(57)【要約】  膜の表面を親水性にするために、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体のような少なくとも１種の疎水性セグメントおよび少なくとも１種の親水性セグメントを含む共重合体で疎水性膜を被覆する被覆材料および方法を開示する。疎水性被覆は、生物学上の分子を追い払う手助けをし、これによって、これらの分子が膜表面に吸着または沈着する危険性を減少する。共重合体が活性基で修飾されると、配位子が活性基を通して共重合体上に固定され、その結果配位子と結合する特定の分子が共重合体被覆上への固定の標的とされ得、その結果特定標的の除去効率を改善しうる。
2005511208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透析、血液透析、血液濾過、血液隔離濾過（ｈｅｍｏｄｉａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）または他の最終段階の腎臓病処置に使用の被覆膜であって、疎水性膜を含み、少なくとも、１つの共重合体を前記疎水性膜に付着させ、かつそれぞれの共重合体は、少なくとも１つの疎水性セグメントおよび少なくとも１つの親水性セグメントを含むことを特徴とする被覆膜。
【請求項２】
前記疎水性膜が、半透過性ポリスルホン膜または半透過性ポリエーテルスルホン膜であることを特徴とする請求項１記載の被覆膜。
【請求項３】
前記疎水性セグメントが、ＰＰＯであり、かつ前記親水性セグメントが、ＰＥＯであることを特徴とする請求項１記載の被覆膜。
【請求項４】
前記共重合体が、化学構造式：
【化１】
2005511208.tif 000006
を有することを特徴とする請求項１記載の被覆膜。
【請求項５】
前記式において、Ｘが１２９であり、かつＹが５６であることを特徴とする請求項４記載の被覆膜。
【請求項６】
少なくとも１つの前記親水性セグメントが、それに付着された修飾活性基を有することを特徴とする請求項１記載の被覆膜。
【請求項７】
前記修飾活性基が、少なくとも１つの金属キレート末端基、第一級アミン基またはピリジルジスルフィド基を含むことを特徴とする請求項６記載の被覆膜。
【請求項８】
透析、血液透析、血液濾過、血液隔離濾過または他の最終段階の腎臓病処置に使用の透析器であって、疎水性膜を有し、少なくとも１つの共重合体を前記疎水性膜に付着させ、かつ前記共重合体が、少なくとも１つの疎水性セグメントおよびその最初の末端で、該疎水性セグメントを親水性セグメントに付着させた少なくとも１つの親水性セグメントを含むことを特徴とする透析器。
【請求項９】
前記疎水性膜が、半透過性ポリスルホン膜または半透過性ポリエーテルスルホン膜であることを特徴とする請求項８記載の透析器。
【請求項１０】
前記疎水性セグメントが、ＰＰＯであり、かつ前記親水性セグメントが、ＰＥＯであることを特徴とする請求項８記載の透析器。
【請求項１１】
前記共重合体が、化学構造式：
【化２】
2005511208.tif 000007
を有することを特徴とする請求項８記載の透析器。
【請求項１２】
前記式において、Ｘが１２９であり、かつＹが５６であることを特徴とする請求項１１記載の透析器。
【請求項１３】
少なくとも１つの前記親水性セグメントが、それに付着された修飾活性基を有することを特徴とする請求項８記載の透析器。
【請求項１４】
前記修飾活性基が、少なくとも１つの金属キレート末端基、第一級アミン基またはピリジルジスルフィド基を含むことを特徴とする請求項１３記載の透析器。
【請求項１５】
透析、血液透析、血液濾過、血液隔離濾過または他の最終段階の腎臓病処置に使用の疎水性膜を被覆する方法であって、
（１）少なくとも１つの共重合体を水に溶解して溶液を形成することを含み、前記共重合体が、少なくとも１つの疎水性セグメントおよび少なくとも１つの親水性セグメントを含み、かつ
（２）前記疎水性膜を前記溶液に曝して、前記共重合体が、前記疎水性膜表面に固着することを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記疎水性膜が、半透過性ポリスルホン膜または半透過性ポリエーテルスルホン膜であることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記疎水性セグメントがＰＰＯであり、かつ前記親水性セグメントがＰＥＯであることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
前記共重合体が、化学構造式：
【化３】
2005511208.tif 000008
を有することを特徴とする請求項１５載の方法。
【請求項１９】
前記式において、Ｘが１２９であり、かつＹが５６であることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも１つの前記親水性セグメントが、それに付着された修飾活性基を有することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
前記修飾活性基が、少なくとも１つの金属キレート末端基、第一級アミン基またはピリジルジスルフィド基を含むことを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
前記水が、逆浸透、脱イオン水であることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２３】
前記溶液が、該溶液の臨界ゲル点より小さい重量／容量比を有することを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
前記疎水性膜が、２分より多くの間、前記溶液に曝されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２５】
前記溶液が、前記疎水性被膜を該溶液に曝す前に２０℃より高い温度にもたらせられることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２６】
前記疎水性被膜が透析器の内側にあり、かつ該疎水性被膜が前記透析器の少なくとも１つの区画を通して前記溶液をポンプで流液することにより、該溶液に曝されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項２７】
透析、血液透析、血液濾過、血液隔離濾過または他の最終段階の腎臓病処置に使用の透析器セットであって、管材料、透析物溶液容器、少なくとも１台のポンプおよび透析器のセットを含み、前記透析器が、疎水性膜を有し、少なくとも１つの共重合体を前記疎水性膜に付着させ、かつそれぞれの共重合体が、少なくとも１つの疎水性セグメントおよび少なくとも１つの親水性セグメントを含むことを特徴とする透析器セット。
【請求項２８】
前記疎水性膜が、半透過性ポリスルホン膜または半透過性ポリエーテルスルホン膜であることを特徴とする請求項２７記載の透析器セット。
【請求項２９】
前記疎水性セグメントがＰＰＯであり、かつ前記親水性セグメントがＰＥＯであることを特徴とする請求項２７記載の透析器セット。
【請求項３０】
前記共重合体が、化学構造式：
【化４】
2005511208.tif 000009
を有することを特徴とする請求項２７記載の透析器セット。
【請求項３１】
前記化学構造式において、Ｘが１２９であり、かつＹが５６であることを特徴とする請求項３０記載の透析器セット。
【請求項３２】
少なくとも１つの前記親水性セグメントが、それに付着された修飾活性基を有することを特徴とする請求項２７記載の透析器セット。
【請求項３３】
前記修飾活性基が、少なくとも１つの金属キレート末端基、第一級アミン基またはピリジルジスルフィド基を含むことを特徴とする請求項３２記載の透析器セット。
【請求項３４】
透析、血液透析、血液濾過、血液隔離濾過または他の最終段階の腎臓病処置に使用の疎水性膜表面に血液組成物の吸着および沈着を減少する方法であって、
