專利名稱：纖維無紡織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種纖維無紡織物，該纖維無紡織物特別是也呈平面 材料的形式或者作為平面材料一部分； 一種該纖維無紡織物的制造方 法；以及該纖維無紡織物的多種應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)特別在于如下的纖維無紡織物，如可以將該纖維無 紡織物用作醫(yī)療技術(shù)中可生物降解的材料，特別是用作植入物或者活 細(xì)胞的載體材料(組織工程)，而本發(fā)明的目標(biāo)也在于如下的纖維無 紡織物，如可以將該纖維無紡織物在食品技術(shù)中用于大量應(yīng)用，特別 是可以用作食品半成品。
為此提出一種依據(jù)本發(fā)明的新型纖維無紡織物，其包括由明膠材 料組成的纖維，纖維具有平均為1至500 pm的厚度，其中，無紡織物 具有大量如下的區(qū)域，在所述區(qū)域上，兩個或者更多個纖維無相界地 過渡成彼此。依據(jù)本發(fā)明的纖維無紡織物的特點(diǎn)特別是在于，纖維在 無紡織物中的結(jié)合歸因于如下的區(qū)域，兩個或者更多個纖維在所述區(qū) 域內(nèi)形成結(jié)合部位，在該結(jié)合部位上辨識不出相界并進(jìn)而在所述結(jié)合 部位上可以觀察到連續(xù)的相同的材料狀況。
這些區(qū)域因而不是通過與彼此緊貼的纖維表面粘接或者焊接而形 成，而是特點(diǎn)在于纖維表面在形成結(jié)合部位的情況下消失。
特別是為醫(yī)療應(yīng)用的目的，及在那里特別是為組織工程的目的， 建議平均纖維厚度處于3至200 pm，特別是5至100 iam的范圍內(nèi)。優(yōu) 選的纖維厚度特別是允許無紡織物被容易地定殖有活細(xì)胞，以形成植
8入物。
依據(jù)本發(fā)明的無紡織物可以容易地以對細(xì)胞定殖所要求的開放的 多孔結(jié)構(gòu)來制造并為此提供非常大的比表面積。
同時，依據(jù)本發(fā)明的無紡織物宏觀上看形成載體材料，該載體材 料有助于定殖后均一的細(xì)胞分布。對于后面的細(xì)胞生長特別有利的是 依據(jù)本發(fā)明的無紡織物的內(nèi)部連接的多孔結(jié)構(gòu)，該內(nèi)部連接的多孔結(jié) 構(gòu)優(yōu)于多孔的海綿結(jié)構(gòu)。
依據(jù)本發(fā)明的無紡織物還可以利用足夠的形狀穩(wěn)定性實(shí)現(xiàn)，該形 狀穩(wěn)定性在潤濕狀態(tài)下仍保持是足夠的。這一點(diǎn)特別是可以通過足夠 數(shù)目的大直徑單纖維得到保證。
基于明膠材料的生物相容性，無紡織物載體結(jié)構(gòu)在植入物中的吸 收也得到保證。
纖維中的明膠材料可以特別容易地生物降解并為控制無紡織物纖 維的降解狀況，具有優(yōu)點(diǎn)地設(shè)置為，纖維的明膠材料至少部分地交聯(lián)。 通過交聯(lián)的程度可以控制降解狀況并還可以影響從潮濕狀態(tài)直至完全 潤濕狀態(tài)或者膨脹狀態(tài)下無紡織物的強(qiáng)度。
在本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，纖維的明膠材料主要無定形地 存在。這具有的優(yōu)點(diǎn)是，纖維的明膠材料在無定形狀態(tài)下可被容易地 潤濕。這一點(diǎn)特別是纖維的明膠材料有60重量％或者更多是以無定形 狀態(tài)存在的。
這一點(diǎn)也可以作為對于純水的初始可潤濕性表達(dá)，該起始可潤濕 性為1分鐘或者更短。該時間數(shù)據(jù)依據(jù)如下的時間測定，即，該時間
是面密度(Flachendichte) 150 g/m2的無紡織物吸收50 pl大的液滴所需的時間。良好的初始可潤濕性例如以如下所述表達(dá)，即，無紡織物 的放置到水表面上的試樣似乎瞬間被潤濕并在吸收水的情況下沉入水 中。
為表明無紡織物結(jié)構(gòu)的特征，特別是表明無紡織物的空腔結(jié)構(gòu)的 特征，可以使用毛細(xì)抽吸效應(yīng)。在優(yōu)選的無紡織物中對于純水，毛細(xì)
抽吸效應(yīng)應(yīng)當(dāng)在120秒內(nèi)產(chǎn)生15mm或者更多的水的上升高度。
在本發(fā)明另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，特別是由用于纖維的明膠材料 的膨脹引起的或者依附于用于纖維的明膠材料的膨脹的、無紡織物最 大的吸水能力至少為無紡織物干燥重量的四倍，也就是說，優(yōu)選每克 無紡織物4g或者更多，特別是10g或者更多。
