JP6480026B2 - 布帛及び培養細胞からの布帛の製造方法 - Google Patents

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関連出願の相互参照
本特許出願は、２０１５年６月２９日に出願された米国仮特許出願第６２／１８６２５３号、発明の名称「ＣＥＬＬ−ＳＹＮＴＨＥＳＩＺＥＤ ＦＡＢＲＩＣＳ」の優先権を主張する。該出願は、参照することによってその全体が本明細書に組み込まれる。

参照による援用
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細胞培養タンパク質からの繊維製品の形成方法及び得られる繊維製品を本明細書に記載する。とりわけ、コラーゲン繊維及び該コラーゲン繊維からの繊維製品の方法であって、該コラーゲンが、非動物源、例えば、酵母、細菌、及び植物、または動物の排出物を起源とする方法を本明細書に記載する。本明細書に記載の方法から形成される繊維製品は、微細構造均一性（例えば、該繊維の直径を横断して均一な鞣し(tanning)及び／または架橋）ならびに特性（例えば、強度、サイズ、水熱安定性等）を含めた本明細書に記載の製造技術に起因する独自の特徴を有し得る。

従来、コラーゲン製の繊維製品（例えば、布帛）は、皮革を含めた動物のハイドやスキンに起因し、家具の材料、衣類、靴、旅行カバン、ハンドバッグ、及びアクセサリー、ならびに運搬用車両用途を含めた非常に広い種類の用途に用いられている。現在のところ、動物のハイドスキンは、天然皮革の原料として用いられている。しかしながら、家畜の飼育には、増える一方の飼料、牧草地、水、及び化石燃料が必要であるため、家畜からのハイド及びスキンは環境問題を提起する。家畜、特に反芻動物はまた、大気及び河川に対する重大な公害のもとになる。

さらに、皮革を生産するための動物のハイド及びスキンの使用は、社会的意識の高い個人にとって好ましくない。世界の皮革産業は、年間１０億以上の動物を食肉処理する食肉産業の副産物を利用している。皮革の一部は、動物福祉法がない国や、ほとんどまたは全く強制力のない法律を有する国の原産である。動物を殺すことなく生産される皮革は、驚異的なファッションの新規性及び魅力を有するであろう。

これらの問題の一部に対処するために合成皮革が開発されたものの、これは、天然皮革の品質、耐久性、及び威信を欠いている。これまでのところ、天然皮革を生産するための科学的に正しくかつ工業的に実現可能な方法は開発されていない。従って、生きた動物から生産される皮革の代替品に対する需要の解決法が必要である。

天然皮革は、通常、動物のハイド及びスキン、多くの場合牛ハイドの鞣しによって生み出される耐久性がありかつ柔軟な材料である。鞣しは、一般に、皮革を生産するための動物のハイド及びスキンの処理工程であると考えられている。鞣しは、植物鞣し（例えば、有機源由来のタンニン抽出物を用いる）、クロム鞣し（硫酸クロム等のクロム塩）、アルデヒド鞣し（グルタルアルデヒドまたはオキサゾリン化合物を用いる）、シンタン（合成タンニン、芳香族ポリマーを用いる）が挙げられるがこれらに限定されないあらゆる十分理解された方法で行うことができる。新たな鞣し剤が開発され続けることが期待される。

天然皮革は、通常、３つの主要部分で製造される。すなわち、準備段階（ビームハウス操作を含む）、鞣し、及びクラスト形成である。表面コーティングも含まれる場合がある。該準備段階は、鞣し用のハイド／スキンを準備し、不必要な原皮成分が除去される。該準備段階は、貯蔵、水漬け（水戻し）、石灰漬け、脱毛、フレッシング（皮下物質を除去すること）、分割、再石灰漬け、脱灰（脱毛及び石灰漬け薬品を除去するため）、酵解（酵素分解処理）、脱脂、漂白、ならびに、金属塩またはアルデヒド化合物で鞣す場合、次に浸酸（特定の酸及び塩の使用による）等を含む場合がある。

鞣しは、ハイド／スキン中のタンパク質を、腐敗せず、水熱安定性を有し、「皮革」としての多種多様な目的に適する安定な材料に変換するために行われる。クロム系タンニンの場合、スキン／ハイドのｐＨを調整し（例えば、低下させ、例えば、ｐＨ２．０〜２．４まで）、当該繊維構造中への該クロムの浸透を可能にしてもよく、続いて、該ｐＨと温度を上げ（わずかに高いレベルに「塩基性化」、例えば、ｐＨ３．８〜４．２）、該鞣し反応を完了させてもよい。

クラスト形成とは、通常、当該皮革の乾燥及びステーキングに先立つ鞣し後処理を指す。クラスト形成技術の例としては、漉き、分割、再鞣し、染色、加脂、様々な手段の乾燥（例えば、セッティング、水絞り、トグル張り、真空乾燥、ガラス張り乾燥等）、味入れ、バフィング、ステーキング、空打ちとともにその後様々なコーティング及び含浸を当該皮革に施すオプションが挙げられる。

実際には、動物のハイド及びスキンを皮革に変換する過程は：脱毛、石灰漬け、脱灰及び酵解、浸酸、鞣し、中和、染色及び加脂、乾燥ならびに仕上げ等の逐次段階を含み得る。脱毛工程は、毛を化学的に（例えば、硫化ナトリウムのアルカリ溶液等の助剤を用いて）除去し得る一方、石灰漬け段階（例えば、アルカリを用いた）は、さらに脱毛工程を完結し、コラーゲンを膨潤（「オープンアップ」）させて繊維束を分割し、アミノ酸の修飾を介して化学反応性を増加させ得る。鞣し過程で、スキンの構造はコラーゲンのクロム錯体イオンとの反応を介して安定化される。使用される化合物によって、皮革の色及びテクスチャは変化し得る。鞣し革は、未処理のハイドよりさらにいっそう柔軟であり、耐久性も高い。

スキン、または動物のハイドは、主にコラーゲン、すなわち、繊維性タンパク質からなる。コラーゲンは、少なくとも２８種の異なるコラーゲン型のファミリーに対する総称である。動物のスキンは、通常、Ｉ型コラーゲンである（従って、用語コラーゲンは通常、Ｉ型コラーゲンであると仮定される）が、その他の型のコラーゲンが皮革形成に用いられる場合もある。コラーゲンは、アミノ酸の反復トリプレット−（Ｇｌｙ−Ｘ−Ｙ）_ｎ−を特徴とし、従って、コラーゲン中のアミノ酸残基のおよそ３分の１がグリシンである。Ｘは、多くの場合プロリンであり、Ｙは多くの場合ヒドロキシプロリンである。従って、コラーゲンの構造は、異なる長さのペプチド鎖の撚り合わさった３重の単位からなり得る。異なる動物は、異なる特性（及び得られる皮革の差）をもたらし得る異なるアミノ酸組成のコラーゲンを産生し得る。コラーゲン繊維のモノマーは、約１０５０アミノ酸長のアルファ鎖から産生される可能性があり、従って、当該３重らせんは、約３００ｎｍ長、直径１．５ｎｍのロッドの形態をとる。皮膚線維芽細胞による細胞外マトリックスの産生において、３重らせんのモノマーが合成され、該モノマーは、繊維状に自己組織化し得る。これらの３重らせんは、塩の連結、水素結合、疎水結合、及び共有結合によって結びつけられ得る。３重らせんは、繊維を構成し、繊維を繊維束に組織化する。架橋または連結の変化は、当該材料に強度を与える場合がある。繊維は様々な径を有する。Ｉ型コラーゲンに加えて、スキン（ハイド）はその他の型のコラーゲンを含む場合がある。

人工的な皮革を作り出そうとする以前の試みは、失敗または実現困難であることが証明された。例えば、ＥＰ１５８９０９８は、三次元の生物活性足場材料に播種した線維芽細胞を成長させる方法を記載している。該足場材料は、鞣し工程からのコラーゲン廃材（「床革」）、純粋なコラーゲンの微粒子、コラーゲン廃材の粒子、または合成の足場材料（例えば、ＨＹＡＦＦ等のポリマー製）から製造され得る。該足場材料の添加は、提案されている過程を複雑化し、その費用を増加させ、このようにして生産される皮革の特性にも影響する。

さらに、コラーゲン及び他のタンパク質（特に高分子タンパク質）からなる合成製織及び不織材料は、生体医用（例えば、インプラント）目的のために記載及び製造されている。かかる材料は、それらが鞣されておらず、必要な物理的及び化学的特性を欠き、十分なサイズ及び量で製造するには法外に高価であることが証明もされているため、通常、衣服、家具、及びアクセサリー（例えば、衣類、靴等）用の繊維製品としての使用に適さない。

天然皮革と同等またはそれより優れた特性を有し得るが、大変異なる方法であり、いくつかの点ではより簡単な方法で加工され得るとともに、天然皮革及び上記で特定したものを含めた他の前述した人工的に作り出された皮革の問題の多くに対処し得る、人工的に作り出された繊維製品を本明細書に記載する。

本開示は、不織繊維製品、製織繊維製品、及び編成繊維製品（布帛）のものが挙げられるがこれらに限定されない広範囲の繊維製品の製造方法に適した繊維を形成するための細胞培養工程起源のタンパク質（天然または人工的に作り出された）の使用を記載する。具体的には、繊維の形成につれて鞣すことも、いくつかの変形例では、該製織、不織、及び編成材料の形成直後に鞣すこともできる細胞培養材料から形成される繊維を本明細書に記載する。

概して、繊維製品に形成され得る、及び／または、後に繊維製品を形成するための中間体（例えば、ヤーン、糸等）に形成され得るタンパク質繊維の形成方法を本明細書に記載する。繊維製品（または布）とは、繊維のネットワーク、例えば、ヤーンまたは糸からなる可撓性材料を指すことができる。形成される繊維製品は、主にタンパク質繊維、例えば、本明細書に記載の特性を有するコラーゲン繊維から形成されてもよいし、または、これら繊維から部分的に形成されてもよい（例えば、２０％超、２５％超、３０％超、３５％超、４０％超、４５％超、５０％超、５５％超、６０％超、６５％超、７０％超、７５％超、８０％超、８５％超等）。本明細書に記載の通り形成される繊維は、その他の繊維、すなわち天然（例えば、綿、絹等）または合成（例えば、ナイロン、ポリエステル等）繊維と混合してもよい。

