Способ изготовления пористых формованных тел на основе углерода и их применение

Номер патента: 11114

Опубликовано: 30.12.2008

Авторы: Кунстманн Йюрген, Ратенов Йорг, Асгари Соэйл

Есть еще 5 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Способ изготовления пористых формованных тел на основе углерода, включающий следующие стадии:

смешение органических полимерных материалов, которые могут карбонизоваться с получением углерода, с полимерными наполнителями, выбранными из насыщенных, разветвленных или неразветвленных алифатических гомо- или сополимеров углеводородов;

изготовление полуготовой формованной части из полученной смеси;

карбонизацию полуготовой формованной части в неокисляющей атмосфере при повышенной температуре, при этом наполнители практически полностью разлагаются.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимерные наполнители выбирают из полиолефинов, таких как полиэтилен, полипропилен, полибутен, полиизобутен, полипентен и их смесей.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что после карбонизации формованное тело обрабатывают окисляющими или восстанавливающими агентами.

4. Способ изготовления пористых формованных тел на основе углерода, включающий стадии

изготовления полуготовой формованной части из карбонизующихся органических полимерных материалов;

карбонизации полуготовой формованной части в неокисляющей атмосфере при повышенной температуре, при этом получается формованное тело на основе углерода;

частичного окисления карбонизованного формованного тела для получения пор.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что частичное окисление происходит при тепловой обработке в атмосфере окисляющего газа.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что частичное окисление проводят воздухом, кислородом, моноокисью углерода, диоксидом углерода, окислами азота при температурах в интервале 50-800шС.

7. Способ по п.4, отличающийся тем, что частичное окисление проводят окисляющими кислотами.

8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что карбонизующийся органический полимерный материал представляет собой полимер ненасыщенных разветвленных алифатических углеводородов, разветвленных или неразветвленных, сшитых или несшитых ароматических или частично ароматических углеводородов и их замещенных производных.

9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что карбонизующийся органический материал выбран из полибутадиена; полимеров виниловых соединений, таких как поливинилхлорид или поливиниловый спирт, поли(мет)акриловая кислота, полиакрилцианакрилат; полиакрилонитрила, полиамида, сложного полиэфира, полиуретана, полистирола, политетрафторэтилена; полимеров, таких как коллаген, альбумин, желатин, гиалуроновая кислота, крахмал, целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, карбоксиметилфталатцеллюлоза; казеин, декстрин, полисахарид фибриноген, поли(D,L-лактид), сополи(D,L-лактид-гликолид), полигликолид, полигидроксибутилат, полиалкилкарбонат, полиортоэфир, сложный полиэфир, полигидроксивалерьяновая кислота, полидиоксанон, полиэтилентерефталат, полияблочная кислота, поливинная кислота, полиангидрид, полифофазен, полиаминокислоты; сополимер этилена с винилацетатом, силикон; полиуретан на основе сложного полиэфира, полиуретан на основе простого полиэфира, полиэфирмочевина, простой полиэфир, такой как полиэтиленоксид, полипропилен оксид, плюроник, политетраметиленгликоль, поливинилпирромедон, поли(винилацетат-фталат), алкидная смола, хлоркаучук, эпоксидная смола, акриловая смола, фенольная смола, аминосмола, меламиновая смола, алкилфенольные смолы, эпоксидированные ароматические смолы, деготь, дегтеподобные материалы, асфальтовый пек, жидкокристаллические асфальтовые пеки, битумы, крахмал, целлюлоза, шеллак, волокна из полиакрилонитрила, целлюлозы или новолак, органические материалы из возобновляемого сырья, а также их сополимеров, смесей и комбинаций этих гомо- или сополимеров.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полимерный материал содержит добавки, такие как наполнители, мягчители, смазки, антипирены, стекло, стекловолокно, углеродное волокно, хлопок, ткань, порошок металла, соединения металлов, окиси металлов, кремний, окись кремния, цеолиты, окись титана, окись алюминия, алюмосиликат, окись циркония, тальк, графит, сажа, глины, филлосиликаты.

11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полуготовые формованные части изготавливают методом литья, экструзии, прессования, инжекционного формования или другими обычными методами формования.

12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что карбонизацию проводят в атмосфере защитного газа, предпочтительно азота или аргона, возможно при пониженном давлении или вакууме, возможно с добавлением реакционноспособных газов, таких как водород, при температурах в интервале от 200 до 4000шС.

13. Пористое формованное тело, изготовленное способом по любому из предыдущих пунктов.

14. Формованное тело по п.13, отличающееся тем, что оно изготовлено в виде труб, круглых прутков, пластин, блоков, прямоугольных параллелепипедов, кубов, форм для литья под давлением, сотовых структур, изделия с печатью, в виде сложенного изделия, намотанного изделия, листовых двух- или трехмерных структур, изделия с каналами, твердых или полых сфер, фланцев, уплотнений, кожухов и т.п.

15. Применение формованного тела по п.13 или 14 в качестве системы носителей и/или культур для культивирования первичных культур клеток.

16. Применение по п.15, отличающееся тем, что культуры клеток выбраны из эукариотной ткани, такой как костная, хрящевая, ткань печени, почек, поджелудочной железы, нервная ткань и т.п., а также ксеногенных, аллогенных, сингенных или аутологичных клеток и типов клеток и из генетически модифицированных клеточных линий.

17. Применение по п.15 или 16, отличающееся тем, что формованное тело используется как направляющая структура для 2-3-мерного роста ткани, особенно для культуры органов или частей органов.

18. Применение по любому из пп.15-17, отличающееся тем, что система носителей и/или культур применяется ex vivo в качестве системы реакторов.

19. Применение по любому из пп.15-17, отличающееся тем, что система носителей и/или культур применяется in vivo в качестве имплантата.

20. Применение по любому из пп.15-19, отличающееся тем, что система носителей и/или культур модифицирована протеогликанами, коллагенами, тканеподобными солями, факторами роста или биологически разрушающимися или ресорбируемыми полимерами или их смесями.

 

