专利名称：：用作细胞生长基质的扁平微纤维的制作方法
技术领域：
：本发明涉及利用微纤维化热塑性聚合材料的基质培养细胞。
背景技术：
：组织工程和伤口愈合是重建和/或再生失去的或损坏的组织的方法。早期在开发用于细胞生长的细胞外基质方面所作的努力包括使用可生物降解材料和生物可吸收材料。在这些基质的开发中，透明质酸和胶原己被釆用作为工程组织用于器官的置换、烧伤或溃烂皮肤的置换、骨丢失的置换或甚至用于脑组织的置换。这些材料通常是昂贵的并且在大量制备时具有可变的特性。诸如聚乳酸均聚物和聚已内酯均聚物之类的聚合物及其相关的共聚物和共混物作为支架和/或细胞外基质提供用于细胞渗透和聚合物降解的多孔结构。然而，为了成功进行组织再生，足够的细胞增殖和适当的分化必须在三维细胞复合物中实现。非织造织物已经在组织应用中被用作的支架，如以下文献中所述Aigner,J.等，"CartilageTissueEngineeringwithNovelNonwovenStructuredBiomaterialBasedonHyaluronicAcidBenzylEster，，，J.Biomed.Mater.Res.,1998，42，172-181(爱格纳等人，"基于透明质酸苄基酯的新型非织造结构生物材料的软骨组织工程"，《生物材料研究杂志》1998年第42巻第172-lSl页)；Bhat,G.S.,"NonwovensasThree-DimensionalTextilesforComposites"，Mater.Manuf.Process,1995,J^，67-688(巴哈特，"非织物作为三维纺织物用于复合材料"，《材料制造处理》1995年第10巻第67-688页)；Ma，T.，"TissueEngineeringHumanPlacentaTrophoblastCellsin3-DFibrousMatrix:SpatialEffectsonCellProliferationandFunction",Biotechnol.Prog.,1999，U,715-724(马，"三维纤维基质中的人胎盘滋养层细胞组织工程对细胞增殖和功能在空间上的影响"，《生物工艺学进展》，1999年第15巻第715-724页)以及Bhattarai,S.R.等，"NovelBiodegradableElectrospunMembrane:ScaffoldforTissueEngineering",Biomaterials,2004，21，2595-2602(巴塔拉伊等人，"新型可生物降解的静电纺丝膜用于组织工程的支架"，《生物材料》，2004年第25巻第2595-2602页)。细胞生物学研究细胞(组成生物体的基本单位)的结构和功能。人体的形态和功能是其组成细胞的形态、功能和行为的总和。因此，该领域的研究己发展为使得对疾病的预防和治疗以及人的行为有了更好的了解。技术和方法学的改进已使细胞生物学在对细胞的了解上发展到了新的水平。在生长的细胞系统中，循环是通过母细胞分裂成两个子细胞而形成细胞来发生的。该循环在多细胞机体中以及在分离细胞的培养中发生。细胞的所有组分在以有丝分裂(核分裂)和胞质分裂(细胞质的分裂)的分裂事件结束的循环中加倍。多细胞机体中的细胞通过细胞分化变成特化细胞以执行特定功能。更高级的有机体的生命周期从单细胞阶段开始，并且随着个体的生长变得更复杂并且呈现出其特征形式。由于特化细胞类型的群体以某种模式保持聚集，因此分化的细胞维持其特征形式和个性。几种细胞类型构成组织，并且不同的组织形成器官。细胞及其细胞组分的运动是相对于它们的环境来说的。极为多样的移动(作为一种运动形式)与变形虫的运动类似。这种细胞内运动通过形成伪足而完成，其中细胞质在伪足延出和收回过程中活跃地流动。在一些情况下，已知该细胞施加了改变胚胎的发育组织和器官的形状的力。细胞通过体腔、淋巴管和组织间隙蠕动，以寻找并吞食细菌、异物和已死亡或正在死亡的细胞。在伤口愈合的活动中，邻近细胞向伤口表面蠕动，覆盖伤口表面，同时其它细胞渗透并且填补间隙。组织细胞以约0.5至50微米/分钟的速度非常缓慢地蠕动，然而，结构细胞(例如成纤维细胞)在约一小时内增加其自身的长度，并以大约1至2毫米/天的速度移动。有关细胞和细胞生物学的更多信息可见于McGraw-HillEncyclopediaofScience&Technology,1987,317-384(《麦格劳-希尔科技百科全书》，1987年，第3巻第317-384页)。在开发用于细胞生长的基质中，细胞分化和增殖相对于传统的培养技术来说常常很困难。培养的细胞通常被从其组织特异性细胞外基质分离出来，接着悬浮在生长培养基中，在该培养基中其附着在培养皿的底部以形成汇合单层。细胞常常丧失其形态以及其生化特性和功能特性。因此，去分化细胞与其最初的组织环境相比可能有不同的行为。为了细胞增殖和分化的进行，必须附着到具有足够表面积的支架上。该支架或基质表面可用肽序列进行改性以促进细胞的识别和快速粘附。此外，三维基质需要多孔结构，以允许营养物质和气体扩散进入附着在纤维上的大量细胞。营养物质、气体与废物在整个支架上在增殖的细胞间进行自由交换对于维持细胞活力是必要的。这使得基质在扩展时期内可用作分化和增殖的载体。
发明内容本发明涉及培养细胞的制品和方法。在一个方面，提供了培养细胞的方法，包括分散在细胞培养基中、平均有效直径小于20微米、基本呈矩形的、取向的热塑性微纤维基质，并且在该基质上接种细胞。微纤维的平均有效直径通常为0.01至10微米，并且横向纵横比(宽度比厚度)为1.5:1至20:1。微纤维的横截面积为0.05至3.0pm2。本发明的纤维基本呈矩形，在形状上有利于细胞附着，相对于直径相同的横截面呈圆形或正方形的纤维具有更大的表面积。基质中纤维的刚度和三维结构使得细胞可保持其分化和增殖能力。在另一方面，本发明提供用于培养细胞的微纤维化制品，该制品包括具有整合的基质的热塑性聚合物膜，所述整合的基质是具有平均有效直径小于20微米的、取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维，所述微纤维化制品被分散在细胞培养基中。该微纤维被整合进微纤维化制品中的深度达到IO微米或更大，所述制品位于热塑性膜的至少一个表面上。作为另外一种选择，该微纤维化制品可在热塑性膜的整个厚度上具有微纤维化形态。本发明提供被接种到微纤维基质表面上的细胞，其中该基质浸入细胞培养基中。细胞培养基可含有来自多种细胞系的细胞。此外，本发明包括具有至少一个微纤维化表面的膜的制品，在该微纤维化表面上，细胞生长基质是组织支架。同样，本发明包括作为多孔装置的基质的微纤维化制品。本发明的以上概述并非旨在描述本发明每个公开的实施例或每个实施方案。下面的附图和具体实施方式更具体地举例说明了示例性实施例。图1为取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维的扫描电镜照片的数字图象，所述微纤维分散在实例2的细胞培养基中。具体实施例方式对于下面定义的术语，除非权利要求或说明书的其它地方给出不同的定义，否则这些定义应被应用。术语"微纤维化制品"被定义为被高度取向的、有空隙(voided)的或有微空隙的(microvoided)热塑性膜、薄片或泡沫，其可通过施加足够的流体能量以破坏表面而被微纤维化。所述表面包括从取向的膜基板制备的取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维基质。可选地，微纤维可从膜的微纤维化表面获得。术语"有空隙的"可以是热塑性聚合物的有微空隙的膜，或从半结晶性聚合物和空隙引发粒子的不混溶混合物制备的有空隙膜。如本文所用，术语"膜"将涵盖薄片(包括发泡薄片)，并且还应该理解，具有相同设置的微纤维化表面也可釆用其它构造和外形(例如管状)。术语"有空隙的"包括"有微空隙的"。术语"细胞系"为在有利条件下不断增长和复制的细胞培养物。细胞系起源于具有有限寿命的细胞培养物，并且如果以所需的间隔维持并分盘，则可进行有规律地培养。术语"细胞培养基"为盐、碳水化合物、维生素、氨基酸、代谢前体、生长因子、激素和痕量元素的复杂混合物。培养基组分可根据具体的目标细胞系而改变。