且作为无机组分的粘合剂。研究了数种组合物而且通常这些组合物包括TE0S/水(+ADMSO)/酸以及聚合物。溶液细节如下。步骤l:TE0S(5.5克)、水(5.5克)以及两滴H3P04(42.5%浓度)(0.08克)经过剧烈搅拌15分钟或直到清澈为止而混合。然后在6(TC下加热溶液1小时，然后将溶液保持在冰浴中以减慢进一步反应。步骤2:将以下组分混合为单独的溶液来自步骤1的TE0S混合物(2克)、水(0.53克)、DMS0(0.25克)、以及8%的聚乙烯醇(PVA:MW89-98K，6.25克)。该溶液在6(TC下被加热一小时、再冷却至室温、并在静电织造之前老化三天。通过改变聚合物含量，在最后的垫组分中所得的二氧化硅含量在40-59%之间变化。还制造了不含丽S0的溶液。因为PVA是部分水溶的，所以利用诸如戊二醛之类的化学交联剂使静电织造的垫后改性。制备了由200-400nm直径的二氧化硅/PVA混合物的纳米纤维组成的多孔垫。不同的硅烷(胺、TE0S)涂敷的玻璃载玻片被用作静电织造基质以辅助纳米纤维的黏着从而增大垫的密度。图13示出这些纳米纤维的SEM，描述了它们独特的表面形态和典型的纳米纤维直径。二氧化硅/PVA混合纳米纤维直径(100-400nm)接近纤维基础膜的直径，即细胞外基质(ECM)的结构紧凑形式。二氧化硅是基本的营养素而PVA已知为合成的类ECM蛋白质，因此该系统可以是细胞培养的良好仿生。已通过静电织造包含嵌段共聚物/PS混合物的硅酮形成硅酮/有机混合物。存在许多可买到的具有可变黏度、分子量、以及组分的硅酮。多数可买到的硅酮的低玻璃转变温度(Tg)使其不能单独被静电织造，但这些可作为共聚物混合物被静电织造。研究了数种组合物。#1PS(MW350,000，6克的PS在30ml的THF和0.5ml的乙酸中，在THF中的浓度约为20%)和共聚物(35-45%的聚二甲基硅氧烷)苯二胺聚醚酰亚胺(Sibrid，15%N甲基吡咯垸酮)，其中SibridTM(15。/。)/PS(20。/o)组成比例在50/50、60/40以及25/75下变化。#2PS(MW350,000，在THF中的浓度约为20%)和可热交联的硅酮系统GelestOE43部分A和部分B的混合物，其中最后的硅酮组分在5-10%之间变化。tt3PS(MW350,000，在THF中的浓度约为20%)和氨基官能的PDMS共聚物，其中最后的硅酮组分在5-10%之间变化。图14-16示出这些系统的典型纳米纤维直径(约900nm到2pm)。这些高分辨率的SEM还描述了这些纳米纤维的表面和内部纳米纤维形态。图17示出通常用于细胞培养实验的密集纳米纤维垫的光学微图像。不同类型的硅酮的静电织造导致独特的形态、化学性质、表面能、以及模量。不同的硅酮将导致表面上不同的化学性质，即使这些组合物作为混合物使用。ATR-FTIR用来表征ft2的样本。数据示出硅酮在纳米纤维的表面上占优势，即使聚苯乙烯是两种混合物中的主要相。PDMS表面张力W是19.9mN/m而PSy是40.7mN/m，而且较低表面张力的聚合物如期望地分凝至纳米纤维的表面。硅酮一般倾向于是较低表面能的材料从而在水中较少浸润。因此，利用N2o等离子处理(30秒)使静电织造的50/50或34/66的Sibrid/PS混合物后改性以使垫亲水。这些经处理的垫还经受加速老化条件(52度，5天)以确定表面的亲水性。通过操纵静电织造处理条件还可改变纳米纤维垫形态。对于SibridTM/PS25/75比例通过降低针尖至基质的距离可获得较多合并(MF)相对于较少熔合(LF)的纳米纤维。这导致熔合程度较高的纳米纤维(高达5-6—。细胞培养MRC5成纤维细胞和HEPG2肝细胞在二氧化硅/PVA和Sibrid/PS系统上生长。MRC5细胞在二氧化硅/PVA和利用经组织培养处理的聚苯乙烯(TCT)作为对照表面的经N20处理的SibirdTM/PS系统上生长。MRC5细胞在标准细胞培养条件下在两个表面上黏着和生长。