Текст

Смотреть все

011114 Данное изобретение относится к способам изготовления формованных тел на основе углерода. Конкретно, данное изобретение относится к способам изготовления пористых формованных тел на основе углерода путем карбонизации органических полимерных материалов, смешанных с неполимерными наполнителями, и последующего растворения наполнителей, содержащихся в карбонизованных формованных телах. Согласно другому аспекту данное изобретение относится к способам изготовления пористых формованных тел на основе углерода путем карбонизации органических полимерных материалов,смешанных с неполимерными наполнителями, которые, по существу, полностью разлагаются во время карбонизации. Далее данное изобретение относится к способу изготовления пористых формованных тел на основе углерода путем карбонизации органических полимерных материалов, причем формованные тела на основе углерода частично окисляются после карбонизации с целью получения пор. Кроме того,данное изобретение относится к пористым формованным телам, полученным по одному из указанных способов и их применению, в особенности в качестве носителей культур клеток и/или систем культур. Благодаря изменяемости свойств углерод является многосторонним материалом во всех областях создания материалов. Материалы на основе углерода применяют в механике, изготовлении средств передвижения, а также в медицинской технике и в технологии производства. В DE 3528185 описан способ изготовления высокопрочных, высокоплотных углеродных материалов из специальных порошковых исходных материалов, содержащих углерод, без применения связующего. В DE 19823507 описаны способы изготовления формованных тел на основе углерода путем карбонизации биогенных исходных материалов из природных растительных волокон или древесного материала. В DE 10011013 и ЕР 0543752 описаны способы изготовления углеродсодержащих материалов путем карбонизации или пиролиза вспененных полимеров, таких как полиакрилонитрил или полиуретан. Полученная таким образом углеродная пена используется в качестве высокотемпературных изоляционных материалов при установке печей или изготовлении реакторов или для глушения звука в высокотемпературных процессах. В патенте США 3342555 также описан способ изготовления легкого пористого углерода путем карбонизации вспененных полимеров на основе фенолальдегидных смол резольного типа или новолачного типа. Указанные известные способы изготовления пористых углеродных формованных тел имеют недостаток, состоящий в том, что формованные тела, полученные карбонизацией вспененных полимеров, часто обладают очень низкой механической стабильностью, что делает невозможным их применение в условиях механической нагрузки. Кроме того, размер пор и объем пор в этих формованных телах не может быть отрегулирован достаточно точно, чтобы их можно было применять, например, в биотехнологических областях, таких как изготовление ортопедических имплантатов. Следовательно, существует постоянная необходимость в новых усовершенствованных способах изготовления пористых углеродсодержащих формованных тел. Таким образом, цель данного изобретения состоит в создании простого способа изготовления пористых формованных тел на основе углерода, который является экономичным. Еще одной целью данного изобретения является создание способа изготовления пористых формованных тел на основе углерода, который позволяет специально регулировать пористость, особенно объем пор и диаметр пор, является воспроизводимым при изменении параметров этого простого способа. Еще одной целью данного изобретения является создание способов изготовления пористых формованных тел на основе углерода, которые можно использовать для управляемого производства соответствующих формованных тел самых разнообразных форм и размеров. Еще одна цель настоящего изобретения состоит в разработке областей применения и к применению формованных тел на основе углерода по изобретению. Указанные цели данного изобретения достигаются способами и формованными телами, изготовляемыми этими способами, а также применениями этих тел, указанными в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты указаны в соответствующих зависимых пунктах. В общем, данное изобретение предусматривает способы, согласно которым пористые формованные тела на основе углерода получают путем карбонизации полуготовых формованных частей из органических полимерных материалов, причем пористость получаемого формованного тела создается во время пиролиза или после пиролиза. Согласно первому аспекту данного изобретения предусматривается способ изготовления пористых формованных тел на основе углерода, который включает следующие стадии: смешение органических полимерных материалов, которые можно карбонизовать с получением углерода, с неполимерными наполнителями; изготовление полуготовой формованной части из полученной смеси; карбонизацию полуготовой формованной части в неокисляющей атмосфере при повышенной температуре, при этом получается формованное тело на основе углерода; растворение наполнителей, содержащихся в карбонизованном формованном теле, с использованием подходящих растворителей. Согласно этому аспекту способа по изобретению на первой стадии органические полимерные мате-1 011114 риалы, которые карбонизуются с получением углерода, смешивают или комбинируют с неполимерными наполнителями. В принципе это можно осуществить с применением подходящих методов смешения, известных специалистам, например, путем сухого смешения полимерных гранул с порошками или гранулами наполнителей, путем смешивания наполнителей с расплавом полимера или смешения наполнителей с растворами или суспензиями полимеров. Подходящими неполимерными наполнителями являются все вещества, которые, по существу, являются стабильными при условиях карбонизации и которые могут быть удалены из формованных тел на основе углерода после карбонизации с применением подходящих растворителей. Далее неполимерные наполнители, которые превращаются в растворимые вещества при условиях карбонизации, пригодны в качестве наполнителей. Предпочтительные наполнители выбирают из неорганических солей металлов, особенно солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов, являющихся карбонатами, сульфатами, сульфитами, нитратами, нитритами, фосфатами, фосфитами, галоидами, сульфидами, окислами и их смесями. Далее подходящие наполнители выбирают из органических солей металлов, предпочтительно солей щелочных и/или щелочно-земельных металлов, являющихся карбонатами, сульфатами, нитратами, нитритами, фосфатами, галоидами, сульфидами, окислами и их смесями. Далее подходящие наполнители выбирают из органических солей металлов, предпочтительно солей щелочных, щелочно-земельных и/или переходных металлов, особенно их формиатов, ацетатов, пропионатов, малеинатов, солей яблочной кислоты, оксалатов, солей винной кислоты, цитратов, бензоатов, салицилатов, фталатов, стеаратов,фенолятов, сульфонатов, солей с аминами и их смесей. Подходящими растворителями для растворения наполнителей, содержащихся в карбонизованных формованных телах, является вода, особенно горячая вода, разбавленные или концентрированные неорганические или органические кислоты, щелочи и т.п. Подходящими неорганическими кислотами, в разбавленном или концентрированном виде, являются соляная кислота, серная кислота, фосфорная кислота,а также разбавленная фтористо-водородная кислота. Подходящие щелочи представляют собой, например, раствор гидроокиси натрия, раствор аммиака,растворы карбонатов, а также растворы органических аминов. Подходящими органическими кислотами являются муравьиная кислота, уксусная кислота, трихлорметановая кислота, трифторметановая кислота, лимонная кислота и их смеси. Наполнители могут, по существу, полностью или частично растворяться и удаляться из карбонизованного формованного тела в соответствии с видом растворителя и продолжительностью его применения. Предпочтительным является, по существу, полное растворение наполнителей. Можно применять наполнители с подходящим размером частиц в зависимости от предполагаемого использования и желательной пористости или размера пор. Особенно предпочтительными является наполнители в виде порошков или гранул со средними размерами частиц от 3 до 2 мм, особенно предпочтительно от 1 нм до 500 мкм и наиболее предпочтительно от 10 нм до 100 мкм. Специалист может выбирать подходящие размеры частиц, неполимерных наполнителей в зависимости от желательной пористости и желательных размеров пор уже карбонизованного формованного тела. Кроме того, подходящими растворителями для растворения наполнителей являются органические растворители, такие как метанол, этанол, н-пропанол, изопропанол, бутоксидигликоль, бутоксиэтанол,бутоксиизопропанол, бутоксипропанол, н-бутиловый спирт, трет-бутиловый