术语"完全生长培养基"应由添加了激素、痕量元素、生长因子和血清的细胞培养基组成。其为是一种维持细胞或微生物的活力的物质。'"培养细胞"被定义为在合成环境(即完全培养基)中生长的细胞。例如，哺乳动物细胞的培养可取决于生长培养基、pH值、温度、渗透度和其它因素。细胞培养是独立于生物体的细胞的生长。术语"细胞的收获"即从细胞培养基移出细胞。细胞系可锚定于培养皿或培养瓶中以单层生长。细胞系也可锚定于取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维基质上以在三维结构中生长。这些细胞以规律的间隔进行继代培养以维持细胞活力。术语"汇合度"是指细胞在基质上的生长程度。术语"接种"是指将细胞置于取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维基质上的操作或步骤，所述基质分散在细胞培养基中。术语"哺乳动物细胞"指衍生自小鼠、人、猴子和大鼠细胞系的多种来源，但并不限于此。'术语"细胞外基质"由包含取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维的基质的合成支架组成，所述微纤维的基质用于细胞在三维结构中增殖和分化。术语"可生物降解的"是指微纤维或微纤维化制品通过天然存在的微生物(例如细菌、真菌、藻类)的作用和/或天然环境因素而降解。术语"生物可吸收的"是指微纤维或微纤维化制品可通过生化作用和/或水解作用被分解，并由活组织吸收。术语"微纤维化的程度或深度"指少至10微米，但是可以最多50微米或更大、100微米或更大，最多整个微纤维化膜的厚度，其通过蓬松度进行测量。术语"平均有效直径"是指取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维，其中有效直径是该微纤维的宽度和厚度的平均值的度量。由端点表示的数值范围详述包括包含在该范围内的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4禾卩5)。如本说明书以及所附的权利要求中所使用的，"一种"、"该"和"所述"包括复数指代，除非内容另外清楚指出。因此，例如，包含"该化合物"的组合物这一表达方式包括两种或更多种化合物的混合物。如本说明书以及所附权利要求中所用，术语"或"通常是以其包括"和/或"的含义使用，除非该内容另外明确指出。除非另外指明，否则说明书和权利要求中所用的表示数量或成分的所有数字、特性的量度等在所有情况下均应理解为被术语"约"所修饰。因此，除非有相反的指示，否则在上述说明书和所附权利要求中设定的数字参数为近似值，该近似值的改变可取决于通过本领域的技术人员利用本发明的教导内容而获得的所需特性。在最低限度上，.并且无意于将等同原则的应用受制于权利要求的范围，每个数字参数应至少按照所报告的有效数字之数并且通过应用普通的舍入技术来理解。虽然在本发明的广泛范围内设定的数字范围和参数为近似值，但具体例子中设定的数值会尽可能准确地报告。然而，任何数值都固有地含有一定的误差，这些误差必定是由它们各自的试验测定中存在的标准偏差引起。本发明提供用于培养细胞的方法。该方法包括提供取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维的基质，该基质分散在细胞培养基中。在另一个实施例中，该方法包含分散在细胞培养基质中的微纤维化制品，其中微纤维上还接种有细胞。该微纤维的平均有效直径小于20微米，并且表面积大于0.25m2/g。在本发明中所使用的微纤维化制品包括整合到取向的热塑性膜上的取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维的基质，该基质用于在三维阵列中培养细胞以进行细胞的增殖和分化。微纤维化制品在伤口愈合和组织工程应用中提供细胞附着和增殖。取向的热塑性聚合物微纤维提供刚度和矩形几何形状。制造这些纤维提供了高的强度、纤维间的间隙和纤维几何形状。微纤维可以具有至少5GPa的拉伸模量。微纤维分散在细胞培养基中，并且进一步接种有培养细胞。用细胞接种微纤维允许具有高密度的细胞和广泛的延展性。可用于形成微纤维和微纤维化制品的聚合物包括任何可熔融加工的热塑性晶体聚合物、半结晶性聚合物或可结晶聚合物。半结晶性聚合物由非晶区和晶区的混合物组成。晶区更为有序，并且链段实际上包络在晶格中。一些聚合物可通过热处理、拉伸或取向，并且通过溶剂诱导进行半结晶，其中这些方法可控制真晶成度。本发明中可用的半结晶性聚合物包括聚乙烯、聚丙烯、聚氧甲烯、聚偏氟乙烯、聚甲基戊烯、聚(乙烯-氯三氟乙烯)、聚氟乙烯、聚环氧乙烷、聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、尼龙6、尼龙6,6、尼龙6,12、聚丁烯和热致性液晶聚合物。优选的聚烯烃包括容易以低成本获得的聚丙烯和聚乙烯，并且可在微纤维化制品中提供期望的特性，例如高模量和高拉伸强度。可用的聚合物优选为可经过处理以具有高定向比的聚合物，这种聚合物在某种程度上增强了机械完整性，并且具有半结晶性的性质。取向的半结晶性聚合物显著改善了在取向方向上的强度和弹性模数，并且低于其熔点的半结晶性聚合物的取向形成了链折叠和链缺陷较少的取向晶相。对于取向的半结晶性聚合物，最有效的温度范围在聚合物的a结晶温度与其熔点之间。a结晶温度或a过渡温度对应于聚合物的次级转变，在该次级转变中晶体亚单元可在较大的晶体单元中移动。因此，在这方面优选的聚合物为显示出a过渡温度(T。。)的聚合物，并且包括，例如高密度聚乙烯、线形低密度聚乙烯、乙烯-a-烯烃共聚物、聚丙烯、聚偏二氟乙烯、聚氟乙烯、聚(乙烯三氟氯乙烯)、聚氧甲烯、聚环氧乙烷、乙烯-乙烯醇共聚物及其共混物。微纤维和微纤维化制品也可由具有热塑性聚合物组分和空隙引发组分的、有空隙的、取向的膜制备而成。这种取向的有空隙的膜在美国专利No.6,331，343(perez(佩雷斯)等人)和美国专利No.6，645,618(hobbs(霍布斯)等人)中有所描述。使用有空隙的、取向的膜时，热塑性聚合物组分包括所描述的聚合物，包括均聚物、共聚物和共混物。该热塑性聚合组分还可以包括少量的第二聚合物，以给本发明的微纤维化制品赋予期望的特性。这种共混物的第二聚合物可以是半结晶性或无定形的，并且基于脂族聚酯组分的重量而言，通常小于30重量％。可添加少量的其它聚合物(例如)用以增强刚度、抗断裂性、EImendorff抗撕强度、伸长、拉伸强度和冲击强度，这是本领域己知的。选择空隙引发组分以使得其在半结晶性聚合物组分中不混溶。其可以是平均粒度为约O.l至20微米(优选为1至IO微米)的有机或无机固体，并且可以是任何形状，包括非晶形、菱面体、纺锤形、板状、菱形、立方体和球体。可作为空隙(void)引发组分的可用无机固体包括实心玻璃或中空玻璃、陶瓷或金属颗粒、微球体或小珠；沸石颗粒；无机化合物，包括但不限于诸如二氧化钛、氧化铝和二氧化硅之类的金属氧化物；金属、碱金属和碱土金属碳酸盐或硫酸盐；高岭土、滑石粉、炭黑等。选择无机空隙引发组分以使其具有较小的表面相互作用，由于化学性质或物理形状，当其分散在脂族聚酯组分中时，通常无机空隙引发组分不应与聚合物组分发生化学反应(包括路易斯酸/碱相互作用)，并且具有最小的范德瓦尔斯相互作用。优选的空隙引发组分包含热塑性聚合物(包括半结晶性聚合物和非晶态聚合物)，以提供与第二聚合物组分不混溶的共混物。不混溶的共混物显示出多种非晶相，这些非晶相(例如)使用差示扫描量热计或动态力学分析通过存在的多个非晶态玻璃化转变温度而确定。如本文所用，"不混溶性"是指具有有限溶解度和非零界面张力的聚合物共混物，也就是说，混合的自由能大于零的共混物<formula>formulaseeoriginaldocumentpage13</formula>聚合物的可混和性由热力学和动力学因素确定。非极性聚合物的常用可混和性预测因子为溶解参数的差值或弗洛里-赫金斯相互作用参数。对于具有非特异性相互作用的聚合物，例如聚烯烃，弗洛里-赫金斯相互作用参数可通过溶度参数之差的平方乘以系数(V/RT)而算出，其中V为重复单元非晶相的摩尔体积，R为气体常数，并且T为绝对温度。