用于具有大孔和低孔隙率的微孔徑跡蝕刻膜的陰影染色方法
【專利摘要】提供用于使微孔徑跡蝕刻膜染色的方法。具體地，所述方法適合于具有大孔和低孔隙率的膜的陰影染色。理想地，所述方法提供染色膜，其中與染色前相比，所述膜的參數(shù)不會明顯改變。類似地，所得到的染色膜對敏感的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)應(yīng)用沒有負(fù)面影響。
【專利說明】用于具有大孔和低孔隙率的微孔徑跡蝕刻膜的陰影染色方 法
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2012年4月2日提交的美國臨時專利申請N0. 61/619,033的優(yōu)先權(quán)， 該申請在此作為參考全文引入。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及用于使微孔徑跡蝕刻膜染色的方法。具體涉及用于使孔徑大于或等于 〇.8μπι的膜陰影染色的方法。

【背景技術(shù)】
[0004] 通常，用于使具有直徑小于0. 8 μ m的孔（所謂的"小孔"）和高孔隙率的微孔聚酯 徑跡蝕刻膜染色的方法采用在水/醇系統(tǒng)中的分散染料，隨后進(jìn)行染料固定和通過用含亞 硫酸鹽溶液還原或用合適的溶劑或表面活性劑洗滌而從膜表面脫除殘余的染料。由于大量 的孔具有獨立染色后的壁，應(yīng)用這種技術(shù)有可能獲得陰影顏色。
[0005] 作為對比，具有最大孔徑大于或等于0. 8 μ m的孔（所謂的"大孔"）和低孔隙率的 膜具有相對較少的內(nèi)孔和壁表面。因此，為了獲得在一個或多個波長下基本阻止光透射的 陰影，相比于具有小孔和高孔隙率的膜來說，必須使膜材料本身染色更多。雖然可以應(yīng)用在 高沸點醇或其它烴的溶劑系統(tǒng)中分散的染料來實現(xiàn)這種結(jié)果，但脫除這種溶劑很困難并且 對通常應(yīng)用這種膜的細(xì)胞培養(yǎng)可能有負(fù)面影響。另外，應(yīng)用通常超過膜材料如聚對苯二甲 酸乙二醇酯（PET)的玻璃轉(zhuǎn)化溫度的相對高溫來使染料分子移動通過聚合物鏈以得到明 顯的染色效果。但這種方法經(jīng)常造成膜材料的結(jié)構(gòu)改變，從而可能造成膜參數(shù)如孔徑或表 面粗糙度的改變。因此，對于具有大孔和低孔隙率的微孔徑跡蝕刻膜來說，需要實現(xiàn)陰影染 色的改進(jìn)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供使微孔膜染色的方法。所述方法特別適合于具有大孔和低孔隙率的膜 的陰影染色。理想地，所述方法采用含水系統(tǒng)，其中相對于染色前，所得膜的參數(shù)不發(fā)生明 顯改變。類似地，所得染色膜對于敏感的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)應(yīng)用沒有負(fù)面影響。
[0007] 在一個方面，本發(fā)明提供使微孔膜染色的方法，所述方法包括：在90-100°C的溫 度下使所述膜與含水分散染料體系接觸足夠時間，以產(chǎn)生所需的膜透射光譜，其中所述含 水分散染料體系包括染料添加劑和選自偶氮和蒽醌染料的染料，和隨后通過在110-150°C 下暴露20-90分鐘而加熱所述膜。
[0008] 在另一個方面，本發(fā)明提供按本發(fā)明任一方法制備的染色膜。
[0009] 在又一個方面，本發(fā)明提供包含按本發(fā)明任一方法制備的染色膜的細(xì)胞培養(yǎng)系 統(tǒng)。
[0010] 通過研究如下詳細(xì)描述將會更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征。

【具體實施方式】 toon] 正如這里所應(yīng)用的，如下術(shù)語具有下文所述的定義：