本明細書に記載の方法は、通常、タンパク質溶液を形成し（例えば、該タンパク質がモノマー、ダイマー、及び／または小ポリマーである溶液を形成し）、該溶液内の該タンパク質を鞣し、これにより、得られる繊維及び繊維製品への鞣し剤の完璧に近い浸透を可能にし、その後該溶液から繊維を押し出すことによって繊維を形成することを含む。これらの繊維は、次に、繊維製品を形成するためにその後用いられる場合（例えば、製織繊維製品または編成繊維製品の製造時）に糸またはヤーンを形成するために使用され得、または、繊維製品の製造に直接用いられる場合（例えば、不織繊維製品の製造時）がある。ポリマー溶液、ドープ溶液、または単にドープと呼ばれることがある該溶液中での鞣しが好ましい場合があるが、本明細書に記載の方法は、該繊維の押し出し後の鞣し（すなわち、押し出し後の追加鞣し）もまた含む場合がある。鞣しの前、最中、及び／または後に該溶液中で架橋を行ってもよく、別の方法として、該繊維の押し出し後に架橋を行ってもよい。該溶液に薬剤を含ませることによって、１つ以上のさらなる処理を該繊維に行ってもよい。例えば、難燃剤を、これが該繊維に組み込まれるように該溶液に添加してもよい。ボレート、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、アラミド、メラミン等の化合物を含ませ（例えば、溶液中に）、形成される繊維に組み込んで、該繊維及び得られる繊維製品の難燃性を向上させてもよい。別の方法として、またはさらに、染料、例えば、着色剤も該溶液に含めてもよい。

例えば、タンパク質溶液を形成し；該溶液内の該タンパク質を鞣し；溶液から該タンパク質の繊維を押し出し；押し出された繊維から繊維製品（または繊維製品前駆体）を形成することを含む繊維製品の形成方法を本明細書に記載する。コラーゲンは、繊維製品または繊維製品前駆体材料（ヤーン、糸、フェルト等）を製造するために使用され得る好ましいタンパク質である。

例えば、繊維製品の形成方法は、コラーゲン溶液を形成し；該溶液内の該コラーゲンを鞣し；該溶液から該コラーゲンの繊維を押し出し；押し出された繊維から繊維製品（または繊維製品前駆体）を形成することを含み得る。該コラーゲン源は、特にクルエルティーフリー源、例えば、培養細胞（例えば、酵母、細菌等）でよい。

例えば、繊維製品（または繊維製品前駆体）の形成方法は、インビトロで培養されたコラーゲン分泌細胞からコラーゲンを回収し；コラーゲンタンパク質の溶液を形成し；該溶液内のコラーゲンを鞣し及び架橋し；該溶液から該コラーゲンの繊維を押し出し；押し出された繊維から繊維製品（または繊維製品前駆体）を形成することを含み得る。

本明細書に記載の方法のいずれかは、特定のサイズ範囲内であって、かつそれらの形成方法に関連し得る特定の一連の特性を有する繊維を押し出すことを含み得る。例えば、該繊維の押し出しは径が２０〜７０μｍである繊維の押し出しを含み得る。該繊維の押し出しは、該繊維の直径を横断する鞣しの均一な分布（例えば、繊維ごとに、繊維の＞９５％、繊維の＞９０％、繊維の＞８５％、繊維の＞８０％、繊維の＞７５％等）を有する、及び／または該繊維の全直径を横断して均一に架橋された（例えば、（例えば、繊維ごとに、繊維の＞９５％、繊維の＞９０％、繊維の＞８５％、繊維の＞８０％、繊維の＞７５％等）繊維の押し出しを含み得る。例えば、該繊維の押し出しは、該繊維の全直径を横断して均一に分布した鞣し剤０．０１％〜５％を含む繊維の押し出しを含み得る。

概して、該溶液の形成は、該溶液内でコラーゲンを可溶化することを含み得る。該溶液の形成は、該溶液中にコラーゲンモノマー、及び／またはモノマー混合物、ならびに短いポリマー（例えば、ダイマー、トリマー等）を懸濁することを含み得る。概して、該方法は、該溶液中にコラーゲンを懸濁する（例えば、コラーゲンを可溶化する）ことによって該溶液を形成し、ポリマー溶液を形成することを含み得る。

本明細書に記載の方法のいずれかは、培養された起源に起因するコラーゲンを使用し得る。従って、これら方法のいずれかは、インビトロで培養されたコラーゲン分泌細胞からコラーゲンを回収し、回収された該溶液中のコラーゲンからのコラーゲンを含む溶液を形成することを含み得る。

上記の通り、該コラーゲンを該溶液内で、例えば、該溶液に架橋剤を含めることによって架橋してもよい（例えば、グルタルアルデヒド、（１−エチル−３−（３−ジメチルアミノプロピル）カルボジイミド塩酸塩または「ＥＤＣ」等）。別の方法として、またはさらに、該繊維を、該溶液から押し出した後に架橋してもよい。例えば、架橋は、グルタルアルデヒドでの架橋を含み得る。上記の通り、該溶液内での該コラーゲンの鞣しは、該溶液に鞣し剤を混合することを含み得る。任意の適切な鞣し剤を用いることができ；同様に、任意の架橋剤を用いることができる。例えば、使用することができる鞣し剤及び架橋剤としては、クロム、アルミニウム、ジルコニウム、チタン、鉄、ナトリウムアルミニウムシリケート、ホルムアルデヒド、グルタルアルデヒド、オキサゾリジン、イソシアネート、カルボジイミド、ポリカルバモイルスルフェート、テトラキスヒドロキシホスホニウムスルフェート、ナトリウムｐ−［（４，６−ジクロロ−１，３，５−トリアジン−２−イル）アミノ］ベンゼンスルホネート、植物鞣し剤（ピロガロール及びカテコールの両方）、シンタン等が挙げられ得るがこれらに限定されない。

概して、鞣しは極めて短時間でよい（例えば、皮革の鞣し用の従来の鞣し技術と比較して）。例えば、該コラーゲン溶液は、該繊維の押し出し前に、３０分未満（例えば、２５分未満、２０分未満、１５分未満、１０分未満等）鞣し剤にさらされ得る（鞣し剤を含み得る）。例えば、これら方法のいずれかは、該繊維の押し出し前に２０分未満、該溶液に鞣し剤を添加することによる該溶液内で該コラーゲンを鞣すことを含み得る。

該繊維は、非円形の直径、例えば、三角形、長方形、正方形、台形、７角形、６角形等を含めた適切な形状（例えば、断面形状）に押し出してもよい。

押し出しは、紡糸（例えば、湿式、乾式、乾式ジェット湿式、溶融、ゲル、及び電界紡糸等）、延伸等を含めた任意の適切な押し出し技術を含み得る。例えば、繊維の押し出しは、該繊維の紡糸を含み得る。

上記の通り、該繊維製品の形成は、繊維製品前駆体、例えば、ヤーンを該繊維から形成することを含み得る。該して、該繊維製品の形成は、該繊維の編成または製織を含み得る。該繊維製品の形成は、該繊維から不織材料を形成することを含み得る。該繊維製品の形成は、該繊維をさらなる合成繊維、天然繊維、または天然及び合成繊維と混合することを含み得る。

押し出される溶液内のコラーゲンの濃度を、当該繊維の破断も当該紡糸口金の閉鎖／閉塞もなしに制御された押し出しを可能にするように制御してもよい。例えば、該溶液の形成は、濃度３ｍｇ／ｍｌ〜３０ｍｇ／ｍｌのコラーゲンの溶液を形成することを含み得る。例えば、該溶液の形成は、濃度７ｍｇ／ｍｌ〜１５ｍｇ／ｍｌのコラーゲンの溶液を形成することを含み得る。

押し出し速度を制御してもよく、また、押し出し速度で、得られる繊維が変更される場合がある（例えば、繊維の長さ等）。例えば、これらの方法のいずれかにおいて、押し出し速度は、７０μｌ／分〜３００μｌ／分の溶液でよい。

繊維（例えば、コラーゲン繊維）、これらの繊維からなる繊維製品前駆体（例えば、ヤーン、糸等）、及びこれらの繊維からなる繊維製品もまた本明細書に記載する。概して、これらの繊維製品は、本明細書に記載の通り、培養細胞を用いて（または、任意のその他の起源の「生の」タンパク質から）形成され得る。例えば、本明細書に記載するのは、培養細胞から形成される繊維製品であって、該繊維製品は、直径２０〜７０μｍを有する複数のコラーゲン繊維を含み、該コラーゲン繊維は、該コラーゲン繊維の直径を横断して均一に分布した鞣し剤濃度を含む。例えば、本明細書に記載するのは、直径２０〜７０μｍを有する複数のコラーゲン繊維を含む培養細胞から形成される繊維製品であって、該コラーゲン繊維は、該コラーゲン繊維の直径を横断して均一に分布した０．０１％〜３０％の鞣し剤を含み、さらに、該コラーゲン繊維は各繊維の直径を横断して均一に架橋されている。該コラーゲン繊維内の鞣し剤の割合は、本明細書に記載の通り、該繊維が形成される（例えば、紡糸される）コラーゲン溶液に用いられる鞣し剤の濃度を反映し得る。例えば、該コラーゲン繊維内の鞣し剤の割合は、低い方の値の０．０１％、０．０５％、０．１％、０．５％、１％、２％、３％、４％、５％、６％、７％、８％、９％、１０％等と高い方の値の３０％、２７％、２５％、２２％、２０％、１９％、１８％、１７％、１６％、１５％、１４％、１３％、１２％、１１％、１０％等の間でよく、この場合、低い方の値は常に高い方の値未満である。上記の通り、該コラーゲン繊維内の鞣し剤は、通常、均一に分布しており、該コラーゲン繊維のいずれかについて、該繊維の全断面を横断して同じ値のかなり均一（例えば、＋／−１％、２％、３％、４％、５％以内等）である同じ濃度プロファイルを有することを意味している。これは、繊維を横断する鞣し剤の濃度が、拡散に基づいて該繊維の外側からの距離によって変化し得る従来の鞣し方法とは際立って対照的である（特により大きな低浸透鞣し剤に関して、また、短い鞣し時間（例えば、１２時間未満）が用いられる場合。