因此，两种非极性聚合物之间的弗洛里-赫金斯相互作用参数始终为正数。可用作空隙引发组分的聚合物包括上述半结晶性聚合物以及非晶态聚合物，选择的这些聚合物从熔融状态冷却后可立即形成离散相。可用的非晶态聚合物包括(但不限于)聚苯乙烯、聚碳酸酯、一些聚烯烃、环状烯烃共聚物(COC)(例如乙烯降冰片烯共聚物)和韧化聚合物(例如苯乙烯/丁二烯橡胶(SBR)和乙烯/丙烯/二烯橡胶(EPDM))。使用不混溶聚合共混物时，可选择第一热塑性聚合物组分和空隙引发聚合物组分的相对量以使得第一热塑性聚合物形成连续相，并且空隙引发聚合物组分形成不连续相。由于共混物中空隙引发聚合物的量的增加，因此将达到一个组成范围，在该组成范围内空隙引发聚合物不再易于被确定为分散相或离散相。共混物中空隙引发聚合物的量的进一步增加将生成两个双连续相，然后引起相转化(其中空隙引发聚合物成为连续相)。优选地，热塑性聚合组分形成连续相，同时空隙引发组分形成分散在第一聚合物连续相中的分散相或离散相。如果空隙引发聚合物为半结晶性并且以足以形成双连续相的量使用，微纤维化之后的取向将形成两种不同微纤维的复合结构，这两种微纤维分别得自热塑性聚合物组分和空隙引发聚合物。通常，当空隙引发组分的量增加时，最终的膜中空隙的量也会增加。因此，受膜中空隙的量所影响的特性(例如机械性能、密度、透光率等)将取决于空隙引发组分的添加量。优选地，无论空隙引发组分是有机的还是无机的，组合物中空隙引发组分的量为1重量。/。至49重量％，更优选为5重量％至40重量％，最优选为5重量％至25重量％。在这些组成范围中，第一热塑性聚合物可形成连续相，同时空隙引发组分形成离散相、不连续相。另外，所选的空隙引发聚合物组分必须与所选的半结晶性聚合物组分不能混溶。在本文中，不混溶性是指离散相不会以基本方式溶解到连续相中，即离散相必须在由连续相提供的基质中形成分离的、可识别的区域。高熔体强度聚丙烯泡沫可用于制备微纤维化制品。发泡聚丙烯可由丙烯均聚物组成或可包含具有50重量％或以上的丙烯单体含量的共聚物。此外，发泡聚丙烯可包含丙烯均聚物或共聚物与除丙烯均聚物或共聚物之外的均聚物或共聚物的混合物或共混物，如美国专利No.6，468,451(佩雷斯等人)中所述。尤其可用的丙烯共聚物为丙烯与一个或多个非丙烯单体的共聚物。丙烯共聚物包括丙烯的无规共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物以及选自由C3-C8a-烯烃和C4-C10双烯组成的群组的烯烃单体。丙烯共聚物也可包括丙烯的三元共聚物和选自C3-C8a-烯烃组成的组的a-烯烃，其中这种三元共聚物的a-烯烃含量优选小于45重量％。03-08a-烯烃包括l-丁烯、异丁烯、l-戊烯、3-甲基-l-丁烯、l-己烯、3,4-二甲基-l-丁烯、l-庚烯、3-甲基-l-己烯等。C4-C10双烯的例子包括1,3-丁二烯、1，4-戊二烯、异戊二烯、1，5-己二烯、2，3-二甲基己二烯等。其它可添加到泡沫组分中高熔体强度聚丙烯的聚合物包括高、中、低和线形低密度聚乙烯、氟聚合物、聚(l-丁烯)、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物、乙烯/丙烯共聚物、苯乙烯/丁二烯共聚物、乙烯/苯乙烯共聚物、乙烯/丙烯酸乙酯共聚物、离聚物和热塑性弹性体(例如苯乙烯/乙烯/丁烯/苯乙烯(SEBS))，以及乙烯/丙烯/双烯共聚物(EPDM)。脂族聚酯也可用于制备微纤维化制品或微纤维，其包括聚(羟基链烷酸酯)的均聚物和共聚物以及衍生自一种或多种链烷二醇与一种或多种链烷二羧酸(或酰基衍生物)的反应产物的脂族聚酯的均聚物和共聚物。也可使用脂族聚酯与一种或多种另外的半结晶性或非晶态聚合物的可混溶与不混溶的共混物。一类可用的脂族聚酯是聚(羟基链烷酸酯)(得自羟基酸的縮合反应或开环聚合反应)或其衍生物。适用的聚(羟基链垸酸酯)可由化学式H(O-R-C(O)-)n-OH表示，其中R为直链或支链的亚垸基部分，并且n为1到20之间的数，优选为1到12之间的数。R还可包含一个或多个链中(即位于链中)醚氧原子。通常，羟基酸的R基使得侧链羟基为伯羟基或仲羟基。可用的聚(羟基链垸酸酯)包括(例如)以下物质的均聚物和共聚物聚(3-羟基丁酸酯)、聚(4-羟基丁酸酯)、聚(3-羟基戊酸酯)、聚(乳酸)(也称为聚交酯)、聚(3-羟基丙酸酯)、聚(4-氢戊酸酯)、聚(3-羟基戊酸酯)、聚(3-羟基己酸酯)、聚(3-羟基庚酸酯)、聚(3-羟基辛酸酯)、聚对二氧环己酮和聚己酸内酯、聚乙醇酸(也称为聚乙交酯)。也可使用两种或更多种上述羟基酸的共聚物，例如3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯的共聚物、乳酸盐和3-羟基丙酸酯的共聚物以及乙交酯和对二氧环己酮的共聚物。也可使用两种或更多种聚(羟基链垸酸酯)的共混物，以及与一种或多种半结晶性或非晶态聚合物的共混物。另一类可用的脂族聚酯包括衍生自一种或多种链烷二醇与一种或多种链垸二羧酸的反应产物(或酰基衍生物)的脂族聚酯。这种聚酯具有以下通式oO00zIIII、zIIII\HOfC-R"-C)^OR'0—C-R"-C—C^R'O^H其中R'和R"分别表示可以是直链或支链并具有1到20、优选具有1到12个碳原子的亚烷基部分，并且m是使得酯为聚合物的数，并且优选是使得脂族聚酯的分子量为10,000至300,000，优选为约30,000至200,000的数。每个n独立地为0或1。R，禾tlR"还可包含一个或多个链中(即位于链中)醚氧原子。脂族聚酯的例子包括衍生自以下物质的均聚物和共聚物(a)—种或多种下列二元酸(或其衍生物)琥珀酸、己二酸、1，12-二羧基十二垸、富马酸和马来酸，以及(b)—种或多种下列二醇乙二醇、聚乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、二甘醇和聚丙二醇，以及(c)任选少量(即0.5-7.0摩尔％)的具有多于两个官能度的多元醇，例如甘油、新戊二醇和季戊四醇。这类聚合物可包括聚(丁二酸丁二醇酯)均聚物、聚(己二酸丁二醇酯)均聚物、聚(己二酸丁二酸丁二醇酯)共聚物、聚(丁二酸己二酸乙二醇酯)共聚物和聚(己二酸乙二醇酯)均聚物。市售的脂族聚酯包括聚交酯、聚乙交酯、聚交酯和乙交酯的共聚物、L-丙交酯和三亚甲基碳酸酯的共聚物、聚(对二氧环己酮)、聚(丁二酸丁二醇酯)和聚(己二酸丁二醇酯)。特别可用的脂族聚酯包括衍生自半结晶性聚乳酸的脂族聚酯。聚乳酸(或聚交酯)的主要降解产物是乳酸(这在自然界中是常见的)，是无毒的并且广泛用于食品、制药和医学行业。聚合物可通过乳酸二聚体、丙交酯的开环聚合反应制备而成。乳酸具有光学活性，并且二聚体存在四种不同的形式L，L-丙交酯、D,D-丙交酯、D，L-丙交酯(内消旋丙交酯)以及L，L-丙交酯和D,D-丙交酯的外消旋混合物。通过聚合这些作为纯化合物或作为共混物的丙交酯，可获得具有不同立体构型和不同物理特性(包括结晶度)的聚交酯聚合物。L，L-丙交酯或D,D-丙交酯生成半结晶性聚交酯并且是优选的，同时衍生自D,L-丙交酯的聚交酯是非晶态的。聚交酯优选具有高对映体比率以最大化聚合物固有的结晶度。聚(乳酸)的结晶度是基于聚合物主链的规整性和与其它聚合物链线性结晶的能力。如果相对少量的一种对映体(例如D-)与相对的对映体(例如L-)共聚合，聚合物链会变为不规则的形状，并且结晶较少。基于这些原因，为了最大化结晶度，期望具有的聚(乳酸)为至少85%，优选至少90%,并且最优选至少95%的一种异构体。近似等摩尔的D-聚交酯和L-聚交酯的共混物也可用于本发明中。与D-聚交酯和L-聚交酯各自相比(约190°C)，该共混物形成了具有较高熔点(约21(TC)的独特晶体结构，并且具有改善的热稳定性。可参考(H.Tsuji)等人的Polymer《聚合物》，1999年第40巻第6699-6708页。也可使用聚(乳酸)与其它脂族聚酯的共聚物，包括嵌段和无规共聚物。可用的共聚单体包括乙交酯、e-丙内酯、四甲基乙交酯、e-丁内酯、Y-丁内酯、新戊内酯、2-羟基丁酸、a-羟基异丁酸、a-羟基戊酸、a-羟基异戊酸、a-羟基己酸、a-羟乙基丁酸、a-羟基异己酸、a-羟基-P-甲基戊酸、a-羟基辛酸、a-羟基癸酸、a-羟基肉豆蔻酸和a-羟基硬脂酸。