спирт, бутиленгликоль, бутилоктанол, диэтиленгликоль, диметоксидигликоль, диметиловый эфир, дипропиленгликоль, этоксидигликоль, этоксиэтанол, этилгександиол, гликоль, гександиол, 1,2,6-гексантриол, гексиловый спирт, гексиленгликоль, изобутоксипропанол, изопентилдиол, 3-метоксибутанол, метоксидигликоль, метоксиэтанол,метоксиизопропанол, метоксиметилбутанол, полипропиленгликоль, метилаль, метилгексиловый эфир,метилпропандиол, неопентилгликоль, полиэтиленгликоль, пентиленгликоль, пропандиол, пропиленгликоль, бутиловый эфир пропиленгликоля, пропиловый эфир пропиленгликоля, тетрагидрофуран, триметилгексанол, фенол, бензол, толуол, ксилол, а также вода, возможно смешанная с дисперсионными добавками, а также смеси вышеуказанных веществ. Согласно некоторым аспектам данного изобретения смеси органических растворителей с водой и/или неорганическими и/или органическими кислотами также можно применять для растворения и удаления неполимерных растворителей из карбонизованных формованных тел. Согласно второму аспекту изобретения способ изготовления пористых формованных изделий на основе углерода включает следующие стадии: смешение органических полимерных материалов, которые можно карбонизовать с получением углерода, с неполимерными наполнителями; изготовление полуготовой формованной части из полученной смеси; карбонизацию полуготовой формованной части в неокисляющей атмосфере при повышенной температуре, при этом полимерные наполнители практически полностью разлагаются. Согласно этому аспекту изобретения поры в формованном теле на основе углерода образуются в-2 011114 процессе карбонизации, так что полимерные наполнители вводятся в органические полимерные материалы, подвергающиеся карбонизации, при этом указанные полимерные наполнители практически разлагаются при условиях карбонизации. Не ограничиваясь какой-либо особой теорией, полагают, что некоторые полимерные наполнители,особенно на основе насыщенных алифатических углеводородов при условиях карбонизации, то есть при высоких температурах и отсутствии кислорода, могут разлагаться, по существу, полностью, методами,подобными крекингу, с получением летучих углеводородов, таких как метан, этан и т.п., которые затем улетучиваются из пористого формованного тела во время пиролиза или карбонизации. Подходящие полимерные наполнители могут быть выбраны из полимеров насыщенных разветвленных или неразветвленных алифатических углеводородов, которые могут быть гомо- или сополимерами. Предпочтительными являются полиолефины, такие как полиэтилен, полипропилен, полибутилен,полиизобутен, полипентен, а также их сополимеры и их смеси. На первой стадии полимерные наполнители смешивают с карбонизующимися полимерными материалами. В принципе это можно осуществить, используя подходящие методы смешения, известные специалисту, такие как, например, смешение полимерных таблеток или гранул, смешивание полимерных наполнителей с расплавами карбонизуемых органических полимерных материалов или суспензиями или растворами этих полимерных материалов, совместная экструзия полимерных наполнителей с карбонизующимися органическими полимерными материалами и т.п. Размер пор, полученных в карбонизованных формованных телах, может быть подходящим образом выбран или изменен в широких пределах путем подходящего выбора молекулярного веса, длины цепи и/или степени разветвленности полимерных наполнителей. Полимерные наполнители могут быть также использованы в виде тонких волокон, которые образуют пористые проходы подходящего размера во время карбонизации. Пористость можно регулировать путем выбора диаметра волокна и длины волокна,при этом большие диаметры волокон и более длинные волокна обеспечивают большую пористость. В этом случае могут быть также достигнуты желательные промежуточные эффекты путем надлежащего смешения используемых волокон или за счет асимметричного распределения пористости и текстуры формованных тел. Этот аспект способа по изобретению с использованием полимерных наполнителей в качестве образователей пор особенно пригоден для пористых формованных, имеющих маленькие размеры пор в наномикрометровой области, особенно с размерами пор от 3 до 2 мм, более предпочтительно от 1 нм до 500 мкм и особенно предпочтительно от 10 нм до 100 мкм. Согласно предпочтительному варианту этого способа после карбонизации карбонизованное формованное тело обрабатывают подходящими окисляющими и/или восстанавливающими агентами для дальнейшей модификации размера пор. Последующие сжатие или закрытие пор, например, методами CVD/CVI при отделении подходящих органических или неорганических предшественников также можно применять согласно изобретению для управления получением формованных тел, имеющих желательные свойства. Согласно третьему аспекту способа по изобретению предусмотрен способ изготовления пористых формованных тел на основе углерода, включающий следующие стадии: изготовление полуготовой формованной части из карбонизующихся органических полимерных материалов; карбонизация полуготовой формованной части в неокисляющей атмосфере при повышенной температуре, при этом получается формованное тело на основе углерода; частичное окисление карбонизованного формованного тела для получения пор. Согласно этому аспекту способа по изобретению формованное тело образуется путем карбонизации подходящих полимерных материалов и после карбонизации создают пористость и/или увеличивают ее в карбонизованном формованном теле при помощи подходящих окисляющих агентов, при этом поры"сгорают" в формованных телах на основе углерода при частичном окислении углерода. Обработка карбонизованного формованного тела предпочтительно происходит при повышенных температурах в окисляющей газообразной атмосфере. Подходящие окисляющие агенты для частичного окисления в окисляющей газовой фазе представляют собой воздух, кислород, моноокись углерода, двуокись углерода, окись азота и подобные окисляющие агенты. Эти газообразные окисляющие агенты могут быть смешаны с инертными газами, такими как благородные газы, особенно аргон или также азот, и подходящие объемные концентрации окисляющего агента могут быть точно отрегулированы. Отверстия или поры в пористом формованном теле сгорают по реакции с этими окисляющими агентами при частичном окислении. Частичное окисление предпочтительно проводить при повышенных температурах, особенно в интервале от 50 до 800 С. Согласно особенно предпочтительному способу по этому аспекту изобретения частичное окисление проводят путем обработки формованного изделия воздухом, возможно, протекающим, при комнатной температуре или примерно при комнатной. В дополнение к частичному окислению формованного тела с применением газообразных окисляю-3 011114 щих агентов можно также применять жидкие окисляющие агенты, такие как, например, концентрированная азотная кислота, которая наносится на формованное тело подходящим образом. В этом случае может быть предпочтительно привести концентрированную азотную кислоту в контакт с карбонизованным формованным телом при температурах выше комнатной температуры, чтобы обеспечить образование пор на поверхности или глубже. Вышеуказанные способы создания пор можно также комбинировать друг с другом согласно данному изобретению. Так, в добавление к растворимым носителям можно согласно изобретению дополнительно использовать полимерные наполнители, которые являются летучими при условиях карбонизации или разлагаются с образованием летучих веществ. Таким путем поры большего размера, полученные с применением наполнителей, могут быть соединены с микро- или нанопорами полимерных наполнителей с получением анизотропных распределений пор. Далее, в добавление к получению пор при использовании наполнителей и/или полимерных твердых веществ существующие поры также могут быть расширены, взаимосвязаны или модифицированы путем частичного окисления. Кроме того, можно закрыть поры, например, путем обработки жидкокристаллическим асфальтовым пеком и возможной выдержкой вновь при нагревании. Высокоупорядоченные кристаллические зоны могут быть таким образом получены путем карбонизации. Асимметричные и симметричные материалы могут быть получены, например, путем комбинации способов по изобретению. Органический полимерный материал Во всех трех указанных вариантах способа по изобретению материалы, используемые в качестве органического полимерного материала, который может подвергаться карбонизации с образованием углерода, представляют собой такие материалы, которые остаются углеродными материалами из аморфного,частично кристаллического и/или кристаллического симметричного или асимметричного материала при условиях карбонизации, то есть при повышенной температуре и в атмосфере, практически не содержащей кислорода. Не основываясь на какой-либо особой теории, полагают, что полимеры ненасыщенных, разветвленных алифатических углеводородов, разветвленных или неразветвленных, сшитых или несшитых ароматических или частично ароматических углеводородов и их замещенных производных особенно пригодны для этой цели. Полимеры ненасыщенных углеводородов, особенно ароматических углеводородов, обычно выстраиваются в графитоподобные сшитые шестичленные кольцевые структуры при условиях карбонизации, которые образуют основной скелет карбонизованного формованного тела. Полимеры на основе насыщенных алифатических и/или ароматических углеводородов с гетероатомами, таких как простые эфиры, уретаны, амиды и амины и т.