概して、本明細書に記載の該繊維（及び繊維製品）の形成方法の結果として、形成されるコラーゲン繊維、ひいては形成される繊維製品前駆体及び繊維製品は、サイズ及び／または特性が実質的に均一であり得る。本明細書で使用される「均一」とは、２０％未満、１５％未満、１０％未満、１２％未満、１０％未満、８％未満、５％未満等の差異を有することを意味し得る。

例えば、該コラーゲン繊維は、各繊維の直径を横断して均一に架橋され得る。さらに、または別の方法として、該コラーゲン繊維は、該コラーゲン繊維の直径を横断して均一に分布した、０．０１％〜５％の鞣し剤を含み得る。該コラーゲン繊維内の鞣し剤は、本明細書に記載の鞣し剤のいずれかでよい（例えば、クロム）。

概して、本明細書に記載の通りに形成される繊維製品は、シート及び／またはロールに形成され得る。例えば、該繊維製品は、表面積が１００ｃｍ^２より大きい、及び／または厚さが０．２ｍｍより厚い（例えば、０．３ｍｍより厚い、０．４ｍｍより厚い、０．５ｍｍより厚い等）シートに形成され得る。該コラーゲン繊維は、直線強度が１．５〜２．５ｇ／デニールであり得る。いくつかの変形例では、該コラーゲン繊維は、破断時伸びが２５％〜４０％であり得る（例えば、３０〜３５％等）。

上記の通り、該繊維製品は、コラーゲン繊維の混合物及び任意のその他の天然または合成繊維を含んでよい。例えば、これら繊維製品のいずれかは、該コラーゲン繊維と混合された複数の合成または天然繊維を含んでよい。

上記の通り、該コラーゲン繊維は、非円形の直径を有してよく、これが当該繊維製品の特性を変化させ得る。

概して、該コラーゲン繊維は、編成されても製織されてもよい。いくつかの変形例では、該繊維製品は、不織繊維製品を含む。

本明細書に記載のこれら繊維からの繊維及び繊維製品の形成方法は、多くの利点がある。これら利点の多くは、鞣し及び／または架橋が、繊維の押し出しに先立って溶液（例えば、ドープ）中で行われ得るという驚くべき事実のために生じ得る。例えば、該溶液中での鞣し及び／または架橋は、はるかに速い鞣し工程になる。通常、従来の鞣し工程では、スキン／ハイドの厚さに応じて、該鞣し期間は必然的に３時間から１日以上かかり得る。本明細書に記載の方法は、対照的に、ほとんど瞬間的である。本明細書に記載の方法は、該鞣し剤をインサイチュでタンパク質（例えば、コラーゲン）とともにそれらが反応する前に置くことによって、該鞣し剤を該繊維に容易に浸透させる。従来の皮革産業では、スキン／ハイドを、固定の前に確実に浸透させるための温度、ｐＨ（例えば、等電点）の操作及びその他の技術によって化学的に処理し、化学的休眠状態にしなければならない。そうでなければ、得られる材料は、表面的な、すなわち、「表面」鞣しを有するのみであろう。従って、本明細書に記載の方法は、すべての繊維を均等にかつ個別に処理し得るため、この必要性を排除し得る。

本明細書に記載の方法はまた、従来の皮革形成方法で用いられた場合に浸透しにくいために通常使用されない（それらが有益な特性を有し得るにもかかわらず）その他の鞣し剤の使用を可能にし得る。スキン／ハイドに浸透できないとは、得られる材料にムラがあるということを意味する。かかる浸透の問題は、本明細書に記載の方法及び繊維の問題にはならない。

結果として、本明細書に記載の技術はまた、他の鞣し技術と比較して、効率及び環境適合性が改良され得る。実際のスキン／ハイドの鞣しは、工程中にすべての鞣し材料（例えば、鞣し剤）を使い尽くすことはまれであるため、前鞣し、鞣しの過程、及び鞣しの終了時に大量の水を使用し、廃水システムに重い負担をかけ得る多くの操作の完了を必要とする。本明細書に記載の方法は、当該鞣し剤のすべてを使って繊維形成の過程で１００％の吸尽を達成させ得るとともに、正規の皮革と比べて、繊維を製造するためにはるかに少ないエネルギー、水、及び廃水負荷しか必要としない可能性がある。

さらに、本明細書に記載の方法は、これら方法を用いて形成される繊維製品への他の材料及び特性の組み込みを可能にし得る。例えば、本明細書に記載の方法は、難燃性、耐水性等を改良または向上させるための加工（例えば、該溶液／ドープへの材料の添加による）を可能にし得る。概して、これらの方法は、各繊維の個別の処理の改善を可能にし得る。例えば、疎水性の潤滑ポリマーが組み込まれ得る。別の例では、難燃性をもたらすことができるホスホニウム系鞣し薬品は、該溶液に容易に使用され得る。本明細書に記載の通り、一旦繊維（例えば、コラーゲン）が形成されると、それはすでに鞣して形成されている可能性があり、これをその他の技術で直ちに個別に処理することができ、従って、ありとあらゆる繊維が均等に処理及び加工され、ひいては、極めて高いコンシステンシー、例えば、通常達成することができるものより高い耐水性をもたらす。これは、これら繊維のすべてが処理され得るのに対して、従来の皮革では、特に、より厚い皮革においては、これは常に確実というわけではないためである。

本明細書に記載の方法は、単に断面が円形であることとは対照的に、形成される繊維が特定の幾何学的形状のものになり得るようにすることもできる。かかる技術は、合成繊維に用いられ、付加性能、例えば、水分移動を有することが示されており、この性能は、コラーゲンではまだ達成されておらず、本明細書に記載の方法によって可能となる。

本明細書に記載の繊維、及びそれらから形成される繊維製品は、細胞培養（インビトロ）起源に起因するコラーゲン製であるとして本明細書に典型的に示されるが、いかなるこれら方法及び繊維製品に用いられるタンパク質も、コラーゲンにも、コラーゲンの特定の型にも限定されないことを理解されたい。さらに、変性コラーゲンを含めた合成（人工的に作り出された、配列が修飾された、等）タンパク質をこれらの方法に用いてもよいし、本明細書に記載の繊維及び繊維製品のいずれかを形成するために用いてもよい。さらに、本開示は、インビトロ（細胞培養、例えば、酵母、細菌、真核生物培養等）起源から供給されるタンパク質（例えば、コラーゲン）に重点を置いているが、該タンパク質は、植物（培養植物細胞または植物の副産物、例えば、種子、殻、外皮等を含む）、及び動物源から供給されてもよい。例えば、再利用皮革、廃皮革等もコラーゲン源として利用してよい。

例示的な繊維製品の繊維の特性を示す表（表１）である（これらの特性は、ヤーン及び繊維製品の下流加工に必要とされ得る）。 本明細書に記載の繊維製品の形成方法の１つの変形例を図式的に示す。 本明細書に記載の繊維製品の形成方法の別の変形例を図式的に示す（例えば、コラーゲンタンパク質の繊維製品）。 本明細書に記載のコラーゲン繊維の例示的な形成方法に対する針径と押し出し速度間の関係をグラフに示す（鞣し剤及び架橋剤を含む１０ｍｇ／ｍｌのコラーゲン溶液のドープを用いて）。 本明細書に記載の通り（例えば、図３に示される通り）に形成されたコラーゲン繊維の特性を従来のウール及び絹繊維と比較した表である。 直径がおよそ１０ｍｍの絹繊維（左側）と、図３に示す通りに形成された直径が約２０ｍｍのコラーゲン繊維の顕微鏡写真である。 押し出しに先立ってコラーゲン溶液（例えば、ドープ）に架橋剤（本実施例ではグルタルアルデヒド）を組み込むことの効果を比較したグラフであり、グルタルアルデヒドを使用する場合、最大強さ（ｇ）においても破断時伸び（％）においても、繊維の機械的特性に差がないことを示す。

特に細胞培養起源を含めた非動物源由来の高分子タンパク質繊維（例えば、コラーゲン繊維）、繊維製品前駆体、及び繊維製品の製造方法を本明細書に記載する。例えば、酵母、細菌等を含めた動物または植物の細胞培養（原核生物または真核生物の両方の）が挙げられるがこれらに限定されない人道的な起源由来のタンパク質からなる繊維からの不織繊維製品、製織繊維製品、または編成繊維製品、及び繊維製品前駆体（例えば、ヤーン、糸等）の形成方法を本明細書に記載する。該タンパク質源（例えば、タンパク質のモノマーまたは小ポリマー）は、天然でも組み換えでもよい。コラーゲン、フィブロイン、セリシン、カゼイン、アルブミンが挙げられ得るがこれらに限定されない該タンパク質は、いくつかの哺乳類の細胞型（例えば、線維芽細胞、軟骨細胞、平滑筋細胞等）によって天然に産生することができるが、動物や植物から供給することもできる。別の場合では、該タンパク質を産生する細胞（例えば、哺乳類、酵母または細菌、植物細胞）を、目的のタンパク質を形成し、それを該細胞内に維持するか、または細胞外空間に分泌するように改変することができる。いくつかの変形例では、特に該タンパク質が分泌されない場合、該タンパク質を溶解によって該細胞（例えば、酵母または細菌）から回収してもよい。別の方法として、またはさらに、可溶性タンパク質は、当該培地から直接回収することができる。これらの方法によって製造される繊維製品もまた本明細書に記載する。

例えば、繊維製品布帛の製造用のコラーゲン繊維の製造方法を本明細書に記載する。これらの繊維製品は、これまでに製造された皮革より優れた、または場合によっては大変異なる、高度に制御された皮革様特性を有する場合がある。

これらの変形例のいずれかにおいて、例えば、ウシ、ブタ、ヒツジ等の動物由来の特殊なコラーゲン分泌動物細胞（例えば、線維芽細胞、平滑筋細胞等）は、生検によって生きた動物から供給しても、食肉処理された動物から摘出してもよい。別の方法として、既存の細胞株（哺乳類細胞株）を用いてもよいし、コラーゲンもしくはいくつかのその他の繊維産生タンパク質を発現する細菌及び／または酵母細胞を用いてもよい。細胞は、標準的な細胞培養技術を用いた制御条件下で、特定量のタンパク質（布帛の形成に用いられる）を製造するために十分な数の細胞が利用可能になるまで増殖させてよい。