依據(jù)本發(fā)明的無紡織物優(yōu)選具有25 mN/m或者更少的表面能，特 別是具有10 mN/m或者更少的表面能。這一點(diǎn)使無紡織物的初始潤濕 變得容易。
對于依據(jù)本發(fā)明的無紡織物特別重要的是抗撕裂強(qiáng)度，在干燥 狀態(tài)下無紡織物的比單位面積重量(spezifisches Flachengewicht)處于 140至180g/n^范圍內(nèi)時，該抗撕裂強(qiáng)度優(yōu)選為0.15N/mr^或者更多， 其中，另外優(yōu)選無紡織物的水合狀態(tài)(通過膨脹最大程度吸水的狀態(tài)) 下優(yōu)選斷裂伸長率為150%，特別是為200%或者更多。
這種無紡織物特別是即使在干燥狀態(tài)下的醫(yī)療用途中也可以被出 色地處置，并在水合的，也就是膨脹的狀態(tài)下也提供足夠的強(qiáng)度，從 而所述無紡織物在作為植入物載體材料使用時，可以非常容易地與植 入部位上身體的狀況相配合。由此，特別是對于植入物的固定也實(shí)現(xiàn) 令人滿意的縫合強(qiáng)度。
本發(fā)明優(yōu)選的無紡織物具有開放的多孔結(jié)構(gòu)，無紡織物的透氣率
10為0.5 1/min cn^或者更多，其中，該參數(shù)的確定按照德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DIN) 9237進(jìn)行。特別優(yōu)選的是如下的無紡織物，其中，纖維的明膠材料以 部分交聯(lián)的凝膠型存在，這意味著，即使在膨脹狀態(tài)下由于交聯(lián)同樣 在患者的體溫下仍存在無紡織物的足夠穩(wěn)定性，以便處置該無紡織物， 而無紡織物在此不撕裂或者造成其它損壞。
在此，這種無紡織物特別重要的是，這種無紡織物在水合狀態(tài)下 形成閉孔的纖維狀凝膠結(jié)構(gòu)。這意味著，無紡織物在干燥狀態(tài)下可以 完全具有開放的多孔結(jié)構(gòu)并應(yīng)當(dāng)由于明膠份額的強(qiáng)吸水和由此產(chǎn)生的 膨脹而失去開放多孔性并然后形成閉孔的纖維狀凝膠結(jié)構(gòu)。于是，這 在下列情況下特別重要，即，利用植入物覆蓋的組織區(qū)域出血嚴(yán)重和 植入物同時用于覆蓋開放的傷口或者用于止血的情況。
依據(jù)本發(fā)明的無紡織物特別是具有由明膠材料制成的纖維，該纖 維采用轉(zhuǎn)杯紡絲法制造和至少一部分纖維具有纏結(jié)(verdrillt)的結(jié)構(gòu)。
作為制造依據(jù)本發(fā)明的無紡織物的纖維的原材料的優(yōu)選明膠材料 具有200布盧姆(Bloom)或者更多的凝膠強(qiáng)度。
本發(fā)明其它優(yōu)選的實(shí)施方式涉及上述類型的無紡織物，其中無紡 織物包括至少一種其它種類的纖維，該纖維由不同于明膠材料的其它 材料形成。
從中可以形成其它類型纖維的這些其它材料特別是脫乙酰殼多 糖、卡拉膠、藻酸鹽、果膠、淀粉和淀粉衍生物、再生纖維素、氧化 纖維素和纖維素衍生物，例如像羧甲基纖維素(CMC)、羧丙基甲基 纖維素(HPMC)、羧乙基纖維素(HEC)和甲基纖維素(MC)。此 外，適用合成的生物相容的聚合物，例如，聚乳酸和聚乳酸酯-共聚物、 聚酒石酸、聚已內(nèi)酯、聚羥基丁酸以及聚對苯二甲酸乙二醇酯。此外， 適用明膠衍生物，例如像明膠對苯二甲酸酯、明膠氨基甲酸酯、明膠琥珀酸酯、明膠十二烷基琥珀酸酯、明膠丙烯酸酯(例如參見EP 0 633 902)，以及明膠共聚物，例如像明膠-聚乳酸共軛物(參見DE 102 06 517)。
本發(fā)明此外涉及一種平面材料，該平面材料包括正如前面已經(jīng)詳 細(xì)介紹的依據(jù)本發(fā)明的無紡織物。這種平面材料可以包括單層或者多 層依據(jù)本發(fā)明的無紡織物。
依據(jù)本發(fā)明的平面材料為確定的用途包括與纖維無紡織物平行地 延伸的薄膜。
薄膜在此可以作為無紡織物的載體層使用，從而特別是在無紡織 物上可以實(shí)現(xiàn)非常小的單位面積重量。
可選地或者作為補(bǔ)充地，薄膜可以形成阻止細(xì)胞增殖的阻擋層， 從而特別是在組織工程應(yīng)用的情況下作為載體材料使用時，實(shí)現(xiàn)所要 求的或者進(jìn)入植入物內(nèi)的細(xì)胞的不受干擾地生長。在這種相互聯(lián)系上， 同樣有利的是，薄膜對于細(xì)胞養(yǎng)分是可以通過的。
然后，本發(fā)明還涉及一種上述類型的平面材料，其中，纖維無紡 織物被定殖有活細(xì)胞，所述活細(xì)胞特別是指軟骨細(xì)胞或者成纖維細(xì)胞。
在這些應(yīng)用中，特別是使用平均3 (im或者更大的纖維直徑，從而 可以容易地發(fā)生細(xì)胞定殖。在這種情況下優(yōu)選孔徑為平均約100 pm至 約200 ,。