п., пригодны в качестве карбонизующихся органических полимерных материалов или же в смеси с полимерами других алифатических или ароматических ненасыщенных углеводородов согласно способу по изобретению. В способе по изобретению карбонизующиеся органические полимерные материалы предпочтительно выбирают из полибутадиена; полимеров виниловых соединений, таких как поливинилхлорид, или поливиниловый спирт, поли(мет)акриловая кислота, полиакрилцианакрилат, полиакрилонитрил; полиамида, сложного полиэфира, полиуретана, полистирола, политетрафторэтилена; полимеров, таких как коллаген, альбумин, желатин, гиалуроновая кислота, крахмал, целлюлозы, таких как метилцеллюлоза,гидроксипропилметилцеллюлоза, карбоксиметилфталатцеллюлоза; казеин, декстрин, полисахарид фибриноген, поли(D,L-лактид), сополи(D,L-лактид-гликолид), полигликолид, полигидроксибутилат, полиалкилкарбонат, полиортоэфир, сложный полиэфир, полигидроксивалерьяновая кислота, полидиоксанон,полиэтилентерефталат, полияблочная кислота, поливинная кислота, полиангидрид, полифосфазен, полиаминокислоты; сополимер этилена с винилацетатом, силикон; полиуретан на основе сложного полиэфира, полиуретан на основе простого полиэфира, полиэфирмочевина, простой полиэфир, такой как полиэтиленоксид, полипропиленоксид, плюроник, политетраметиленгликоль, поливинилпирролидон, поли(винилацетат-фталат), алкидная смола, хлоркаучук, эпоксидная смола, акриловая смола, фенольная смола, аминосмола, меламиновая смола, алкилфенольные смолы, эпоксидированные ароматические смолы,деготь, дегтеподобные материалы, асфальтовый пек, жидкокристаллические асфальтовые пеки, битумы,крахмал, целлюлоза, шеллак, органические материалы на основе возобновляемого сырья, а также их сополимеры, смеси и комбинации этих гомо- или сополимеров. Карбонизующиеся полимерные материалы могут дополнительно содержать обычные добавки, такие как наполнители, мягчители, смазки, антипирены, стекло, стекловолокно, углеродные волокна, хлопок, ткань, порошок металла, соединения металлов, окислы металлов, силикон, окись кремния, цеолиты,окись титана, окись циркония, окись алюминия, алюмосиликат, тальк, графит, сажа, глины, филлосиликаты и т.п. В частности, согласно предпочтительным вариантам изобретения волокнистые материалы на основе целлюлозы, хлопка, текстильных тканей, стекловолокно, углеродные волокна и т.п. пригодны в качестве добавок к полимерам для улучшения механических свойств получаемых пористых формованных тел. Полуготовые формованные части в способе по изобретению могут быть получены обычными методами формования полимерных материалов, известными специалистам. Подходящие способы формования представляют собой методы литья, методы экструзии, методы прессования, методы инжекционного-4 011114 формования, методы соэкструзии с раздувом и другие обычные методы формования, например намотки или намотки нитей с применением плоских исходных материалов. Карбонизация Согласно способу по изобретению карбонизацию проводят в среде, практически не содержащей кислорода или окисляющего агента. Подходящими средами для проведения карбонизации являются, например, защитный газ, предпочтительно азот и/или аргон, инертные газы, SiF6 и смеси этих защитных газов. Можно использовать такую защитную атмосферу при пониженном давлении или при повышенном давлении. Можно также в способах по изобретению применять при проведении карбонизации вакуум. Далее может быть предпочтительным добавлять к инертным газам реакционные газы. Предпочтительные реакционные газы представляют собой неокисляющие газы, такие как водород, аммиак, С 1-С 6 насыщенные алифатические углеводороды, такие как метан, этан, пропан, бутан, их смеси и т.п. Подходящие для проведения карбонизации температуры лежат в интервале от 200 до 4000 С или выше. В зависимости от выбранной температуры на стадии карбонизации и в зависимости от вида используемого полимерного материала могут быть получены углеродсодержащие формованные тела, основа которых имеет структуру от аморфной до упорядоченной кристаллической графитоподобной структуры или же представляет собой смесь этих структур. Специалист в данной области выбирает подходящую температуру, подходящую атмосферу и подходящее давление в зависимости от конкретных зависящих от температуры свойств используемых полимерных материалов или исходных смесей материалов. Среда на стадии карбонизации в способе по изобретению, по существу, не содержит кислорода,предпочтительно поддерживать количество кислорода менее 10 ч/млн, особенно предпочтительно менее 1 ч/млн. Предпочтительно применять водород или инертный газ, например азот, такие инертные газы,как аргон, неон и любой другой инертный газ, который не реагирует с углеродом или газообразными соединениями и их смесями. Азот является особенно предпочтительным. Стадия карбонизации предпочтительно проводится периодически в подходящих печах, но может также осуществляться непрерывно в печах, что может быть более предпочтительным. В этом случае полуготовые формованные части подаются в печь с одной стороны и выводятся с другого конца печи. Согласно предпочтительным вариантам полуготовая формованная деталь может быть помещена в печи на перфорированную пластину, на сито или т.п. для того, чтобы можно было использовать пониженное давление для прохождения через полимерную пленку во время пиролиза или карбонизации. Это делает возможным, с одной стороны, простым способом фиксировать имплантаты в печи и, с другой стороны, обеспечить экстракцию и оптимальное прохождение инертного газа через полуготовые формованные изделия во время карбонизации. Печь может быть разделена на индивидуальные сегменты при помощи соответствующих затворов с инертным газом, в которых можно проводить одну или несколько стадий карбонизации последовательно,возможно, при различных условиях карбонизации, таких как, например, различные температуры, различные инертные газы или вакуум. Далее в различных сегментах печи могут проводиться последующая обработка, активация или промежуточная обработка, как, например, частичное окисление, восстановление или пропитка растворами солей металлов и т.п. Альтернативно, карбонизацию можно проводить в закрытой печи, что является особенно предпочтительным, если карбонизация должна осуществляться под вакуумом. В зависимости от используемого карбонизующегося или органического полимерного материала или используемых наполнителей во время карбонизации согласно изобретению происходит уменьшение веса материала, составляющее от примерно 5 до примерно 95%, предпочтительно от примерно 40 до 90%, особенно от 50 до 70%. Последующая обработка Согласно предпочтительным вариантам данного изобретения физические и химические свойства формованных тел на основе углерода или полученные поры в дальнейшем после карбонизации модифицируются путем подходящей последующей обработки и адаптируются к желательным областям применения. Подходящие виды последующей обработки представляют собой, например, восстановительную или окислительную последующую обработку, при которых пористые формованные тела обрабатывают подходящими восстановителями и/или окислителями, такими как водород, двуокись углерода, окислы азота, например N2O, водяной пар, кислород, воздух, азотная кислота и т.п. или их смеси. Далее на поверхности могут быть нанесены с одной или с двух сторон покрытия. Подходящими материалами для нанесения покрытий могут быть вышеуказанные органические полимерные материалы,которые, возможно, подвергаются дальнейшей карбонизации или пиролизу после нанесения для того,чтобы получить асимметричные текстуры в формованном теле. Согласно изобретению для придания поверхностям формованных тел желательных свойств можно получать покрытие на основе неорганических веществ, биосовместимых полимеров и материалов. Стадии последующей обработки можно проводить при повышенной температуре, но ниже температуры карбонизации, например, при 15-1000 С, предпочтительно при 70-900 С, особенно предпочтительно при 100-850 С, более предпочтительно 200-800 С и наиболее предпочтительно при примерно 700 С.