コラーゲンを産生するために接着細胞を用いる方法及びシステムでは、細胞は、曲率の異なる培養皿の表面（平面及び曲面の両方、例えば、ローラーボトルの内面；円筒状細胞培養マンドレルの外表面）に播種され、コラーゲンを分泌させるためアスコルビン酸の存在下で培養され得る。数日後（細胞型による）、コラーゲン層が、通常、播種された（及び拡大された細胞の）下に現れる。細胞は、栄養素へのそれらの曝露を最大にするように、主に培地との界面に現れる。（少数の細胞は分泌されたコラーゲンマトリックス中及び培養容器との下側の界面に残る。）さらに、この細胞層の底面のコラーゲンの分泌は、該細胞と該培養容器の底部との間の制約空間が、効果的にクラウダー（ｃｒｏｗｄｅｒ）として機能する制約された環境の典型であるために有利である。該細胞層の上の培地に分泌されたコラーゲンは、細胞から流出する傾向があり、小繊維及び繊維の形成を非効率的にする。かなりの濃度の可溶性プロコラーゲンが該培地中に現れる。該コラーゲン層は、不定長及び直径約０．１ミクロンの小繊維から実質的になる。本実施例では、次に該構築物の脱細胞化が既知の方法で行われ、該コラーゲンシートの上から該細胞層が除去され、このシートにその後新たな細胞が再播種される。これらは、一方で下部のコラーゲン層に強固に付着し、他方でそれら独自のコラーゲンを分泌し始める。再播種によって、より厚いコラーゲンシートがもたらされ、ほとんどの細胞が該構築物の該培地との上側界面に、先と同様に残る。本手順を所望の厚さの構築物が得られるまで続けることができる。

該人工的に作り出されたＥＣＭは、酵素法を含めた既知の方法によって、個々のコラーゲン小繊維またはコラーゲンモノマーに消化することができる。これらの単位は、次に該マトリックスを既知の方法で再構成するために用いてコラーゲンゲルを形成することができ、次にこれを押し出して巻き取り用の長繊維または不織布もしくは織布用の短繊維を形成したり、編成用のヤーンを製造したりすることができる。いくつかの変形例では、本明細書に記載の通りに繊維が紡糸され得るコラーゲン溶液は、酸性ｐＨで該溶液中にコラーゲンモノマーの溶液を形成することによってコラーゲン溶液を形成することを含み得る。

該人工的に作り出されたＥＣＭを、小断片に混ぜ込み、均質化することができる。該混ぜ込まれた構築物は、次に乾燥され、例えば、凍結乾燥によって粉末状物質にされ得る。この粉末は、使用まで都合よく保存することができる。この粉末は、架橋剤含有溶液中で戻すことができる。この工程で、得られるスラリーの粘度及びその機械的特性を都合よく制御することができる。この粉末を、さらなる材料特性の制御のために他の外因性材料と混合することもできる。得られるスラリーは、本明細書に記載の押し出しによる繊維形成に用いることができる。

本明細書で使用される、用語「コラーゲン」は、動物の結合組織に見られる構造タンパク質を指すことができる。これまでのところ、２８種のコラーゲンが特定され、記載されている。それらは、それらが形成する構造に応じていくつかの群、例えば、小繊維（Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ、Ｖ、ＸＩ型）、ファシット（ＩＸ、ＸＩＩ、ＸＩＶ型）、短鎖（ＶＩＩＩ、Ｘ型）、基底膜（ＩＶ型）、及びその他の型（ＶＩ、ＶＩＩ、ＸＩＩＩ型）に分けることができる。コラーゲンは人体の至る所に存在するが、体内のコラーゲンの９０％以上がしかしながらＩ型である。コラーゲンは、長い、繊維状の構造タンパク質であり、その機能は、酵素等の球状タンパク質のものと全く異なる。コラーゲンは、ほとんどの組織を支持し、細胞構造を外部から与える細胞外マトリックスの主成分である。コラーゲンは、優れた引張り強さを有し、筋膜、軟骨、靭帯、腱、骨、及び皮膚の主成分である。柔軟なケラチンとともに、これが皮膚の強さと弾性の原因であり、その分解が加齢に伴うしわにつながる。コラーゲンは血管を強化し、組織の発達に関与する。コラーゲンは、結晶の形で眼球の角膜及び水晶体に含まれる。本明細書で使用されるコラーゲンは、任意の適切な型のものでよい。

本明細書で使用される、用語「細胞培養」は、細胞が制御された条件下、通常はそれらの天然の環境の外で増殖される過程を指すことができる。実際には、用語「細胞培養」は、多細胞真核生物、特に動物細胞、ならびに細菌及び酵母を含めた単細胞生物由来の細胞を培養することを指す場合がある。培養細胞は、従って、ウイルス、細菌、及び原生生物を含めた植物、菌類、微生物由来でよい。培養は、付随的（例えば、基材上で増殖させる）でも懸濁でもよく、これらのいくつかの組合せでもよい。本明細書に記載される方法は、任意の適切な細胞培養技術を用いてよく、任意の適切な細胞型を用いてよい。

繊維製造用のタンパク質は、しかしながら同様に、生きた、または死んだ動物や植物から直接供給される場合もある。

いくつかの変形例では、本明細書に記載の方法は、不織布の形成方法の一部として、水流交絡処理を用いる場合がある。本明細書で使用される、水流交絡処理という用語は、梳綿、エアレイ、またはウェットレイのいずれかによって製造された湿式または乾式繊維ウェブの接着工程を指すことができ、得られる接着布帛は不織材料である。水流交絡処理は、ウェブを貫通し、コンベアベルト（または、製紙用コンベアの「ワイヤー」）に衝突し、跳ね返って当該繊維を交絡させる、微細な高圧水流を用いる場合がある。水流交絡処理は、スパンレーシングとして知られることもある。この用語は、初期の不織布が、該不織布にレース状の外観を与える柄のある模様のコンベア上で交絡されたために生まれている。これはまた、製織前に繊維をヤーンに紡糸することの２次元の同等のものと見なすことができる。該水圧は、当該ウェブの強さに直接影響し、超高圧は交絡だけでなく繊維を分割してミクロ及びナノ繊維にすることができ、これが、得られる水流交絡不織布に皮革様、さらには絹のようなテクスチャを与える。このタイプの不織布は、同じ繊維製の織布と同じほど強く丈夫である可能性がある。

本明細書に記載される細胞培養材料から形成される繊維は、湿式紡糸を含めた紡糸によって形成され得る。紡糸とは、ポリマー繊維を創造するための製造工程を指すことができ、これは複数の連続フィラメントを形成するための紡糸口金を使用する押し出しの特殊な形態である。多くのタイプの紡糸、すなわち、湿式、乾式、乾式ジェット湿式、溶融、ゲル、及び電界紡糸がある。概して、紡糸の工程は、第一に、紡糸されるポリマーを流体状態に変換することを含み得る。この段階は、培養細胞がすでに繊維成分（例えば、コラーゲン）を培地に分泌及び／または放出していることがある、本明細書に開示される変形例のいくつかでは不要な場合もある。次に該ポリマーを含む流体物質を、当該紡糸口金を通して押し出すことができ、ここでそれが長繊維を形成する。従来の合成ポリマーの紡糸と異なり、本明細書に記載の紡糸技術は、当該ドープ溶液の加熱／溶融を必要とせず（及び使用しなくてよい）；その代わり、該コラーゲン溶液は、酸性溶液中で可溶化されるモノマー状のコラーゲンで形成され得る。概して、該コラーゲン溶液及び押し出しコラーゲン繊維は、該繊維の分解を防止し得る低温（例えば、５０℃未満、４５℃未満、４０℃未満、ほぼ室温、等）を維持する場合がある。該押し出し繊維は、押し出し後に固化させてもよい。いくつかの変形例では、該繊維は、該繊維のｐＨを変更（例えば、ｐＨを中和）し得る第二の溶液中に押し出され、冷却され、これによりゴム状態まで、その後固化した状態まで冷却され得る。

本明細書で使用される、湿式紡糸とは、該５つの紡糸工程のうちの最も古いものを指すことができる。この工程は、溶媒に溶解することが必要な紡糸されるポリマーに対して使用される。当該紡糸口金は、当該繊維を沈殿させ、その後それが出てくるにつれて固化する薬品浴に沈められる。該工程は、この「湿」浴にちなんで名付けられている。本明細書に記載するように、この工程は、形成された、または形成する繊維を少なくとも部分的に鞣す（例えば、クロム等の１つ以上の鞣し金属に曝露する）ように変更してもよい。湿式紡糸の異型は、乾式ジェット湿式紡糸であり、ここでは、当該溶液を空気中に押し出して延伸し、その後液体浴に浸漬する。

乾式紡糸もまた、溶媒に溶解する必要があるポリマーに対して使用され得る。これは、固化が該溶媒の蒸発によって達成されるという点で異なる。これは通常、空気または不活性ガスの流れによって達成される。沈殿液の関与がないため、当該繊維は乾燥する必要がなく、また、該溶媒はより容易に回収される。押し出し紡糸は、固体ポリマーのペレットまたは顆粒を使用することができ、これらを押出機に投入する。該ペレットを押し出しスクリューで圧縮、加熱、及び溶融し、その後、紡糸ポンプ及び紡糸口金に投入する。直接紡糸は、固体ポリマーペレットの段階を回避し、その代わり該ポリマーの溶融物を原料から製造し、その後該ポリマー仕上げ機から直接、紡績に送り込む。ゲル紡糸、別名乾湿式紡糸は、高強度、または繊維のその他の特異的性質を得るために使用され得る。該ポリマーは「ゲル」状態にあり、ほんの一部が液体であり、これが該ポリマー鎖の多少の結び付きを保っている。これらの結合が、繊維内で強い鎖間力を生じ、この力がその引張強さを高める。該繊維内のポリマー鎖はまた、配向度が大きく、これが強さを高める。該繊維は、第一に空気乾燥され、その後さらに液体浴で冷却される。いくつかの高強度ポリエチレン及びアラミド繊維がこの工程で製造される。電界紡糸は、電荷を使用して極細（通常、ミクロまたはナノスケールで）繊維を液体、すなわち、ポリマー溶液またはポリマー溶融物のいずれかから延伸する。電界紡糸は、繊維のエレクトロスプレー及び従来の溶液の乾式紡糸の両方の特徴を有する。該工程は、溶液から固体の糸を製造するための凝固化学の使用も高温の使用も必要としない。このことが、該工程を、大きく複雑な分子を用いた繊維の製造に特にふさわしくする。強度と配向を高めるために繊維を延伸してもよい。これは、当該ポリマーがまだ固化している間に行っても、それが完全に冷却された後に行ってもよい。