（１）少なくとも１つの共重合体を水に溶解して溶液を形成することを含み、前記共重合体が、少なくとも１つの疎水性セグメントおよび前記疎水性セグメントに付着した、少なくとも１つの、親水性セグメントを含み、かつ
（２）前記疎水性膜を前記溶液に曝して、前記共重合体が前記膜表面に固着することを特徴とする方法。
【請求項３５】
前記疎水性膜が、半透過性ポリスルホン膜または半透過性ポリエーテルスルホン膜であることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記疎水性セグメントがＰＰＯであり、かつ前記親水性セグメントがＰＥＯであることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
前記共重合体が、化学構造式：
【化５】
2005511208.tif 000010
を有することを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３８】
前記式において、Ｘが１２９であり、かつＹが５６であることを特徴とする請求項３７記載の方法。
【請求項３９】
前記親水性セグメントの少なくとも１つが、それに付着された修飾活性基を有することを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項４０】
前記修飾活性基が、少なくとも１つの金属キレート末端基、第一級アミン基またはピリジルジスルフィド基を含むことを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項４１】
前記水が、逆浸透、脱イオン水であることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項４２】
前記溶液が、該溶液の臨界ゲル点より小さい重量／容量比を有することを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項４３】
前記疎水性膜が、２分より多くの間、前記溶液に曝されることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項４４】
前記溶液が、前記疎水性膜を該溶液に曝す前に、２０℃より高い温度にもたらせられることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項４５】
前記疎水性膜が、透析器の内側にあり、かつ該疎水性被膜が、前記透析器の少なくとも１つの区画を通して前記溶液をポンプで流液することにより該溶液に曝されることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項４６】
疎水性膜を含む透析器を用いて透析、血液透析、血液灌流（ｈｏｍｏｐｅｒｆｕｓｉｏｎ）、血液隔離濾過または他の最終段階の腎臓病処置を行う方法であって、
少なくとも１つの共重合体が、前記疎水性膜に付着され、かつそれぞれの共重合体が、少なくとも１つの疎水性セグメントおよび少なくとも１つの親水性セグメントを含むことを特徴とする方法。
【請求項４７】
前記疎水性膜が、半透過性ポリスルホン膜または半透過性ポリエーテルスルホン膜であることを特徴とする請求項４６記載の被覆された膜。
【請求項４８】
前記疎水性セグメントがＰＰＯであり、かつ前記親水性セグメントがＰＥＯであることを特徴とする請求項４６記載の被覆された膜。
【請求項４９】
前記共重合体が、化学構造式：
【化６】
2005511208.tif 000011
を有することを特徴とする請求項４６記載の被覆された膜。
【請求項５０】
前記式において、Ｘが１２９であり、かつＹが５６であることを特徴とする請求項４９記載の被覆された膜。
【請求項５１】
前記親水性セグメントの少なくとも１つが、それに付着された修飾活性基を有することを特徴とする請求項４６記載の被覆された膜。
【請求項５２】
前記修飾活性基が、少なくとも１つの金属キレート末端基、第一級アミン基またはピリジルジスルフィド基を含むことを特徴とする請求項５１記載の被覆された膜。
【請求項５３】
透析、血液透析、血液灌流、血液隔離濾過または他の最終段階の腎臓病処置を行う方法であって、
（１）患者から体液を取り、
（２）透析セットを通して前記体液をポンプで流液することを含み、かつ前記透析セットが、疎水性膜を有する透析器を含み、かつ少なくとも１つの共重合体が、前記疎水性膜に付着され、かつそれぞれの共重合体が、少なくとも１つの疎水性セグメントおよび少なくとも１つの親水性セグメントを含み、さらに
（３）前記患者に前記体液を帰すことを特徴とする方法。
【請求項５４】
前記疎水性膜が、半透過性ポリスルホン膜または半透過性ポリエーテルスルホン膜であることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５５】
前記疎水性セグメントがＰＰＯであり、かつ前記親水性セグメントがＰＥＯであることを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５６】
前記共重合体が、化学構造式：
【化７】
2005511208.tif 000012
を有することを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５７】
前記式において、Ｘが１２９であり、かつＹが５６であることを特徴とする請求項５６記載の方法。
【請求項５８】
前記親水性セグメントの少なくとも１つが、それに付着された修飾活性基を有することを特徴とする請求項５３記載の方法。
【請求項５９】
前記修飾活性基が、少なくとも１つの金属キレート末端基、第一級アミン基またはピリジルジスルフィド基を含むことを特徴とする請求項５８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
疎水性膜は、医療の分野を含む様々の領域で多くの実用的用途を有している。例えば、疎水性膜は、患者の体液から老廃物を抽出または取り除くための医療処方に使用可能である。血液透析中に患者の血液は、透析器内側の半透過膜を含む透析系の多くの部分と接触し、かつこの系のこれらの部分は生体適合性であることが必要である。血液が、その膜と接触するとき、膜表面が生体適合性でなければさまざまな問題が起こりうる。
【０００２】
ほとんどの膜表面は、蛋白のような物質または分子を吸着する性質、これは透析処理中に患者に問題を創り出しうる性質を有している。血液が、これらの膜表面に接触すると、血漿蛋白が膜表面に吸着または沈着可能となり、膜表面に血液の凝固がはじまる。もし凝固した血液が患者に戻ると、患者の動脈または静脈を塞ぎえ、かつ患者体内の血液の流れを止めるので、上記の現象は患者にとって危険である。
【０００３】
膜表面の血液における蛋白のような物質または分子の沈着は、膜表面の性質、および血液の組成分に依存して変化する。現今、ポリスルホンまたはポリエーテルスルホン膜が、透析器にしばしば用いられているが、その理由は、これらの物質は、実際生体適合性であり、透析時の患者の血液に対して他のタイプの膜材料よりより優れた応答をするからである。血液が膜と接触すると、膜は、補体系および凝固小瀑のようないくつかの酵素経路を活性化する。加えて、白血球および小板も同様に活性化されうる。補体系を活性化させることが見いだされたキュプロファン（ｃｕｐｒｏｐｈａｎ）とは異なり、ポリスルホン膜は、補体系の活性化を最小にするために展開されてきた。
【０００４】