[0012] 正如這里所應(yīng)用的，術(shù)語"大孔"指其中所存在的最大孔徑的直徑大于或等于 0· 8 μ m的膜。
[0013] 正如這里所應(yīng)用的，術(shù)語"低孔隙率"指單位膜面積上具有相對較少孔的膜。與之 相對比，術(shù)語"高孔隙率"指單位膜面積上具有相對較多孔的膜。
[0014] 正如這里所應(yīng)用的，對于膜來說，術(shù)語"基本阻止透射"指在一個或多個波長下光 的透射減少至少90%，更優(yōu)選為一個或多個波長下光的透射減少至少95%。
[0015] 所提供的是使微孔膜染色的方法，包括：在約100°C的溫度下使所述膜與含水分 散染料體系接觸足夠時間，以產(chǎn)生所需的膜透射光譜，其中所述含水分散染料體系包括染 料添加劑和選自偶氮和蒽醌染料的染料，和隨后通過在110-150°c下暴露20-90分鐘而加 熱所述膜以固定膜中吸收的染料。優(yōu)選地，加熱后，使膜與溶劑接觸以從膜表面脫除殘余染 料。
[0016] 在一個實施方案中，在約100°C的溫度下使所述膜與含水分散染料體系接觸 20-90分鐘的時間。
[0017] 在一個實施方案中，加熱膜以固定其中染料采用受熱的膜輸送圓筒。很明顯，固定 造成染料擴(kuò)散入聚合物基質(zhì)中。
[0018] 通過用含亞硫酸鹽的試劑（如可由CHT Bezema (Germany)獲得的REDULIT RED或 MEROPAN RED、可由 Huntsman (Singapore)獲得的 ERI0P0N RC 或可由 Dr. Petry (Germany) 獲得的PERIGEN THD)或為堿性的不含亞硫酸鹽的溶劑（如可由Dr. Petry (Germany)獲得 的PERISTAL RCV或可由CHT Bezema (Germany)獲得的REDULIT GIN)還原和隨后用溫度為 40-70°C的水洗滌脫除膜表面的殘余染料。
[0019] 在一個實施方案中，所述溶劑包括含亞硫酸鹽的試劑。在另一個實施方案中，所述 溶劑為堿性的。在一個實施方案中，所述溶劑具有pH 11-13的堿性。在又一個實施方案中， 所述溶劑選自酮、醛、醚、酯、醇或它們中兩種或更多種的組合。示例性的合適溶劑包括但不 限于乙醇、丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮或它們中兩種或更多種的組合。
[0020] 在一個實施方案中，所述溶劑為含水體系。
[0021] 用溶劑處理在10_25°C的溫度下進(jìn)行，從而防止溶劑擴(kuò)散入聚合物中。
[0022] 在又一個實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括用水洗滌膜表面，優(yōu)選用溫度為 40_70°C的水洗滌，隨后使所述膜與溶劑接觸。另外，在一個實施方案中，所述方法進(jìn)一步包 括在洗滌其表面后干燥所述膜。在一個實施方案中，應(yīng)用溫度為100-160°C的空氣干燥所述 膜。
[0023] 在一個實施方案中，所述方法進(jìn)一步包括在線測量所述膜的透射光譜。
[0024] 有利地，這里描述的使微孔膜染色的方法適合于最終在線控制染色膜的透射光譜 的連續(xù)卷對卷方法。
[0025] 適用于本發(fā)明方法的染料為選自偶氮和蒽醌化學(xué)類的分散染料。具體地，摩爾質(zhì) 量為700-900g/mol的相對小分子染料是優(yōu)選的。在本發(fā)明方法中應(yīng)用的示例性染料包括 但不限于Terasil染料族（例如可由Huntsman, Singapore獲得的TERASIL BLACK BFE、 TERASIL BLUE BGE)、Bemachron 染料（可由 CHT Bezema, Germany 獲得）和 Fantagen 染料 (可由Farbchemie Braun, Germany獲得）。優(yōu)選地，在本發(fā)明方法中應(yīng)用的染料量為4-15% wt/vol。在某些實施方案中，一種或多種染料包括含量為4-15% wt/vol的Terasil染料族 (可由 Huntsman, Singapore 獲得）。