本明細書で使用される、繊維製品または布とは、多くの場合糸またはヤーンと呼ばれる天然または人工繊維のネットワークからなる可撓性の製織、不織、または編成材料を指すことができる。ヤーンは、ウール、亜麻、綿、またはその他の材料の原料繊維を紡糸して長いより糸を製造することによって製造される。繊維製品は、製織、編成、かぎ針編み、ノッティング、またはフェルト形成が挙げられるがこれらに限定されない様々な方法によって形成され得る。布帛及び布という単語は、繊維製品と同義語として使用され得る。しかしながら、いくつかの状況では、繊維製品とは、交絡繊維製の任意の材料を指す場合があり；布帛は、さらなる物品（衣服等）の製造に用いることができる、製織、編成、伸展、かぎ針編み、または接着によって製造された任意の材料を指す場合がある。布は、布帛と同意語として使用され得る。フェルトは、通常、繊維をもつれさせ、凝縮させ、押し付けることによって製造される繊維製品である。本明細書で使用される、繊維とは、糸、フィラメント、またはヤーンを指すことができ、それから繊維製品が形成され得る。

本明細書に記載の方法は、タンパク質（細胞によって分泌される、または任意の他の方法で供給される）製の未製織の繊維によって布帛を製造するために使用されてもよい。コラーゲン、フィブロイン、セリシン、カゼイン、アルブミンのようなタンパク質は、いくつかの哺乳類の細胞型（線維芽細胞、軟骨細胞、平滑筋細胞等）によって天然に産生することができる。別の場合では、細胞（哺乳類細胞、酵母または細菌）を、目的のタンパク質を形成し、それを該細胞内に維持するか、または細胞外空間に分泌するように改変することができる。上記の通り、該細胞内のタンパク質を回収するため、該細胞（例えば、酵母または細菌）を溶解する必要がある。可溶性タンパク質は、当該培地から直接回収することができる。

実施例１：可溶性タンパク質からの繊維形成
可溶性タンパク質は、沈殿、透析、及び凍結乾燥による濃縮等の技術によって、細胞培地から単離することができる。例えば、凍結乾燥された材料を用いて、以下の２つの方法のうちの１つによって繊維を形成してもよい。方法１（以下に示す）では、タンパク質を緩衝液に可溶化してよく、この溶液をガラス板上で薄層状に堆積させ、空気を吹き込んで繊維の形成を引き起こす。架橋段階の後、この繊維をガラスからかき集めることができる。この繊維は、変更された工程で鞣される。別の方法、すなわち、方法２では、簡潔に上述したように、タンパク質を湿式紡糸（押し出し）の前に溶媒に溶解する。繊維を形成するため、このタンパク質溶液をノズルから凝固浴に直接押し出してもよい。押し出された繊維の形状及び機械的特性を調整することができる（例えば、押し出し速度によって、タンパク質溶液の濃度を変更することによって等）。フィラメントが紡糸口金から湿式紡糸の凝固及び架橋クエンチ浴に出てくるにつれて、これらフィラメントは合体してマルチフィラメント繊維になることができ、その後、巻き取り、またはまとめてヤーンにすることができる。別の方法として、いくつかのマルチフィラメント繊維をまとめて「トウ束」にすることができ、これを次に「トート（ｔｏｔｅ）」と呼ばれる箱または容器に均一に「ピドル（ｐｉｄｄｌｅｄ）」、すなわち横たえる。これらの繊維を巻き取る場合、それらを最初にＭｃＣｏｙ Ｅｌｌｉｓｏｎの延伸装置等の装置を用いて延伸し、フィラメント中の小繊維をさらに配向させ、その直径またはデニールを減じながら、ひいてはフィラメントの強度（直線強度）を高めることができる。この延伸繊維は、シリンダーに巻き直してもよいし、製織または縦編み操作用のビームに直接巻いてもよい。

コラーゲン繊維を形成するための該第一の方法（方法１）は、Ｙ． Ｗｕ， Ｋａｉ Ｗａｎｇ， Ｇｉｓｅｌａ Ｂｕｓｃｈｌｅ−Ｄｉｌｌｅｒ， ａｎｄ Ｍａｒｋ Ｒ． Ｌｉｌｅｓ （“Ｆｉｂｅｒ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｂｙ Ｄｅｈｙｄｒａｔｉｏｎ−Ｉｎｄｕｃｅｄ Ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｌｂｕｍｉｎ．”） Ｊ． ＡＰＰＬ． ＰＯＬＹＭ． ＳＣＩ． ２０１３に記載のものと同様であり得る。タンパク質（例えば、アルブミン）を分泌するように改変された細胞は、タンパク質濃度が所定のレベル（例えば、＞１ｍｇ／ｍｌ）に達するまで培養され得る。タンパク質は、例えば、硫酸アンモニウム（最大４Ｍ）または冷エタノール（９：１ＥｔＯＨ：培地（ｖ／ｖ）の添加によって沈殿させることができる。この沈殿は、遠心分離によって回収してもよく、このタンパク質（例えば、１０ｍｇ／ｍｌ）は、緩衝液（例えば、１０ｍＭ Ｎａ２ＳＯ４、４５ｍＭ ＤＴＴ、ＨＣｌでｐＨ４．７に調整）に可溶化され得る。この溶液は、ガラス板等の基剤にかけ、低湿度（例えば、３０％未満）で３０℃の気流によって乾燥され得る。この繊維を次に架橋し（例えば、メタノール中のホルムアルデヒド蒸気、またはＥＤＣを用いて）、その後アルコールですすぎ、空気乾燥してもよい。この繊維は、このプレートからアセトニトリルに浸漬して分離してもよいし、単に解体して分離してもよい。

本明細書に記載の方法のいずれかにおいて、培養細胞を用いて繊維を製造するためのタンパク質を成長させてもよく、これら（例えば、コラーゲン）繊維を、製造工程の一部として鞣してもよい。鞣しは、繊維製品を製造する場合に以前は可能ではなかった、または使用されていなかった方法で行われ得る。例えば、該繊維の鞣しは、それらの押し出しの過程で（例えば、押し出される溶液／ドープ中で）、またはそれらが巻き取られた後のいずれかで開始することができる。鞣しはまた、繊維製造方法によってヤーンで行うことも、これら繊維からなる最終的な布帛で行うこともできる（以下参照）。押し出し過程（その前も含む）での鞣しは、本質的に、各タンパク質フィラメントが別々に鞣されるようにし、ひいては、使用される特定の鞣し薬品またはそれらの組合せに応じて大きく異なる材料特性をフィラメントに生じさせ得る。

特に、鞣しは、鞣し剤（例えば、クロム等）を、繊維を押し出す前のタンパク質溶液に含めることによって行ってもよく；架橋剤もまた含めてよい（浴中で鞣し剤を用いる鞣しの前、その最中、またはその後のいずれかで）。例えば、溶液中にコラーゲン繊維を形成（例えば、押し出しによって）する場合、該フィラメント状タンパク質を含む溶液は、鞣し剤、例えばクロム（ありふれた鞣し剤）、及び／または架橋剤、例えばグルタルアルデヒドやＥＤＣもまた含んでよい。かかる薬剤の量または濃度は、該繊維が高度に接触可能であるため、極めて低くてよい。これら鞣し繊維を、繊維工業で既知の方法でさらに布帛に加工し、織布、不織布、または編生地を形成してもよい。別の方法として、またはさらに、鞣しは、該繊維がヤーンや布帛にされた後に行ってもよく、この場合は、それは動物の皮の鞣しを模倣する。

上記の通り、これら方法のいずれかは、不織繊維製品または布帛を形成するために使用され得る。本明細書に記載の可溶性タンパク質から製造される繊維は、繊維製品の繊維の特性と同様の物性を有し得る（例えば、既知の繊維製品の特性を記載する表１を示す図１参照）。細胞培養材料で形成されるこれら繊維は、従って、ステープル及びフィラメント繊維に従来使用されている下流の繊維加工方法を用いて、ヤーン及び繊維製品布帛に加工することができる。従って、該タンパク質繊維は、不織布、織布、及び編生地を製造するために使用することができる。それらはまた、中実または中空の両方の編み上げ構造を製造するために使用することもできる。

例えば、該繊維をトウとして回収する場合、該トウを捲縮し、その後１．８〜２．５ｃｍの長さに切断し、「ステープル」を形成することができる。該捲縮ステープル繊維は、その後、ヤーン紡糸施設や不織加工施設への出荷用にベール梱包することができる。コラーゲン製のステープルヤーンは、様々な不織布製造法に使用することができる。均一性を確保するため、いくつかのタンパク質ステープル繊維のベールを混合してもよい。該繊維は次に、繊維の塊がないことを確実にするため、「開繊」してもよく、その後、開繊された繊維はウェブに形成される。梳綿、空力もしくはエアレイ、遠心動的及びウェットレイ法が挙げられるがこれらに限定されない任意の適切なウェブ形成工程を使用することができる。該ウェブを平行または交差して重ね合わせることによって、いくつかのウェブ層を構築してもよい。上記の通り、該ウェブは、上述したように鞣された繊維から形成され得る。該ウェブは、次に、機械的、化学的、または熱工程を用いて統合され得る。機械的工程としては、スティッチボンディング、ニードルフェルティング、水流交絡処理（スパンレーシング）が挙げられるがこれらに限定されない。該ウェブの化学的統合方法、例えば、浸潤または捺染によって適用されるビニルラテックスを用いることができる。低融点熱可塑性ステープル繊維がコラーゲンのステープル繊維に混合される場合、熱的なウェブ統合方法、例えば、カレンダー操作、放射もしくは対流熱、または音波接着を用いることができる。皮革様の模様はウェブにエンボス加工することができる。統合されたウェブは、支持スクリーンまたは水流交絡処理ロールのテクスチャを受けることができる。繊維レベルで鞣しが行われていない場合、統合されたタンパク質繊維のウェブを鞣し、その後染色し、捺染し、仕上げをして多種多様な皮革外観を達成してもよい。