聚(乳酸)与一种或多种其它脂族聚酯或一种或多种其它聚合物的共混物也可用于本发明中。可用的共混物的例子包括聚(乳酸)和聚(乙烯醇)、聚乙二醇/聚丁二酸酯、聚环氧乙烷、聚己酸内酯和聚乙交酯。在脂族聚酯与第二非晶态或半结晶性聚合物的共混物中，如果第二聚合物以相对较小的量存在，第二聚合物通常会形成分散在脂族聚酯连续相中的离散相。由于共混物中第二聚合物的量的增加，因此将达到一个组成范围，在该组成范围内第二聚合物不再易于被确定为分散相或离散相。共混物中第二聚合物的量的进一步增加将生成两个双连续相，然后引起相转化(其中第二聚合物成为连续相)。优选地，脂族聚酯组分形成连续相，同时第二组分形成分散在第一聚合物的连续相中的不连续相或分散相，或者两种聚合物形成双连续相。当第二聚合物以足以形成双连续相的量存在时，随后的取向和微纤维化可形成包含两种聚合物的微纤维的复合制品。可用的聚交酯可通过以下专利所述进行制备美国专利No.6，111,060(Gmber(葛鲁柏)等人);美国专利No.5,997，568(Liu(刘))；美国专利No.4,744,365(Kaplan(卡普兰)等人)；美国专利No.5,475，063(卡普兰等人);WO98/24951(Tsai(蔡)等人);WO00/12606(蔡等人)；WO84/04311(Lin(林))；美国专利No.6，117,928(Hiltunen(希尔图南)等人);美国专利No.5,883，199(McCarthy(麦卡锡)等人);WO99/50345(Kolstad(科斯塔德)等人);WO99/06456(Wang(王)等人)；WO94/07949(葛鲁柏等人)；WO96/22330(Randall(兰德尔)等人)；WO98/50611(Ryan(赖安)等人)；美国专利No.6143863(葛鲁柏等人)；美国专利No.6，093,792(Gross(格罗斯)等人);美国专利No.6，075，U8(王等人)和美国专利No.5，952，433(王等人)。也可参考J.W.Leenslag,etal.,J.Appl.PolymerScience.1984，^2829-2842(李斯拉格等人，《应用聚合物科学杂志》，1984年，第29巻第2829-2842页)禾QH.R.Kricheldorf,Chemosphere,2001,H49-54(克瑞德夫，《光化层》，2001年，第43巻第49-54页)。制备微纤维或微纤维化制品时，应选择聚合物的分子量以使得聚合物在给定的加工条件下是可熔融加工的。聚交酯的分子量(例如)可为约10，000至300,000，并且优选为约30,000至200,000。可熔融加工是指聚合材料在用于处理膜的温度下是流体或可用泵抽取的，并且在该温度下没有显著降解或胶凝。一般来讲，聚合物的分子量超过缠结分子量，其通过粘度对分子量(Mn)的双对数坐标图而确定。高于缠结分子量时图的斜率为约3.4，然而分子量较低的聚合物的斜率为1。已经开发出制备高取向微纤维化热塑性聚合膜的一般方法。聚合物膜通过使用T型模或"衣架模"的典型熔体挤出而形成，并且使用多辊层叠件而进行淬火。将辊的温度维持在2rc左右，使得挤出的膜迅速地淬火并且使结晶最小化，即，该膜基本上为非晶态。然后，使用两步法拉伸膜或挤出的外形。在第一步中，在高于玻璃化转变温度的温度下，将膜以相对较高的应变速率拉伸到足够的拉伸比使得膜产生微空隙，但不会受到重大损坏。该膜可通过多种方法进行拉伸，包括但不限于辊拉(压延)、使用热轧辊的纵向取向、区域拉伸或液体培养基中的热拉伸。纵向取向已被广泛用于传统的膜加工，这种膜加工经常用在顺序双轴取向加工的第一步中。如果使用成空隙剂，由于粒子从热塑性聚合物脱粘可实现广泛的空隙形成。同样，成空隙剂可以被添加到聚合物熔体中以改善微纤维化效率，例如非相容聚合物、二氧化硅、碳酸钙或云母材料，或用以赋予微纤维所需的特性，例如抗静电剂或着色剂。通常，第一步中可根据使用的聚合物达到4:1-6:1的拉伸比。结晶可在熔融处理过的膜中形成，该膜包含(例如)脂族聚酯和空隙引发组分。优选的是，脂族聚酯膜基本上非晶态并且通过后续加工(例如压延、拉伸、再结晶和再结晶后的退火)的最佳结合增加了结晶度。据信膜结晶度的最大化将提高微纤维化效率。通常，脂族聚酯被浇铸为基本非晶态的膜，然后通过应变诱导结晶使结晶度增加。具体可用的脂族聚酯/空隙引发组分共混物的组合包括，例如聚交酯和无机粒子(例如CaC03)以及聚交酯和聚丙烯。在具有微空隙的膜中，选择有空隙的膜的取向条件以使得膜的完整性得以维持。因此，当纵向和/或横向拉伸时，选择温度以避免连续相的基本撕裂或分裂并且使膜完整性得以维持。如果温度过低或取向比过高，膜会特别易于撕裂或者甚至受到重大损伤。优选地，取向温度高于连续相的玻璃化转变温度。这种温度条件允许在X和Y方向具有最大取向而不损怀膜的完整性，使膜的空隙形成最大化，并且因此尽可能地使表面微纤维化变得容易。在膜中，当变形应力由于取向超过聚合物分子的解缠比率时，会发生小的破损或撕裂(微空隙)。可参考(例如)RogerS.PorterandLi-HuiWang，JournalofMacromolecularScience-Rev.Mac匪ol.Chem.Phys"C35(l)，63-115(1995)(波特和王丽辉，《高分子科学期刊-高分子物理化学》，第C35(1)巻，第63-115页U995年))。—第二步的拉伸过程在低于聚合物熔点并比第一步温度较高的拉伸温度下进行。在这一步中，所述膜被进一步拉伸为较高的比率并且观察到微纤维结构。分子取向的增加可使用X射线散射进行测量并且通过DSC改变结晶度。通常在第二步中，由于施加在该方法中的更高取向和温度，结晶度显著增加。优选的拉伸方法是使用以不同速度运行的热轧辊进行纵向取向。最终的有空隙的或有微空隙的膜具有银色外观并且在拉伸方向(纵向)上可被容易地分裂。另外的拉伸步骤使得膜进一步取向，但并不是必要的。例如，有了聚交酯，膜可被拉伸其长度的6倍以上。在一个实施例中，有了聚交酯，总拉伸比大于6:1并且优选在9:1至约18:1的范围内。"总拉伸比"为膜最终面积与膜初始面积的比率。如果膜为单轴取向，总拉伸比为膜最终长度与膜初始长度的比率。单轴拉伸引起结晶并形成纤维形态。取向纤维可被视为具有类似绳的外观。选择拉伸条件以便为膜赋予空隙或微空隙(超过5%，通过密度的变化进行测量)。可对拉伸后的膜进一步加工。例如，膜可通过使膜经受足以进一步使脂族聚酯组分结晶的温度同时抑制膜在两个拉伸方向縮回而进行退火或热定型。取向后，可将空隙施加到不混溶共混物的膜上。随着膜的拉伸，由于两种组分的不混溶性和两相之间较差的附着性，两种组分分离。当膜包含连续相和不连续相时，不连续相用于引发在连续相的基质中仍保持基本上离散、不连续的空隙。当两个连续相存在时，形成的空隙在整个聚合物膜上是基本上连续的。典型的空隙具有主要尺寸X和Y，分别与纵向和横向的取向度成比例。次要尺寸Z(垂直于膜平面)仍保持基本上与取向前离散相(空隙引发组分)的横截面尺寸相同。由于不混溶共混物的相之间较差的应力传递，因此出现空隙。据信共混物组分之间的低分子吸引力是造成不混溶相行为的原因；当膜通过取向或拉伸而受力时，低界面张力导致空隙的形成。空隙具有相对平坦的形状、不规则的尺寸，并且缺乏明显的界线。空隙通常与膜共面，具有纵向(X)和横向(Y)(取向的方向)的主轴。空隙的尺寸是可变的并且与离散相的尺寸和取向度成比例。具有相对较大的离散相区域和/或相对较高取向度的膜将产生相对较大的空隙。具有高离散相比例的膜通常会产生在取向上空隙含量相对较高的膜。空隙在膜基质中的尺寸，分布和数量可通过诸如小角度x射线散射法(SAXS)、共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)或密度测量法之类的技术而确定。另外，由于显著的空隙含量，对膜进行视觉检测可发现增强的不透明度或银色的外观。一般来讲，较大的空隙含量增强了随后的微纤维化，并且随后，使用本发明的方法，对于单轴取向膜，纤维的产量也就更大。