本發(fā)明另外涉及上述的無紡織物的應(yīng)用以及同樣上述的平面材料 作為細(xì)胞定殖材料的應(yīng)用。
本發(fā)明還涉及上述的無紡織物的應(yīng)用以及上述的平面材料作為醫(yī)療傷口覆蓋物的應(yīng)用。
本發(fā)明還涉及前述的無紡織物的應(yīng)用或前述的平面材料作為醫(yī)療 植入物的應(yīng)用。
本發(fā)明此外涉及上述的無紡織物作為食品的應(yīng)用。
依據(jù)本發(fā)明的無紡織物或依據(jù)本發(fā)明的平面材料也可以在制造貯
存藥品(Depot-Arzneimitteln)時使用。在這種情況下可以設(shè)置為，纖 維的明膠材料包括藥物有效物質(zhì)。
選擇性補(bǔ)充地或者另選地，依據(jù)本發(fā)明的無紡織物或依據(jù)本發(fā)明 的平面材料作為藥物有效物質(zhì)的載體使用。
特別是在作為傷口覆蓋物的材料使用時，優(yōu)選的藥物有效物質(zhì)是 有效物質(zhì)凝血酶。
作為補(bǔ)充地或者另選地，藥物有效物質(zhì)包括細(xì)胞生長因子，特別 是肽藥物，特別是生長調(diào)節(jié)劑，例如像骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2 (BMP-2)、 骨形態(tài)發(fā)生蛋白-6 (BMP-6)、骨形態(tài)發(fā)生蛋白-7 (BMP-7)或者轉(zhuǎn)化 生長因子-13 (TGF-fi)、胰島素樣生長因子(IGF)、血小板衍生生長 因子(PDGF)、成纖維生長因子(FGF)。
本發(fā)明此外涉及一種用于制造上述類型的纖維無紡織物的方法， 其中，該方法包括以下步驟
(a) 制備包括明膠材料的水性紡絲溶液；
(b) 將紡絲溶液加熱到紡絲溫度；以及
(C)在紡絲裝置上利用紡絲轉(zhuǎn)杯加工加熱的紡絲溶液；
(d)并且選擇性地，通過添加呈液態(tài)或氣態(tài)聚集態(tài)的改變特性的
添加劑而對所獲得的無紡織物進(jìn)行再處理。依據(jù)本發(fā)明的方法作為旋轉(zhuǎn)紡絲法工作，其中，由紡絲轉(zhuǎn)杯產(chǎn)生 的纖維或者長絲在收集裝置上作為無紡織物被收集。
例如圓筒壁適合作為收集裝置，該圓筒壁與紡絲轉(zhuǎn)杯同心設(shè)置并 同樣可能可以被驅(qū)動發(fā)生旋轉(zhuǎn)。另一種可能性在于將長絲水平地收集 在底板上，所述底板例如是設(shè)置在紡絲轉(zhuǎn)杯下面的帶孔金屬板。
通過紡絲轉(zhuǎn)杯的噴絲口與收集裝置之間的距離，可以預(yù)先規(guī)定纖 維或長絲的飛行時間，該飛行時間這樣選擇，即，使以纖維形狀排出 的紡絲溶液可以得到足夠的固化，從而纖維形狀在碰到收集裝置時得 到保持。
這一方面通過在飛行時間期間對纖維或長絲材料的冷卻得到支 持，另一方面，通過明膠的凝膠形成及此外通過水分或溶劑的蒸發(fā)得 到支持。
由紡絲轉(zhuǎn)杯產(chǎn)生的纖維或長絲可以容易地在一種狀態(tài)下進(jìn)行收 集，方法是在無紡織物的大量區(qū)域內(nèi)在兩個或者更多個纖維之間形 成如下結(jié)合部位，在所述結(jié)合部位上，這些纖維無相界地過渡成彼此。
在選擇性的再處理步驟(d)中，依據(jù)本發(fā)明的無紡織物可以在大量 的特性方面與特殊的用途相配合。
通過明膠材料的交聯(lián)可以對機(jī)械特性以及特別是化學(xué)特性進(jìn)行修 飾。例如，通過明膠材料的交聯(lián)程度可以預(yù)先規(guī)定針對醫(yī)療用途的吸 收特性。
本發(fā)明的通常高柔性的無紡織物可以在再處理步驟中硬化，例如 以便改善形狀穩(wěn)定性并使得引入目標(biāo)區(qū)域變得容易。依據(jù)本發(fā)明的無紡織物在再處理步驟中可以利用液態(tài)介質(zhì)浸濕和 /或者涂層。為此特別是考慮其它可生物降解的聚合物材料或者蠟狀材料。
借助上述依據(jù)本發(fā)明的方法特別地可以按照簡單方式產(chǎn)生本發(fā)明
的纖維無紡織物，其中纖維厚度平均為1至500 pm，并且其中還形成 表明本發(fā)明特征的區(qū)域，在這些區(qū)域上兩個或者更多個纖維無相界地 相互結(jié)合或者幾乎融合在一起。優(yōu)選在依據(jù)本發(fā)明的方法中使用一種 紡絲溶液，其中，明膠份額處于約IO至約40重量％的范圍內(nèi)。
明膠的凝膠強(qiáng)度在此優(yōu)選約120至約300 Bloom。
優(yōu)選將紡絲溶液加熱到約40°C或者更高，特別是約60至約97°C 范圍內(nèi)的紡絲溫度。這種溫度特別是允許容易地形成纖維無紡織物的 表明特征的區(qū)域，在這些區(qū)域上，兩個或者更多個纖維無相界地相互 結(jié)合或過渡成彼此。
