(57)【要約】【課題】基材に対して親水性、イオン性、疎水性もしくは生理活性を付与しつつ、溶出物の少ない改質基材を提供することことにある。【解決手段】基材に対して親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質、生理活性物質から選ばれる少なくとも１種を、濾過をかけながら充填することで得られた改質基材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材に対して親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質および生理活性物質から選ばれる少なくとも１種を、濾過をかけながら充填することで得られた改質基材。
【請求項２】
親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質および生理活性物質から選ばれる少なくとも１種を基材に充填した後、洗浄液で濾過をかけながら、洗浄することで得られた請求項１に記載の改質基材。
【請求項３】
濾過をかけながら充填した後に、洗浄液で濾過をかけずに洗浄することで得られた請求項１に記載の改質基材。
【請求項４】
前記親水性物質が親水性高分子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の改質分基材。
【請求項５】
前記イオン性基をもつ物質がカチオン性高分子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の改質基材。
【請求項６】
前記イオン性基をもつ物質がアニオン性高分子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の改質基材。
【請求項７】
前記基材を、放射線照射することによって得られることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の改質基材。
【請求項８】
前記基材からの親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質もしくは生理活性物質の溶出液中の濃度が１２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の改質基材。
【請求項９】
前記基材が分離膜であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の改質基材。
【請求項１０】
前記基材が生体成分分離膜であることを特徴とする請求項９に記載の改質基材。
【請求項１１】
前記基材が血液浄化用モジュールに内蔵されていることを特徴とする請求項９または請求項１０のいずれかに記載の改質基材。
【請求項１２】
前記分離膜が人工腎臓用モジュールに内蔵されていることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の改質基材。
【請求項１３】
前記分離膜が中空糸膜であることを特徴とする請求項９〜１２のいずれかに記載の改質分基材。
【請求項１４】
前記分離膜がポリスルホン系ポリマーであることを特徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の改質基材。
【請求項１５】
前記基材が多孔質ビーズであることを特徴とする特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の改質基材。
【請求項１６】
前記基材が不織布であることを特徴とする特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の改質基材。
【請求項１７】
前記基材が編み地であることを特徴とする特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の改質基材。
【請求項１８】
前記多孔質ビーズ、不織布、編み地がカラムに内蔵されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の改質基材。
【請求項１９】
前記洗浄液のかわりに気体を用いることを特徴とする請求項２〜１８のいずれかに記載の改質基材。
【請求項２０】
前記基材からの溶出液に対する０．０１規定の過マンガン酸カリウム液の消費量が１０ｍｌ以下であることを特徴とする請求項１〜１９のいずれかに記載の改質基材。
【請求項２１】
前記基材表面の血小板付着量が２０個／１．０×１０３μｍ２以下であることを特徴とする請求項１〜２０のいずれかに記載の改質基材。
【請求項２２】
前記基材が放射線照射されたものであって、基材表面積１ｍ２あたりに１０ｍｇ以上の親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質および生理活性物質から選ばれる少なくとも１種が固定化されていることを特徴とする請求項１〜２１のいずれかに記載の改質基材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材に対して親水性、イオン性、疎水性もしくは生理活性を付与しつつ、溶出物の少ない改質に関する。生体成分分離膜、血液浄化用モジュールの分離膜、人工腎臓用モジュールの分離膜、浄水器用膜、上水浄化膜、下水浄化膜、ＲＯ膜などの分離膜、多孔質ビーズ、不織布、編み地に好適に用いられる。特に、血液適合性が要求される用途、例えば、血液浄化用モジュールの分離膜には好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