[0026] 本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員將理解，為了獲得所需的透射光譜，可以使染料混合或摻 混。替代地，為了獲得所需的透射光譜，可以使膜經(jīng)受多種含不同染料的含水分散染料體 系。例如，為了在膜中獲得350-700nm區(qū)域光譜的全覆蓋，可以采用如黑色、藍(lán)色和紅色或 橙色染料的染料組合。在一個實施方案中，所述染料為黑色、藍(lán)色、紅色、橙色或它們兩種或 更多種的組合。在另一個實施方案中，所采用的染料為藍(lán)色和紅色。在又一個實施方案中， 所采用的染料為藍(lán)色和橙色。
[0027] 所述含水分散染料體系包括至少一種染料添加劑。示例性染料添加劑包括但不 限于載體、平衡劑、擴(kuò)散加速劑（如可由Huntsman (Singapore)獲得的UNIVADINE DFM或 UNIVADINE DIF)、分散劑、表面活性劑、消泡劑和除塵劑。理想地，添入到含水分散染料體系 中的至少一種染料添加劑有助于染料在膜表面獲得均勻的吸附和/或強(qiáng)化染料分子在膜 的聚合物鏈間的擴(kuò)散。在本發(fā)明方法中應(yīng)用的染料添加劑的量優(yōu)選為〇. 5-3% wt/vol。
[0028] 在一個實施方案中，所述染料添加劑選自載體、平衡劑、擴(kuò)散加速劑或它們中兩種 或更多種的組合，示例性的染料添加劑包括但不限于可由Huntsman (Singapore)獲得的 UNIVADINE DFM 或 UNIVADINE DIF、可由 CHT Bezema (Germany)獲得的 C0L0RC0NTIN、可由 Dr. Petry(Germany)獲得的PERIGEN CU或PERIGEN CD。在一個實施方案中，所述染料添加 劑為載體。在某些實施方案中，所述載體為三乙酸甘油酯。在另一個實施方案中，所述染料 添加劑為擴(kuò)散加速劑。在某些實施方案中，一種或多種染料添加劑包括含量為0. 5-3% wt/ vol的可由Huntsman (Singapore)獲得的擴(kuò)散加速劑。
[0029] 另外，在某些實施方案中，一種或多種染料包括含量為4-15% wt/vol的來自 Terasil染料族（可由Huntsman, Singapore獲得）的那些，和一種或多種染料添加劑包括 含量為〇· 5-3% wt/vol的可由Huntsman (Singapore)獲得的擴(kuò)散加速劑。
[0030] 適用于本發(fā)明的膜包括在其組成內(nèi)的熱塑性聚合物和為非纖維的。示例性的熱塑 性聚合物包括但不限于聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚（氯乙烯）、聚（乙烯）醇和聚苯乙烯。 在一個實施方案中，所述膜包括聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)。
[0031] 適合在本發(fā)明中應(yīng)用的膜具有多個孔，其中所述孔基本垂直于膜平面設(shè)置?？梢?通過已知方法如徑跡蝕刻產(chǎn)生合適尺寸的孔。在一個優(yōu)選的實施方案中，膜的孔大于或等 于0.8 μ m( "大孔"）。這種方法特別適合于具有大孔和低孔隙率的微孔徑跡蝕刻膜的陰影 染色。例如，用于制備孔徑大于或等于〇. 8μπι的染色膜。
[0032] 優(yōu)選地，按前述方法任一個制備的染色膜的透射光譜相對于染色前減少了至少 75%，更優(yōu)選為至少90%。這種染色膜用作熒光阻擋濾色器是所需的。
[0033] 也提供按這里描述的方法制備的染色膜。在一個實施方案中，這種染色膜主要阻 擋一個或多個波長的透射。在另一個實施方案中，這種染色膜的孔徑大于或等于〇. 8 μ m。
