感光性纤维及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及含有特定的高分子化合物和光产酸剂的感光性纤维及其制造方法、使 用该感光性纤维的纤维图案及其制造方法、以及在表面具有该纤维图案的基材。
【背景技术】
[0002] 近年来，具有纳米量级的直径的超细纤维受到关注，期待将其灵活利用于电池· 信息、环境?能源、医疗?福利保障等各种领域中。特别地，在对细胞进行处理的医疗或研 究领域等中，例如，提出了将纳米纤维(nanofiber)、纳米纤维的无纺布利用于作为细胞的 支持物的基材。在专利文献1中提出了一种通过以下方法在表面利用纳米纤维形成纤维图 案而得到的基材，所述方法为:印模(stamp)法，其使用规定图案的印模;型版(stenc i 1)法， 其使用具有规定图案的孔的型版;喷雾法，其使用喷雾形成规定图案;等等。另外，在专利文 献2中，为了用作细胞的三维培养、二层培养系的培养基材等，提出了一种纳米?微细纤维 的无纺布，其是在作为静电纺丝装置的一部分的、用于收集生成的纤维（纳米?微细纤维） 的基材上，通过使用具有规定的凹凸的铸模，而在平面的规定位置形成微小的凹凸图案而 得到的。另外，在专利文献3中，提出了下述方案:使水溶性随温度变化的温度响应性高分子 溶解于溶剂中，利用静电纺丝法或湿式法中的任一种方法，制造由溶解有所述温度响应性 高分子的高分子溶液形成的直径在数十纳米到数百微米的范围内的温度响应性纤维及使 用了该温度响应性纤维的无纺布。另外，在非专利文献1中，记载了下述内容:在规定的刺激 响应性聚合物中导入UV交联剂后，通过静电纺丝法制作纳米纤维；以及，使该纳米纤维交 联，从而制作用于细胞的捕获?释放的纳米纤维垫。
[0003] 但是，为了实现可以控制细胞的更多功能的细胞培养支持物等，需要形成更加复 杂且微细的纤维图案。尤其是，使用具有感光性的纤维、通过光刻法直接对纤维进行加工从 而制作纤维图案的方式，在现有的超细纤维(纳米?微细纤维）中尚未能实现。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开2007 - 44149号公报 [0007] 专利文献2:日本特开2006 - 328562号公报 [0008] 专利文献3:日本特开2009 - 57522号公报
[0009] 非专利文献
[0010] 非专利文献1:第40届医用高分子座谈会预稿集(第40回医用高分子シレ求シ:クΛ 予稿集)ρ53 - 54,2011年
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于提供一种纤维及在表面具有由该纤维形成的纤维图案的基材、 以及它们的制造方法，所述纤维可以直接通过利用光刻法的简便方法进行形状加工，并且 可以形成复杂且微细的纤维图案。
[0012]本申请的发明人进行了深入研究，结果发现:将含有特定的高分子化合物(其能够 以酸作为催化剂而形成交联结构)及光产酸剂的组合物纺丝而成的纤维具有感光性；以及， 通过对感光性纤维(优选为将含有特定的高分子化合物(其能够以酸作为催化剂形成交联 结构)及光产酸剂的组合物纺丝而成的感光性纤维)实施规定的光刻处理，可以简便地得到 复杂且微细的纤维图案，从而完成了本发明。
[0013]即，本发明的内容如下。
[0014] [1]-种纤维，其含有：
[0015] (A)高分子化合物，所述高分子化合物包含下述结构单元，所述结构单元在侧链上 具有选自羟基、羟甲基及碳原子数为1~5的烷氧基甲基中的至少1种有机基团;及
[0016] (B)光产酸剂。
[0017] [2]如[1]所述的纤维，其中，所述(A)高分子化合物含有(Al)包含通式（1)表示的 结构单元的高分子化合物。
[0019] 〔式中，
[0020] R1表示氢原子或甲基，
[0021] Q1表示酯键或酰胺键，
[0022] R2表示碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为6~10的芳香族烃基，其中至少1个 氢原子被羟基、羟甲基或碳原子数为1~5的烷氧基甲基取代。〕
[0023] [3]如[2]所述的纤维，其中，所述(Al)高分子化合物还包含通式(2)表示的结构单 J L 〇
[0025]〔式中，
[0026] R3表示氢原子或甲基，
[0027] R4及R5可以相同或不同，表示氢原子或者可以被羟基或羧基取代的碳原子数为1~ 4的烷基。〕
[0028] [4]如[2]或[3]所述的纤维，其中，所述(Al)高分子化合物的重均分子量为I，000 ~1，000,000〇
[0029] [5]如[1]所述的纤维，其中，所述(A)高分子化合物是(A2)天然高分子本身、或者 含有(A2)天然高分子。