优选地，当制备的制品具有至少一个微纤维化表面时，通过密度进行测量，聚合物膜将具有超过5%的空隙含量，更优选超过10%;也就是说，改变的密度除以初始密度；(S初始-S虚终)/S柳台。出人意料的是，已经发现空隙可在远不及将微空隙赋予之前所述有微空隙的膜所必需的条件严苛的条件下，被赋予给两种组分(第一聚合物和空隙引发)聚合物膜。据信不混溶共混物(具有有限的两相溶解度和大于零的混合自由能)有利于形成随后的微纤维化必需的空隙。此外，通过在第一取向阶段中利用较低的取向温度以辅助形成空隙。由于微空隙通常是非细胞的、相对平面的并且具有膜纵向(取向的方向)上的主要轴线，因此具有微空隙的膜不同于其它具有空隙的膜或制品，例如具有微空隙的膜或泡沫制品。微空隙通常不互相连接，但是邻近的微空隙可相交。取向温度过低可导致膜外观不均匀。第一取向温度的增加可减少不均匀的拉伸，获得外观更均匀的拉伸膜。第一取向温度还会影响取向过程中发生的成空隙量。在空隙形成发生的温度范围内，取向温度越低，通常在取向过程中发生的空隙形成量越大。随着第一取向温度的升高，空隙形成的程度被降低到消除点。样品的电子显微图显示出，在没有空隙形成发生的温度下，离散相区域在拉伸过程中通常会变形。这与高度成空隙的取向样品形成对比；高度成空隙的取向样品的电子显微图显示出分散相区域在取向期间保持其近似的形状。希望第二取向在相同的方向或在垂直于第一取向的方向。该第二取向温度通常类似于或高于第一取向温度。由于可观的微空隙含量，膜的视觉检测可显示出增强的不透明度或银色的外观，所述空隙含量可用作制备微纤维化表面的取向膜的适合性实证检验。相反，缺乏可观微空隙含量的膜表面具有透明的外观。已经发现的是，缺乏可观微空隙含量的取向膜即使可被纵向分裂仍不易于微纤维化，这是具有纤维形态的高取向聚合物膜的特征。膜的厚度将根据所需的最终用途进行选择并且可通过对工艺条件的控制而实现。浇注膜通常具有的厚度小于100密耳(2.5mm)，并且优选在20至70密耳(0.8至1.8mm)之间。然而，根据获得的制品所需的特性，可以浇注出该范围以外的厚度。浇铸膜和吹塑膜也可用于制备微纤维化制品。膜的最终厚度将通过浇注厚度和取向度部分确定。对于大多数用途，微纤维化前的膜最终厚度将为1至20密耳(0.025至0.5mm)，优选为3至10密耳(0.075至0.25mm)。根据挤出制品的厚度、温度和膜淬火的方法，脂族聚酯的形态在整个制品的厚度上可不相同，也就是说，两个表面的形态和/或表面与基质的形态可以不同。形态上的较小差别通常不会阻止微纤维化表面在膜的任一个主表面上形成，但是如果制品的两个表面上都需要微纤维化表面，优选地要小心控制浇注条件以确保在整个制品厚度上相对均匀的非晶态形态。用于本发明的聚合物基质包含微纤维和/或平均有效纤维直径为20微米或以下的微纤维化制品，其远小于本领域中的纤维。微纤维化材料还可包括取向聚合物和泡沫聚合物，优选的是热塑性聚合物。泡沫可通过添加一种或多种聚合物和气体或超临界的流体到双螺杆或单螺杆挤出机中采用挤出加工而制成。其后，泡沫聚合物为双轴或单轴取向的。示例性高熔融强度的可发泡热塑性聚合物包括可由丙烯均聚物组成的聚丙烯或可包含丙烯单体含量为50重量％或以上的共聚物的聚丙烯。可发泡聚丙烯可包含丙烯均聚物或共聚物与非丙烯均聚物或共聚物的均聚物或共聚物的混合物或共混物。其它含微纤维化聚丙烯的材料和制品在美国专利No.6，692，823(kody(科迪)等人)和美国专利No.6,8卯,649(霍布斯等人)中有所描述。在一个实施例中，微纤维和/或微纤维化制品可采用美国专利No.6,110,588中所述的方法由具有微孔隙的膜制备而成。本发明所公开的具有微空隙的膜得自具有应变诱导结晶度的熔融处理过的高取向半结晶膜。应变诱导结晶度是可通过诸如压延、退火、拉伸和再结晶等后续加工的最佳结合而获得的结晶度。取向热塑性膜可通过施加足够的流体能量到表面以从聚合物基质释放微纤维而被微纤维化。相对于传统的机械纤维化过程，在微纤维化过程中，相对更大量的能量被施加到膜表面以释放微纤维。微纤维在直径上比通过机械方法(例如，用针辊)获得的纤维小几个数量级，其尺寸在小于0.01微米至20微米的范围内。从单轴取向的膜获得的微纤维的横截面为矩形，其横截面纵横比(横向宽度比厚度)在约1.5:1至约30:1的范围内。-此外，矩形成型的微纤维(由单轴取向的膜制备)的侧面不光滑，但是在横截面上具有圆齿外观。扫描电子显微镜显示出本发明的微纤维为一束个体或单一的微纤维，其在聚集体中形成矩形或丝带形的微纤维。因此，表面积超过所期望的矩形成型微纤维的表面积，并且这种表面增强了与诸如混凝土和热固性塑料等基质的粘结，以及在需要时提供更大的表面积用于增强生物可降解性。可选地，在微纤维化前，膜可通过传统的机械方法经微纤维化步骤由高取向膜制备宏观纤维。机械纤维化的传统方法使用具有切割元件(例如接触移动膜的针或齿)的转鼓或辊。齿可完全或部分地穿透膜的表面，以在其上施加宏观纤维化i面。其它类似的宏观纤维化处理是已知的，并且包括如扭曲、刷(如用针辊)、摩擦(例如用皮革垫)和弯曲等机械作用。通过这种传统的宏观纤维化方法获得的纤维在尺寸上是宏观的，通常在其横截面上为数百微米。使膜表面微纤维化的一种方法是通过流体喷射的方式。在该方法中，一个或多个细液流的射流冲击脂族聚酯膜的表面(可通过筛网或移动带支承)，从而从聚合物基质释放微纤维。膜的一个或两个表面可被微纤维化。微纤维化的程度取决于膜暴露于流体喷射的时间、流体喷射的压力、流体喷射的横截面积、流体接触角、聚合物特性，并且在较小程度上取决于流体温度。不同类型和尺寸的筛网可用于支承膜。可使用任何类型的流体或气流。液态流体可包括水或有机溶剂，例如乙醇或甲醇。可使用适合的气体(例如氮气、空气或二氧化碳)以及液体和气体的混合物。任何这类流体优选为非溶胀的(即不被聚合物基质吸收)，这会降低微纤维的取向和结晶度。为了在微纤维化过程中施加电荷，优选的流体为水并且最优选为基本上不含任何污染物(例如可消除静电电荷的盐或矿物质)的去离子或蒸馏水。流体温度可升高，尽管使用环境温度流体可获得合适的结果。流体的压力应足以施加一些程度的微纤—维化到膜的至少一部分，并且适合的条件可根据流体、聚合物的性质(包括组分和形态)、流体喷射的构造、冲击的角度和温度而广泛改变。一般来讲，与具有微空隙的膜相比，使有空隙的膜和有空隙的泡沫微纤维化所需的条件不那么严苛。通常，虽然可使用更低的压力和更长的暴露时间Z但流体在室温下以及大于6800kPa(1000psi)(优选大于10，300kPa(1500psi))的压力下为水。这种流体通常将施加基于以下条件计算所得的最小10W或20W/cm2:假定流体具有不可压縮性、表面是光滑的并且摩擦不产生损失。流体喷射的构造(即横截面形状)可以大致呈圆形，但也可采用其它形状。该射流可包括横贯部分膜或横贯膜宽度的狭槽。射流可以是静止的，当膜相对于射流传输时，射流可相对于静止膜移动，或膜和射流可相对于彼此移动。例如，膜可通过送料辊的方式在纵向方向上传输，同时射流横向移动到纤维网。优选地，使用多个射流，这时膜利用辊传输通过微纤维化室，并且膜由筛网或纤维织品支承，这使得流体从微纤维化表面流出。膜可在单程中微纤维化，或作为另外一种选择，膜可利用多次通过射流而微纤维化。可构建射流以使得全部或部分膜表面被微纤维化。作为另外一种选择，可构建射流以使得仅所选的膜区被微纤维化。膜的某些区域也可使用常规的掩蔽剂进行掩蔽以使所选的区域没有被微纤维化。同样，可执行该方法使得微纤维化表面仅部分穿透或完全通过起始膜的厚度。如果期望微纤维化表面通过膜的厚度拉伸，可选择条件以使得制品的完整性得以维持，并且膜没有被切断形成各个纱线或纤维。筛网或网孔可被用于在微纤维化制品的表面上形成图案。例如可使用水缠绕机器通过使纤维材料暴露于流体喷射以使一个或两个表面微纤维化。水缠绕机器通常通过使用高速水射流用于增强微纤维或纱线的膨松度，以在纤维网粘结过程中包裹或缠绕各个微纤维，也被称为水射流或水刺。作为另外一种选择，可使用高压水射流(具有旋转或振动头)，也允许人工控制流体射流的喷射。使用流体射流可以控制微纤维化的程度以提供低程度或高程度的微纤维化。可期望低程度的微纤维化通过在表面部分地暴露尽可能少量的微纤维而增大表面积，从而施加纤维纹理到膜的表面。