優(yōu)選紡絲溶液在步驟(c)中加工之前脫氣，從而在無紡織物內(nèi)獲得 非常均一的纖維厚度的長纖維。
脫氣優(yōu)選借助超聲波進(jìn)行。
為在纖維內(nèi)產(chǎn)生部分交聯(lián)的明膠材料，優(yōu)選已經(jīng)向紡絲溶液加入 交聯(lián)劑。但交聯(lián)可以同樣和附加地在已經(jīng)紡成絲的纖維中通過與呈氣 態(tài)的或者處于溶液中的交聯(lián)劑的接觸而發(fā)生。
在將轉(zhuǎn)杯加熱到約100至約140°C的情況下，可以特別可靠地實(shí) 施依據(jù)本發(fā)明的方法。該溫度特別適用于以旋轉(zhuǎn)紡絲法對包括明膠材 料的水性紡絲溶液進(jìn)行加工。
15在已經(jīng)完成的現(xiàn)有無紡織物上優(yōu)選進(jìn)行進(jìn)一步的交聯(lián)，于是，該 交聯(lián)確定無紡織物內(nèi)明膠材料的最終交聯(lián)程度并因此確定無紡織物的 生物降解率。
對于交聯(lián)有多種方法可供使用，其中，酶的方法、絡(luò)合物形成體 的應(yīng)用或者化學(xué)方法是優(yōu)選的。
在化學(xué)交聯(lián)中，交聯(lián)借助一種或者多種反應(yīng)物實(shí)施，特別是利用 醛類實(shí)施，所述醛選自甲醛和二醛類、異氰酸酯類、二異氰酸酯類、
碳二亞胺類、二鹵代烷類，以及親水的二氧雜環(huán)丙烷(Dioxirane)類 和三氧雜環(huán)丁烷(Trioxirane)類，例如像1,4-丁二醇-二縮水甘油醚和 丙三醇-三縮水甘油醚。
特別是在醫(yī)療應(yīng)用中，推薦在交聯(lián)后從無紡織物或平面材料中去 除多余的交聯(lián)劑。
如前所述優(yōu)選的是，已經(jīng)向紡絲溶液添加交聯(lián)劑，并然后在制成 的無紡織物上可以說在第二步中實(shí)施進(jìn)一步的交聯(lián)，直至所希望的交 聯(lián)程度。
本發(fā)明的無紡織物特別是可以作為極具柔性的平面材料制造，在 此可以彈性地和非常良好地調(diào)制。此外，與海綿結(jié)構(gòu)相比，無紡織物 可以視為完全開放的結(jié)構(gòu)，該海綿結(jié)構(gòu)同樣已經(jīng)在組織工程中用作載 體材料使用并同樣是多孔的，但具有小室壁。
在此，特別是采用依據(jù)本發(fā)明提出的紡絲轉(zhuǎn)杯-紡絲法可以制造非 常小的長絲厚度，其中，明膠在整個紡絲過程期間僅須經(jīng)受非常短時 性的較高溫度，也就是說，明膠材料的溫度負(fù)荷在時間上可以受到非 常強(qiáng)地限制并形成由如下的明膠材料組成的纖維，所述明膠材料在其分子量光譜上基本上相應(yīng)于初始明膠材料。
依據(jù)本發(fā)明的無紡織物可以具有基本上統(tǒng)一的平均纖維厚度。
可選地，在本發(fā)明的框架內(nèi)無紡織物可以具有某一份額的如下纖 維，該纖維的平均纖維厚度將其與其它纖維相區(qū)別。特別是所述纖維 可以具有更大的平均纖維厚度。通過在無紡織物中使用兩種或者多種 纖維組成部分(所述纖維組成部分通過平均纖維厚度相區(qū)別)，可以 有針對性地影響所述無紡織物的機(jī)械強(qiáng)度值。
另選地或者作為補(bǔ)充地，兩層或者多層無紡織物又可以組合形成 一種平面材料，其中，各個層可以具有不同平均纖維厚度的纖維。不 言而喻，在這些平面材料中可行的是，將基本上統(tǒng)一平均纖維厚度的 纖維無紡織物層連同不同平均纖維厚度的多個纖維組成部分的無紡織 物層一起應(yīng)用。
具有不同平均纖維厚度(例如約25 (im連同約7^im)纖維組成部 分的無紡織物可以采用依據(jù)本發(fā)明的方法以如下方式實(shí)現(xiàn)，即，使用 如下的紡絲轉(zhuǎn)杯，在紡絲過程中，將具有不同尺寸噴嘴口的紡絲噴嘴 設(shè)置在該紡絲轉(zhuǎn)杯中。
在將依據(jù)本發(fā)明的無紡織物用作活細(xì)胞的載體材料時，與海綿結(jié) 構(gòu)或者編織結(jié)構(gòu)相比，無紡織物通過如下方式具有很大優(yōu)點(diǎn)，S卩，為 存放細(xì)胞而提供非常不同的空腔，從而可以找到其理想的存放部位。 這己經(jīng)適用于具有統(tǒng)一平均纖維厚度的無紡織物。


下面借助附圖以及實(shí)施例對本發(fā)明的所述的及其它優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì) 說明。
其中圖1示出用于實(shí)施依據(jù)本發(fā)明的方法的裝置的示意圖2a至c示出依據(jù)本發(fā)明的無紡織物不同放大程度的顯微照片；
圖3示出不同材料的上升高度/時間曲線圖4a至c示出用于測定圖3所示上升高度的裝置的示意圖；以及 圖5a和b示出依據(jù)本發(fā)明的細(xì)胞載體材料和傳統(tǒng)的細(xì)胞載體材料 的拉伸/伸長結(jié)果。