[0034] 有利地，按這里描述的方法制備的染色膜適合于在細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)應(yīng)用中應(yīng)用。
[0035] 在方面⑴中，本發(fā)明提供用于使微孔膜染色的方法，所述方法包括：在90-KKTC 的溫度下使所述膜與含水分散染料體系接觸足夠時間，以產(chǎn)生所需的膜透射光譜，其中所 述含水分散染料體系包含染料添加劑和選自偶氮和蒽醌染料的染料，和隨后通過使其在 110-150°C下暴露20-90分鐘而加熱所述膜。
[0036] 在方面⑵中，提供方面⑴的發(fā)明，其中所述時間為20-90分鐘。
[0037] 在方面⑶中，提供方面⑴的發(fā)明，其中所述染料以4-15% wt/vol的濃度存在。
[0038] 在方面（4)中，提供方面（1)的發(fā)明，其中所述染料添加劑以0. 5-3% wt/vol的濃 度存在。
[0039] 在方面（5)中，提供方面（1)-(4)任一項的發(fā)明，其中所述染料添加劑選自載體、 平衡劑、擴(kuò)散加速劑或它們中兩種或更多種的組合。
[0040] 在方面￠)中，提供方面（1)-(5)任一項的發(fā)明，其中所述染料添加劑為載體。
[0041] 在方面（7)中，提供方面（1)-(5)任一項的發(fā)明，其中所述染料添加劑為擴(kuò)散加速 劑。
[0042] 在方面（8)中，提供方面（1)-(7)任一項的發(fā)明，其中所述加熱采用受熱的膜輸送 圓筒。
[0043] 在方面（9)中，提供方面（1)-(8)任一項的發(fā)明，進(jìn)一步包括在加熱后使所述膜與 溶劑接觸以從膜表面脫除殘余染料。
[0044] 在方面（10)中，提供方面（9)的發(fā)明，其中所述溶劑包括含亞硫酸鹽的試劑。
[0045] 在方面（11)中，提供方面（9)的發(fā)明，其中所述溶劑為堿性的。
[0046] 在方面（12)中，提供方面（9)的發(fā)明，其中所述溶劑選自酮、醛、醚、酯、醇或它們 中兩種或更多種的組合。
[0047] 在方面（13)中，提供方面（9)的發(fā)明，進(jìn)一步包括在使膜與溶劑接觸后用水洗滌 膜表面。
[0048] 在方面（14)中，提供方面（13)的發(fā)明，進(jìn)一步包括在洗滌膜表面后使所述膜干 燥。
[0049] 在方面（15)中，提供方面（1)的發(fā)明，進(jìn)一步包括在線測量膜的透射光譜。
[0050] 在方面（16)中，提供方面（1)的發(fā)明，其中所述染料為黑色、藍(lán)色、紅色、橙色或它 們中兩種或更多種的組合。
[0051] 在方面（17)中，提供按方面（1)描述的方法制備的染色膜。
[0052] 在方面（18)中，提供方面（17)的發(fā)明，其中所述染色膜基本阻止一個或多個波長 的透射。
[0053] 在方面（19)中，提供方面（17)的發(fā)明，其中所述染色膜具有直徑大于或等于 0· 8 μ m 的孑L。
[0054] 在方面（20)中，提供細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括按方面（1)描述的方法制備的 染色膜。
[0055] 在方面（21)中，提供方面（1)-(4)任一項的發(fā)明，其中所述染料添加劑為載體。
[0056] 在方面（22)中，提供方面（1)-(4)任一項的發(fā)明，其中所述染料添加劑為擴(kuò)散加 速劑。
[0057] 在方面（23)中，提供方面（1)的發(fā)明，進(jìn)一步包括在加熱后使所述膜與溶劑接觸 以從膜表面脫除殘余染料。
[0058] 實施例