-5 011114 Согласно особенно предпочтительным вариантам пористые формованные тела, полученные по изобретению, модифицируются восстановлением или окислением или применением комбинации этих стадий последующей обработки при комнатной температуре. Размер пор и их свойства в пористых формованных телах, полученных по изобретению, могут зависеть или меняться при окислительной или восстановительной отработке или при введении добавок, наполнителей, функциональных материалов. Например, поверхностные свойства углеродсодержащего материала могут быть гидрофобизированы путем введения неорганических наночастиц или нанокомпозитов, таких как слоистые силикаты. Кроме того, пористые формованные тела могут быть герметизированы с одной или двух сторон путем последующего нанесения покрытия, например, из полимерных растворов. Это покрытие может быть снова подвергнуто карбонизации, например, для улучшения стабильности. Пористые формованные тела, полученные по изобретению, могут быть затем снабжены биосовместимыми внешними и/или внутренними поверхностями путем введения подходящих добавок. Модифицированные таким образом формованные тела можно применять, например, в качестве биореакторов, систем носителей культур клеток или систем культур, имплантатов или в качестве фармацевтических носителей или депо, особенно в качестве систем, которые могут быть имплантированы в организм. В последнем случае, например, лекарственные препараты или ферменты могут быть введены в материал, где они могут высвобождаться контролируемым образом при подходящем замедлении и/или селективной проницаемости нанесенных покрытий. Пористое формованное тело может быть подвергнуто также обработке так называемым методомCVD (Chemical Vapour Deposion, химическое осаждение паров) или методом CVI (Chemical Vapour Infiltration - химическая пролиферация паров), чтобы далее модифицировать поверхность или пористую структуру и свойства, возможно, для поверхностной или полной герметизации пор. Для этой цели карбонизованное покрытие обрабатывают подходящими выделяющими углерод газообразными предшественниками при высоких температурах. Могут быть выделены таким образом и другие элементы, например кремний, алюминий, титан, особенно для получения соответствующих карбидов. Способы этого типа известны из уровня техники. Путем подходящего предварительного структурирования формованных тел, например, с использованием волокнистых материалов различной длины и/или толщины, могут быть получены различные сорта материалов, которые содержат количества определенных промежуточных или реакционноспособных соединений, например карбидов металлов или неметаллов, нитридов или боридов, распределенных асимметрично в объеме формованного тела. Таким образом могут быть получены сорта материалов, которые имеют симметричные или асимметричные, изотропные или анизотропные, закрытопористые, пористые или волокнообразные основные структуры или любые их комбинации. Почти все известные насыщенные и ненасыщенные углеводороды с достаточной летучестью при условиях CVD могут считаться предшественниками, выделяющими углерод. Примерами таких соединений являются метан, этан, этилен, ацетилен, линейные и разветвленные алканы, алкены и алкины с числом атомов углерода C1-С 20, ароматические углеводороды, такие как бензол, нафталин и т.д., а также одно- и многозамещенные алкил-, алкенил- и алкинилароматические соединения, такие как толуол, ксилол, крезол, стирол и т.д. В качестве предшественников керамики можно применять BCl3, NH3, силаны, такие как SiH4, тетраэтоксисилан (TEOS), дихлордиметилсилан (DDS), метилтрихлорсилан (MTS), трихлорсилилдихлорборан(TDADB), гексадихлорметилсилилоксид (HDMSO), AlCl3, TiCl3 или смеси указанных соединений. Эти предшественники применяются в способе CVD в основном в небольших концентрациях около 0,5-15 об.%, в смеси с инертным газом, таким как, например, азот, аргон или т.п. Можно также добавлять водород к соответствующим газовым смесям. При температурах между 500 до 2000 С, предпочтительно при 500-1500 С и особенно предпочтительно при 700-1300 С, указанные соединения выделяют фрагменты углеводородов или углерод или предшественники керамики, которые осаждаются практически равномерно распределенными в системе пор пористого формованного тела, модифицируют пористую систему и таким образом приводят, по существу, к однородным размерам пор и распределению пор. Размер пор в углеродсодержащем формованном пористом теле может быть уменьшен при помощи методов CVD, как и полного закрытия/герметизации пор. Сорбционные свойства, а также механические свойства формованного тела могут быть отрегулированы нужным образом. Углеродсодержащее пористое формованное тело может быть модифицировано за счет образования карбидов или оксикарбидов, например, стойкость к окислению можно обеспечить путем CVD силанов или силоксанов, смешанных с углеводородами. В предпочтительных вариантах пористые формованные тела по изобретению могут дополнительно содержать покрытия или могут быть модифицированы путем распыления. Для этой цели углерод, кремний, или металлы, или соединения металлов, которые подлежат распылению, могут быть нанесены способами, которые сами по себе известны. Примерами служат Ti, Zr, Та, W, Mo, Cr, Cu, которые могут наноситься путем опудривания пористых формованных тел, при этом обычно образуются соответствую-6 011114 щие карбиды. Далее посредством имплантации ионов могут быть модифицированы поверхностные свойства пористого формованного тела. Таким образом фазы нитридов, карбонитридов или оксинитридов с введенными переходными металлами могут образовываться путем имплантации азота, что значительно повышает химическую стойкость и механическое сопротивление углеродсодержащего пористого формованного тела. Нанесение покрытия, например, на основе жидкокристаллического асфальтового пека может обеспечить асимметричные свойства материалов в зависимости от расположения решеток во время последующего сшивания, карбонизации или графитизации. Среди прочих такими свойствами являются термическое расширение, механические свойства, электрическая проводимость. В некоторых вариантах может быть предпочтительным наносить, по меньшей мере частично, на пористые формованные тела покрытие из биологически разрушаемого или ресорбируемого полимера,такого как коллаген, альбумин, желатин, гиалуроновая кислота, крахмал, целлюлозы, например метилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, карбоксиметилфталатцеллюлоза, казеин, декстрины, полисахарид, фибриноген, поли(D, L-лактид), сополи(D, L-лактид-гликолид), полигликолид, поли(гидроксибутилат), полиалкилкарбонат, поли(ортоэфир), сложный полиэфир, поли(гидроксивалерьяновая) кислота, полидиоксанон, полиэтилентерефталат, поли(яблочная) кислота, поли(винная) кислота, полиангидрид, полифосфазен, полиаминокислоты и их сополимеры или небиологически разлагаемые или ресорбируемые полимеры. Предпочтительными являются, в частности, анионные, катионные или амфотерные покрытия, такие как, например, на основе альгината, каррагинана, карбоксиметилцеллюлозы, хитозана,поли-L-лизина и/или фосфорилхолина. Если необходимо, согласно особенно предпочтительным вариантам после карбонизации и/или после возможно осуществленных стадий последующей обработки пористое формованное тело может быть подвергнуто дальнейшей химической или физической поверхностной модификации. Могут также проводиться стадии очистки для удаления любых остатков и примесей. Для этой цели могут быть использованы уже упомянутые кислоты, в частности окисляющие кислоты, или растворители, кипячение в кислотах или растворителях является особенно предпочтительным. Величина pH и буферная емкость в водном окружении формованных тел согласно изобретению могут регулироваться в широком интервале путем подходящего выбора исходных веществ и добавок. Величина рН в воде формованных тел, полученных по изобретению, может лежать в интервале pH от 0 до 14, предпочтительно в интервале pH 6-8 и особенно предпочтительно равна 6,5-7,5. Буферный интервал формованных тел, полученных по изобретению, предпочтительно находится в пределах от нейтрального до кислого, особенно предпочтительно в слабокислой среде, буферная емкость может составлять до 50 моль/л, предпочтительно до 10 моль/л и в особенно предпочтительных областях применения она обычно составляет 0,5-5 моль/л. Формованные тела Формованные тела, полученные способом по изобретению, могут быть любых двухразмерных или трехразмерных форм. Для этой цели полуготовые формованные части получают из органических полимерных материалов, которые могут быть смешаны с полимерными или неполимерными наполнителями,путем проведения подходящих методов формования с получением соответствующих заготовок, которые могут соответствовать конечным формам пористых формованных тел на основе углерода, при этом надо иметь в виду усадку, которая происходит при карбонизации. Пористые формованные тела по изобретению могут быть изготовлены в виде труб, круглых прутков, пластин, блоков, прямоугольных параллелепипедов, кубиков, твердых или полых сфер, полок, уплотнений, кожухов и т.