在二氧化硅/PVA上，MRC5细胞在24小时之后显示出有活力的细胞伸展。在72小时之后，形态不同于PS上常见的形态。MRC5细胞极度伸展而且具有显著的前缘。这在细胞通常以展平形态黏着和生长的TCT中不曾看到过。这可显示出在二氧化硅/PVA表面上细胞官能增强超过细胞生长加强。在经N20处理的SibridTM/PS表面上，MRC5细胞不会显示出相比于TCT的任何区别。这些细胞是成纤维细胞的而且看起来类似于TCT上的细胞(图19)。图18还示出对基质面积归一化的相对MRC5细胞数量。在培养期间，对于所有表面而言没有注意到污染，而且表面保持完整。二氧化硅/PVA和Sibrid/PS还支持HEPG2肝细胞生长。资料显示官能性肝细胞通常是球状的或圆形的，而且生长得比其它细胞类型更慢。在5天的标准细胞培养之后，可以看出在所有的组分下在未经处理的Sibri(FM/PS纳米纤维表面上的细胞生长显著多于TCT对照表面。图21示出在1天和5天的细胞培养之后，对基质面积归一化的相对HEPG2细胞数量。这些细胞在SibridTM/PS上生长时呈现出聚集体(图22)。细胞优先在纳米纤维中且沿纳米纤维生长，而不是按照通常在TCT上出现的展宽单层生长。经N20处理的Sibrid/PS表现出相比于未经处理的样本和TCT的较少的细胞数量。即使细胞生长在经N20处理的SibridTM/PS上低，但相比于TCT上的扁平和伸展的细胞，细胞保持为聚集体。在二氧化硅/PVA纳米纤维表面可以看到与TCT对照表面相类的细胞生长。图23示出在1天和5天的细胞培养之后，对基质面积归一化的相对HEPG2细胞数量。在这些表面上的细胞还呈现出相比于TCT上观察到的展平形态的聚集体(图24)。在第5天的肝细胞生长对二氧化硅/PVA(-DMS0)(图23中的83-06)而言显著高于在缺少DMS0的情况下制备的纤维(68-06和72-06)。相比于对二氧化硅/PVA(+DMSO)观察到的看起来直接聚集在基质上的球状体，对此组合物观察到的聚集体看起来像位于单层肝细胞上。图25示出作为基质的函数的清蛋白生成，而图26示出对在测定清蛋白同时确定的细胞数量归一化的作为基质的函数的清蛋白生成。H印G2增殖和清蛋白聚集分析的所有协议在实施例1中详细描述。HepG2细胞播种密度对于所有实验基质被保持在3ml的培养基中含有100,000个细胞。实施例4一纳米纤维直径和组分与细胞生长和官能的关系对静电织造的金属氧化物/聚合物纳米纤维直径和组分的深入研究指示将钛包括到聚苯乙烯纳米纤维中比单独的类似尺寸的聚苯乙烯纳米纤维能促进更多的细胞黏着和生长。由聚苯乙烯和聚苯乙烯/二氧化钛组成的具有约300nm、1,000nm以及5,000nm的标定直径的纳米纤维被静电织造在玻璃载片上并评估H印G2肝细胞(ATCCHB065)的生长和官能。这些细胞产生容易量化的量的蛋白质而且可被认为是肝细胞官能的有用模型。所有结果均被重复以便确认。细胞被以标准培养条件保持于IMDM/10。/。FBS/抗生素/抗真菌素中并在经过3-5天后使用。播种密度对于所有样本均是20,000个细胞/cm2，而培养基隔天被更换。在测定蛋白质生成之前，包含血清的培养基被无血清的培养基(包含ITES和抗生素/抗真菌素的IMDM)替代。利用加钙加镁的DPBS温和地清洗样本三次以在添加无血清的培养基之前去除清蛋白的痕迹。在测定无血清的培养基以确定蛋白质生成之前允许细胞生长24小时。细胞数量也在此时确定(CdlTiter96,Promega)。利用Hoefelschweiger方法来测定总蛋白质(ProStain，北美活性基序公司(ActiveMotifNorthAmerica))。图27示出在数种纳米纤维表面上的细胞生长结果。在包含二氧化钛的纳米纤维表面上的细胞生长被显著增强而超过在聚苯乙烯、胶原质、和Matrigel以及仅由聚苯乙烯组成的纳米纤维上培养的组织。