因此，增大的表面积增强了表面的可粘合性。这种制品是有用的，例如作为研磨涂层的基板和作为印刷接受面，如钩环扣件、夹层粘接剂和背衬带。相反，需要高程度的微纤维化以将高纤维纹理施加到表面以提供类似布的膜、绝缘制品、过滤制品或提供用于随后从聚合物基质采收各个微纤维(即微纤维的移除)。在另一个实施例中，微纤维化可以通过将样品浸入高能量空化介质中来进行。完成这类空化的一种方法是通过向流体施加超声波。微纤维化的速率取决于空化强度。超声波系统可以从低声波振幅、低能量的超声波清洗器到聚焦低振幅系统，直到高振幅、高强度的声学探针系统。一种方法(包括超声波能量的应用)涉及在纤维膜所沉浸的液体介质中使用探针系统。喇叭形辐射体(探针)应至少部分地浸在液体中。对于探针系统，取向膜在介质中通过放置在振荡的喇叭形辐射体与穿孔金属板或筛网之间(其它放置的方法也是可能的)而经受超声波振动。有利的是，使用超声波时膜的两个主表面都被微纤维化。微纤维化在纤维材料中的深度取决于空化强度、在空化介质中花费的时间量以及纤维材料的特性。空化强度是许多可变因素，例如施加的幅度和振动频率、流体特性、流体温度和施加的压力以及在空化介质中的位置。强度(每单位面积的功率)通常在喇叭形辐射体下达到最高，但是这可能会受到声波调焦的影响。方法包括将膜设置在空化介质《(通常为水)中超声波喇叭形辐射体和膜支承体之间，该空化介质保持于槽中。由于极端空化在该区域内发生，因此该支承体用于抑制瞎从喇叭形辐射体脱离。膜可由各种装置支承，例如筛网(可被穿孔的旋转装置)，或通过调整可将膜送入超声波浴的张力辊进行支承。膜对喇叭形辐射体的张力可作为另外一种选择使用，但是正确的定位可提供更好的纤维化效率。膜的相对面与喇叭形辐射体和筛网之间的距离通常小于约5mm(0.2英寸)。可调节从膜到槽底部的距离以产生可在膜上最大化空化能量的驻波，或者作为另外一种选择，可使用其它聚焦技术。也可使用其它喇叭形辐射体到膜的距离。当膜设置在喇叭形辐射体的附近或在距离喇叭形辐射体四分之一波长处时，通常会产生最好的结果，然而这取决于诸如流体容器的形状和使用的辐射面等因素。通常将样品设置在喇叭形辐射体的附近或者第一或第二四分之一波长处是优选的。超声波压力振幅可表示为po=2jib/入=(2n/a)pC2ymax强度可表示为I=(Po)2/2pc其中P。-最大(峰值)声压振幅1=声强B^介质的体积模量入=介质中的波长乂,皿=峰值声幅P=介质的密度，以及0=介质中的波速。超声波清洗浴系统通常可在1至10W/CI^的范围内，而喇叭形辐射体(探针)系统可达到300至1000Vf/cn^或更高。一般来讲，这些系统的功率密度水平(每单位面积的功率，或强度)可通过将传送的能量除以辐射面的表面积而确定。然而，由于流体中的波衰减，实际强度可能会有所降低。选择条件以使得可提供声空化。一般来讲，较高的振幅和/或施加的压力在介质中提供较多的空化。通常，空化强度越高，产生微纤维的速率越快，并且制备的微纤维越细(直径越小)。不受理论的束缚，据信高压冲击波由初始空化气泡的伸縮而产生，其冲击膜导致微纤维化。超声波振动频率通常为20至500千赫，优选为20至200千赫，并且更优选为20至100千赫。然而，在不脱离本发明范围的前提下，也可利用声波频率。功率密度(每单位面积的能量，或强度)可以在lW/cn^至lkW/cn^或更高的范围内。在本发明的方法中，优选的是，功率密度为10W/cn^或更高，并且优选为50W/cn^或更高。膜和喇叭形辐射体之间的间隙可为(但不限于)0.001至3.0英寸(0.03至76mm)，优选为0.005至0.05英寸(0.13至1.3mm)。温度可以在5至15(TC，优选在10至IO(TC,并且更优选在20至6(TC的范围内。表面活性剂或其它添加剂可添加到空化介质中或结合到纤维膜中。处理时间取决于样品的初始形态、膜厚度和空化强度。该时间可在1毫秒至一小时，优选地在1/10秒至15分钟，并且最优选地在二分之一秒至5分钟的范围内。此外，在任一种微纤维化方法中，微纤维化的程度或深度可以被控制。可以制备微纤维化制品，其中微纤维化的深度(即微纤维化层的厚度)少达10微米，但可以是50微米或更高、IOO微米或更高，甚至达到完全微纤维化膜的厚度。可期望低程度的微纤维化通过在表面部分地暴露尽可能少量的微纤维而增大表面积，从而施加纤维纹理到膜的表面。相反，需要高程度的微纤维化以将高纤维纹理施加到表面以提供类似布的膜、绝缘制品和过滤制品。在任一种微纤维化方法中，大部分的微纤维由于从聚合物基质不完全释放而保持与纤维网的连接。有利的是，微纤维化制品(已固定到纤维网上)提供了方便并且安全的处理、存储和传送微纤维的方法。对于许多专利申请，期望使微纤维保持固定在纤维网上，如美国专利No.6，645，618(霍布斯等人)和美国专利No.6，890，649(霍布斯等人)中所述。可选地，微纤维可通过诸如用针辊、刮削等机械方法从膜的表面进行采收。由于各个微纤维的高模量，釆收的微纤维通常保持其膨松度(蓬松度)。如果需要，蓬松度可通过传统的方法进行改善，例如那些用于增强吹塑微纤维蓬松度的方法，例如通过增加人造短纤维。用于本发明的微纤维化制品和微纤维具有与天然胶原的尺寸相似的纤维直径。矩形(条带状)的微纤维有利于细胞附着，其中较高的表面积应使用脂族聚酯快速降解。亚细胞纤维尺寸的微纤维具有优良的机械强度和悬垂性，并且可以连续法进行制备。如本发明中所述，组织细胞需要固体基质，细胞在固体基质上可移动并仅伸出很短的凸起到液体介质中。在人体中，胶原、其它细胞外纤维或其它细胞的表面会用作固体基质。同样，细胞可以容易地蠕动到玻璃和其它共同组织培养基质上。组织细胞的运动性可受到基质(例如微纤维)的粘附性和物理形状的强烈影响，其中细胞积聚在粘附性更强的区域上，并且增加了粘附性梯度。这些细胞与其基质粘附性成比例变平。细胞可沿着微纤维和曲面取向，该微纤维和曲面优先沿着最小局部曲率的方向拉伸和移动。随着细胞的生长，与另一细胞的接触可抑制彼此的运动。然而，白细胞和癌细胞对于抑制及其扩散性是相对不敏感的。来源于组织的细胞(例如哺乳动物细胞)可在作为合成环境的细胞培养基中进行培养。完全生长培养基被定义为包含营养物质，并且被称为微生物或细胞可在其上或在其中生长的物质。细胞培养基含有盐、碳水化合物、维生素、氨基酸和代谢前体。另外，该培养基可用血清、生长因子、痕量元素、激素和抗生素进行补充，被称之为完全生长培养基。培养基冲洗附着在容器表面的细胞，培养物可以在其中生长，并且随后进行继代培养。在没有添加激素或生长因子的情况下，一些细胞系会无法生长。培养基的所需组分在各种细胞系中有所不同，并且构成了细胞培养基的全面清单。一些示例培养基包括伊格尔最低必需培养基、达尔伯克改良的伊格尔培养基和艾斯科乌改良的达尔伯克培养基。细胞培养基专用于其各自的细胞系。细胞培养基的列表可得自英杰生命技术有限公司(InvitrogenCorporation)(加利福尼亚州卡尔斯巴德)。细胞培养基有益于细胞生长和发展。除了列出的营养物质以外，培养基帮助维持培养体系中的pH值和渗透度。大多数脊椎动物细胞的典型细胞培养基在260到320mOsm/kg的范围内，较为完善的细胞系可经受更大的渗透压变化。这同时适用于原核或真核细胞，即使在实践中，细胞培养是指对衍生自多细胞真核细胞、特别是动物细胞的细胞进行的培养。对于各细胞类型，培养条件(生长培养基、pH值和温度)差别较大，并且对于特定的细胞类型，条件的变化可导致不同的表型被表达。对于细胞培养的参考可见于Sanford，K.K.(桑福德)的Theg酵thinvitroofsingleisolatedtissuecells(单个分离组织细胞的体外培养)，J.Natl.CancerInst.《国家癌症研究所期刊》，1948年，第9巻，第229-246页；Freshney,R丄(福士尼)的AManualofBasicTechnique:AManualofBasicTechnique,4thEd.《动物细胞的培养基本技术手册，第4版》纽约WileyLiss出版，2000年；Jacoby(雅各比)、W.B.、Pasten(帕斯月泰)、I.H.