タンパク質繊維はまた、紡績糸及び織布または編生地を製造するために用いることができる。タンパク質繊維を用いることができる典型的なステープル繊維の加工方法には、捲縮、所望の長さ、通常は１．８〜２．５ｃｍに切断、続いて混合、開繊梳綿、コーミング、粗紡、スライバー形成、糸（ヤーン）の紡糸、強度を増すためのより合わせ、及びヤーンのシングルエンドの個々のチューブまたは「パッケージ」を作るための巻き付けが含まれる。使用することができるヤーンの紡糸方法としては、リング紡績、オープンエンド紡績、及びエアジェット精紡が挙げられるがこれらに限定されない。これらヤーンのチューブは、丸編みに、及び織布の横糸（ｆｉｌｌｉｎｇまたはｗｅｆｔ）（交差または幅方向）の製造に直接用いることができる。

タンパク質ヤーンの個々のスプールは、かかるヤーンのパッケージが数百入ったクリールに搭載することができる。タンパク質繊維のエンドは各々、一時的に強化するためにデンプン様薬品で「サイズ」し、その後、ビームと呼ばれる長尺の金属チューブの長さに沿って、各ヤーンをそれ自体の上に正確に位置づけて巻き付けることができる。該ビーム上のタンパク質繊維は、その後織布の縦または長さ方向を構成するために用いることができる。

スプールに巻き付けられたコラーゲンヤーンを幅方向に挿入して織布の横糸（ｆｉｌｌｉｎｇまたはｗｅｆｔ）を構成することができる。該コラーゲンヤーンは、製織の５つの基本的な動作、すなわち、送り出し、シェディング、ピッキング、ビートアップ、及び布帛の引き取りに耐えるのに十分強い。該タンパク質繊維を製織することができる織機のタイプとしては、有ひ織機、プロジェクタイル織機、レピア織機、ウォータージェットルーム、エアジェットルーム、及びジャカード織機が挙げられるがこれらに限定されない。

該コラーゲン繊維は、縦畝、横畝、及びバスケット織を含めた平織りが挙げられるがこれらに限定されない任意の様々な織布を製造するために用いることができる。それらはまた、すべての角度の綾織り、繻子織、ドビー織、ジャカード織、もじり織、コーデュロイ、ベルベット、ベロア、及びテリーを含めた縦及び横パイル織を製造するのにも用いることができる。

本明細書に記載の通りに形成されるタンパク質繊維を用いて編生地を製造することができる。上述したステープル加工方法を用いてタンパク質ヤーンを形成するために加工されたタンパク質繊維は、横編み生地の製造に直接用いることができる。タンパク質繊維系ヤーンを用いた横編み生地の製造方法としては、シングル及びダブル丸編みならびに横編み（ｆｌａｔ ｂｅｄまたはＶ ｂｅｄ ｋｎｉｔｔｉｎｇ）が挙げられるがこれらに限定されない。タンパク質繊維を用いて製造できる編み目及び布帛のタイプとしては、エイトロック、ファッションニット、インターロック、ジャージー、ジャージーフランネル、リンクスリンクス（ｌｉｎｋｓ−ｌｉｎｋｓ）、ミラニーズ、パイル織、ベロア、ピケ、ゴム編み、メリヤス地、スエード、及び引き上げ編みが挙げられるがこれらに限定されない。タンパク質繊維はまた、ヤーンの紡糸の必要性を回避するため、スライバーから直接編むこともできる。

コラーゲンフィラメント繊維は縦編みに用いることができる。縦編みでは、該コラーゲンフィラメント繊維は、ヤーンに紡糸されるのではなく、強度を高め、デニールを減らすための延伸の後に直接用いられる。この工程の第一の段階は、織布用の上述したビームと同様のビームを形成することである。コラーゲンフィラメント繊維から製造され得る縦編み生地のタイプには、トリコット及びラッセルが含まれる。同様に製造され得るその他の編生地のタイプには、パワーネット（ゴムやスパンデックスと混合される場合）、シンプレックス、ニットベロア及び横糸挿入のための二重棒針ラッセルが挙げられる。

コラーゲンステープル及びフィラメント繊維からなるすべての不織布、織布、及び編生地は、鞣すことができ、その後良好な皮革布帛に適した様々な技術を用いて染色及び仕上げをすることができる。

図２は、本明細書に記載の繊維製品（例えば、皮革様繊維製品）の一般的な形成方法を示す。図２において、示された第一段階は、高濃度で細胞がコラーゲンを産生するようにコラーゲン形成細胞を培養することである２０１。該濃度は、該タンパク質の濃度用のサンプリングまたはコラーゲンを産生する細胞の増殖についてのサンプリングを含め、実験的に（直接または間接サンプリングによって）決定され得る。

その後、細胞の培養によって成長させたコラーゲンは、該タンパク質が溶液に懸濁されるように回収され得る（この溶液は濃縮及び／または凍結乾燥され得る）２０３Ａ。該タンパク質（例えば、コラーゲン）を含むこの溶液は次に、本明細書に記載の、さもなければ既知の方法、例えば、押し出し、紡糸、プレート凍結乾燥等）のいずれかによって繊維（コラーゲン繊維が挙げられるがこれに限定されない）に形成するために使用され得る２０５。任意に（図２の破線で示す）、該繊維を、例えば、繊維形成工程の直後及び／またはその最中に鞣してもよい２０７（例えば、繊維の例えば紡糸による形成に先立って、該溶液中に鞣し剤を添加すること及び／または含ませることによって）。例えば、クロム及び／または他の金属等の鞣し剤または定着剤を、該コラーゲン溶液にそれを混合することによって、または凝固浴に添加することによって、湿式押し出しに含ませてもよい。その後、繊維製品が形成され得る２０９（例えば、織布、不織布）。該繊維製品は、なお鞣してもよいし、繊維形成中／形成後の鞣しの代わりに鞣してもよい。さらなる、または代替的な架橋段階は、繊維が形成されている、及び／または繊維が形成された後（例えば、直後）に架橋するコラーゲン溶液に１つ以上の架橋剤を含めてよい（図示せず）。

従って、概して、該タンパク質繊維は、ハイド及び／または繊維製品としてではなく繊維として、形成の最中または直後に鞣され得る。該繊維の任意の適切な形成方法が使用され得る（例えば、ＳｉｌｖｅｒらによってＵＳ ５，１７１，２７３に示されるものを含む）が、本明細書に記載の材料及び方法は、それらが、繊維の形成に先立って鞣し及び／または架橋され、その後繊維製品（例えば、布帛）を形成するために使用され得る方法（及び得られる繊維製品）を初めて提供しているためにはっきりと異なる。驚くべきことに、本明細書に記載の方法は、個々の繊維を前鞣しして形成されるようにすることができ（例えば、繊維及び繊維成分が容易に個々に接触可能な段階で）、得られる材料は、本明細書に記載の方法によって異なる形で形成される天然または合成材料（例えば、皮革）では達成できない特性を有する場合があり、得られる繊維製品は、新たな特性を有し得る。超疎水性、超撥油性、難燃性、耐摩耗性、クロマトグラフィー変色性、熱応答性、高耐水性等が挙げられるがこれらに限定されないかかる特性は、かつて天然皮革では不可能であったか、観察されなかった可能性がある。一般に、通常の（動物から採取した）皮革の鞣しは、難しく、かつ鞣されるハイドの個々の特性に基づいて調整され得る基礎となる工程の複雑な化学的理解を必要とする。対照的に、本明細書に記載の方法は、繊維が可溶性であるか、さもなければ容易に接触されるときに繊維を鞣すことによって、複雑さを単純化し、ほぼ均質な鞣しを、該タンパク質を安定化し、腐敗を防止する鞣し剤を低濃度で、及び／または別のタイプを用いることで達成させ得る。本明細書に記載の方法は、形成されるタンパク質のすべての繊維に対して接触可能にすることによって最適な、またはほぼ最適な鞣しを可能にし得る。

上記の通り、本明細書に記載の通りに形成される繊維製品は、皮革様材料を形成することができ、これらの繊維製品は、通常の皮革または合成皮革が使用され得るいかなる方法によっても使用され得る。例えば、本明細書に記載の繊維製品は、制限なく、衣服の一部、アクセサリー、または家具の部品（例えば、靴、バグ、腕時計バンド、ジャケット、パンツ、いす張りの材料等）として使用され得る。

図３は、本明細書に記載の方法を用いた繊維製品の製造方法の別の変形例を示す。図３は図２と同様であるが、繊維の形成（例えば、押し出しによる）２０５に先立って該溶液中に鞣し剤及び／または架橋剤を組み込む溶液（ドープ）の調製２０７を含んでいる。

上記の通り、該繊維の任意の適切な形成方法が使用され得る。例えば、紡糸口金から繊維が押し出され得る場合、これは針を含み得る（例えば、紡糸による）。図４は、針径及びタンパク質溶液（例えば、本実施例ではコラーゲン溶液）の浴への押し出し速度が、形成される繊維の直径にどのように影響するかを示している。本実施例では、コラーゲン溶液中のコラーゲン濃度は、約１０ｍｇ／ｍｌである。

概して、本発明者らは、コラーゲン繊維を形成するためにコラーゲン溶液を用いる場合、該コラーゲン濃度が重要なパラメータであることを見出した。該濃度が低下するにつれて、繊維の形成がより困難になるため、１０ｍｇ／ｍｌのコラーゲン溶液が最適であることが見出された。いくつかの例では３．４ｍｇ／ｍｌという低濃度のニート（ｎｅｅｔ）コラーゲンを、２５ゲージ針を用い、架橋剤（グルタルアルデヒド）及び鞣し剤（例えば、クロム）を添加して繊維に紡糸することに成功したものの、コラーゲン濃度３ｍｇ／ｍｌでは繊維を形成することはできず、繊維形成には最低７ｍｇ／ｍｌが必要であった。