在较大直径的纳米纤维上，细胞黏着和像一串上的珠子一样生长从而形成大的簇；而在l，OOOnm或更小的纳米纤维上，形成小球状。在培养的肝细胞中球状的形成也被认为是表示更像活体内的行为。肝细胞生成的蛋白质被认为是正常细胞官能的指示器。在24小时期间内分泌到生长培养基中的总蛋白质被测量以确定这些表面上的这些细胞的官能程度。在许多应用中期望促进细胞的官能，如在活体内出现的一样。图28示出在数种纳米纤维表面上的细胞生长和蛋白质生成。虽然没有表面能产生如Matrigel的情况下所看到的蛋白质生成程度(其中Matrigel是三维的蛋白质凝胶涂层)，但在三维的纳米纤维表面上比标准的聚苯乙烯或胶原质涂敷的表面能出现显著更多的蛋白质生成(约多150%)。认为纳米纤维表面在某些方面模仿了细胞基质蛋白质的形状。促进细胞生长而且也能促进变异官能的表面是不常见的。纳米纤维表面看起来比标准培养表面能促进更多的变异行为。在此申请通篇中，参考了多个出版物。这些出版物的公开的全部内容通过引用结合在本文中以更加完整地描述本文中描述的化合物、组合物以及方法。对本文中描述的材料、方法、和制品可作出许多修改和变化。本文中描述的材料、方法、和制品的其它方面根据对此说明书的考虑和对本文中所公开的材料、方法、和制品的实施将会变得显而易见。希望此说明书和实施例被认为是示例性的。权利要求1.一种用于制造纳米纤维的组合物，其包含(a)金属氧化物、金属氧化物前体、或金属氧化物和金属氧化物前体的组合，以及(b)第一溶剂和第二溶剂，其中所述金属氧化物、金属氧化物前体或金属氧化物和金属氧化物前体的组合可溶于所述第一溶剂、所述第二溶剂、或既可溶于所述第一溶剂又可溶于所述第二溶剂，其中所述第一溶剂和所述第二溶剂不互溶。2.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，组分(a)是金属氧化物，且其中所述金属氧化物包括氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化钨、氧化锆、氧化钼、五氧化二钒、氧化镍、氧化铁、氧化铅、氧化锗、氧化锰、氧化钴、氧化锡、或它们的两种或更多种的组合。3.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，组分(a)是金属氧化物前体，且其中所述金属氧化物前体包括金属盐、金属醇盐、金属氢氧化物、金属酯、金属氮化物、金属碳化物、金属卤化物、金属硫化物、金属硒化物、金属磷酸盐、金属硫酸盐、金属碳酸盐、金属硝酸盐、金属亚硝酸盐、硅倍半氧烷、硅酮、二氧化硅、或它们的两种或更多种的组合。4.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包含聚合物、一种或更多种聚合物前体、或它们的两种或更多种的组合。5.如权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述聚合物包括聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚醚、聚砜、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚噁唑啉、聚乙烯基吡啶、蛋白质、寡核苷酸、多糖、聚酰胺、聚乙烯基烷基醚、环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚甲基丙烯酸酯、酚醛化合物、环氧化合物、聚氨酯、苯乙烯类聚合物、马来酸酐、聚环氧丙垸、聚环氧乙垸、聚烯烃、聚碳酸酯、含氟聚合物、肽、纤维素聚合物、水凝胶、聚赖氨酸、聚乳酸、丙交酯一乙交酯共聚物、藻酸盐、聚己内酯、聚有机硅倍半氧烷、丙烯酰胺、聚磺酸盐、聚酮、聚丙烯腈、聚甲基戊烯、嵌段共聚物、聚乙烯基吡咯烷、蛋白质、肽、寡核苷酸、或它们的两种或更多种的组合。6.