主编白勺"MonolayerculturetechniquesinMethodsinEnzymology"《酶学方法中的单层培养技术》，细胞培养，1979年，第58巻,纽约，学术出版社；以及Wickert(魏克德)、P.D.等人的WO00/53721和09/14/2000。通常，用于培养细胞的容器提供污染屏蔽，以保护培养，使之不受外部环境的污染，同时维持适当的内部环境。玻璃和塑料(即聚苯乙烯)对于细胞生长是最常用的。在本发明中，微纤维或微纤维化制品可分散在用于培养细胞的容器内的细胞培养基中。将细胞接种到微纤维化制品的表面上，并且提供其生长环境。另外，微纤维化制品可包括用于培养细胞的多孔板装置的基质。使细胞系生长，并将其保持在适于细胞培养连续生长和复制的条件下。所有细胞系均源于寿命有限的细胞培养，但是偶尔有一些细胞继续繁殖，这是因为它们已经突变。这些细胞可无限期地培养。细胞系可见于美国细胞、菌种库(ATCC)生物制品(弗吉尼亚州的马纳萨斯)。如果将细胞有规律地分盘，其可被培养更长时间，随后置换培养基并且稀释细胞(首先用胰岛素从支承体分离细胞后)，这称为继代培养。如本发明的文章所述，培养细胞成功与否关键在于对细胞在被转移到人工环境之前所处的自然环境的模拟。其次，培养的细胞可经常进行继代培养。当细胞汇合达到约70到卯％时，可能必须对其进行继代培养。细胞单层的继代培养涉及细胞间和细胞到细胞的表面连接的破损。通常，蛋白质粘附连接用胰蛋白酶进行消化。在细胞离散和分散成单细胞悬液后，细胞被进一步稀释或分离并被转移到新鲜的培养容器中以进行持续的再附着、生长和分裂。在汇合的细胞层中细胞彼此接触以形成单层。有许多培养基可用来复制出最好的人工环境，让所关注的细胞系成功生长。哺乳动物的细胞对于伤口愈合的评价是重要的，因为其最终产生纤维组织而非新细胞。例如，白鼠和人的二倍体成纤维细胞可添加到细胞培养基中，在高温下培养，其中每3-5天更换一次培养基，并进行继代。细胞的单层(细胞从该单层被移除)将继续被培养。细胞密度对于细胞生长也是重要的，其中细胞需要不断提供的能量和物质来维持。完整的细胞培养基(其中分散着微纤维化制品)支持细胞的生存。描述培养细胞的方法。在本发明中，取向的、热塑性的、大致矩形的微纤维材料基质分散在细胞培养基中，其中细胞被接种到基质上。所述基质起到细胞外基质的作用。对于在组织支架中的细胞来说，具有起细胞外基质作用的聚合材料是重要的，所述材料使细胞能在其中生长、粘附和增殖。该基质较小的扁平微纤维提供类似于活体组织的用于细胞生长的基体，在活体组织中存在伤口愈合和组织支架应用的可能。微纤维支持细胞增殖和细胞附着。当微纤维提供大量的开放空间、硬度和平面形态时，可观察到这些特性。与具有类似尺寸的圆形纤维相比，取向的、热塑性的、大致矩形的微纤维的几何形状对于一些聚合材料的更快的生物降解是重要的，因为其具有更大的表面积。扫描电子显微图显示出纤维尺寸、几何形状和间隙可影响基质上的细胞密度、细胞形态和细胞分散量。微纤维化制品更小的扁平纤维散布程度更高，有更多的细胞附着点，显示出具有更高的细胞密度，如图l的实例2中所示。此外，微纤维化制品的三维结构具有刚性，并能抵抗断裂和坍塌。胞外基质指引细胞彼此相互作用并且促使产生具体的细胞功能。合成支架可包含生物可降解和生物相容性材料，例如脂族聚酯。支架的微纤维之间的间隙使制品具有高度多孔的特性，允许细胞渗透以及聚合物降解。在伤口愈合中，特别是在一级和二级伤口中，上皮细胞移动至伤口表面并在此增殖，形成上皮。生物可降解材料可引导这些细胞在整个表面上移动并且有利于伤口愈合。聚交酯、聚乙交酯和其共聚物以及其它己知的脂族聚酯可在本发明中使用。这些聚合物的共聚单体含量可用于控制降解时间和速率。可使用各种表面处理，例如等离子体处理、电晕处理和具有指定肽序列的聚合物的吸附。营养物质和生长因子也可施加到表面上。微纤维化表面可随后被接种和培养以形成类似于体内组织的功能组织。细胞外基质可进一步用作用于大规模培养的通用细胞培养基，因为其具有坚固的纤维强度。培养细胞需要其可在基质上粘附、增殖和分化，并进一步发展新组织的环境。支架的形态为细胞存活提供步骤。合成细胞外基质的体内和体外应用可使细胞具有三维的排列方式。细胞可在该环境中旺盛地生长，在该环境中，其行为和生长类似于人体中的细胞。此外，本发明提供用作细胞生长基质的制品，其中微纤维分散在可被接种的细胞培养基中。在脊椎动物中，几乎所有细胞都与细胞外的高分子或细胞外基质的复杂网状物相接触。主要组分为胶原和蛋白聚糖，其中纤丝状形式的胶原的直径为0.01到1微米，取决于组织和生物体。传统培养技术中所遇到的一个困难是去分化。细胞通常从其组织特异的细胞外基质分离，接着悬浮在培养基中，在该培养基中，其附着到培养皿的底部形成汇合单层。去分化细胞可失去其形态以及其生化和功能特性，导致其表现与在最初的组织环境中相比完全不同。为了让细胞增殖和分化，细胞附着到微纤维化制品是重要的。基质表面可用肽序列进行改性以促进识别和迅速粘附。取向的热塑性微纤维的三维基质可使营养物质扩散进入基质中，并使细胞废物扩散到基质外。使用成纤维细胞，通过细胞附着和增殖可使脂族聚酯微纤维参与到三维人造组织的形成中。纤维尺寸、形状、表面能和生物可吸收性使这些纤维可用作胞外基质或用于体内应用。微纤维化聚合材料，例如聚(乳酸)、聚(碳酸盐)、聚丙烯与其共聚物和共混物已与培养细胞一起被研究过，以评价其在细胞生长中的有效性。对这些材料进行取向和微纤维化以获得三维基质。在组织工程中，期望建立能很好地发挥功能，以代替生命系统中不能正常工作的器官或组织，或成为其一部分的结构。对于代替和恢复有缺陷的组织或器官，这提供了更有效并且成本更低的方法。在组织工程中，组织的来源将是受试者本身的细胞，因此能免受人体自身免疫系统的排斥。在大多数组织工程的情况中，基质被用来将细胞递送到期望的位置，限定组织的空间，以及引导组织发展的过程。这些细胞大部分具有锚定依赖性并且需要可粘附的基质以进行粘附。理想的是，基质起到与人体本身的天然细胞外基质(ECM)类似的作用。所述ECM使细胞具有具体的功能并且控制细胞彼此相互作用的方式。本发明中使用的合成热塑性组织支架提供该功能。热塑性聚合材料提供合成支架的优良的实例。然而，聚合材料优选为生物相容性材料。常见的合成聚合材料包括聚(乳酸)(PLA)和聚(e-己内酯)PCL，它们是生物可降解材料。这些材料可被挤压，并且微纤维化，从而形成平均有效直径小于20微米的高度缠结的多孔材料。'实例这些实例仅仅是用于示例性目的，并且无意于限制附带的权利要求的范围。除非另外指明，否则实例以及说明书其余部分中的所有份数、百分数、比率等均按重量计。除非另外指明，否则所用溶剂和其它试剂均得自威斯康星州密尔沃基的西格玛奥德里奇化学公司。<table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage37</column></row><table>实例l-8和比较例Cl-C2,对于实例l-8，使用纤维l-8。对于比较例C1，不使用纤维，而是将存在于Transwell板中的膜留在其中，对于比较例C2，使用纤维9。细胞生长和测试的程序在以下多步骤方法中给出。步骤1:消毒使用环氧乙院通过以下方式对纤维-1到纤维-8中每个纤维样品进行消毒在37摄氏度(冷循环)下使样品暴露于环氧乙烷气体中4-4.5小时，然后在37摄氏度下暴露于空气中2-3天。步骤2:细胞培养准备开始细胞培养的第一步是制备细胞将在其中生长的培养基。将一包粉末状的伊格尔基本培养基(BasalMediumEagle,BME)添加到l，OOO毫升的无菌水中并且搅拌直至溶解。接下来，称量出0.35毫克的碳酸氢钠并且将其溶解到BME溶液中，并且测量该溶液的pH值。期望的pH值为约7.4。在水浴中将溶液加热到37°C。当溶液达到37。C时，添加5毫升抗生素青霉素和50毫升胎牛血清(FBS0)(它们同样被加热到37°C)。将包含最终溶液的瓶子标记上"完全"以表明其包含所需的一切。使用的细胞为L929小鼠成纤维细胞。将1毫升小鼠成纤维细胞添加到3毫升上述制备完成的培养基中，并且用5毫升的移液管通过手动滴定法使其分开。将4毫升完全培养基中的悬浮细胞转移到两个200毫升塑料的培养烧瓶(各2毫升)中。将所述两个烧瓶放置在设置为37"C的培养箱中。