具體實(shí)施例方式
示例1:
纖維無紡織物的制造
豬皮明膠(300 Bloom)的20%的水性溶液通過將20 g明膠和80 ml 蒸餾水在室溫下混合而制造。在約60分鐘期間的明膠膨脹后，將溶液 加熱1小時到60°C并然后采用超聲波脫氣。
然后，該溶液如圖1所示利用紡絲裝置IO加工。同樣適用DEIO 2005 048 939 Al中所介紹的紡絲裝置，全部內(nèi)容參閱該文獻(xiàn)。
紡絲裝置10包括紡絲轉(zhuǎn)杯12，紡絲轉(zhuǎn)杯12可以由驅(qū)動機(jī)組14 環(huán)繞垂直的轉(zhuǎn)動軸16旋轉(zhuǎn)。
紡絲轉(zhuǎn)杯12具有用于容納水性明膠紡絲溶液的容器18，紡絲溶 液在紡絲過程期間可以連續(xù)通過漏斗20從注入管道22加注。
容器18在其外圓周上具有大量的開口 24，通過這些開口 24由離 心力將紡絲溶液以長絲形狀排出。
以距開口 24預(yù)先規(guī)定的距離a設(shè)置有圓筒壁部形式的收集裝置 26，該收集裝置用于收集成形為長絲或纖維的紡絲溶液?；谠诩徑z 轉(zhuǎn)杯12的旋轉(zhuǎn)速度確定的情況下，通過距離a而預(yù)先規(guī)定的飛行時間， 使得形成長絲或纖維的紡絲溶液如此程度固化，即，使其在碰到收集
18裝置26時基本上保持長絲形狀，另一方面，還可以形成如下的區(qū)域， 在所述區(qū)域內(nèi)，兩個或者更多個纖維或長絲幾乎相互融合在一起并產(chǎn) 生如下的結(jié)合部位，在這些結(jié)合部位上，消除了彼此相鄰而置的纖維
段的相界(特別是參閱圖2b)。
紡絲轉(zhuǎn)杯12連同驅(qū)動機(jī)組14以及收集裝置26設(shè)置在一個殼體 28內(nèi)，該殼體28將紡絲室與外部空間隔離。
在本實(shí)施例中，紡絲轉(zhuǎn)杯12以2000至3000轉(zhuǎn)/分的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速運(yùn) 行。轉(zhuǎn)杯12被加熱到130°C的溫度。明膠溶液被加熱到95°C并輸送 給轉(zhuǎn)杯12，從而可以進(jìn)行連續(xù)的長絲生產(chǎn)。借助抽吸將長絲作為無紡 布在收集裝置26上進(jìn)行收集。距離a約為20 cm并由此確定飛行時間 為約0.01 m sec。
通過紡絲轉(zhuǎn)杯12的容器18的開口 24、紡絲轉(zhuǎn)杯12的旋轉(zhuǎn)速度 以及紡絲溶液內(nèi)明膠濃度的數(shù)值，可以影響所獲得的長絲或纖維的平 均直徑。在本實(shí)施例中，開口 24的直徑約為0.9mm。
在前述實(shí)施例中，獲得纖維厚度在2.5至14 pm范圍內(nèi)(平均纖 維厚度7.5 pm士2.6pm)的長絲。例如在依據(jù)本發(fā)明的方法中可獲得的 無紡織物以不同的放大程度在圖2a至c中示出。
如圖2a所示相對疏松的無紡織物不言而喻地可以以更高的長絲密 度或者纖維密度獲得，但也可以將具有如圖2a中所示的密度的無紡織 物多重地疊放形成無紡布形式的自支承的平面構(gòu)件，或者放置在例如 像薄膜或者箔片的載體材料上。
圖2b以掃描電子顯微鏡照片示出采用依據(jù)本發(fā)明的方法獲得的 并且根據(jù)本發(fā)明的無紡織物30，無紡織物30具有大量由明膠材料組成 的纖維32以及特別是表明本發(fā)明長處的區(qū)域34，在這些區(qū)域34內(nèi)，兩個或者更多個纖維32相互無相界地結(jié)合。
在圖2c中，能夠在極化光下的光顯微鏡照片中看到各長絲36纏 結(jié)的效果，其中，纏結(jié)段通過亮-暗區(qū)域38顯現(xiàn)出來。
示例2:
細(xì)胞載體材料的制造
由實(shí)施例1所獲取的無紡織物沖裁出預(yù)先規(guī)定的平面件并按層地 疊放而置，直至實(shí)現(xiàn)具有所要求的單位面積重量的無紡布，所要求的 單位面積重量例如在約20至約500 g/m2的范圍內(nèi)。
在本實(shí)施例中，制造以150 g/n^的單位面積重量形成的多層無紡 布，并隨后借助氣態(tài)甲醛部分地交聯(lián)。交聯(lián)條件具體如下
無紡織物在超過10重量％的甲醛溶液的氣氛中培養(yǎng)(inkubieren) 約17小時。然后將無紡織物在約50%和79%的相對濕度下在溫濕條件 調(diào)節(jié)箱(Klimaschrank)中緩慢冷卻48小時。在這種情況下，完成交 聯(lián)反應(yīng)并除去多余份額的未消耗的甲醛(交聯(lián)劑)。
由這樣制造的無紡布沖裁出試樣并在試樣的吸水特性以及機(jī)械特 性方面與呈多孔的明膠海綿形式的傳統(tǒng)細(xì)胞載體材料以及由氧化纖維