如权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含聚合物和金属氧化物前体，以及其中所述聚合物包括聚苯乙烯，而所述金属氧化物前体包括钛化合物、铌化合物、或钽化合物。7.如权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述金属氧化物、金属氧化物前体或金属氧化物和金属氧化物前体的组合可溶于所述第一溶剂，而且所述聚合物可溶于所述第二溶剂，且所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点。8.如权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述金属氧化物、金属氧化物前体或金属氧化物和金属氧化物前体的组合可溶于所述第一溶剂，而且所述聚合物可溶于所述第二溶剂，且所述第一溶剂的沸点低于所述第二溶剂的沸点。9.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述第一和第二溶剂在大气压下测得的沸点差为至少l(TC。10.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述第一和第二溶剂在20。C下具有至少10毫米汞柱的蒸气压差。11.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述第一和第二溶剂选自丙酮、乙腈、四氯化碳、氯仿、环己垸、1,2-二氯乙垸、二氯甲垸、二乙醚、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、1,4-二噁烷、乙醇、乙酸乙酯、庚烷、己垸、甲醇、甲基叔丁基醚、戊烷、l-丙醇、2-丙醇、四氢呋喃、甲苯、2,2,4-三甲基戊烷、水、乙醇、苯、丁醇、甲基乙基酮、N-甲基吡咯烷、二甲基乙酰胺、甲酸、乙酸、柠檬酸、或它们的两种或更多种的组合。12.如权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包含催化剂、生物活性剂、金属或有机导电材料、磁性材料、压电材料、铁电材料、介电材料、放射性材料、磷光材料、染料、表面活性剂、或稀土金属。13.—种形成纤维的组合物，其包含(a)金属氧化物、金属氧化物前体、或金属氧化物和金属氧化物前体的组合(b)聚合物或聚合物前体；以及(C)第一溶剂和第二溶剂，其中所述金属氧化物、金属氧化物前体或金属氧化物和金属氧化物前体的组合、聚合物或聚合物前体可溶于所述第一溶剂、所述第二溶剂、或既可溶于所述第一溶剂又可溶于所述第二溶剂，而且所述第一溶剂和所述第二溶剂不互溶。14.如权利要求13所述的组合物，其特征在于，组分(a)包括金属氧化物，所述金属氧化物包括氧化铌、氧化钽、氧化钛、氧化鸨、氧化锆、氧化钼、五氧化二钒、氧化镍、氧化铁、氧化铅、氧化锗、氧化锰、氧化钴、氧化锡、或它们的两种或更多种的组合。15.如权利要求13所述的组合物，其特征在于，组分(a)包括金属氧化物前体，所述金属氧化物前体包括金属盐、金属醇盐、金属氢氧化物、金属酯、金属氮化物、金属碳化物、金属卤化物、金属硫化物、金属硒化物、金属磷酸盐、金属硫酸盐、金属碳酸盐、金属硝酸盐、金属亚硝酸盐、硅倍半氧烷、硅酮、二氧化硅、或它们的两种或更多种的组合。16.如权利要求13所述的组合物，其特征在于，所述组分(a)是金属氧化物前体而且所述金属氧化物前体包括铌化合物、钽化合物、钛化合物、铝化合物、硅化合物、铈化合物、钙化合物、镉化合物、铒化合物、硒化合物、碲化合物、镓化合物、砷化合物、锗化合物、锌化合物、锡化合物、铟化合物、钌化合物、铼化合物、镍化合物、钨化合物、钼化合物、镁化合物、或它们的两种或更多种的组合。17.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述金属氧化物前体、所述聚合物、所述聚合物前体、或它们的任意组合在原位产生一种或更多种助溶剂。