(57)【要約】【課題】従来の半透膜は、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片に対する阻止能力が不十分であった。【解決手段】半透膜１０は、ポリアリレート樹脂およびポリエーテルスルホン樹脂からなる多孔質層２０、内面緻密層３０および外面緻密層４０を備えた中空糸状の構造を有する。内面緻密層３０および外面緻密層４０は、それぞれ多孔質層２０に比べて空効率が低い。第１の緻密層は、平均孔径が２〜３００ｎｍであり、第２の緻密層は、平均孔径が２〜３００ｎｍである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質層と、
前記多孔質層の一方の面に設けられ、前記多孔質層に比べて空孔率が低い第１の緻密層と、
前記多孔質層の他方の面に設けられ、前記多孔質層に比べて空孔率が低い第２の緻密層と、
を備え、
前記多孔質層、前記第１の緻密層および前記第２の緻密層が、下記化学式（１）で表わされる繰り返し単位を有するポリアリレート樹脂と下記化学式（２）または化学式（３）で表わされる繰り返し単位を有するポリエーテルスルホン樹脂とを含み、
前記第１の緻密層は、平均孔径が２〜３００ｎｍであり、
前記第２の緻密層は、平均孔径が２〜３００ｎｍであることを特徴とする半透膜。
【化１】
2008221050.tif 000010
化学式（１）において、R1およびR2は炭素数が１〜５の低級アルキル基であり、R1およびR2はそれぞれ同一であっても相違していてもよい。
【化２】
2008221050.tif 000011
化学式（２）において、R3およびR4は炭素数が１〜５の低級アルキル基であり、R3およびR4はそれぞれ同一であっても相違していてもよい。
【化３】
2008221050.tif 000012
【請求項２】
前記第１の緻密層は、厚さが０．５〜３μｍであり、前記第２の緻密層は、厚さが０．５〜３μｍであることを特徴とする請求項１に記載の半透膜。
【請求項３】
前記ポリアリレート樹脂と前記ポリエーテルスルホン樹脂の質量比が２：１〜１：２であることを特徴とする請求項１または２に記載の半透膜。
【請求項４】
中空糸状であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半透膜。
【請求項５】
微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止率が６０％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半透膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質を選択的に透過させる半透膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
半透膜は、水・電解質などのサイズの小さい、または分子量の小さい物質は透過させ、より大きな、またはより分子量の大きな物質（たとえば蛋白質）を透過させない機能を有する膜である。
【０００３】
従来、半透膜は、たとえば工業分野ではビール、ジュース、牛乳等の濃縮、精製、海水の脱塩、排水処理等に使用され、医療分野では、人工透析器、血漿分離器等に使用されている。
【０００４】
半透膜の素材としては、セルロース、セルロースアセテート、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリアミド等が使用されていた。さらにエンジニアリングプラスチックとして開発されたポリスルホン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアリレート樹脂等の素材もその熱安定性、耐薬品性、さらには良好な生体適合性を有することから半透膜材料として利用されるようになってきた（特許文献１参照）。
【０００５】
血液浄化療法、特に血液透析治療の分野では、透析液を用いた治療を行うと、発熱、血中の炎症性マーカー（ＩＬ−６、ＴＮＦ−α等）の上昇、β２ミクログロブリン濃度の上昇等、患者にとって問題となる反応を惹起する場合があることが知られている。これまで、このような透析液由来の汚染による好ましくない反応の原因物質としてエンドトキシンが知られていた。ところが、近年、エンドトキシンだけでなく、透析液を作るのに用いる水に存在する微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片も原因となっている、との報告がなされている（非特許文献１）。