素組成的材料進(jìn)行比較。 試樣寬度分別為1 cm。
圖3示出對于這三種材料關(guān)于時間地繪制的純水的上升高度，其 中，采用字母A標(biāo)注的曲線相應(yīng)于作為多層無紡織物的依據(jù)本發(fā)明的 無紡布，曲線B相應(yīng)于傳統(tǒng)的明膠海綿以及曲線C相應(yīng)于市場上可以 買到的傳統(tǒng)纖維素材料。
由在時間單位上對于吸水性的比較明顯看出，明膠材料明顯優(yōu)選于諸如用在試樣C中的纖維素材料。
于是，依照曲線A的、由依據(jù)本發(fā)明的無紡織物組成的無紡布的 試樣再次在每個時間單位的吸水能力方面明顯優(yōu)選于呈海綿形式的明
膠材料(曲線B)，這一點(diǎn)如同從圖3中看出的那樣。
這種明顯提高的吸水速度的實(shí)際優(yōu)點(diǎn)在于，例如像血液的液體更 快和更強(qiáng)烈地被吸收并在有傷口待處置的情況下可以更好地止血。
圖4a至c示意地示出測量對應(yīng)每個時間單位的上升高度的原理。 所準(zhǔn)備的試樣40通過夾子42自由向下懸掛地夾緊，并在放置于貯有 恒溫水(25°C)的水槽44的上方。測量開始時，盛有水的容器以如下 程度向上移動，使試樣浸入儲水器2mm深。此后，依賴于時間地記錄 由毛細(xì)力產(chǎn)生的上升高度并然后繪在依據(jù)圖3的曲線圖內(nèi)。畫在試樣 40上的尺(MalJstab) 46使得讀取上升高度變得容易。
對于寬度為15 mm和厚度為約1 mm的此前所介紹的試樣，也進(jìn) 行拉伸/伸長率測量，確切來講，是在干燥的狀態(tài)下(圖5a)進(jìn)行拉伸 /伸長率測量。在這種情況下，僅比較兩個明膠基的試樣，也就是說， 一個是依據(jù)本發(fā)明所制造的無紡布以及另一個則是傳統(tǒng)的海綿試樣， 這兩個試樣具有相同的尺寸設(shè)定。
從圖5a可以看出，與明膠海綿相比，依據(jù)本發(fā)明的明膠無紡布在 干燥狀態(tài)下(水含量約10重量％)具有更高的單位抗拉強(qiáng)度并此外在 干燥狀態(tài)下還允許明顯更大的伸長。明膠海綿試樣(曲線B)的拉伸/ 伸長率曲線已經(jīng)在伸長約7至8%后就折斷了，也就是試樣發(fā)生撕裂， 而依據(jù)本發(fā)明的無紡布試樣在觀察到試樣斷裂之前可以伸長約17%。 在此，此外與海綿試樣相比，還發(fā)現(xiàn)明顯更高的抗拉強(qiáng)度。
在試樣(圖5b)的完全水合狀態(tài)下，也就是在海綿的或依據(jù)本發(fā)明的無紡布的、交聯(lián)的明膠材料完全膨脹的狀態(tài)下，還看到更大和更 有意義的區(qū)別。水含量在這里關(guān)于明膠材料大于100重量％。
為進(jìn)行比較，使用尺寸為80x50x10 mm的標(biāo)準(zhǔn)海綿和尺寸為 80x50x1 mm依據(jù)本發(fā)明的無紡布。海綿具有的干燥單位面積重量為 120 g/m2，無紡布的干燥單位面積重量為180 g/m2。
在這里，海綿試樣在剛伸長約75%后就觀察到試樣斷裂(曲線B)， 而依據(jù)本發(fā)明的無紡布試樣在其最終斷裂之前則可以伸長400% (曲線 A)。水合狀態(tài)下無紡布(以2.6N的拉力)比海綿達(dá)到更高的強(qiáng)度。
這在無紡布材料作為細(xì)胞植入物的載體使用時具有特別重要的意 義，這是因?yàn)檫@允許主治醫(yī)生幾乎隨意使細(xì)胞植入物變形、伸長并與 患者所要處置的傷口的實(shí)際情況相配合。
示例3:
無糖棉花糖的制造
與實(shí)施例1類似地，制造具有如下組成的20重量％的水性紡絲溶
液
15gA型明膠，260 Bloom，食用品質(zhì) 15gA型明膠水解物，平均分子重量3千道爾頓 70 g水
染料(例如草莓)和香精(例如香草可樂)可以按照制造商說明 書添加。
權(quán)利要求
1.纖維無紡織物，所述纖維無紡織物包括由明膠材料組成的纖維，其中，所述纖維的厚度平均為1μm至500μm，以及其中所述無紡織物具有大量如下的區(qū)域，在所述區(qū)域上，兩個或者更多個纖維無相界地過渡成彼此。
2. 按權(quán)利要求1所述的無紡織物，其特征在于，所述纖維厚度平均為3|im至200pm，特別是為5pm至100|im。
3. 按權(quán)利要求1或2所述的無紡織物，其特征在于，所述纖維的所述明膠材料至少部分地交聯(lián)。
4. 按權(quán)利要求1至3之一所述的無紡織物，其特征在于，所述纖維的所述明膠材料主要無定形地存在。
5. 按權(quán)利要求4所述的無紡織物，其特征在于，所述纖維的所述明膠材料有60重量％或者更多是無定形地存在的。
6. 按權(quán)利要求1至5之一所述的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物對于純水的初始可潤濕性為1分鐘或者更短。