18.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述聚合物包括聚苯乙烯、聚丙烯酸酯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚醚、聚砜、聚苯乙烯磺酸、聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚噁唑啉、聚乙烯基吡啶、蛋白质、寡核苷酸、多糖、聚酰胺、聚乙烯基垸基醚、环烯烃共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酯、聚甲基丙烯酸酯、酚醛化合物、环氧化合物、聚氨酯、苯乙烯类聚合物、马来酸酐、聚环氧丙垸、聚环氧乙烷、聚烯烃、聚碳酸酯、含氟聚合物、肽、纤维素聚合物、水凝胶、聚赖氨酸、聚乳酸、丙交酯一乙交酯共聚物、藻酸盐、聚己内酯、聚有机硅倍半氧烷、丙烯酰胺、聚磺酸盐、聚酮、聚丙烯腈、聚甲基戊烯、嵌段共聚物、聚乙烯吡咯烷、蛋白质、肽、寡核苷酸、或它们的两种或更多种的组合。19.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述组合物包含聚合物和金属氧化物前体，其中所述聚合物包括聚苯乙烯，而所述金属氧化物前体包括钛化合物、铌化合物、或钽化合物。20.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述金属氧化物前体可溶于所述第一溶剂，而所述聚合物可溶于所述第二溶剂，且所述第一溶剂的沸点高于所述第二溶剂的沸点。21.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述金属氧化物前体可溶于所述第一溶剂，而所述聚合物可溶于所述第二溶剂，且所述第一溶剂的沸点低于所述第二溶剂的沸点。22.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述第一和第二溶剂在大气压下测得的沸点差至少是l(TC。23.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述第一和第二溶剂在20'C下具有至少10毫米汞柱的蒸气压差。24.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述第一和第二溶剂选自包括丙酮、乙腈、四氯化碳、氯仿、环己烷、1，2-二氯乙垸、二氯甲烷、二乙醚、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、1,4-二噁垸、乙醇、乙酸乙酯、庚烷、己垸、甲醇、甲基叔丁基醚、戊垸、l-丙醇、2-丙醇、四氢呋喃、甲苯、2,2,4-三甲基戊烷、水、乙醇、苯、丁醇、甲基乙基酮、N-甲基吡咯烷、二甲基乙酰胺、甲酸、乙酸、柠檬酸、或它们的两种或更多种的组合。25.如权利要求14所述的组合物，其特征在于，所述组合物还包含催化齐lj、生物活性剂、金属或有机导电材料、磁性材料、压电材料、铁电材料、介电材料、放射性材料、磷光材料、染料、表面活性剂、或稀土金属。全文摘要本文中描述了由金属氧化物、有机聚合物、或它们的组合组成的用于制造纳米纤维和纳米膜的组合物。还在本文中描述了用于制造纳米纤维和纳米膜的方法，其中纤维由包含多于一种溶剂的溶液形成，其中所述溶剂不互溶。描述了由金属氧化物、有机聚合物或它们的组合组成的纳米纤维和纳米膜。最后描述了用于使用纳米纤维和纳米膜的方法。文档编号D01D5/00GK101535536SQ200780040933公开日2009年9月16日申请日期2007年9月5日优先权日2006年9月6日发明者A·S·巴卡,F·E·诺尔,M·D·布吕汉,M·W·普赖斯,O·N·佩措尔德,W·J·瓦尔扎克,W·塞钠拉特纳申请人:康宁股份有限公司