[0059] 通過使 4-15% wt/vol 的 TERASIL BLACK BFE、0. 5-5% wt/vol 的 TERASIL BLUE BGE、0. 5-5% wt/vol 的 Univadine DIF 和 5-10% wt/vol 的 pH 為 4. 5 的乙酸緩沖液混合 而制備染料水溶液。將染料水溶液加熱至90-100°C的溫度。在約100°C的溫度下將膜加入 染料水溶液中并在連續(xù)攪拌下培養(yǎng)20-60min。隨后，在110-150°C的溫度下將膜烘烤20-90 分鐘以吸收和固定其中的染料。在這一刻，可以采用兩種替代的處理方法來從膜表面脫除 殘余染料。
[0060] 在一種方法中，在60-80°C的溫度下使膜與在堿性水溶液（pH為11-13)中的 1-5% wt/vol REDULIT GIN接觸15-30min以減少其中存在的殘余染料。隨后，在40-60°C 的溫度下用水洗滌膜直到澄清，然后在室溫（約22°C )至60°C的溫度下用空氣干燥所述 膜。在一個實施方案中，在40-60°C的溫度下用空氣干燥所述膜。
[0061] 替代地，在10-25°C的溫度下使膜與有機(jī)溶劑如乙酸乙酯或丙酮接觸約15min，然 后在90-100°C的溫度下用水洗滌直到澄清。隨后，在室溫（約22°C)至60°C的溫度下用空 氣干燥所述膜。在一個實施方案中，在40-60°C的溫度下用空氣干燥所述膜。
[0062] 染色過程后膜參數(shù)和性能的對比
[0063] 使PET徑跡蝕刻膜染色，比較這種膜染色前后的膜參數(shù)及其性能。具體地，檢查兩 種不同尺寸的膜。一種膜的孔徑為8 μ m，孔密度為約5E+04孔/cm2和厚度為約17 μ m。另一 種膜的孔徑為3 μ m，孔密度為約6E+05孔/cm2和厚度為約20 μ m。這兩種膜均具有相同的 基膜材料。簡言之，應(yīng)用含 25-40g/L Terasil Black BFE、6-10g/L Terasil Blue BGE-01、 6-15g/L Univadine DIF和50-100ml/L pH為4. 5的醋酸酯緩沖液的染料溶液使PET徑跡 蝕刻膜染色。在90-KKTC下使小片膜投入染料溶液中30min至1小時，在這期間連續(xù)攪拌 所述溶液。隨后在室溫下使染色后的膜空氣干燥。在130_150°C下烘烤所述染色膜30min 至1小時。在室溫下通過用溶劑如乙酸乙酯、丙酮或乙醇洗滌而從染色膜表面脫除多余的 染料，直到所述表面看起來很干凈，隨后用沸水洗滌。隨后在室溫下使所述染色膜空氣干 燥。
[0064] 為了測量膜厚度，將扁平膜片放置于小的平坦的陶瓷盤上和通過用誘導(dǎo)指示卡尺 (由Mahr, Germany獲得的Extramess)在扁平膜上用卡尺的兩個尖端的測量點測量膜的厚 度。在膜的5個點處測量厚度。在測量誤差范圍內(nèi)計算和記錄厚度的中值。對于兩種膜， 染色前和染色后，厚度均在相同范圍內(nèi)。
[0065] 另外，與染色前相比，按上述方法染色的徑跡蝕刻聚對苯二甲酸乙二醇酯膜在孔 尺寸及形狀方面均沒有變化。具體地，染色前孔徑為7. 7±0. 4 μ m的透明膜在染色后表現(xiàn) 出相同的孔徑范圍（即7. 7±0. 4 μ m)。類似地，染色前孔徑為3. 2±0. 2 μ m的膜在染色后 表現(xiàn)出相同的孔徑。
[0066] 對于空氣流量的測量，應(yīng)用具有膜支架、測壓計、質(zhì)量流量計和閥的實驗室設(shè)備。 具體地，所應(yīng)用的測量儀器為量程為0-500ml/min和0-2000ml/min的質(zhì)量流量計（兩者均 為Omega FMAxx系列）和0_70mbar的測壓計（由Thommen獲得的MH28)。將膜盤放置在支 架上，所述支架為具有6mm直徑的自由膜面積。在將支架關(guān)閉后，打開入口閥。調(diào)節(jié)合適的 空氣流量，以使測量值位于儀器量程的前四分之一處。記錄空氣流量和壓力，并計算和記錄 以L/min cm2bar為單位的標(biāo)準(zhǔn)化空氣流量數(shù)據(jù)。對于每一種測量膜，得到三組數(shù)值。在誤 差范圍內(nèi)計算和記錄空氣流量的中值。對于兩種膜，染色前和染色后，空氣流量在相同范圍 內(nèi)。