п. или же они могут также быть удлинены и получены в виде изделий в виде круглых колонн, колонн полигональной формы и, возможно, треугольной формы, или в форме брусков, или в форме пластин, или изделий полигональной формы, например тетраэдральной, пирамидальной, октаэдральной, додекаэдральной, икозаэдральной,ромбовидной, призматической или сферической, они могут быть в виде шара, сфер или цилиндрических линз или кольцеобразные, в виде сот с линейными или изогнутыми каналами, они могут быть намотанными, складчатыми с различными диаметрами каналов и направлением потоков (параллельным, пересекающимся или с произвольными углами между каналами). Согласно конкретному варианту данного изобретения трубчатое изделие из пористого материала на основе углерода получают, используя один из методов по изобретению. В этом случае рукав из натурального или синтетического каучука или подходящих пластиков предпочтительно подвергают карбонизации, как указано выше для углеродсодержащих формованных тел, которые можно карбонизовать с получением углерода, и этот рукав усилен вставками из волокна или тканей. Особенно предпочтительно применять текстильную ткань, пропитанную синтетическими смолами,в виде рукава, который применяется как полуготовая формованная деталь для изготовления трубы из пористого материала на основе углерода в соответствии с одним из способов по изобретению. Рукав, используемый для изготовления пористой трубы, может иметь многослойную структуру,включающую, например, внутренний слой вспененного пластика и внешний слой невспененного пластика или наоборот. Возможно наличие и других слоев согласно данному изобретению.-7 011114 Особенно предпочтительно, если многослойный рукав получают в виде полуготового формованного изделия путем соэкструзии с раздувом и последующей карбонизации с получением трубы. Согласно еще одному варианту изобретения трубу из материала на основе углерода можно получить путем намотки бумажного материала, пропитанного полимерами или содержащего покрытие на основе полимеров, с получением трубы, например, на токарном станке, которая затем подвергается карбонизации при условиях карбонизации с образованием пористой углеродсодержащей трубы. Согласно этому способу изготовленная плоская волокнистая ткань, канальные структуры или войлочные структуры или их комбинации предпочтительно пропитывать и/или покрывать органическими полимерными материалами и наматывать с применением подходящего сердечника. Затем проводят карбонизацию с использованием сердечника или без него и затем сердечник, если он есть, удаляют. Таким образом можно простым и точным путем получать пористые трубы, которые затем можно подвергать обработке сжатию или герметизации. Полученные таким образом пористые трубы могут быть полностью или частично герметизированы путем подходящей последующей обработки методом CVD или путем нанесения покрытия, например, из органических полимеров. Согласно данному изобретению можно также для получения труб применять полуготовые формованные детали, такие как рукава, особенно бесконечные рукава, в непрерывных способах изготовления углеродных труб. Применение армированных рукавов в этом случае особенно предпочтительно, причем волокна могут быть выбраны из текстильных или тканых, стекловолокна, углеродных волокон, минеральной ваты, полимерных волокон, например, из полиакрилонитрила, нетканых материалов, волокнистых нетканых материалов, войлока, целлюлозы, полиэтилентерефталата (PET) и любых смесей этих материалов. Асимметричные структуры углеродсодержащих формованных тел, полученных согласно изобретению, могут быть достигнуты с применением многослойных полуготовых формованных деталей. Например, могут быть сформованы вспененные полимерные материалы, такие как полиуретановая пена, полиакрилонитрильная пена и т.п., с дополнительным слоем из плотного полимерного материала, которые затем карбонизуются с образованием формованных тел, содержащих различное распределение пор на разных участках. В случае полых тел на полуготовую формованную деталь могут наслаиваться выступы, и затем они практически полностью карбонизуются с закрытыми порами. В случае применения полимерных волокон и тканей таким образом получают твердые углеродные модули с исключительной адгезией между волокном и матрицей. Формованные тела на основе углерода, полученные способом по изобретению, особенно углеродные трубы, могут быть использованы как трубчатые мембраны в реакторах с трубчатыми мембранами, в реакторах с пачкой мембран, в теплообменниках, а также в биореакторах. Формованные тела по изобретению могут также применяться в качестве пористых носителей катализаторов, особенно в автомобильной промышленности и в области очистки выхлопных газов в технических установках. Их преимуществом являются их теплостойкость, химстойкость и стабильность размеров. Далее формованные тела и материалы согласно изобретению почти не содержат напряжений и чрезвычайно стабильны в условиях термического шока, то есть сильные скачки температуры переносятся без всяких проблем. Согласно изобретению можно получать стабильные в течение длительного времени и высокоэффективные носители катализаторов при нанесении металлов, особенно драгоценных металлов, и других каталитически активных материалов. Пластины, изготовленные из плоских канальных структур, а также трубчатых структур, полученных методом намотки, чрезвычайно пригодны в качестве изоляционных материалов, например, для высокотемпературных областей или для экранирования микроволн (абсорберы микроволн). В этом случае электрические свойства могут быть отрегулированы таким образом, что, например, высокочастотные нагреватели могут передавать энергию в печи через эти изоляционные материалы почти без потерь. Однако высокоориентированные материалы могут быть отрегулированы таким образом, что они непосредственно возбуждаются энергией высокой частоты и таким образом нагреваются. Этот метод также является очень простым для производства (карбонизации) или для графитизации. Формованные тела, изготовленные по изобретению, могут также применяться в качестве медицинских имплантатов, например в качестве ортопедических, хирургических и/или неортопедических имплантатов, таких как протезы костей и суставов, ортопедические пластины, болты, гвозди и т.п. Благодаря своей биосовместимости и гибким свойствам поверхности, таким как адсорбционная емкость, адгезия биологического материала, пористость, которая может регулироваться в широких пределах, размер пор и объем пор, а также закрыто-пористой структуре и т.д., особенно предпочтительно применять формованные тела, изготовленные по изобретению, в качестве субстратов или носителей для колонизации микроорганизмами и культурами клеток. Особенно предпочтительно применять углеродсодержащие формованные тела на основе углерода,изготовленные согласно изобретению, а также керамические материалы и композиты в качестве систем-8 011114 носителей и/или систем культур (TAS) для культивации первичных культур клеток, например эукариотной ткани, например костной, хрящевой, ткани печени, почек, а также для культивации или иммобилизации ксеногенных, аллогенных, сингенных или аутологичных клеток и типов клеток и, возможно, генетически модифицированных клеточных линий. В добавление к формованным телам, полученным согласно изобретению, в принципе все пористые или непористые углеродсодержащие материалы пригодны для использования в качестве систем носителей и культур (TAS) для культивации первичных культур клеток. В дополнение к формованным телам, полученным согласно изобретению, предпочтительно также использовать материалы, описанные в заявке WO 02/32558 (Гибкие пористые мембраны и адсорбенты),которая полностью включена в качестве ссылки в данное описание, особенно углеродные и керамические материалы, мембраны и носители, описанные на стр. 24, строка 11 - стр. 43. Симметричные или асимметричные, и асимметричные, текстурированные материалы на основе углерода или керамики и их комбинации также пригодны для применения в качестве систем носителей и культур. Указанные материалы и формованные тела могут особенно применяться в качестве носителя и систем культур для нервных тканей. Особенно выгодно, что углеродсодержащие материалы особенно адаптируются и пригодны для культивации нервной ткани, в частности, простым регулированием проводимости формованного тела и применения пульсирующих токов. Указанные материалы и формованные тела используются так же, как системы носителей и культур по изобретению в in vitro и in vivo основных структурах, так называемых клеточных каркасов для двухразмерного и трехразмерного роста тканей: в результате их специфического формования можно культивировать части органов или целые органы из культур клеток. В этом случае системы носителей и культур поддерживают или модулируют рост клеток, тканей или органов в физическом отношении как ведущие структуры за счет подходящего регулирования пористости, создания каналов для прохождения потока и двухмерного или трехмерного формования и особенно за счет обеспечения, распределения и пополнения питательного раствора или среды в месте применения, и за счет поддержки и промотирования пролиферации и дифференциации клеток и тканей. Для применения в качестве систем носителей и культур материалы и формованные тела по изобретению могут быть сформированы двухмерными и трехмерными. Подходящими макроструктурами являются, например, трубчатые изделия, особенно для продуцирования или культивации природных сосудов,кубических форм и т.