[0030] [6]如[5]所述的纤维，其中，所述(A2)天然高分子包含选自糊精及其衍生物中的 至少1种。
[0031] [7]如[5]所述的纤维，其中，所述(A2)天然高分子包含生物高分子。
[0032] [8]如[1]~[7]中任一项所述的纤维，其中还含有(C)交联剂。
[0033] [9]如[1]~[8]中任一项所述的纤维，其是感光性纤维。
[0034] [10]如[1]~[9]中任一项所述的纤维，其是纳米纤维及/或微细纤维 (microfiber)〇
[0035] [ 11 ]感光性纤维制造用组合物，其含有：
[0036] (A)高分子化合物，所述高分子化合物包含下述结构单元，所述结构单元在侧链上 具有选自羟基、羟甲基及碳原子数为1~5的烷氧基甲基中的至少1种有机基团；
[0037] (B)光产酸剂;及
[0038] (D)溶剂。
[0039] [12]如[11]所述的组合物，其中，所述(A)高分子化合物含有(Al)包含通式（1)表 示的结构单元的高分子化合物。
[0041]〔式中，
[0042] R1表示氢原子或甲基，
[0043] Q1表示酯键或酰胺键，
[0044] R2表示碳原子数为1~10的烷基或碳原子数为6~10的芳香族烃基，其中至少1个 氢原子被羟基、羟甲基或碳原子数为1~5的烷氧基甲基取代。〕
[0045] [13]如[12]所述的组合物，其中，所述(Al)高分子化合物还包含通式(2)表示的结 构单元。
[0047]〔式中，
[0048] R3表示氢原子或甲基，
[0049] R4及R5可以相同或不同，表示氢原子或者可以被羟基或羧基取代的碳原子数为1~ 4的烷基。〕
[0050] [14]如[12]或[13]所述的组合物，其中，所述(Al)高分子化合物的重均分子量为 1,000~1，000,000〇
[0051] [15]如[11]所述的组合物，其中，所述(A)高分子化合物是(A2)天然高分子本身、 或者含有(A2)天然高分子。
[0052] [16]如[15]所述的组合物，其中，所述(A2)天然高分子包含选自糊精及其衍生物 中的至少1种。
[0053] [17]如[15]所述的组合物，其中，所述(A2)天然高分子包含生物高分子。
[0054] [18]如[11]~[17]中任一项所述的组合物，其中还含有(C)交联剂。
[0055] [19]如[11]~[18]中任一项所述的组合物，其中，所述(A)高分子化合物的含有比 例为1~90重量％。
[0056] [20]纤维的制造方法，所述方法包括将[11]~[19]中任一项所述的组合物进行纺 丝的工序。
[0057] [21]如[20]所述的方法，其中，所述纺丝为静电纺丝。
[0058] [22]如[20]或[21 ]所述的方法，其中，包括在70~300°C的范围内对经纺丝而得的 纤维进行加热的工序。
[0059] [ 23 ]纤维图案的形成方法，其包括：
[0060]第1工序，在基材上利用感光性纤维形成纤维层；
[0061 ]第2工序，将该纤维层经由掩模进行曝光;及 [0062]第3工序，利用显影液使该纤维层显影。
[0063] [24]如[23]所述的方法，其中，所述感光性纤维是[1]~[10]中任一项所述的纤 维。
[0064] [25]如[23]或[24]所述的方法，其中，在第2工序中，在曝光后对纤维进行加热。
[0065] [26]如[23]~[25]中任一项所述的方法，其中，所述显影液含有水或有机溶剂。
[0066] [27]纤维图案，其是使用[1]~[10]中任一项所述的纤维形成的。
[0067] [ 28 ]基材，其在表面具有[27 ]所述的纤维图案。
[0068] [29]生物相容性材料(biocompatible material)，包含[1 ]~[10]中任一项所述 的纤维或[27 ]所述的纤维图案。
[0069] 根据本发明，可以提供一种感光性纤维，通过对所述纤维直接实施光刻处理，可形 成复杂且微细的纤维图案;另外，可以提供用于制造该感光性纤维的组合物。
[0070] 另外，根据本发明，可以简便地得到复杂且微细的纤维图案，并且可以提供在表面 具有复杂且微细的纤维图案的基材。
[0071] 进而，对于上述通过光刻处理而加工得到的纤维图案，当然可以期待基于形成该 图案的纤维的应用，例如利用了 10 Onm~5 Ομπι的不规则微细图案的应用（例如，用作利用了 不规则的随机微细图案的蚀刻掩模）。
【附图说明】
[0072] 图1是利用由实施例1的纤维制造用组合物得到的纤维形成的纤维层(静电纺丝后 (图案化前））的SEM照片。
[0073]图2是使用由实施例1的纤维制造用组合物得到的纤维形成的纤维图案的SEM照 片。
[0074] 图3是使用由实施例1的纤维制造用组合物得到的纤维形成的纤维图案的SEM照片 (部分截面的放大图）。
[0075] 图4是使用由实施例1的纤维制造用组合物得到的纤维形成的纤维