【特許文献１】特開２００４−２２３３８４号公報
【非特許文献２】J. Am. Soc. Nephrol. 15:3207-3214,2004
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ポリスルホン膜、ポリエーテルスルホン膜等を用いた従来型の透析膜では、微生物由来のＤＮＡおよびＤＮＡ断片を透過させてしまう。実際に、健常者の血液からは検出されない微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片が透析患者の血液から検出されたとの報告もある。微生物由来のＤＮＡおよびＤＮＡ断片が血液中に入ると、ＮＫ細胞の活性化やＩＦＮ−γ、ＴＮＦ−α、ＩＬ−６の血中濃度上昇を引き起こす要因となる。
【０００７】
本発明はこうした課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の透過が抑制された半透膜の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のある態様は、半透膜である。当該半透膜は、多孔質層と、多孔質層の一方の面に設けられ、多孔質層に比べて空孔率が低い第１の緻密層と、多孔質層の他方の面に設けられ、多孔質層に比べて空孔率が低い第２の緻密層と、を備え、多孔質層、第１の緻密層および第２の緻密層が、下記化学式（１）で表わされる繰り返し単位を有するポリアリレート樹脂と下記化学式（２）または化学式（３）で表わされる繰り返し単位を有するポリエーテルスルホン樹脂とを含み、第１の緻密層は、平均孔径が２〜３００ｎｍであり、第２の緻密層は、平均孔径が２〜３００ｎｍであることを特徴とする。
【０００９】
【化１】
2008221050.tif 000003
化学式（１）において、R1およびR2は炭素数が１〜５の低級アルキル基であり、R1およびR2はそれぞれ同一であっても相違していてもよい。
【００１０】
【化２】
2008221050.tif 000004
化学式（２）において、R3およびR4は炭素数が１〜５の低級アルキル基であり、R3およびR4はそれぞれ同一であっても相違していてもよい。
【００１１】
【化３】
2008221050.tif 000005
【００１２】
この態様によれば、透水率を損なうことなく、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の透過を阻止することができる。
【００１３】
上記態様において、第１の緻密層は、厚さが０．５〜３μｍであり、第２の緻密層は、厚さが０．５〜３μｍであってもよい。また、上記態様において、ポリアリレート樹脂とポリエーテルスルホン樹脂の質量比が２：１〜１：２であってもよい。また、上記態様において、中空糸状であってもよい。これによれば、人工透析用の中空糸膜として好適に用いることができる。また、上記態様において、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止率が６０％以上であってもよい。これによれば、当該半透膜を人工透析に用いた場合に、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片を原因とするＮＫ細胞の活性化やＩＦＮ−γ、ＴＮＦ−α、ＩＬ−６の血中濃度上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の半透膜によれば、ＤＮＡまたはＤＮＡ断片が透過することを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る半透膜の構成を示す概略図である。本実施の形態の半透膜１０は、多孔質層２０、内面緻密層３０および外面緻密層４０を備え、中空糸状の構造を有する。半透膜１０の内径は、たとえば、２００〜２１０μｍである。また、多孔質層２０、内面緻密層３０および外面緻密層４０を合わせた厚さは、たとえば、３０〜４０μｍである。
【００１６】
多孔質層２０は、内面側と外面側とを連通するボイドまたは孔を有する多孔質構造（編目構造またはスポンジ構造ともいう）を有する。多孔質層２０の平均孔径は０．３〜３μｍが好ましい。
【００１７】