д., как указано выше в случае формованных тел. В частности, формованные тела согласно изобретению и другие материалы на основе углерода могут рассматриваться как пригодные для применения в качестве систем носителей и систем культур для природных органов, например, хрящевидных частей суставов колена, бедра, плеча, суставов пальцев и т.д., которые затем можно использовать для культивирования надлежащим образом сформованного хряща, периоста и т.п. Эти органы затем могут или имплантироваться вместе с выросшей тканью, или же культивированная ткань отделяется в выросшем виде известными методами, например механическим или химическим ферментативным отрывом, и затем имплантируется. Так как материалы на основе углерода и формованные тела имеют также хорошие механические свойства, которые делают возможным их применение в качестве имплантатов, например искусственных суставов и т.п., согласно изобретению они могут использоваться в культуре тканей в качестве субстратов или носителей и после выращивания достаточного слоя ткани они могут применяться как обладающие высокой совместимостью биомиметические имплантаты в организме пациентов. Таким образом, согласно данному изобретению можно использовать имплантаты отдельного пациента, которые содержат покрытие на основе собственной ткани организма, выросшей прямо на имплантате из образцов клеток самого пациента. Это может помочь уменьшить или полностью избежать явлений отторжения и реакций иммунной защиты. Согласно изобретению формованные тела и материалы можно использовать в качестве систем носителей и культур для культивации в существующих системах биореакторов, например в системах без непрерывного контроля технологии, например в планшетах с тканями, в сосудах с тканями, сосудах с рулонами, а также в активных системах с подачей газа и автоматическим регулированием параметров(кислотности, температуры), то есть в системах реакторов с измерительной и контрольной техникой в самом широком смысле. Далее путем обеспечения подходящих устройств, таких как, например, соединения для перфузии с питательными растворами и газовым обменом, системы носителей и культур согласно изобретению могут работать как системы реакторов, особенно как модули в соответствующих сериях систем реакторов и тканевых культур. Системы носителей и системы культур по изобретению можно также применять в качестве ex vivo систем реакторов, например систем экстракорпоральной помощи, или в качестве реакторов органов, например так называемых систем помощи печени или систем замены печени, а также invivo или in vitro для инкапсулированных островковых клеток, например, в качестве искусственной поджелудочной железы, инкапсулированных уротелиальных клеток, например, в качестве искусственной почки и т.п., которые предпочтительно имплантируются. Кроме того, системы носителей и культур по изобретению можно подходящим образом модифицировать для промотирования органогенеза, например, протеогликанами, коллагенами, солями тканевого-9 011114 типа, например гидроксиапатитом и т.д., особенно также вышеуказанными биологически разрушаемыми или ресорбируемыми полимерами. Системы носителей или культур по изобретению предпочтительно далее модифицируют пропиткой и/или проведением адсорбции факторов роста, цитокинов, интерферонов и/или факторов адгезии. Примеры подходящих факторов роста составляют PDGF, EGF, TGF-. FGF,NGF, эритропоэтин, TGF-, IGF-I, IGF-II. Подходящими цитокинами являются, например, IL-1- и -,IL-2, IL-3, IL-4, IL-5, IL-6, IL-7, IL-8, IL-9, IL-10, IL-11, IL-12, IL-13. Подходящие интерфероны включают, например, INF-, INF-, INF-. Примерами подходящих факторов адгезии являются фибронектин,ламинин, вибронектин, фетуин, поли-D-лизин и т.п. Формованные тела по изобретению можно также применять, особенно в случае использования в качестве систем носителей и культур, как системы микрострел для доставки лекарств, скрининга тканей, создания тканей и т.д. Примеры Нижеследующие примеры приведены для иллюстрации принципов изобретения и не являются ограничивающими примерами. Пример 1. Для получения методом намотки с сердечником DN25 трубы длиной 500 мм с толщиной стенки 300 мм стеклоткань из стекла E-CR (химстойкое модифицированное стекло Е) шириной 30 мм, покрытую/пропитанную смолой GFK на основе фенола укладывали поперечно на подходящий стальной сердечник и удаляли этот сердечник. До пиролиза вес был равен 3,6 г/см. Пиролиз проводили в атмосфере азота при 800 С в течение 48 ч. После пиролиза вес составлял 3,0 г/см. Свойства мембраны измеряли,используя тест по контролю давления первого пузырька (bubble-point) (ASTM Е 1294), размер пор составлял 500 . Пример 2. Методом намотки, как в примере 1, изготавливали трубу, используя стекловолокно в виде нетканого материала из С-стекла (химстойкое С стекло) шириной 30 мм и смолу GFK на основе полимера сложного винилового эфира, материал укладывали поперечно на стальной сердечник. До пиролиза вес составлял 3,5 г/см. Пиролиз осуществляли в атмосфере азота при 800 С в течение 48 ч. После пиролиза вес составлял 0,9 г/см. Свойства мембраны определяли при помощи теста bubble point (ASTM E1294), размер пор составлял 0,8 мкм. Пример 3. Методом намотки, как описано в примере 1, получали трубу, используя нетканый материал из полиакрилонитрила (PAN) (Freudenberg), шириной 30 мм и смолу GFK на основе фенола, материал укладывали поперечно на стальной сердечник. До пиролиза вес составлял 3,5 г/см. Пиролиз проводили в атмосфере азота при 800 С в течение 48 ч. После пиролиза вес составлял 1,94 г/см. Свойства мембраны определяли, используя тест (bubble-point) (ASTM Е 1294). Размер пор определить не удалось (разрушены газом). Последующее частичное окисление в потоке воздуха при 400 С в течение 15 мин позволило определить средний размер пор, он составлял 1,2 мкм согласно теста (bubble-point). Пример 4. Трубу получают методом намотки, как описано в примере 1, используя нетканый материал из стекловолокна E-CR (химстойкое модифицированное Е-стекло) шириной 30 мм и на основе полиакрилонитрила (Freudenberg) шириной 30 мм (отношение 1:1) и смолу GFK на основе фенола, материал укладывали поперечно на стальной сердечник. До пиролиза вес составлял 3,6 г/см. Пиролиз проводили в атмосфере азота при 800 С в течение 48 ч. После пиролиза вес составлял 2,0 г/см. Пример 5. Трубу получали методом намотки, как описано в примере 1, используя нетканый материал на основе стекловолокна E-CR (химстойкое модифицированное Е-стекло) шириной 30 мм и нетканый материал из полиакрилонитрила (PAN) (Freudenberg) шириной 30 мм (отношение 1:1) и смолу GFK на основе фенола, содержащую 20% Acrosil R972, при поперечном укладывании материала на стальной сердечник. До пиролиза вес составлял 3,6 г/см. Пиролиз проводили в атмосфере азота при 800 С в течение 48 ч. После пиролиза вес равнялся 3,0 г/см, затем Aerosil вымывали, применяя 30% раствор NaOH. Свойства мембраны определяли при помощи теста (bubble-point) (ASTM E 1294), размер пор составлял 0,6 мкм. Пример 6. Изготавливали пластины на основе углерода из полимерного композита, армированного природными волокнами, содержащего неорганические наполнители, с весом 100 г/м 2 и толщиной 110 мкм. Этот плоский композиционный материал имел структуру каналов, полученную при помощи коммерчески доступной гофрировальной машины, диаметр каналов составлял 3 мм после помещения двух листов одного поверх другого. Эти листы склеивали с образованием сотообразных блоков и подвергали карбонизации в атмосфере защитного газа (азота) при 800 С в течение 48 ч. Потеря давления в каналах составляла только 0,1 бар/м, потеря веса во время карбонизации равнялась 66 вес.