四天后，通过倒出两个烧瓶中的旧培养基并且吸取30毫升达尔伯克改良的伊格尔培养基(Dulbecco，sModifiedEagle'sMedium,DMEM)(37'C)到每个培养瓶中，更换培养基。细胞粘附在烧瓶的底部，所以它们不会被倒出来。更换培养基五天后，细胞变得过于拥挤，对其进行继代培养。首先，将BME和一瓶胰蛋白酶在水浴中加热到37°C。接下来，从培养箱取出一个烧瓶并且将其培养基倒入一次性烧瓶。将5毫升的胰蛋白酶添加到烧瓶中的细胞单层中，持续时间15-30秒，然后将其倒入一次性烧瓶。将烧瓶紧紧密封并放入培养箱，持续时间10-15分钟。从培养箱取出烧瓶，并且竖直握持烧瓶时，细胞慢慢地沿侧壁滑至底部。将5毫升BME添加到烧瓶中，并且将培养基中的细胞手动吸移到单细胞悬液中。将0.2毫升悬浮细胞的样品放入两个包含30毫升BME的新培养烧瓶中(在37'C)。将两个新烧瓶放回培养箱中。继续进行这一更换培养基和继代的步骤四次。使用血球计对细胞进行计数，以了解每毫米培养基的悬浮液中有多少细胞。需要15毫升培养基中的细胞，浓度为5xl()S细胞/mL。制备15毫升悬浮液中的细胞后，就可以将其接种到材料上。步骤3:接种细胞将细胞接种到一块大约2.5厘米x2.5厘米的材料上(1英寸xl英寸)。添加细胞前，将这块材料放置在双层培养板(Transwellplate)(每个板包含6个孔)的24毫米孔中。对于实施例1-8，孔中的膜用无菌刀片移除，对于比较例C1，膜被保留并且不添加纤维材料。该膜由具有0.4微米孔的聚碳酸酯制备。这是细胞可在其上生长的理想表面，并且可以提供很好的对比。将两毫升BME添加到板的底部(材料下面)并且使这块材料吸收培养基。然后，将1毫升悬浮液中的细胞添加到材料的顶部。为了防止材料浮动，将与双层培养板配套的插片放置到孔和材料上。覆盖该培养板并且用条带进行密封，然后放置在培养箱中。24小时后，该培养板已制备好，可拍摄SEM图。步骤4:使用SEM显微图进行的细胞生长分析通过SEM显微图研究各材料以确定细胞生长是否发生。结果总结在表1中。<table>tableseeoriginaldocumentpage40</column></row><table>实例9至12对于实例9-12，使用纤维2。细胞生长和测试程序对于细胞系HDF(实例9)、HEK293(实例10)、HeLa(实例11)和NIH3T3(实例12)中的每一个都是相同的。切割纤维网，使其能放到100毫米细胞培养板中。通过将该纤维网浸入70%乙醇中进行消毒。将10毫升的DMEM/10%FBS培养基添加到培养板共振腔中以润湿纤维网。然后，以1"06细胞对培养共振腔进行接种。允许细胞在纤维网上吸附15分钟以促进附着，然后另外添加足够的培养基以覆盖纤维网。允许细胞在37"C的室中增殖六天并且每隔一天补充一次培养基。在第七天，按以下所述的步骤，对细胞进行染色，固定，并用共焦显微镜法进行检查线粒体染色步骤使用线粒体红580(MitoTrackerRed580)(Invitrogen)将活细胞染色45分钟。使用的染色溶液为DMEM/10%FBS中的500纳摩尔线粒体红(MitoTrackerRed)(150毫升溶液中75微升染色剂)。核酸染色步骤使用DMEM/10%FBS(150毫升中30微升染色剂)中的1微摩尔Sytox绿，该步骤与线粒体染色同时完成。细胞固定步骤用DMEM/10%FBS中3.7%的甲醛固定细胞15分钟，然后用1XPBS冲洗五次。细胞检查步骤在放大100倍的情况下使用共焦显微镜法对细胞进行研究。结果总结在表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage42</column></row><table>权利要求1.一种培养细胞的方法，包括提供平均有效直径小于20微米的、取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维基质，所述基质分散在细胞培养基中；以及在基质上接种细胞。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述微纤维的平均有效直径为0.01微米至IO微米。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述微纤维的横向纵横比为1.5:1至20:1。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述微纤维的横向纵横比为3:1至20:1。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述微纤维的横截面积为0.05至3.0pm2。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述微纤维的表面积大于0.25m2/g。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述微纤维的拉伸模量为至少5GPa。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述取向的热塑性微纤维包含脂族聚酯。9.—根据权利要求8所述的方法，其中所述脂族聚酯选自聚(丁二酸丁二醇酯)均聚物、聚(己二酸丁二醇酯)均聚物、聚(己二酸-丁二酸丁二醇酯)共聚物、聚(丁二酸-己二醇乙二醇酯)共聚物、聚(己二酸乙二醇酯)均聚物、聚交酯、聚对二氧环己酮、聚已内酯、聚(3-羟基丁酸酯)、聚(3-羟基戊酸酯)、聚乙交酯、聚(氧乙烯乙醇酸酯)、聚交酯共聚物和聚乙交酯共聚物。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述微纤维包含两种或更多种脂族聚酯的共混物。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述取向的热塑性微纤维包含聚烯烃。12.根据权利要求ll所述的方法，其中所述聚烯烃选自聚丙烯均聚物、聚乙烯均聚物、聚乙烯共聚物、聚丙烯共聚物和包含聚丙烯的共混物。13.根据权利要求11所述的方法，其中所述微纤维包含两种或更多种聚烯烃的共混物。14.根据权利要求8所述的方法，其中所述微纤维是可生物降解的。15.根据权利要求8所述的方法，其中所述微纤维是生物可吸收的。16.根据权利要求1所述的方法，其中所述细胞选自哺乳动物细胞、细菌和真菌。17.根据权利要求16所述的方法，其中所述细胞为成纤维细胞。18.—种用于培养细胞的制品，包括平均有效直径小于20微米的、取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维基质，所述基质分散在细胞培养基中。19.根据权利要求18所述的制品，其中所述基质包括微纤维化制20.根据权利要求18所述的制品，其中所述微纤维被整合到微纤维化制品中的深度达到IO微米或更大。21.根据权利要求18所述的制品，其中所述细胞培养基还包含细胞。22.根据权利要求19所述的制品，其中所述微纤维被整合到具有微纤维化表面的热塑性聚合膜上。23.根据权利要求19所述的制品，其中所述制品包括在膜的整个厚度上具有微纤维化形态的膜。24.—种组织支架，包括平均有效直径小于20微米的、取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维基质，所述基质分散在细胞培养基中。25.—种具有多个孔的多孔板，包括平均有效直径小于20微米的、取向的、热塑性的、基本呈矩形的微纤维基质，所述基质分散在细胞培养基中。全文摘要本发明涉及利用微纤维化的热塑性聚合材料的基质培养细胞。更具体地讲，本发明涉及培养细胞的方法。另外，本发明涉及分散在细胞培养基中用于培养细胞的微纤维化制品。本发明的用于培养细胞的热塑性聚合材料基质被发现可用于组织工程和伤口愈合应用。文档编号C12N5/00GK101415818SQ200780012357公开日2009年4月22日申请日期2007年3月26日优先权日2006年4月4日发明者斯特凡妮·J·莫勒,特里·R·霍布斯,马里奥·佩雷斯申请人:3M创新有限公司