内面緻密層３０は、多孔質層２０の一方の面、すなわち、本実施の形態では血液が流通する中空側の面に設けられている。内面緻密層３０は、半透膜１０の内面と多孔質層２０とを連通するボイドまたは孔を有する多孔質構造（編目構造）を有するが、多孔質層２０に比べて空孔率が低い。内面緻密層３０の平均孔径は２〜３００ｎｍが好ましい。内面緻密層３０の平均孔径が２ｎｍより小さいと、透水率が不足する。内面緻密層３０の平均孔径が３００ｎｍより大きいと、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止能力が不十分となる。また、内面緻密層３０の厚さは０．５〜３μｍが好ましい。内面緻密層３０の厚さが０．５μｍより小さいと、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止能力が不十分となる。内面緻密層３０の厚さが３μｍより大きいと、透水率が不足する。
【００１８】
外面緻密層４０は、多孔質層２０の他方の面、すなわち、本実施の形態では透析液が流通する側の面に設けられている。外面緻密層４０は、半透膜１０の外面と多孔質層２０とを連通するボイドまたは孔を有する多孔質構造（編目構造）を有するが、多孔質層２０に比べて空孔率が低い。外面緻密層４０の平均孔径は２〜３００ｎｍが好ましい。外面緻密層４０の平均孔径が２ｎｍより小さいと、透水率が不足する。外面緻密層４０の平均孔径が３００ｎｍより大きいと、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止能力が不十分となる。また、外面緻密層４０の厚さは０．５〜３μｍが好ましい。外面緻密層４０の厚さが０．５μｍより小さいと、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止能力が不十分となる。外面緻密層４０の厚さが３μｍより大きいと、透水率が不足する。
【００１９】
なお、多孔質層２０と内面緻密層３０とは、明確な界面を有していなくてもよく、多孔質層２０から内面緻密層３０にかけて、徐々に空孔率が減少していてもよい。同様に、多孔質層２０と外面緻密層４０とは、明確な界面を有していなくてもよく、多孔質層２０から外面緻密層４０にかけて、徐々に空孔率が減少していてもよい。
【００２０】
多孔質層２０、内面緻密層３０および外面緻密層４０は、それぞれ、ポリアリレート樹脂とポリエーテルスルホン樹脂とを含む。多孔質層２０、内面緻密層３０および外面緻密層４０におけるポリアリレート樹脂とポリエーテルスルホン樹脂の質量比は、２：１〜１：２であることが好ましい。
【００２１】
ポリアリレート樹脂は、下記化学式（４）で表わされる繰り返し単位を有する樹脂である。ポリアリレート樹脂の数平均分子量は、２０，０００〜３０，０００であることが好ましい。ポリアリレート樹脂の数平均分子量が３０，０００より大きいと、上記各層の孔径が大きくなりすぎたり、孔径のばらつきが大きくなることにより、適正な膜構造を形成することが困難になる。一方、ポリアリレート樹脂の数平均分子量が２０，０００より小さいと、上記各層の孔径が小さくなりすぎたり、半透膜１０自体の強度が低くなることにより、適正な膜構造を形成することが困難になる。
【００２２】
【化４】
2008221050.tif 000006
化学式（４）において、R1およびR2は炭素数が１〜５の低級アルキル基であり、R1およびR2はそれぞれ同一であっても相違していてもよい。R1およびR2としては、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基などが挙げられる。好ましいR1およびR2は、メチル基である。
【００２３】
なお、ポリアリレート樹脂は、化学式（４）で表わされる繰り返し単位を主たる繰り返し単位とする限り特に制限がなく、本発明の目的を阻害しない限り他の繰り返し単位を含有していてもよい。
【００２４】
ポリエーテルスルホン樹脂は、下記化学式（５）または化学式（６）で表わされる繰り返し単位を有する樹脂である。ポリエーテルスルホン樹脂の数平均分子量は、１５，０００〜３０，０００であることが好ましい。ポリエーテルスルホン樹脂の数平均分子量が３０，０００より大きいと、上記各層の孔径が大きくなりすぎたり、孔径のばらつきが大きくなることにより、適正な膜構造を形成することが困難になる。一方、ポリアリレート樹脂の数平均分子量が１５，０００より小さいと、上記各層の孔径が小さくなりすぎたり、半透膜１０自体の強度が低くなることにより、適正な膜構造を形成することが困難になる。
【００２５】
【化５】
2008221050.tif 000007