他の処置は、透析中の凝血問題の危険性を減少させるために取られうるものである。患者の血液の組成分は通常変化し、かつ処置中の凝血の機会を減少させるようにつとめられる。患者の血液を薄めることにより、膜表面への蛋白質の沈着の機会および他の潜在的な悶着の種を減少させる。例えば、患者の体液および電解質引き入れ口は、処置中の血液凝固の危険性の減少を手伝うように調節されうる。加えて、硫酸化ポリスルホン非凝固ヘパリンのような薬剤を、透析患者に投与して、血液をうすめ、かつ処置中に起こる血液凝固の機会を減少する。血液凝固のヘパリンの抑制効果は、血漿蛋白アンチトロンビンＩＩＩおよびトロンビンと結合し、トロンビン−アンチトロンビンＩＩＩ錯体を形成することのできるヘパリンの鎖に起因する。糖尿病または血管痛の患者の中には血管透析を必要とするが、処理中に“塩分を含む流水式洗浄（ｓａｌｉｎｅ  ｆｌｕｓｈｉｎｇ）”方法の２つのうちの１つを用いるヘパリン無しの処理を行う。この方法にはいくらかの不利益があり、それらは、患者の多くの場合における開存性の回路、透析で除去される必要のある増大される量的負荷および透析看護婦および技能者の添加される記号論理学負荷量の維持を不可能とするような不利益である。ヘパリンの投与および“塩分を含む流水式洗浄”を透析器のポリスルホン膜表面への蛋白沈着を減少する手助けとしつつ、患者に投与を必要とされるヘパリンの量を減少する手助け、さらには膜表面への蛋白吸着の機会を減少する追加的な保護手段は、有効であろう。
【０００５】
透析器膜表面への蛋白のような物質または分子の吸着は、上記諸問題に起因する重要な原因であることが示されている。ポリスルホンまたはポリエーテルスルホン膜は、低い補完の活性化性質を有しているために、多くの上記諸問題点を減少させている。しかしながら、諸問題点が、除外されておらず、かつ膜表面への物質のある種の吸着または沈着が、未だ処置中に起こりうる。
【０００６】
何らかの表面への蛋白吸着を減少させるための表面活性剤および他の被覆材料は、従来技術において知られている。例えば、以下に示す特許がこの分野に於いて認可されている。すなわち、Ｃａｌｄｗｅｌｌ等による米国特許第５，７２８，５８８号および同第５，５１６，７０３号、Ａｎｄｒａｄｅ等による米国特許第５，０７５，４００号、Ｔｓａｎｇ等による米国特許第５，９５５，５８８号およびＳｔｅｗａｒｔ等による米国特許第６，０８７，４５２号である。しかしながら、これらの特許は、疎水性膜表面への共重合体皮膜の使用を開示するものではない。
【０００７】
それ故、膜表面への物質の吸着および沈着のさらなる防止の必要性が存在する。膜表面への物質の沈着に関連する諸問題点を最小にするために、膜表面への吸着をさらに減少させ、かつ膜表面への沈着に関連する諸問題点をさらに最小にする非汚染膜被覆を開発する必要がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
最終段階の腎臓病処置中（透析、血管透析、血液灌流および血液隔離濾過（ｈｅｍｏｄｉａｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ）を含む）、患者の血液が、ポンプで透析器を通されるが、物質は、透析器の半透過膜を横切って血液に、かつ血液から流されながら、血液から除去されるかまたは血液に添加される。血漿蛋白のような膜の孔の通過にはあまりにも大きい患者血液中の物質は、表面誘導された血栓症反応（ａ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｔｈｒｏｍｂｏｓｉｓ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）を創り出し、膜の表面に吸着または沈着可能である。血漿蛋白のような物質の、透析処置中に膜の表面への吸着または沈着を減少、かつ最小にする手助けとなる膜材料は、患者にとっては有益で、その理由は、これらの材料が、患者に起こる諸問題の危険を減少させる手助けとなるからである。
【０００９】
膜表面の性質は、膜表面への吸着の機会を減少する手助けとなる表面改良技術により変えられ得、それによって危険な反応の危険性を減少させられる。たとえば、膜表面の被覆が、透析処理中に膜表面への物質の吸着または沈着の減少の手助けとなるために使用可能である。少なくとも１つの疎水性繰り返し単位（セグメント）および少なくとも１つの親水性セグメントを有する共重合体が、疎水性膜表面に付着し、膜表面を被覆し、かつ膜表面における物質の吸着または沈着を減少することが見いだされた。たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）およびポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）共重合体は、ポリスルホン膜の表面に固定され得、膜表面を被覆する。ＰＰＯセグメントは、疎水性であり、かつ疎水性膜の表面に付着する。ＰＥＯセグメントは、親水性であり、かつ上記膜表面には付着しないが、親水性の環境に延びる。ＰＥＯセグメントが、ＰＰＯセグメントに付着されるとき、得られた共重合体は、ポリスルホン膜表面の被覆に使用可能であり、かつ膜表面の接触から分子を追い払うかまたは膜表面への分子の接触を防止する手助けをし、膜表面に吸着または沈着する分子の機会を減少する。これは、透析処理中のポリスルホン膜表面に起こりうる表面誘導された血栓症反応を最小にする手助けをする。
【００１０】
共重合体被覆は、水に溶解した共重合体溶液に膜表面を露出させることにより、膜に適用されうる。たとえば、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ共重合体は、共重合体溶液を形成するために水に溶解されうる。透析器が組み立てられると、共重合体溶液がポンプで透析器を通して液流可能であり、かつＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体（ｔｒｉｂｌｏｃｋ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）が、疎水性膜表面に付着、かつ被覆する。共重合体溶液は、透析器の血液区画のみにポンプで液流可能であり、血液区画に面した膜表面が共重合体で被覆される。この溶液は、血液区画および透析物区画ともにポンプで液流可能であり、膜の両面が共重合体で被覆される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
透析とも呼ばれる血管透析は、患者の腎臓が、患者の血液から不必要な物質をもはや除去しえない腎不全のような条件の患者への医療処置である。透析中、患者の血液は、血管透析システムを通して循環し、不必要な物質は、透析器において血液から濾過され、かつ／または必要な物質は血液に添加される。この処理を必要とする患者は、１週間ごとに数回の透析工程を受けてよく、不必要な物質は、患者の血液から規則的に濾過され、かつ／または必要な物質が患者の血液に規則的に添加される。この記述が、透析の状況においての本発明を議論しながら、本発明が、血管透析、血液灌流および血液隔離濾過に限定されることなく、他の最終段階の腎疾患処理のみならず種々の医療処置に使用されうることは、当業者によって高く評価されるであろう。
【００１２】
図１は、血管透析システム１０２で透析処理を受けている患者１０１を示している。血管透析システム１０２は、多くの異なる成分を含み得、かつ種々の方法に配列可能である。患者は、通常血管透析システム１０２に動脈線１０３および静脈線１０４によって処理中つながれている。患者の血液は、動脈線１０３を通じて血管透析システム１０２の一部であるポンプ１０５によって患者１０１から引き抜かれる。血液は、動脈線１０３から透析器１０６にポンプによって流される。患者の血液は、透析器１０６を通して望まない物質が濾過されるか、または望む物質が血液に添加されて流される。透析器１０６で濾過されると、患者の血液は、血管透析システム１０２の静脈線１０４を通じて患者１０１に帰る。
【００１３】