7. 按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物對于純水的毛細(xì)抽吸效應(yīng)在120秒內(nèi)產(chǎn)生15mm或者更多的上升高度。
8. 按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物的吸水能力為每克干燥的無紡織物4g或者更多。
9. 按權(quán)利要求8所述的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物的所述吸水能力為所述無紡織物干燥重量的IO倍或者更多。
10. 按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物，其特征在于，表面能為25mN/m或者更少，特別是為10mN/m或者更少。
11. 按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物，其特征在于，當(dāng)干燥狀態(tài)下所述無紡織物的比單位面積重量為每平方米"Og至180g時，抗撕裂強(qiáng)度為0.15N/mm2或者更多，并且水合的所述無紡織物的斷裂伸長率為150%，特別是為200%或者更多。
12. 按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物具有開放的多孔結(jié)構(gòu)，所述多孔結(jié)構(gòu)的透氣率為0.5 1/min cm2或者更多。
13. 按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物，其特征在于，所述纖維的所述明膠材料以部分交聯(lián)的凝膠型存在。
14. 按權(quán)利要求1至13之一所述的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物在水合狀態(tài)下形成閉孔的纖維狀凝膠結(jié)構(gòu)。
15. 按權(quán)利要求1至14之一所述的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物包括兩個或者更多個具有不同平均纖維厚度的纖維組成部分。
16. 按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物的由明膠材料組成的所述纖維采用轉(zhuǎn)杯紡絲法制造并且至少一部分所述纖維具有纏結(jié)的結(jié)構(gòu)。
17. 按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物，其特征在于，所述明膠材料包括具有200 Bloom或者更多的明膠。
18. 按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物，其特征在于，所述無紡織物包括至少一種其它類型的纖維，所述纖維由不同于所述明膠材料的其它材料形成。
19. 按權(quán)利要求17所述的無紡織物，其特征在于，所述其它材料選自脫乙酰殼多糖、卡拉膠、藻酸鹽、果膠、淀粉和淀粉衍生物、再生纖維素、氧化纖維素以及纖維素衍生物，例如像CMC、 HPMC、HEC和MC，明膠衍生物，特別是明膠對苯二甲酸酯、明膠氨基甲酸酯、明膠琥珀酸酯、明膠十二垸基琥珀酸酯、明膠丙烯酸酯以及明膠共聚物，例如像明膠-聚乳酸共軛物。
20. 具有一個層或者多個層的平面材料，其中，至少一個所述層包括按前述權(quán)利要求之一所述的無紡織物。
21. 按權(quán)利要求20所述的平面材料，其特征在于，第一層包括具有第一平均厚度的纖維的無紡織物以及第二層包括具有第二平均厚度的纖維的無紡織物，其中，所述第二平均厚度大于所述第一平均厚度。
22. 按權(quán)利要求20或21所述的平面材料，其特征在于，至少一個所述層包括按權(quán)利要求15所述的無紡織物。
23. 按權(quán)利要求20至22之一所述的平面材料，其特征在于，所述平面材料包括與所述纖維無紡織物平行地延伸的薄膜。
24. 按權(quán)利要求23所述的平面材料，其特征在于，所述薄膜形成用于所述無紡織物的載體層。
25. 按權(quán)利要求23或24所述的平面材料，其特征在于，所述薄膜形成阻止細(xì)胞增殖的阻擋層。
26. 按權(quán)利要求20至25之一所述的平面材料，其特征在于，所述薄膜對于細(xì)胞養(yǎng)分是能通過的。
27. 按權(quán)利要求20至26之一所述的平面材料，其特征在于，所述纖維無紡織物被定殖有活細(xì)胞，所述活細(xì)胞特別是指軟骨細(xì)胞或者成纖維細(xì)胞。
28. 按權(quán)利要求1至19之一所述的無紡織物或者按權(quán)利要求20至25之一所述的平面材料作為細(xì)胞定殖材料的應(yīng)用。