化学式（５）において、R3およびR4は炭素数が１〜５の低級アルキル基であり、R3およびR4はそれぞれ同一であっても相違していてもよい。R3およびR4としては、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基などが挙げられる。好ましいR1およびR2は、メチル基である。
【００２６】
【化６】
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【００２７】
本実施の形態の半透膜によれば、水などに含まれる微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片（分子量２０００〜３０００程度）の透過を効果的に阻止することができる。このため、当該半透膜を用いて人工透析を行うことや、当該半透膜を透析液のフィルターとして用いすることにより、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片を原因とするＮＫ細胞の活性化やＩＦＮ−γ、ＴＮＦ−α、ＩＬ−６の血中濃度上昇を抑制することができる。このような現象を抑制するためには、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止率が６０％以上であることが好ましい。一方、また、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止率の上限は、ＰＣＲ測定での定量限界である７２％に達した。このため、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止率の好ましい範囲は、６０％以上である。なお、微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止率の上限は、ＰＣＲ測定での定量限界を基準にすれば、７２％以下であるが、ＰＣＲ測定の精度により、この上限が変わる可能性がある。微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止率は以下の評価方法により得ることができる。
【００２８】
（ＤＮＡまたはＤＮＡ断片阻止の評価方法）
中空糸膜モジュール（１．５ｍ２）に５００ｍｌ／ｍｉｎの流量で水道水を流し、１０分後の濾液を採取する。濾過の前後で液中の１６ｓリボゾームＲＮＡ遺伝子について定量ＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）法を用いて測定する。微生物由来のＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止率（％）は、（x−ｙ）／ｘ・１００で算出される。ここで、ｘは濾過前の１６ｓリボゾームＲＮＡ遺伝子の量であり、ｙは濾過後の１６ｓリボゾームＲＮＡ遺伝子の量である。
【００２９】
（中空糸膜の製造方法）
まず、上述したポリアリレート樹脂とポリエーテルスルホン樹脂からなる複合樹脂を有機溶媒に溶解させ、紡糸原液を調製する。ポリアリレート樹脂とポリエーテルスルホン樹脂の質量比は、２：１〜１：２とする。上記複合樹脂と有機溶媒との質量比は、０．５：９．５〜３：７が好ましい。有機溶剤にポリアリレート樹脂とポリスルホン樹脂とを溶解させる際の温度は、通常３０〜１００℃であり、好ましくは５０〜８０℃である。
【００３０】
有機溶剤としては、ポリアリレート樹脂およびポリスルホン樹脂に対して良溶剤であれば特に制限がなく、たとえばテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどを挙げることができる。これらの中でもＮ−メチル−２−ピロリドンが好ましい。
【００３１】
二重ノズルを用い、紡糸原液を内部凝固液（水を含んだ有機溶剤）とともに押し出し、外部凝固液（水を含んだ有機溶剤）に落とし込むことにより、中空糸膜を製造することができる。中空糸膜を紡糸する際の温度は、５〜１５℃程度が好ましい。紡糸温度をこの範囲とすることにより、紡糸原液の安定性が向上し、相分離等が生じにくくなる。内部凝固液（芯液）と外部凝固液の濃度差の比率は０．６〜１．６であることが好ましい。
【００３２】
（実施例）
上述した製造方法に従って、実施例に係る中空糸膜を実際に製造した。得られた中空糸膜の構造は下記のとおりである。
・第１の緻密層の平均孔径：１５．２ｎｍ
・第１の緻密層の厚さ：１．７μｍ
・第２の緻密層の平均孔径：２６．３ｎｍ
・第２の緻密層の厚さ：１．８μｍ
・多孔質層の平均孔径：1μm以上
・ポリアリレート樹脂の数平均分子量：２６，２００