透析器は、“動脈腎臓”として作用し、かつ望まない物質を濾過し、または望む物質を患者の血液に添加するのに使用される。透析器は、通常４つの基礎部分、すなわちケーシング（普通プラスチックで作られている）、血液区画、透析物区画および１個またはそれ以上の透析物区画と血液区画とを分離する半透過膜を含む。透析器は、多くの方法で作られるが、透析器の大多数で共通する伝統的な３種は、螺旋透析器、平行板透析器および中空繊維透析器である。これらの仕様のそれぞれは、同じ原理で作動するが、半透過膜の外形のみならず、患者の血液用の区画または領域および透析物溶液用の区画または領域の形が、相違する。本発明の明細書は、中空繊維透析器仕様を用いてここに開示される本発明を説明するが、本発明は、透析器の他の形式および医療設備の他の部分を含むものに使用されている膜を含む、いかなる仕様の疎水性膜にも使用可能であることは、当業者によってよく認識されている。
【００１４】
図２に示されるように、中空繊維透析器２０１は、透析器の一端から透析器の他端に達する半透過膜材料で作られた数千の毛細管−サイズの中空繊維２０２を含む。それぞれの繊維は、内径約１５０から３００ミクロンで、人毛と同様の薄さであり得る。患者の血液のような流体は、中空繊維２０２を通じて流れることができる。繊維は、通常中空繊維２０２用の支持構造として役立つクレーパイプ様のポリウレタン“掴み（ｐｏｔｔｉｎｇ）”材料によって透析器のそれぞれの端に保持されている。中空繊維２０２および構造支持材料２０３は、プラスチック製のケーシング２０４内に納められている。
【００１５】
患者の血液は、ポンプで動脈線２１０を通して、かつ透析器の一端にある入り口チャンバー２１１に流される。それから、血液は、入り口チャンバー２１１から中空繊維２０２を通して流れ、血液が濾過され、透析器２０１の他端の出口チャンバーに流入する。濾過された血液は、静脈線２１４を通して患者に帰る。同時に、透析物溶液は、透析物入り口管２１６を通して出口チャンバー２１３を含む透析器の終わりにポンプで流される。その後、透析物溶液は、患者の血液用の入り口チャンバー２１１を含む透析器の終わりの中空繊維間に流れる。図２Ａに示されるように、中空繊維内部の血液２１８は、矢印２２０で示される方向に流れながら、透析物溶液２１９は、矢印２２１に示す方向に中空繊維間を流されうる。この流れは、血液が一方向（例えば、図で頂点から底へ）に中空繊維内部を流れ、かつ透析物は、その反対方向（例えば、図で底から頂点へ）に中空繊維のまわりを流れて、向流の流れを創り出す。その後、透析物溶液は、透析物出口管２１７を通して透析器２０１の外へ流れる。
【００１６】
半透過膜は、顕微鏡的な孔を有し、通常透析器を分割し、領域または区画を２つに分離する。１つの領域は、患者の血液用であり、も１つの領域は、透析物溶液用である。患者の血液は、半透過膜の一方の側面に存在し、かつ透析物溶液は、その膜の他方の側面に存在する。半透過膜は、１つのつながった膜であることを必須とするものではなく、透析器を２つの異なる領域に通常分割するいくつかの分離膜を含んでもよい。たとえば、中空繊維透析器に於いて、それぞれの中空繊維は半透過膜材料で作られる。
【００１７】
望まれない物質が、血液および透析物溶液間の半透過膜の孔を通って流れることにより、除去され、かつ／または望まれる物質が患者の血液に添加される。物質は、膜の２者のうちのどちらかの側面において、拡散および／または血液２１８および透析物溶液２１９間の異なる圧の結果として膜の孔を通して流れる。
【００１８】
拡散の原理の下で、物質はより高い濃度の領域からより低い濃度の領域に動きうる。透析中、透析器半透過膜の顕微鏡的孔を通して動くに十分の小ささである患者血液中の物質または分子は、もしこれらの物質または分子の濃度が、透析物溶液より患者の血液においてより高いならば、患者の血液から透析物溶液に膜を通して通過する。換言すれば、濾過された物質は、患者血液中のより高い濃度の領域から透析物溶液のより低い領域に半透過膜の孔を通って動く。
【００１９】
同様に、透析器半透過膜の顕微鏡的孔を通して動くに十分の小ささである透析物溶液中の物質または分子は、もしこれらの物質または分子の濃度が、患者の血液より透析物溶液においてより高いならば、透析物溶液から患者の血液に膜を通して通過する。結果して、血液および透析物溶液間の物質の拡散は、少なくとも２つの要因、すなわち（ｉ）患者の血液のその物質の濃度に比較して、透析物溶液中のその物質の濃度の相対的相違（すなわち、濃度勾配）、および（ｉｉ）透析器の半透過膜における顕微鏡的な孔の大きさによって支配される。
【００２０】
加えて、物質は、血液および透析物溶液間の差圧の結果として、膜を横切って流れうる。物質は、より高い圧の領域からより低い圧の領域に流れる傾向にある。それゆえ、血液および透析物溶液間の相対的差圧を調節することによって、物質が、血液から透析物溶液に、または透析物溶液から血液のどちらかに流れる傾向となるかもしれない。
【００２１】
透析物溶液は、緩衝溶液として作用し、かつ純水、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、塩化物およびブドウ糖のような物質を含む典型的な電解質溶液である。透析物溶液は、濃度勾配を創ることにより膜を通しての物質および分子の流れを規制する手助けをする。透析物溶液における物質または分子の濃度は、患者の血液から濾過されまたは患者の血液に添加される必要のあるこれらの物質の勾配を増加または減少して調節されうる。もし物質が、半透過膜の孔を通過するのに十分に小さい分子であると、血液および透析物溶液間の濃度勾配は、もしその物質の濃度が、患者の血液においてより高いならば、患者の血液から透析物溶液にその物質を動かす原因となりうる。逆に、その濃度勾配は、もしその物質の濃度が、透析物溶液においてより高いならば、透析物溶液から血液にその物質を動かす原因となりうる。それゆえ、透析物溶液中の物質の濃度が、患者の血液から除去しまたは患者の血液へのある物質の添加目的とするのに調節されうる。
【００２２】
半透過膜は、特定の溶質、電解質および水のようなある大きさの分子のみを膜を通しての通過を許す顕微鏡的な孔を有する。この孔の大きさは、中間の大きさの蛋白または赤血球のような血液中のより大きな分子が膜を横切って透析物溶液に拡散するのを防止する。
【００２３】
図３に示されるように、患者の血液３０１は、半透過膜３０３によって透析物溶液３０２と分離される。半透過膜の孔を通して通過するにはあまりにも大きい物質または分子は、膜３０３を横切って拡散することができず、かつ患者の血液または透析物溶液中にとどまる。半透過膜３０３の孔を通して通過するに十分小さい物質および分子は、血液３０１および透析物３０２におけるこれらの物質の相対的な濃度に依存して、患者の血液３０１および透析物溶液３０２間を拡散することができる。
【００２４】
血液中の血漿蛋白は、膜表面誘導された血栓症反応の結果生成したポリスルホン膜の表面で吸着または沈着する。血漿蛋白は、より大きな分子なので半透過膜の顕微鏡的孔を通って通過することができず、膜の表面に吸着または沈着しうる。透析器の半透過膜の表面に依存して、濾過後の膜表面で見いだされる血漿蛋白の全体の量は、低くて４００ｍｇ／ｍ2で、高くて２，６００ｍｇ／ｍ2である。膜表面で見いだされる全血漿蛋白の範囲は、少なくとも一部において透析器に使用される膜材料に依存する。それゆえ、透析処理中に膜表面での蛋白の吸着および沈着を減少および最小にする手助けとなる膜材料を使用することが重要である。
【００２５】
膜表面の性質は、蛋白吸着の危険性を最小化するに手助けとなる表面修飾技術により変えられうる。ＰＥＯおよびポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は、疎水性膜表面の修飾に使用されうる生体適合性材料である。ＰＥＯおよびＰＥＧは、湿潤化学反応、プラズマグラフト、電子線照射または物理的吸着法のような方法によりポリスルホン膜の表面に固定されうる他の物質に付着させられ得る。ＰＥＯ鎖は、親水性であるので、疎水性膜表面には付着されないが、患者の血液のような親水性の環境に延びてゆく。これらのＰＥＯ鎖が、ＰＰＯのような疎水性材料に付着されると、得られた共重合体は、疎水性膜表面を被覆するのに使用されうる。これらの共重合体は、透析処理中のポリスルホン膜表面に起こりうる表面誘導された血栓症反応を最小にするのに使用可能である。これらの共重合体は、透析処理に使用される膜表面を被覆するのに特に好適に働くことが見いだされたが、これらの共重合体が、他の目的の膜表面の被覆に使用されうることは、当業者には知られている。