29. 按權(quán)利要求1至19之一所述的無紡織物或者按權(quán)利要求20至27之一所述的平面材料作為傷口覆蓋物的應(yīng)用。
30. 按權(quán)利要求1至19之一所述的無紡織物或者按權(quán)利要求20至27之一所述的平面材料作為醫(yī)療植入物的應(yīng)用。
31. 按權(quán)利要求1至19之一所述的無紡織物作為食品半成品的應(yīng)用。
32. 按權(quán)利要求1至19之一所述的無紡織物或者按權(quán)利要求20至27之一所述的平面材料在制造貯存藥品時的應(yīng)用。
33. 按權(quán)利要求32所述的應(yīng)用，其特征在于，所述明膠材料包括藥物有效物質(zhì)。
34. 按權(quán)利要求1至19之一所述的無紡織物或者按權(quán)利要求20至27之一所述的平面材料作為用于藥物有效物質(zhì)的載體的應(yīng)用。
35. 按權(quán)利要求34所述的應(yīng)用，其特征在于，所述藥物有效物質(zhì)包括凝血酶。
36. 按權(quán)利要求34或35所述的應(yīng)用，其特征在于，所述藥物有效物質(zhì)包括細(xì)胞生長調(diào)節(jié)劑，特別是肽藥物，特別是BM-P-2、 BM-P-6、BM-P-7或者TGF-fi、 IGF、 PDGF或者FGF。
37. 用于制造按權(quán)利要求1至19之一所述的纖維無紡織物的方法，所述方法包括以下步驟(a) 制備包括明膠材料的水性紡絲溶液；(b) 將所述紡絲溶液加熱到紡絲溫度；以及(c) 在紡絲裝置上利用紡絲轉(zhuǎn)杯加工已加熱的所述紡絲溶液。
38. 按權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，所述紡絲溶液包括如下份額的明膠，所述份額在約10重量％至約40重量％范圍內(nèi)。
39. 按權(quán)利要求37或38所述的方法，其特征在于，所述明膠具有約120Bloom至約300Bloom的凝膠強(qiáng)度。
40. 按權(quán)利要求37至39之一所述的方法，其特征在于，將所述紡絲溶液加熱到約60。C或者更高，特別是在約80至約97°C的范圍內(nèi)的紡絲溫度。
41. 按權(quán)利要求37至40之一所述的方法，其特征在于，所述紡絲溶液在步驟(c)中加工之前脫氣。
42. 按權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，所述脫氣采用超聲波進(jìn)行。
43. 按權(quán)利要求37至42之一所述的方法，其特征在于，所述紡絲溶液包括交聯(lián)劑。
44. 按權(quán)利要求37至43之一所述的方法，其特征在于，將所述轉(zhuǎn)杯加熱到約100。C至約140°C。
45. 按權(quán)利要求37至44之一所述的方法，其特征在于，所述無紡織物的所述纖維的所述明膠材料被交聯(lián)。
46. 按權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，所述交聯(lián)以酶的方式、在使用絡(luò)合物形成體的情況下或者以化學(xué)的方式實(shí)施。
47. 按權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，所述交聯(lián)借助一種或者多種醛化學(xué)地實(shí)施，所述醛特別是指甲醛。
48. 按權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，所述交聯(lián)分兩步來實(shí)施。
49. 按權(quán)利要求37至48之一所述的方法，其特征在于，使用具有不同尺寸紡絲口的紡絲轉(zhuǎn)杯，從而產(chǎn)生具有不同平均厚度的纖維。
全文摘要
為了提供相對于現(xiàn)有技術(shù)有所改善的纖維無紡織物，所述纖維無紡織物特別是也呈平面材料的形式或者是作為平面材料的一部分，其用作醫(yī)療技術(shù)中可生物降解的材料，特別是用作植入物或者用作活細(xì)胞的載體材料(組織工程)，還有如在食品技術(shù)中廣泛應(yīng)用的那樣，特別是可以用作食品半成品，提出纖維無紡織物包括由明膠材料組成的纖維，其中，纖維的厚度平均為1至500μm，并且其中無紡織物具有大量如下的區(qū)域，在所述區(qū)域上，兩個或者更多個纖維無相界地過渡成彼此。
文檔編號D04H3/00GK101627152SQ200880006591
公開日2010年1月13日 申請日期2008年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月2日
發(fā)明者丹尼斯·賴貝爾, 尤塔·霍夫曼, 邁克爾·阿勒斯 申請人:格利達(dá)股份公司;卡爾·弗羅伊登貝格兩合公司