さらに、形成される繊維の長さは、押し出し速度、針径、及び／またはコラーゲン濃度に依存し得る。少なすぎるコラーゲンが針を通して押し出されれば、繊維は破断する。多すぎるものを押し出せば、コラーゲンが針の先端に堆積し、繊維は形成されない。各針のゲージに対して速度が調整され得る。上述したように、架橋剤及び／または鞣し剤の使用（及びタイプ）もまた、最適速度を変更し得る。これは、コラーゲン溶液の粘度もやはり上昇しうるためである。驚くべきことに、溶液中での架橋剤及び／または鞣し剤の使用に伴う粘度の変化にかかわらず、繊維を形成することができる条件が特定された（例えば、概して、濃度５ｍｇ／ｍｌ以上、速度７０〜３００μｌ／分、２１〜２８ゲージ針を使用）。

本明細書に記載の通りに形成されるコラーゲン繊維は、特性、特に鞣し剤及び／または架橋剤の分布が非常に均一である。繊維の直径を横切る断面は、鞣し剤及び／または架橋剤の分布が、本明細書に記載の通りに形成される繊維製品に用いられるコラーゲンの実質的にすべて（例えば、＞９０％）でほぼ完全に均一であることを示す。

さらに、本明細書に記載の通りに形成されるコラーゲン繊維（例えば、図３に示す方法等を用いて）は、例えば図１に示すもの等の天然繊維または合成繊維と同様またはそれらより良好な特性を有し得る。図５は、天然のウール及び絹繊維に対して、本明細書に記載の通りに形成されるコラーゲン繊維の物性（フィラメント径、直線強度、破断時伸び）を比較する第二の表である。図６もまた、Ｂｏｍｂｉｘの絹繊維（左側に示す、直径１０μｍを有する）及び本明細書に記載の通りに形成されるコラーゲン繊維（右側に示す、直径２０μｍを有する）の顕微鏡を用いた比較を示す。これらの比較は、本明細書に記載の通りに形成されるコラーゲン繊維が、繊維工業で必要な範囲の特性を有し得ること、ならびに従来の繊維製品及び方法を用いて頻繁に製造される布帛を製造するのに有用であり得ることを示している。

架橋剤及び鞣し剤
上記の通り、概して、任意の適切な架橋剤及び鞣し剤が使用され得る。グルタルアルデヒド等の架橋剤の添加が水に不溶な繊維を得るために必要であり得る。架橋なしでは、コラーゲン繊維は水に膨潤し、再び可溶化する。押し出し後に架橋が行われる変形例（例えば、図２）では、繊維をアセトンまたはメタノールの２％グルタルアルデヒド溶液（例えば、約１〜４％溶液）に一夜置いてよい。該架橋剤（ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｒ（ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ａｇｅｎｔ））が押し出し前に添加される（例えば、コラーゲン溶液中に）変形例では、グルタルアルデヒドの最終濃度は、１．２％でよい（１〜４％の同様の範囲が使用できる）。

図７に示す通り、本明細書に記載の繊維（及び繊維製品）の形成方法の過程での架橋剤の添加（例えば、図３参照）は、該繊維の機械的特性に影響しない。図７において、最大強さ（各対の右側のバー）及び破断時伸び（各対の左側のバー）は、グルタルアルデヒドの添加がない繊維及びある繊維に対して有意な差はない。

同様に、鞣し剤は、該コラーゲン構造を安定化するために使用され得る。本明細書に記載の通りに繊維を鞣すことの最大の利点の１つは、鞣し後に得られる繊維の水熱安定性である。従来の皮革では、鞣し剤はハイドに浸透しなければならないが、これは困難で時間がかかる場合があり、通常、不均一である（濃度勾配が必然的に生じるため）。通常、ハイド全体を特定の（単一の）鞣し剤にさらし、特定の効果や特性のための局所的な処理は達成できない。本明細書に記載の方法は、１つ１つの該材料繊維の鞣しを可能にし得る。耐熱性に加えて、布帛を構成する繊維のすべてまたは一部にその他の特性を与えることができる。例えば、該繊維の一部は耐火性であることができる。異なる特性を備えた様々な繊維を製造することができ、１つの材料に組み込むことができる。該繊維は別々に製造されるため、それらはまた、他の繊維製品繊維と混合して当該布帛のその他の美的感覚または特性を達成することもできる。

本明細書に記載の通りに形成される繊維の試験では、当該繊維の押し出しに先立って溶液中でおよそ５分間繊維を鞣す（例えば、クロム鞣し）ことで、天然繊維及び従来の皮革と比べて同等の水熱特性を有する繊維になることが示された。例えば、図３に示す通りに鞣し及び押し出しされた繊維は、従来の鞣し皮革材料と比べて遜色なく、水中に配置されて分解することなく少なくとも９５℃に温められた。

押し出し後加工
繊維が本明細書に記載の通りに形成される（例えば、押し出される）と、それらを用いて予備繊維製品材料（例えば、ヤーン、糸等）を形成しても、及び／またはそれらを繊維材料に形成してもよい。これらの鞣し繊維を、得られる繊維製品の特性を改良するための１つ以上の技術でさらに加工してもよい。該繊維が繊維製品に形成された時点で、従来のクラスト形成段階（例えば、再鞣し、染色、加脂等）を個々の繊維で行ってもよい。

例えば、加脂は、天然または合成潤滑剤を繊維製品に形成される前の繊維に添加することを含んでもよく、これは、該繊維を界面接着（粘着）することなく乾燥させるだけでなく、繊維に対して疎水性及びその他の特性も与え得る。これは、内部繊維構造のばらつきのために天然皮革では保証されないものである、１つ１つの繊維が確実に一定量の潤滑剤で処理され得るという点で、通常の加脂に対する優位性をもたらし得る。これらの方法はまた、分散のサイズの問題、すなわち、天然皮革において、繊維深部への浸透に関して、エマルションのサイズが繊維マトリックス内に完全に浸透するのに十分小さいことが重要であり得るということから、通常考えることができなかったが、本明細書に記載の通りに繊維を個別に処理することによってこれが緩和され得る、別の潤滑剤の使用も可能にし得る。さらに、これらの方法は、高効率の加脂のために引張及び引裂強さ特性も改良し得る。最後に、本明細書に記載の方法は、該潤滑剤を含めた試薬の吸尽にほぼ完全な（例えば、１００％の）効率をもたらし得る。さらに、該潤滑剤は、該繊維と実質的に即座に反応し得るが、それとは対照的に、天然皮革では、該潤滑剤を浸透させ、その後必要に応じて固着させなくてはならない。これは、少ない量の薬品、低温（かかる小さい分散サイズを必要としないために「低温」加脂を採用することができる）、及び結果として廃水要件を低減する、低減された水使用量で、非常にエネルギー効率の優れたかつ材料効率の優れた工程となる。いくつかの変形例では、加脂の割合（例えば、油性潤滑剤の重量百分率）は１０％未満（例えば、０．１〜１５％、０．５〜１０％等）でよい。さらに、１つ以上の潤滑剤は、押し出し前を含め、例えば、潤滑剤等の加脂剤を事前の該タンパク質溶液に含ませて、該形成工程の間に繊維自体に組み込まれ得る。例えば、潤滑剤は、該溶液に乳化しかつ含めてよく、及び／または押し出された繊維に添加してもよい。いくつかの変形例では、該加脂は、該繊維の押し出しの直後に、例えば、該加脂剤を含む第二の溶液中に押し出すことによって行ってもよい。いくつかの変形例では、該繊維の表面のみに加脂剤を含めることが好ましい場合がある（例えば、実質的に繊維に浸透させることなく。加脂剤の例としては：油（例えば、硫酸化油、鉱油等）、脂肪（動物性脂肪、植物性脂肪、例えば、グリセリド等）、合成潤滑剤、ポリシロキサン、潤滑アクリルポリマー、乾燥潤滑剤等を挙げることができる。本明細書に記載の繊維及び／または該繊維からなる繊維製品は、疎水性潤滑剤（例えば、ＢＡＳＦ製Ｄｅｎｓｏｄｒｉｎ ＣＤ等の変性ポリシロキサン）、フッ化炭素、疎水性アクリルポリマー、ステアリン酸クロム等を挙げることができるがこれらに限定されない疎水性物質等の薬剤の添加によって、耐水性にされ得る（例えば、「防水加工」）。各繊維を耐水性にする能力はまた、コンシステンシーを高め、様々なレベルの耐水性は、制御された方法で達成され得る。

再鞣しは、従来の皮革材料で、該鞣し剤の濃度を増加／減少させることを含め、該皮革の品質を改良するために行われ、及び／または、得られる繊維及び／または繊維製品の特性を改良し、次に染色を含めた該材料のさらなる加工を増進し得るように行われる。本明細書に記載の方法のいずれかにおいて、再鞣しは、同じ鞣し剤で行っても異なる鞣し剤で行ってもよい。再鞣しは、当該繊維（予備繊維製品材料を含めて）または当該繊維製品で行われ得る。再鞣しは、加脂及び／または染色を含めた本明細書に記載の任意のその他の押し出し後段階と組み合わせてもよい。さらに、これらの押し出し後段階の順序は、任意の適切な順序で行われ得る（例えば、再鞣しの次に加脂、等）。

染色は、当該繊維及び／または得られる繊維製品に色を加える。任意の適切な染料、特に皮革（例えば、コラーゲン材料に適した染料が使用され得るが、繊維製品に特別に設計された、適合する反応性を有するもの、例えば、反応染料を含めたその他の染料を用いてもよい。上記の通り、いくつかの変形例では、染料または複数の染料を押し出しの前または押し出し直後に該タンパク質（例えば、コラーゲン）溶液に含めてもよい。染料としては、酸性染料（例えば、予め金属化された酸性染料）、塩基性染料、直接染料、反応染料、及び硫化染料を挙げてもよい。媒染染料（例えば、媒染剤を含ませて当該染料の当該材料への結合を助ける）もまた使用され得る。