【００２６】
疎水性セグメントおよび親水性セグメントならびに疎水性膜表面の被覆に使用されうる多くの異なる種類の共重合体が知られている。膜表面を被覆するのに特に好適に作用することが見いだされた多くの共重合体のうちの１つの群が、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体である。これらの共重合体は、ＢＡＳＦの市販品として利用可能であり、かつＰｌｕｒｏｎｉｃｓTMの商標名で市販されている。これらの共重合体は、疎水性のポリスチレンの表面を修飾するのに使用されている。
【００２７】
ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体は、疎水性ＰＰＯセグメントが、疎水性膜表面に付着し、かつＰＰＯセグメントのもう１つの側の親水性ＰＥＯセグメントが、膜表面から患者の血液中に延びており、患者の血液中のより大きな分子を追い払い、かつそれらが、膜表面への吸着または沈着するのを防止する手助けをする。ＰＥＯセグメントは、ＰＰＯセグメントの２つの端に付着されうる。
【００２８】
ＰＰＯセグメントは、疎水性相互作用により、ポリスチレンまたはポリスルホンのような疎水性物質の表面に吸着する。疎水性ＰＰＯセグメントが、ポリスルホン膜表面上に吸着したとき、親水性ＰＥＯセグメントは、ＰＰＯセグメントから親水性の環境へと延び、物質および分子がポリスルホン膜表面と接触するのを防止し、かつ膜表面から物質および分子を離す手助けをする。ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体が、膜表面を被覆した後、ポリスルホン膜の疎水性表面は、必然的に親水性表面へと変化する。より小さな分子は、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体のＰＥＯセグメントを通過し、かつ半透過膜の顕微鏡的な孔を通過して流れ得ながら、膜の孔を通過できないより大きな分子は、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体のＰＥＯセグメントによって離され、膜表面への吸着を妨げられる。このことは、血液凝固のきっかけとなり得、かつ患者を危険にさらす表面誘導された血栓症反応の機会を減少させる手助けとなる。
【００２９】
図４に示されているように、膜４０１は、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体４０２で被覆されうる。この図に示されていないけれども、膜４０１は、多孔性で、ある大きさの分子および物質は、膜４０１の孔を通して通過しうる。透析器の血液区画に面している膜の頂点の側面のみが、この図で被覆されている。ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体が、膜を被覆すると、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体４０２のＰＰＯセグメント４１１は、膜表面に吸着する。もう１つのＰＰＯセグメント４１０の終端に付着しているＰＥＯセグメント４１１は、膜表面４０１に吸着しないが、親水性環境に延びている。
【００３０】
膜表面が、被覆されると、共重合体は、血液中の大きな分子を膜表面の接触から防止する手助けをする。アルブミン４０３のようなより大きな分子は、半透過膜４０１の顕微鏡的な孔を通して通過しえない。それゆえ、これらの分子は、血液から膜を通して透析物中へ通過しえない。逆に、β2−ミクログロブリン４０４のような中間の大きさの分子および尿素４０５のようなより小さい分子は、半透過膜４０１の顕微鏡的な孔を通して通過し、かつ膜の１つの側から他方に通過しうる。共重合体被覆は、より大きな分子が膜表面に接触することを防止し、かつ血液凝固の危険または透析処理中の患者への他の危険性の増加を防止する手助けとなるが、小さな分子が膜の孔を通して通過することを防止しない。
【００３１】
他の物質または分子は、膜を被覆するのに使用された共重合体上に固定された配位子によって患者の血液からの除去を標的とされうる。標的は固定された配位子に結合する故、固定された配位子は蛋白のような特定の標的を患者の血液から抽出する。
【００３２】
膜の表面に配位子を固定するために、活性基が、膜表面を被覆するのに使用されている共重合体に付加されうる。ＰＰＯ−ＰＥＯ−ＰＰＯ３ブロック共重合体に関し、活性基は、ＰＰＯセグメントに付着しないＰＥＯセグメントの終端に付着されうる。活性基は、ある配位子に結合し、それによって共重合体上に配位子を固定する。たとえば、少なくともＰＥＯセグメントの１つがその終端に付着している有機金属−キレート末端基（Ｒ）を有している修飾ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体が、米国特許第６，０８７，４５２号に開示されている。修飾表面活性剤のこのタイプは、疎水性膜の表面を被覆するのに使用される。配位子は、金属−キレート末端基を通して表面活性剤上に固定される。
【００３３】
活性基の他のタイプは、共重合体に配位子を固定するのに使用されることができ、配位子は標的と結合しうる。米国特許第５，５１６，７０３号は、第一級アミンＮＨ2基またはピリジルジスルフィド基のような活性基の他の例を開示している。透析器膜表面を被覆するのに使用されると、これらの他の活性基および配位子は、患者の血液から特定の目標を取り除くのに使用されうる。
【００３４】
活性基で固定された配位子を有する修飾共重合体は、蛋白のような生物学的分子が膜表面に吸着または沈着するのを拒み、かつ患者の血液から、固定化された配位子に結合しながら、蛋白のような特定の標的を抽出する２つの目的に役立つ。透析中、活性基を有する被覆共重合体は、抗体のような配位子を固定し得、蛋白のような目標と結合することによって、患者の血液から特定の目標を抽出する。
【００３５】
膜表面は、多くの異なった方法により、共重合体で被覆されうる。しかしながら、ＰＰＯのような疎水性セグメントが疎水性相互作用によってポリスルホン膜の疎水性表面に吸着することが可能である故、共重合体を含む溶液がある期間ポリスルホン膜の表面にさらされると、疎水性のセグメントを有する共重合体は、ポリスルホン膜に吸着する。これは、特にＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体でよく起こることが見いだされた。
【００３６】
この方法は、透析器で疎水性膜を被覆するのに使用されうる。３ブロック共重合体を含む溶液が、透析器が組み立てられた後、透析器を通してポンプで流液されうる。透析器中の膜は、溶液が透析器を通してポンプで流液されながら、溶液にさらされ、３ブロック共重合体は、疎水性膜表面に吸着し、疎水性膜表面を被覆する。
【００３７】
市販され、利用可能なＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体は、粉末物質であり、水に溶解して膜を被覆するのに使用されうる溶液を作る。たとえば、ＢＡＳＦの市販品として利用可能な以下の３つのＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ６８［（ＰＥＯ）76−（ＰＰＯ）30−（ＰＥＯ）76］；ＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ８８［（ＰＥＯ）104−（ＰＰＯ）39−（ＰＥＯ）104］およびＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ１０８［（ＰＥＯ）129−（ＰＰＯ）56−（ＰＥＯ）129］は、透析器でポリスルホン膜を被覆するのに使用されている。この３つのＰｌｕｒｏｎｉｃ表面活性剤の化学構造式は、次式：