%. Трубу, полученную методом намотки этого материала, длиной 10 см и диаметром 40 мм, с толщиной стенки 6 мм подвергали определению coupling-in в высокочастотном нагревательном устройстве с- 10011114 частотой 8 кГц. Ток почти не изменялся по сравнению с постоянным током, через 5 мин не возникает значительного нагрева материала. Полученные таким образом материалы можно обрабатывать пилой,сверлить, перемалывать и т.д. без всяких проблем. Пример 7. С целью применения в качестве материала носителя для систем культур клеток композит по основе полимера, содержащего природное волокно, с весом на единицу поверхности 100 г/м и толщиной 110 мкм подвергали карбонизации в атмосфере азота при 800 С в течение 48 ч, причем в конце для модификации пор добавляли воздух. Происходила потеря веса, равная 50 вес.%. рН полученного материала в воде равен 7,4, буферный интервал находится в слабокислой области. Образцы этого углеродного материала размером 2040 мм, каждый толщиной 60 мкм, насыщали 4 мл питательного раствора и 1,5 мл суспензии клеток в обычных планшетах с 6 лунками. Суспензия клеток содержит клеточные линии гибридомы FLT2, продуцирующие МАВ (моноклональное антитело) против цигатоксина, известные для неадгезионного, неприлипающего роста. Для сравнения использовали планшеты с 6 лунками без углеродного материала, но при тех же условиях. Образцы с носителями по изобретению обнаружили спонтанную количественную иммобилизацию клеток, мутность суспензии не возникала. После инкубации в течение 7 дн плотность клеток возросла в 7 раз до 1,8107 клеток на мл. Продуцирование МАВ увеличилось от первоначальных 50 до 350 мкг/мл среднего времени жизни культуры без признаков протеолитического разложения. Двенадцать из 12 образцов были живыми через 25 дней, после чего инкубацию прерывали. Это показывает, что носители по изобретению приводят к прерыванию контактного ингибирования, несмотря на высокую плотность клеток. Даже после криоконсервации и размораживания МАВ восстанавливалось после добавления свежей питательной среды. В сравнительном опыте на 11-й день выжила только одна из 6 культур. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ изготовления пористых формованных тел на основе углерода, включающий следующие стадии: смешение органических полимерных материалов, которые могут карбонизоваться с получением углерода, с полимерными наполнителями, выбранными из насыщенных, разветвленных или неразветвленных алифатических гомо- или сополимеров углеводородов; изготовление полуготовой формованной части из полученной смеси; карбонизацию полуготовой формованной части в неокисляющей атмосфере при повышенной температуре, при этом наполнители практически полностью разлагаются. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что полимерные наполнители выбирают из полиолефинов, таких как полиэтилен, полипропилен, полибутен, полиизобутен, полипентен и их смесей. 3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что после карбонизации формованное тело обрабатывают окисляющими или восстанавливающими агентами. 4. Способ изготовления пористых формованных тел на основе углерода, включающий стадии изготовления полуготовой формованной части из карбонизующихся органических полимерных материалов; карбонизации полуготовой формованной части в неокисляющей атмосфере при повышенной температуре, при этом получается формованное тело на основе углерода; частичного окисления карбонизованного формованного тела для получения пор. 5. Способ по п.4, отличающийся тем, что частичное окисление происходит при тепловой обработке в атмосфере окисляющего газа. 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что частичное окисление проводят воздухом, кислородом, моноокисью углерода, диоксидом углерода, окислами азота при температурах в интервале 50-800 С. 7. Способ по п.4, отличающийся тем, что частичное окисление проводят окисляющими кислотами. 8. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что карбонизующийся органический полимерный материал представляет собой полимер ненасыщенных разветвленных алифатических углеводородов, разветвленных или неразветвленных, сшитых или несшитых ароматических или частично ароматических углеводородов и их замещенных производных. 9. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что карбонизующийся органический материал выбран из полибутадиена; полимеров виниловых соединений, таких как поливинилхлорид или поливиниловый спирт, поли(мет)акриловая кислота, полиакрилцианакрилат; полиакрилонитрила,полиамида, сложного полиэфира, полиуретана, полистирола, политетрафторэтилена; полимеров, таких как коллаген, альбумин, желатин, гиалуроновая кислота, крахмал, целлюлозы, такие как метилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза, карбоксиметилфталатцеллюлоза; казеин, декстрин, полисахарид фибриноген, поли(D,L-лактид), сополи(D,L-лактид-гликолид), полигликолид, полигидроксибутилат, полиалкилкарбонат, полиортоэфир, сложный полиэфир, полигидроксивалерьяновая кислота, полидиоксанон, полиэтилентерефталат, полияблочная кислота, поливинная кислота, полиангидрид, полифофазен,- 11011114 полиаминокислоты; сополимер этилена с винилацетатом, силикон; полиуретан на основе сложного полиэфира, полиуретан на основе простого полиэфира, полиэфирмочевина, простой полиэфир, такой как полиэтиленоксид, полипропилен оксид, плюроник, политетраметиленгликоль, поливинилпирромедон, поли(винилацетат-фталат), алкидная смола, хлоркаучук, эпоксидная смола, акриловая смола, фенольная смола, аминосмола, меламиновая смола, алкилфенольные смолы, эпоксидированные ароматические смолы, деготь, дегтеподобные материалы, асфальтовый пек, жидкокристаллические асфальтовые пеки, битумы, крахмал, целлюлоза, шеллак, волокна из полиакрилонитрила, целлюлозы или новолак, органические материалы из возобновляемого сырья, а также их сополимеров, смесей и комбинаций этих гомоили сополимеров. 10. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полимерный материал содержит добавки, такие как наполнители, мягчители, смазки, антипирены, стекло, стекловолокно, углеродное волокно, хлопок, ткань, порошок металла, соединения металлов, окиси металлов, кремний, окись кремния, цеолиты, окись титана, окись алюминия, алюмосиликат, окись циркония, тальк, графит, сажа,глины, филлосиликаты. 11. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что полуготовые формованные части изготавливают методом литья, экструзии, прессования, инжекционного формования или другими обычными методами формования. 12. Способ по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что карбонизацию проводят в атмосфере защитного газа, предпочтительно азота или аргона, возможно при пониженном давлении или вакууме, возможно с добавлением реакционноспособных газов, таких как водород, при температурах в интервале от 200 до 4000 С. 13. Пористое формованное тело, изготовленное способом по любому из предыдущих пунктов. 14. Формованное тело по п.13, отличающееся тем, что оно изготовлено в виде труб, круглых прутков, пластин, блоков, прямоугольных параллелепипедов, кубов, форм для литья под давлением, сотовых структур, изделия с печатью, в виде сложенного изделия, намотанного изделия, листовых двух- или трехмерных структур, изделия с каналами, твердых или полых сфер, фланцев, уплотнений, кожухов и т.п. 15. Применение формованного тела по п.13 или 14 в качестве системы носителей и/или культур для культивирования первичных культур клеток. 16. Применение по п.15, отличающееся тем, что культуры клеток выбраны из эукариотной ткани,такой как костная, хрящевая, ткань печени, почек, поджелудочной железы, нервная ткань и т.п., а также ксеногенных, аллогенных, сингенных или аутологичных клеток и типов клеток и из генетически модифицированных клеточных линий. 17. Применение по п.15 или 16, отличающееся тем, что формованное тело используется как направляющая структура для 2-3-мерного роста ткани, особенно для культуры органов или частей органов. 18. Применение по любому из пп.15-17, отличающееся тем, что система носителей и/или культур применяется ex vivo в качестве системы реакторов. 19. Применение по любому из пп.15-17, отличающееся тем, что система носителей и/или культур применяется in vivo в качестве имплантата. 20. Применение по любому из пп.15-19, отличающееся тем, что система носителей и/или культур модифицирована протеогликанами, коллагенами, тканеподобными солями, факторами роста или биологически разрушающимися или ресорбируемыми полимерами или их смесями.

МПК / Метки

МПК: C04B 35/83, C01B 31/02, A61L 27/56, C04B 35/524, A61L 27/40, A61L 27/08, C04B 35/80, C04B 38/06

Метки: формованных, пористых, способ, применение, изготовления, углерода, тел, основе

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/13-11114-sposob-izgotovleniya-poristyh-formovannyh-tel-na-osnove-ugleroda-i-ih-primenenie.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Способ изготовления пористых формованных тел на основе углерода и их применение</a>

Похожие патенты