・ポリエーテルスルホン樹脂の数平均分子量：２２，５００
なお、第１および第２の緻密層の平均孔径は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定した。第１および第２の緻密層の厚さ、多孔質層の平均孔径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により撮像した画像に基づいて、３０点を実測した値の平均値より得られた。
【００３３】
（ＰＣＲ測定）
上述した実施例に係る中空糸膜を用いて、バクテリア１６ＳｒＲＮＡ遺伝子を標的とした定量ＰＣＲ測定を行った。フォワードプライマーとして、２７ｆ（ポジション：８−２７、配列：５’−ＧＡＧＴＴＴＧＡＴＣＭＴＧＧＣＴＣＡＧ−３’）を用いた。また、リバースプライマーとして、ｒｃ＿６３ｆ（ポジション：６３−４３、配列：５’−ＧＡＣＴＴＧＣＡＴＧＴＧＴＴＡＧＧＣＣＴＧ−３’、産物長（ｂｐ）：５６）を用いた。プライマーの最終濃度は、それぞれ０．１μＭである。その他のＰＣＲ測定条件は、下記のとおりである。
・抗Taq抗体不活性化処理：９５℃、２分間
・アニーリング処理：６１℃、１５秒
・サイクル数：５０サイクル
・ヌクエレオチドミックス：PCR Nucleotide Mix Plus(最終濃度0.2mM、Roche製)
【００３４】
まず、E. Coli K12株のゲノムＤＮＡを標準試料として検量線を作成した。得られた検量腺から、ＤＮＡ溶液濃度の定量限界は試料濃度１００fg-E. Coli genome／μmであることがわかった。
【００３５】
未ろ過の水道水を試料１とし、実施例の中空糸膜を用いてろ過した水道水を試料２とした。試料１および試料２について、０．４５μｍフィルターユニット（Millex-HV,Millipore社製）を用いてろ過し、各試料中に残存するバクテリア等の細胞を除去した。得られたろ液３０ｍＬをCentriPrep YM-10（捕捉分子量１００００Ｄａ以上、Millipore社製）を用いて、試料中に遊離したＤＮＡの濃縮を行い、遊離ＤＮＡ濃縮液を回収した。その後、得られた遊離ＤＮＡ濃縮液全量をMicrocon YM-3（捕捉分子量３０００Ｄａ以上、Millipore社製）フィルターデバイスを用いてろ過し、フィルター上にＤＮＡを捕捉した。次に、フィルター上に２０μＬの滅菌水を加え、ＤＮＡ溶出液を回収した。回収した溶出液に滅菌水を加え、全量が２０μＬになるように調整したものを最終ＤＮＡ回収液とした。この濃縮過程で３０ｍＬの試料から２０μＬと１５００倍の濃縮が行われた。
【００３６】
最終ＤＮＡ回収液中の遊離ＤＮＡ濃度の推定を目的として、１６ＳｒＲＮＡ遺伝子の８−６３番塩基（E. Coli K12株における塩基番号）を対象としたSYBR Green I リアルタイムＰＣＲを実施した。なお、測定は各試料について３回行い、ＤＮＡ溶液濃度の平均値を算出した。得られた結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
ＤＮＡまたはＤＮＡ断片の阻止率（％）は、上述したように、試料１のＤＮＡ溶液濃度をＡ、試料２のＤＮＡ溶液濃度をＢとすると、（Ａ−Ｂ）／Ａ＊１００という式により算出される。試料２のＤＮＡ溶液濃度は定量限界以下であったため、試料２のＤＮＡ溶液濃度を多く見積もって、３０ 16S rRNA遺伝子コピー数/mLとする。これにより、実施例の中空糸膜の阻止率は、（１１０−３０）／１１０＊１００＝７２％となることが分かった。
【００３９】
本発明は、上述の各実施の形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施の形態も本発明の範囲に含まれうるものである。
【００４０】
例えば、上述の実施の形態では、半透膜は中空糸状であるが、半透膜は平膜状またはチューブ状であってもよい。また、内面緻密層（第１の緻密層）の空孔率と外面緻密層（第２の緻密層）の空孔率とが異なっていてもよく、内面緻密層（第１の緻密層）の厚さと外面緻密層（第２の緻密層）の厚さとが異なっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１に係る半透膜の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  半透膜、２０  多孔質層、３０  内面緻密層、４０  外面緻密層。
【図１】
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