【００３８】
【化８】
2005511208.tif 000003
で表される。
少なくとも１つの疎水性セグメントおよび少なくとも１つの親水性セグメントを有する他の共重合体は、同様に使用されうる。
【００３９】
ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体溶液は、透析器を通してポンプで流液されうる。溶液が、膜表面と接触するにつれて、３ブロック共重合体の疎水性セグメントは、疎水性膜の表面に吸着し、被覆する。
【００４０】
この被覆工程は、特にＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体が、逆浸透脱イオン（ＲＯＤＩ）水に溶解され、約０．２％（重量／容量）溶液を形成しているときによく作用することが見いだされている。この被覆工程は、溶液の重量／容量が、０．２％より大きいかまたは小さくても行われるが、溶液の重量／容量は、溶液の臨界ゲル点より小さくされるべきであり、そうすると溶液が、透析器を通して容易に流れうる。ＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ１０８溶液の臨界ゲル点は、約３％（重量／容量）である。
【００４１】
被覆工程中、溶液は、凍結温度以上に維持されなければならず、溶液が、２０℃以上の温度を有する場合、この工程がよく作用することが確信されている。透析器膜用のこの被覆工程は、特に溶液が人体血液の通常の温度である約３７℃の温度に維持されているときに好適に行うことができる。
【００４２】
溶液は、より高いまたはより低い流速で透析器を通してポンプで流液されうるが、溶液が、約３００  ｍｌ／分の流速で透析器を通してポンプで流液されているときにこの被覆工程は、特に好適に行うことが見いだされた。溶液は、より多くのまたはより少ない時間透析器を通してポンプで流液されうるが、約０．２％（重量／容量）溶液を、約３００  ｍｌ／分の流速で、約３０分間透析器を通してのポンプでの流液が、ポリスルホン膜の表面を被覆するために、溶液中のＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体に対して十分な時間であることが見いだされた。この被覆工程は、膜が透析器に組み込まれた後に行う必要がないのは、当業者には高く評価される。例えば、疎水性膜は、共重合体溶液の貯蔵器中に膜を浸すことにより、共重合体で被覆されうる。
【００４３】
図５に示されるように、膜は、単一の被覆工程で被覆され得、この場合共重合体溶液は、透析器の血液区画のみを通してポンプで流液される。単一の被覆工程中、１台のポンプ５０２が、溶液の貯蔵器５０１から透析器５０７の出口小室５０３に溶液をポンプで流液するのに使用される。出口小室５０３が溶液で満たされると、溶液は透析器５０７中の中空繊維を通して上方に流され、透析器５０７の入り口の小室５０４に入る。入り口の小室５０４が溶液で満たされると、溶液は入り口の小室５０４から流れだし、被覆工程で再利用されるために溶液の貯蔵器５０１に帰りうる。透析物入り口管５０５は、栓がされており、膜を通して通過する共重合溶液のいかなる部分も透析物入り口管５０５を通して透析器を去ることができない。それゆえ、透析物区画は、被覆工程中、溶液が半透過膜を通して通過する範囲まで溶液で満たされる。もし、透析物区画が単一被覆工程中に溶液で一杯になると、溶液は透析物出口管５０６通して溶液の貯蔵器５０１に返されうる。代わりになるべきものとして、透析出口管５０６は栓をなされうるので、溶液は透析器５０７の入り口小室５０４通して透析器５０７を出て行きうるのみである。
【００４４】
図６に示されているように、膜は、二面の被覆工程でも被覆されえ、その場合共重合体溶液は、透析器の血液区画および透析物区画双方を通してポンプで流液される。二面の被覆工程中、２台のポンプ６０２が、透析器６０７を通して溶液の貯蔵器６０１から溶液をポンプで流液するのに使用される。溶液は、貯蔵器６０１から出口小室６０３および透析物入り口管６０５双方にポンプで流液される。出口小室６０３が溶液で一杯となると、溶液は透析器６０７の中空繊維を通して上方に流れ、かつ透析器６０７の入り口小室６０４に入る。入り口小室６０４が、溶液で一杯になると、溶液は、再び入り口小室６０４の外へと流れ、かつ被覆工程で再利用されるために溶液の貯蔵器６０１に帰されうる。
【００４５】
透析器６０７の透析物小室が、溶液で満たされると同時に、溶液は、透析器６０７の透析物小室を満たしながら透析器６０７の中空繊維のまわりを上方へと流れる。透析物区画が溶液で満たされると、溶液は透析物出口管６０６の外へ流れ、かつ被覆工程で再利用されるために溶液の貯蔵器６０１に帰されうる。この二面の被覆工程を使用することによって、膜の両側が溶液中の共重合体に直接さらされ、かつ被覆される。
透析器が組み立てられる前に膜を被覆するような他の方法に対して透析器の膜を被覆するこの工程を使用する１つの大きな有利性は、透析器が組み立てられた後に膜被覆工程が起こりうることである。それゆえ、透析器の製造工程に存在する変更または変化に付け加える必要はない。さらに、透析器が処理に使用される前に被覆が崩壊される可能性を低くしている透析器に膜が置かれた後に膜が被覆される。
＜実験結果＞
２つの試験結果は、ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体は、透析器に使用されるポリスルホン膜のためには効果的な被覆材料であり、かつ透析処理中の血栓症反応の機会を減少しうることを示した。
【実施例１】
【００４６】
試験１．  表面特性
被覆材料が膜表面の特性を変えるのかどうかを見るために、透析器中の被覆されたポリスルホン膜および未被覆のポリスルホン膜が、高出力顕微鏡での検査に供された。被覆されたポリスルホン膜の表面は、上記の二面の被覆工程を用いてＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ１０８で被覆された。Ｆ１０８の約０．２％（重量／容量）溶液が、ポンプを用いて血液区画および透析物区画双方を通して約３００ｍｌ／分で、約３０分間流液された。
【００４７】
被覆された膜および未被覆の膜の表面特性が、３つの方法、すなわちＸ−線光電子分光器（ＸＰＳ）、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）および標識ＰｌｕｒｏｎｉｃTM表面活性剤により検査された。被覆された膜の検査結果は、被覆剤が膜の種々の表面特性に影響するのかどうかを決定するために、未被覆膜の検査結果と比較された。
【００４８】
１．  ＸＰＳ
化学分析用電子分光器として知られているＸＰＳは、生物医学的な重合体の表面特性を分析するのに通常使用される。この分析は、膜表面の頂部１０−２００オングストロームの全体の元素分析を提供することによって、どんな元素が膜表面に含まれているのかを明らかにする。
【００４９】
ＸＰＳ測量走査（広幅走査、０−１０００ｅＶ、元素分析の全範囲）が、未被覆のポリスルホン膜および被覆されたポリスルホン膜の表面を分析するのに用いられた。図７は、全体で４つの主要な元素、すなわち硫黄、炭素、酸素および窒素が被覆された膜表面のポリスルホン繊維の表面に存在することを示している。炭素、酸素および硫黄は、ポリスルホンの化学構造の部分であるので、それらは期待された。しかしながら、ポリスルホン繊維表面の窒素の存在理由は、ポリスルホンまたは膜を被覆するのに使用されたＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体の化学構造に窒素が含まれないので、明らかでない。ポリスルホン繊維の窒素の存在は、ポリスルホン繊維を作る工程で使用のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）の残存ではないかと思われる。ＸＰＳ測量走査が、膜表面に窒素の存在を示しているので、これは、ＰＶＰが膜表面に固着していることを指摘しながらＰＶＰがポリスルホン膜の表面に存在していることを指摘している。