[0067] 另外，對于應(yīng)用按上述方法制備的染色膜的敏感的細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)來說，沒有觀察 到負(fù)面效果。具體地，應(yīng)用人類臍帶血管內(nèi)皮細(xì)胞和上述的孔徑為8 μ m的染色膜實施56 小時的分析。理想地，染色膜表現(xiàn)出非常好的性能，且沒有觀察到染色方法的負(fù)面影響。 [0068] 對本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說應(yīng)理解，在不偏離其廣義發(fā)明概念的情況下可以對 上述實施方案做一些改變。因此，應(yīng)理解本發(fā)明不限于這里所公開的具體實施方案，而是打 算涵蓋按所附權(quán)利要求定義的在本發(fā)明實質(zhì)和范圍內(nèi)的任何改變。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于使微孔膜染色的方法，所述方法包括： 在90-KKTC的溫度下使所述膜與含水分散染料體系接觸足夠時間，以產(chǎn)生所需的膜透 射光譜，其中所述含水分散染料體系包含染料添加劑和選自偶氮和蒽醌染料的染料，和 隨后通過在110-150°C下暴露20-90分鐘而加熱所述膜。
2. 權(quán)利要求1的方法，其中所述時間為20-90分鐘。
3. 權(quán)利要求1的方法，其中所述染料以4-15% wt/vol的濃度存在。
4. 權(quán)利要求1的方法，其中所述染料添加劑以0. 5-3% wt/vol的濃度存在。
5. 權(quán)利要求1的方法，其中所述染料添加劑選自載體、平衡劑、擴(kuò)散加速劑或它們中兩 種或更多種的組合。
6. 權(quán)利要求1的方法，其中所述染料添加劑為載體。
7. 權(quán)利要求1的方法，其中所述染料添加劑為擴(kuò)散加速劑。
8. 權(quán)利要求1的方法，其中所述加熱采用受熱的膜輸送圓筒。
9. 權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在加熱后使所述膜與溶劑接觸以從膜表面脫除殘余 染料。
10. 權(quán)利要求9的方法，其中所述溶劑包括含亞硫酸鹽的試劑。
11. 權(quán)利要求9的方法，其中所述溶劑為堿性的。
12. 權(quán)利要求9的方法，其中所述溶劑選自酮、醛、醚、酯、醇或它們中兩種或更多種的 組合。
13. 權(quán)利要求9的方法，進(jìn)一步包括在使膜與溶劑接觸后用水洗滌膜表面。
14. 權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步包括在洗滌膜表面后使所述膜干燥。
15. 權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步包括在線測量膜的透射光譜。
16. 權(quán)利要求1的方法，其中所述染料為黑色、藍(lán)色、紅色、橙色或它們中兩種或更多種 的組合。
17. 按權(quán)利要求1的方法制備的染色膜。
18. 權(quán)利要求17的染色膜，其中所述染色膜基本阻止一個或多個波長的透射。
19. 權(quán)利要求17的染色膜，其中所述染色膜具有直徑大于或等于0. 8 μ m的孔。
20. -種細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括按權(quán)利要求1的方法染色的膜。
【文檔編號】D06P1/02GK104220667SQ201380018697
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月2日
【發(fā)明者】G·威德爾, M·斯迪爾比茲 申請人:康寧有限公司