その他の薬品処理、例えば、難燃剤、耐摩耗性処理、サーモス調節技術、水分管理技術、性能微粒子等を押し出し前の該タンパク質（例えば、コラーゲン）溶液に、またはフィラメントの押し出し後のいずれかで追加してもよい。本明細書に記載の方法は、天然皮革等の従来のコラーゲン材料に適用された場合に、繊維構造中に含浸させようとする、さもなければ繊維または繊維製品に導入させようとする試みにおいて、これまで困難であったかまたは失敗に終わった新規な化学を可能にし得る。本明細書に記載の方法は、これまで、皮革表面のどちらかまたは両面への非常に基本的なコーティングまたは積層に頼らざるを得なかった技術の適用の問題に対処するのに成功し得る。かかる方法及びシステムは、剥離する可能性があり、皮革の取り扱いに悪影響を及ぼす可能性があり、かかるコーティング／積層を適用するのに最終的に追加の時間、資源、及び機器を要する場合があるために多くの場合望ましくない。

本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を記載する目的のためのみであり、本発明を限定するものではない。例えば、本明細書で使用される、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、文脈が明らかに他を示さない限り、同様に複数形も含むことを意図している。さらに、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」及び／または「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」は、本明細書で使用される場合、述べられた特徴、段階、操作、要素、及び／または成分の存在を特定するが、１つ以上の他の特徴、段階、操作、要素、成分、及び／またはそれらの群の存在もしくは追加を除外しないことが理解されよう。本明細書で使用される、用語「及び／または」は、列挙された関連項目の１つ以上のありとあらゆる組合せを含み、「／」と略記されることがある。

用語「第一の」及び「第二の」は、様々な特徴／要素（段階を含む）を示すために本明細書で使用され得るが、これらの特徴／要素は、その文脈がそうでないことを示さない限り、これらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、１つの特徴／要素を別の特徴／要素と区別するために使用され得る。従って、後述する第一の特徴／要素は、第二の特徴／要素と呼ぶことができ、同様に、後述する第二の特徴／要素は、本発明の開示から逸脱することなく第一の特徴／要素と呼ぶことができる。

本明細書及び後に続く特許請求の範囲を通して、文脈上他の意味に解すべき場合を除き、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（含む）」、ならびに「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ（含む）」及び「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」等の変形は、様々な成分を当該方法及び項目（例えば、組成物、及び装置を含めた器具、ならびに方法）に共に連帯して採用することができることを意味している。例えば、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）」は、任意の述べられた要素または段階を含有するが、いかなる他の要素も段階も除外しないことを暗示することが理解されよう。

実施例で使用されるものを含め、本明細書及び特許請求の範囲で使用されるすべての数字は、明示的に別段の規定がない限り、単語「約」または「およそ」によって、該用語が明示的に表されていない場合でも、前置きされているとして解釈され得る。「約」または「およそ」という表現は、大きさ及び／または位置を示す場合に、示される値及び／または位置が、値及び／または位置の合理的な予想範囲内であることを示すために使用され得る。

様々な例示的実施形態が上記で説明されているが、特許請求の範囲によって記載される本発明の範囲から逸脱することなく、多くの変更のいずれかが様々な実施形態に対してなされ得る。例えば、様々な記載の方法段階が行われる順序は、別の実施形態ではしばしば変更される場合があり、また、その他の別の実施形態では、１つ以上の方法段階が完全に飛ばされる場合がある。様々な装置及びシステムの実施形態の任意的な特徴は、いくつかの実施形態では含まれ、他では含まれない場合がある。従って、上記の説明は、主に例示的な目的のために提供され、特許請求の範囲に記載される本発明の範囲を限定すると解釈されるべきではない。

本明細書に含まれる実施例及び説明は、実例として、限定としてではなく、主題が実施され得る特定の実施形態を示す。上記の通り、構造的及び論理的な置換及び変更が、本開示の範囲から逸脱することなくなされ得るように、他の実施形態が利用され、また、そこから導き出され得る。本発明の主題のかかる実施形態は、本明細書では、単に便宜上、及び、２つ以上が実際に開示される場合に、本出願の範囲を任意の単一の発明または発明の概念に自発的に限定することを意図せずに、個別にまたはまとめて用語「発明」で言及される場合がある。従って、特定の実施形態が本明細書に示され、説明されてきたが、同じ目的を達成するために予測される任意の取り合わせが、示される特定の実施形態と置換されてもよい。本開示は、様々な実施形態のありとあらゆる適応または変化形を含めることを意図する。上記実施形態及び本明細書に具体的に記載されない他の実施形態の組合せは、上記の説明を検討することによって当業者には明らかであろう。

Claims (38)

1. 繊維製品の形成方法であって：
   タンパク質溶液を形成し；
   前記溶液内の前記タンパク質を鞣し；
   前記溶液から前記タンパク質の繊維を押し出し；
   前記押し出された繊維から前記繊維製品を形成することを含む、前記方法。
2. 繊維製品の形成方法であって：
   コラーゲン溶液を形成し；
   前記溶液内の前記コラーゲンを鞣し；
   前記鞣されたコラーゲンの溶液から前記コラーゲンの繊維を押し出し；
   前記押し出された繊維から前記繊維製品を形成することを含む、前記方法。
3. 繊維製品の形成方法であって：
   インビトロで培養されたコラーゲン分泌細胞からコラーゲンを回収し；
   コラーゲンタンパク質の溶液を形成し；
   前記溶液内の前記コラーゲンを鞣し及び架橋し；
   前記溶液から前記コラーゲンの繊維を押し出し；
   前記押し出された繊維から前記繊維製品を形成することを含む、前記方法。
4. 前記繊維の押し出しが、直径が２０〜７０μｍの繊維を押し出すことを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
5. 前記繊維の押し出しが、前記繊維の直径を横断して均一に分布した鞣しを有する繊維を押し出すことを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
6. 前記繊維の押し出しが、前記繊維の全直径を横断して均一に分布した０．０１％〜３０％の鞣し剤を含む繊維を押し出すことを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
7. 前記溶液の形成が、コラーゲンを前記溶液内に可溶化することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
8. 前記溶液の形成が、前記溶液中にコラーゲンモノマーを懸濁することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
9. 前記溶液の形成が、前記溶液中に酸性ｐＨでコラーゲンモノマーを懸濁することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
10. さらに、インビトロで培養されたコラーゲン分泌細胞からコラーゲンを回収することを含む請求項１または２に記載の方法であって、さらに、前記溶液の形成が、前記回収されたコラーゲンからのコラーゲンを前記溶液に含めることを含む、前記方法。
11. さらに、前記タンパク質を前記溶液内で架橋することを含む、請求項１に記載の方法。
12. さらに、前記コラーゲンを前記溶液内で架橋することを含む、請求項２に記載の方法。
13. さらに、前記繊維を前記溶液からの押し出しの後に架橋することを含む、請求項２に記載の方法。
14. 架橋が、グルタルアルデヒドでの架橋を含む、請求項３、１１、または１２に記載の方法。
15. 前記溶液内での前記コラーゲンの鞣しが、前記溶液中に鞣し剤を混合することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
16. 前記溶液内での前記コラーゲンの鞣しが、前記繊維の押し出し前に２０分未満、前記溶液に鞣し剤を添加することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
17. 繊維の押し出しが、非円形の直径を有する繊維を押し出すことを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
18. 繊維の押し出しが、前記繊維を紡糸することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
19. 前記繊維製品の形成が、前記繊維からヤーンを形成することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
20. 前記繊維製品の形成が、前記繊維を編成または製織することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
21. 前記繊維製品の形成が、前記繊維から不織材料を形成することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
22. 前記繊維製品の形成が、前記繊維をさらなる合成繊維、天然繊維、または天然及び合成繊維と混合することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
23. 前記溶液の形成が、濃度３ｍｇ／ｍｌ〜３０ｍｇ／ｍｌのコラーゲンの溶液を形成することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
24. 前記溶液の形成が、濃度７ｍｇ／ｍｌ〜１５ｍｇ／ｍｌのコラーゲン溶液を形成することを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
25. 押し出しが、７０μｌ／分〜３００μｌ／分の前記溶液を押し出すことを含む、請求項１、２、または３に記載の方法。
26. 培養細胞から形成される繊維製品であって、直径２０〜７０μｍを有する複数のコラーゲン繊維を含むとともに、前記コラーゲン繊維が、前記コラーゲン繊維の直径を横断して均一に分布した鞣し剤濃度を含むものである、前記繊維製品。
27. 培養細胞から形成される繊維製品であって、直径２０〜７０μｍを有する複数のコラーゲン繊維を含むとともに、前記コラーゲン繊維が、前記コラーゲン繊維の直径を横断して均一に分布した０．０１％〜３０％の鞣し剤を含むものであり、さらに、前記コラーゲン繊維が、各繊維の直径を横断して均一に架橋されているものである、前記繊維製品。
28. 前記コラーゲン繊維が、各繊維の直径を横断して均一に架橋されている、請求項２６に記載の繊維製品。
29. 前記コラーゲン繊維が、前記コラーゲン繊維の直径を横断して均一に分布した０．０１％〜３０％の前記鞣し剤を含む、請求項２６に記載の繊維製品。
30. 前記鞣し剤がクロムである、請求項２６または２７に記載の繊維製品。
31. 前記繊維製品が、表面積が１００ｃｍ^２より大きいシートに形成される、請求項２６または２７に記載の繊維製品。
32. 前記繊維製品が、表面積が１００ｃｍ^２より大きく、厚さが０．０３ｍｍより厚いシートに形成される、請求項２６または２７に記載の繊維製品。
33. 前記コラーゲン繊維が、直線強度１．５〜２．５ｇ／デニールを有する、請求項２６または２７に記載の繊維製品。
34. 前記コラーゲン繊維が、破断時伸び２５％〜４０％を有する、請求項２６または２７に記載の繊維製品。
35. さらに、前記コラーゲン繊維と混合された複数の合成または天然繊維を含む、請求項２６または２７に記載の繊維製品。
36. 前記コラーゲン繊維が、非円形の直径を有する、請求項２６または２７に記載の繊維製品。
37. 前記コラーゲン繊維が、編成または製織される、請求項２６または２７に記載の繊維製品。
38. 不織繊維製品を含む、請求項２６または２７に記載の繊維製品。