【００５０】
ＸＰＳ高分解能走査（狭い走査、各元素当たり２０ｅＶのみ）が、未被覆のポリスルホン膜および被覆されたポリスルホン膜を分析するのに用いられた。この走査は、それぞれの膜表面の詳細な化学構造を示す結果となっている。この走査は、膜表面を被覆するのに使われたＦ１０８３ブロック共重合体の化学構造に起因して被覆および未被覆膜のＣおよびＯピーク間の重大な相違を示した。しかしながら、ＳおよびＮピークについては、２つの膜間で重大な相違を示さなかった。
【００５１】
未被覆膜および被覆された膜の要約ＣＩｓピークは、図８に示されている。それぞれのＣＩｓピークは、相違する化学結合、すなわちベンゼン環−Ｓ結合、Ｃ−Ｃ結合およびＣ−Ｏ結合を表す３つの相違するサブピークを含んでいる。被覆されたポリスルホン繊維のＣ−Ｏピーク（点線）は、未被覆ポリスルホン繊維のピーク（実線）より大きく、かつ低い結合エネルギー側に移動していた。このピークは、Ｆ１０８共重合体が、ポリスルホン繊維表面に付着し、かつ結合していることを示している。
【００５２】
図９に示されているように、未被覆ポリスルホン繊維のＯＩｓピークは、被覆されたポリスルホン繊維のピークとかなり相違している。それぞれのＯＩｓピークは、３つの相違する化学結合、すなわちベンゼン環−Ｏ結合、Ｃ−Ｏ結合およびＳ＝Ｏ結合を表す３つのサブピークを含んでいる。被覆され、かつ未被覆の繊維双方のＣ−ＯおよびＳ＝Ｏ結合エネルギーは、同じであり、これら２つのピークを分離することは困難である。それゆえ、２つのサブピークのみが、被覆された膜に示されている。
【００５３】
ＸＰＳスペクトルは、繊維の表面の化学分析示している。この研究の化学分析の要約は、表１に記載されている。未被覆および被覆されたポリスルホン繊維間の原子のパーセントにおける最も重大な変化は、酸素原子であった。未被覆ポリスルホン繊維の酸素含有量に比較して、被覆されたポリスルホン繊維の酸素含有量は、３％（１２．５％から１５．５％に）増加した。この酸素のほとんどは、Ｆ１０８被覆に由来しているとすべきである。炭素含有量は、Ｆ１０８に見いだされている炭素原子の大きな量に起因した大きな変化をしなかった。一方窒素含有量は、ポリスルホン繊維がＦ１０８で被覆されて後でもポリスルホン繊維表面における追加的な窒素が存在しないので、４．４％（６．７％から２．３％に）減少した。
【００５４】
【表１】
2005511208.tif 000004
ＸＰＳの結果は、被覆工程が働いていることを示しながら、被覆されたポリスルホン繊維のＦ１０８被覆材料の存在を示している。
【００５５】
２．走査
走査顕微鏡は、高解像画像、すなわち高拡大で検査された目的物の接近した位置特長を許容する画像を作り出す。この場合に、走査顕微鏡は、未被覆ポリスルホン膜および被覆されたポリスルホン膜の内側および外側表面を比較するのに使用された。双方のポリスルホン繊維は、この工程を用いて検査され得る繊維伝導性を付与するために、９０秒（約１ナノメータ）間の真空下、白金の薄い層で被覆された。
【００５６】
ＳＥＭ分析の目的は、被覆剤が、ポリスルホン膜の多孔性表面の孔の大きさを変えるかまたは孔を塞ぐかどうかを決定することである。未被覆および被覆されたポリスルホン繊維のＳＥＭ画像が、図１０から１２に示されている。それぞれの図において、画像（ａ）は、未被覆ポリスルホン膜で、かつ画像（ｂ）は、二面に被覆されたポリスルホン膜である。図１０は、５ｋｂＸ３０ｋにおけるポリスルホン膜の内側の表面のＳＥＭ画像を含む。図１１は、５ｋｂＸ１０ｋにおけるポリスルホン膜の外側の表面のＳＥＭ画像を含む。図１２は、５ｋｂＸ３０ｋにおけるポリスルホン膜の外側の表面のＳＥＭ画像を含む。
【００５７】
図１１における画像（ａ）および（ｂ）の孔の分布は、わずかに相違しており、未被覆膜の外側表面の全体の孔分布は、被覆された膜と同様である。図１２（ａ）および（ｂ）は、被覆材料が、被覆された膜の非多孔性領域の表面に存在するかどうかを決定するために使用された。図１２（ａ）および（ｂ）の分析は、重大な相違のないことを指摘している。事実、全てのＳＥＭ画像は、未被覆膜および被覆された膜間に重大な相違のないことを示している。これは、Ｆ１０８被覆材料が、ポリスルホン膜の孔を塞いでいないことを指摘している。
【００５８】
３．標識ＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ１０８
標識ＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ１０８試験は、Ｆ１０８の表面範囲に関して透析器の表面を被覆するＦ１０８の量を定量的に決定する。標識ＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ１０８は、Ｆ１０８に共有結合されるプローブ分子を有する。このプローブ分子は、放射性同位元素、蛍光性または比色定量の分子であり得る。Ｆ１０８のＰＥＯ末端に共有結合されるピリジルジスルフィド（“ＰＤＳ”）は、その水溶液中での安定性のためにこの研究に選択された。Ｆ１０８−ＰＤＳの合成の化学は、図１３に示され、かつその試験の上記部分の詳細な処方が、以下の文献、すなわちＪ−Ｔ．Ｌｉ，Ｊ．Ｃａｒｌｓｓｏｎ，Ｊ−Ｎ  ＬｉｎおよびＫ．Ｄ．Ｃａｌｄｗｅｌｌの“表面活性ポリ（エチレンオキシド）−ポリ（プロピレンオキシド）３ブロック共重合体の化学修飾”，Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅ  Ｃｈｅｍ．，ｖｏｌ．７，（１９９６），ｐ．５９２−９９に見いだされうる。この合成工程において、Ｆ１０８は、最初にベンゼン中で４−ニトロフェニルクロロホルメートで修飾された。この反応は、Ｆ１０８のＯＨ基を第一級アミン基と容易に反応するパラ−ニトロフェニル（−ＯＮＰ）基に転換する。この反応の生成物は、Ｆ１０８−ＯＮＰである。次に、このＦ１０８−ＯＮＰは、２−（２−ピリジルジチオ）エチルアミン（ＮＨ２−ＰＤＳ）と反応する。２−（２−ピリジルジチオ）エチルアミンの第一級アミン基は、メタノール中でＦ１０８−ＯＮＰのＯＮＰ基と反応する。この反応の生成物は、Ｆ１０８−ＰＤＳである。
【００５９】
使用される実験処方は次の通りである。すなわち、０．２％Ｆ１０８−ＰＤＳ溶液１リットルを透析器被覆工程用に調製した。単一被覆工程を使用し、０．２％Ｆ１０８−ＰＤＳ溶液を３７℃で、３０分間Ｆ８０Ａ透析器の血液側を通してポンプで流液した。単一被覆工程の終わりで、Ｆ１０８−ＰＤＳ溶液を貯蔵器に送り帰した。被覆工程前、後のＦ１０８−ＰＤＳ試料を溶液貯蔵器から集め、被覆工程中に溶液から消費されたＦ１０８の量を決定した。
【００６０】
膜表面に付着しないＦ１０８−ＰＤＳを洗い流すために、さらに３０分間、ＲＯＤＩ水を透析器の血液区画にポンプで流水した。透析器の血液側を通して空気を圧送して過剰の水を透析器から除去した。次に、２．５ミリモル（ｍＭ）のジチオトレイトール（ＤＴＴ）溶液１リットルを、３０分間透析器を通して循環し、かつＤＴＴ貯蔵器から２ｍｌの試料を採取した。３４３ナノメータでのＵＶ吸収を用いて全ての試料を測定し、Ｆ１０８の量を決定した。
【００６１】
Ｆ１０８−ＰＤＳの分析の前に、Ｆ１０８−ＰＤＳは、標識度（すなわちそれぞれのＦ１０８分子に共有結合しているＰＤＳ分子の数）で特色づけられた。２ｍｇ／ｍｌの濃度のＦ１０８−ＰＤＳ溶液２ｍｌをＲＯＤＩ水で調製した。２５ｍＭＤＴＴ溶液の０．２ミリリットル（ｍｌ）をこのＦ１０８−ＰＤＳ溶液に添加し、混合物を室温で１０分間反応させた。ＤＴＴが、ＰＤＳのジスルフィド結合を切断し、２−チオピリドン分子を溶液中に放出する。波長３４３ナノメータで、この溶液のＵＶ吸収（Ａ）を測定した。放出された２−チオピリドン（［ＰＤＳ］）の濃度を、式（１）において８０６０ｃｍ-1Ｍ-1のモル吸光係数（ε）を用いて計算した。
【００６２】
［ＰＤＳ］＝Ａ／ε                  式（１）
次に、標識（ＤＬ）度を式（２）を用いて計算した。
ＤＬ＝［ＰＤＳ］／［Ｆ１０８−ＰＤＳ］        式（２）
式中、［Ｆ１０８−ＰＤＳ］は、Ｆ１０８−ＰＤＳの濃度であり、この研究では、２ｍｇ／ｍｌである。この研究で計算されたＤＬは、０．８３であった。
【００６３】
この結果は、Ｆ１０８−ＰＤＳの０．３５ｇが透析器に被覆されていることを示した。被覆工程前、後のＦ１０８−ＰＤＳ溶液を比較すると、Ｆ１０８−ＰＤＳの０．０５ｇが水洗工程中に失われていた。Ｆ１０８分子の大きさを７．９ｎｍ2とする文献値に基づくと、Ｆ８０Ａ透析器のＦ１０８の全被覆面積は１１４ｍ2と計算された。表面適用範囲（ＳＣ）は、Ｆ８０Ａ透析器の膜表面積で除されたＦ１０８の表面積として計算された。計算されたＳＣは６３であり、ポリスルホン表面のＦ１０８の単一層よりはるかに大きいものであった。Ｆ８０Ａ透析器は、１．８ｍ2の表面積を有している。この結果は、Ｆ８０Ａ透析器の内部表面のみを評価したもので、膜の孔の表面積を計数していない。Ｆ１０８の平均分子量は、リゾチームの大きさと同じ１４，６００Ｄａであるので、Ｆ１０８分子は、膜壁に侵入することができる。この結果は、Ｆ１０８がポリスルホン膜の内部表面のみを覆っているのではなく、ポリスルホン壁内部の孔の表面積のいくらかをも覆っていることを示している。
【実施例２】
【００６４】
試験２．血液凝固時間の影響
部分的なトロンボプラスチン時間試験（ＰＴＴ）を用いて、種々の物質または表面に曝されたときに血液が凝固するのにかかる時間を決定する。ＰＴＴは、固有行路における凝固異常検出の一般的な予検として使用されている。このＰＴＴは、透析器に使用されるポリスルホン膜表面を被覆するＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ１０８の効果を試験するのに使用された。
【００６５】
６個の透析器のポリスルホン膜をこの試験に用いた。すなわち（１）未被覆ポリスルホン、（２）ポリスルホン被覆のＰｌｕｒｏｎｉｃTMＦ１０８［（ＰＥＯ）129−（ＰＰＯ）56−（ＰＥＯ）129］（ＢＡＳＦ製）、（３）アクリロニトリル−ソジウムメタリースルホン、（４）セルロース、（５）ポリエーテルスルホンおよび（６）ＰＥＯ被覆セルロースを用いた。加えて、この研究は、同じ条件の下で試験した２つのさらなる試料、すなわち血漿および膜材料無しを含む否定対照試料と膜材料の代わりにガラス玉を含む肯定対照試料を含む。この試験に使用された透析器の膜は、上記記載の単一被覆工程で被覆され、かつネルソン研究所実験計画案ＮＯ２０００１３００３−０１によるＰＴＴ試験に供するためユタ州のソールトレークシティにあるネルソン研究所に送られた。
【００６６】
はじめに、１２０ｍｇの膜を２００マイクロリットル（ｕｌ）の人の血漿を含む試験管に入れ、２２℃で６０分間培養した。人の血漿は０．０１モル（Ｍ）のクエン酸ナトリウムを含んでいた。つぎに、調製されたＰＴＴ試薬および０．０２Ｍの塩化カルシウムを含む試験管を３７℃の水浴中に置き、試験管の温度を３７℃に上昇した。つぎに、２００ｕｌのＰＴＴ試薬を１つの試験管に移し、３７℃で正確に３分間培養した。３７℃の０．０２Ｍ塩化カルシウム溶液の２００ｕｌを上記試験管に添加し、よく混合した。試験管中で血液クロットの形成に用する時間を測定し、記録した。
【００６７】
それぞれの試料の６本の試験管（否定および肯定対照試料を含む）をこの試験で測定した。この試験の結果は、Ｆ１０８で被覆された膜が、ポリスルホン膜の血液適合性を改善するということを示している。
【００６８】
図１４は、試験された８個の試料それぞれの平均クロット時間を示している。７個の試料（否定対照試料以外の試料）それぞれの棒グラフの頂点の延長部分は、平均クロット時間の誤差の大きさを示している。
【００６９】
表２は、７個の試料それぞれの否定対照試料と比較したクロット時間比を示している。このクロット時間比は、否定対照の血漿クロット時間（Ｔnegative control）で除された試料の血漿クロット時間（Ｔsample）に等しい。
【００７０】
クロット時間＝Ｔsample／Ｔnegative control            式（３）
否定対照試料の血漿クロット時間は１００％である。クロット時間比のパーセントがより高いものは、血漿がクロットするのにより長い時間を必要とし、かつそれ故その物質はより多くの血液適合性を有していることを示している。
【００７１】
【表２】
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これらの結果は、ポリスルホン膜へのＦ１０８被覆は、血漿クロット形成時間においてほとんど影響しないことを示している。対照的に、他の物質のそれぞれの平均血漿クロット形成時間は、９６％またはそれより低く、これらの物質の表面との接触は、平均血漿クロット形成時間を減少させ、かつクロットの危険性を増加する傾向であることを示している。結論として、この試験は、Ｆ１０８被覆が、ポリスルホン膜の血液適合性を改善するということを示している。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】透析処置を行っている患者の図を示す。
【図２】透析器ならびに透析器に結合された入り口および出口管の図を示す。
【図２Ａ】処置中の透析器内の個々の繊維を表す拡大断面図を示す。
【図３】半透過膜を横切るより小さな分子の拡散を表す拡大図を示す。
【図４】ＰＥＯ−ＰＰＯ−ＰＥＯ３ブロック共重合体被覆で１つの側面を被覆した半透過膜表面の拡大断面図を示す。
【図５】透析器の半透過膜の単一面被覆に使用されるシステムを示す。
【図６】透析器の半透過膜の二面被覆に使用されるシステムを示す。
【図７】被覆されたポリスルホン膜表面のＸ−線光電子分光の結合エネルギースペクトルを示すグラフを示す。
【図８】未被覆および被覆されたポリスルホン膜の集計されたＣ１ピークを表すグラフを示す。
【図９】未被覆および被覆されたポリスルホン膜の集計されたＯ１ピークを表すグラフを示す。
【図１０】（Ａ）および（Ｂ）は、二面被覆および未被覆のポリスルホン膜の５ｋｂＸ３０ｋにおける走査電子顕微鏡写真を示す。
【図１１】（Ａ）および（Ｂ）は、二面被覆および未被覆のポリスルホン膜の５ｋｂＸ１０ｋにおける走査電子顕微鏡写真を示す。
【図１２】（Ａ）および（Ｂ）は、二面被覆および未被覆のポリスルホン膜の５ｋｂＸ３０ｋにおける走査電子顕微鏡写真を示す。
【図１３】標識（ｌａｂｅｌｅｄ）ＰｌｕｒｏｎｉｃTM  Ｆ１０８試験に使用されるＰｌｕｒｏｎｉｃTM  Ｆ１０８被覆の合成の化学を示す。
【図１４】否定対照試料と比較して、種々の膜試料の平均クロット時間を表す棒グラフを示す。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０（ａ）】
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【図１０（ｂ）】
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【図１１（ａ）】
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【図１１（ｂ）】
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【図１２（ａ）】
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【図１２（ｂ）】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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