基材、特に分離膜に親水性、イオン性、疎水性もしくは生理活性を付与し、分離膜への付着物を抑制したり、特定の物質を除去したりする試みは数多くなされている。例えば、ポリスルホン膜に、親水性を付与する試みとしては、親水性高分子であるポリビニルピロリドンを製膜原液に適正量含有させることにより、ポリスルホン膜への親水性を与え、それにより膜への汚れを抑制する方法が特開昭６１−９３８０号公報、特公平２−１８６９５号公報、特開昭６１−２３８８３４号公報に開示されている。また、親水性ポリマーセグメントと疎水性セグメントからなるグラフトまたはブロックコポリマーをブレンドすることにより、ポリスルホン膜へ親水性を与え、それにより膜の汚れを抑制する方法が特開昭６２−２０１６０３号公報、特開昭６３−７７９４１号公報に開示されている。しかしながら、これらの方法では、ポリビニルピロリドンの含有させる量には紡糸性などの点で限界があり、十分な親水性を付与させることはできない。さらには、中空糸を紡糸する際に注入液に親水性高分子を添加したり（特開平１０−１１８４７２）する方法が開示されている。しかしながら、この方法だと、親水性高分子の濃度が高すぎると、注入液粘度が高くなり紡糸性が悪くなる。また、親水性高分子の種類や分子量によって、導入効率が著しく異なる。
【０００３】
また、イオン性基を導入する試みとしては、特開平２−２８６２号公報には、ポリスルホン中空糸膜を濃硫酸中に浸漬させてスルホン化することが開示されている。しかし濃硫酸の取り扱いが容易ではないこと、濃硫酸処理によってポリスルホン中空糸膜が劣化するという問題もある。さらには、高分子表面に、プラズマ照射やイオンクラスタービームによって、イオン性基を導入したり、ラジカル重合性モノマーを作用させて表面にグラフト重合層を形成させる方法も用いられている。表面に重合することがでるが、これらの方法もイオン性基の導入効率が低かったり、未反応のモノマーが残存したりするという問題があった。
【特許文献１】特開昭６１−９３８０号公報
【特許文献２】特公平２−１８６９５号公報
【特許文献３】特開昭６１−２３８８３４号公報
【特許文献４】特開昭６２−２０１６０３号公報
【特許文献５】特開昭６３−７７９４１号公報
【特許文献６】特開平１０−１１８４７２号公報
【特許文献７】特開平２−２８６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を改良し、基材に対して親水性、イオン性、疎水性もしくは生理活性を付与しつつ、溶出物の少ない改質基材を提供することある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を達成するため、以下の構成を有する。
（１）基材に対して親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質および生理活性物質から選ばれる少なくとも１種を、濾過をかけながら充填することで得られた改質基材。
（２）親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質および生理活性物質から選ばれる少なくとも１種を基材に充填した後、洗浄液で濾過をかけながら、洗浄することで得られた（１）に記載の改質基材。
（３）濾過をかけながら充填した後に、洗浄液で濾過をかけずに洗浄することで得られた（１）に記載の改質基材。
（４）前記親水性物質が親水性高分子であることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載の改質分基材。
（５）前記イオン性基をもつ物質がカチオン性高分子であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の改質基材。
（６）前記イオン性基をもつ物質がアニオン性高分子であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の改質基材。
（７）前記基材を、放射線照射することによって得られることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の改質基材。
（８）前記基材からの親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質もしくは生理活性物質の溶出液中の濃度が１２０ｐｐｍ以下であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の改質基材。
（９）前記基材が分離膜であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の改質基材。
（１０）前記基材が生体成分分離膜であることを特徴とする（９）に記載の改質基材。
（１１）前記基材が血液浄化用モジュールに内蔵されていることを特徴とする（９）または（１０）のいずれかに記載の改質基材。
（１２）前記分離膜が人工腎臓用モジュールに内蔵されていることを特徴とする（９）〜（１１）のいずれかに記載の改質基材。
（１３）前記分離膜が中空糸膜であることを特徴とする（９）〜（１２）のいずれかに記載の改質分基材。
（１４）前記分離膜がポリスルホン系ポリマーであることを特徴とする（９）〜（１３）のいずれかに記載の改質基材。
（１５）前記基材が多孔質ビーズであることを特徴とする特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の改質基材。
（１６）前記基材が不織布であることを特徴とする特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の改質基材。
（１７）前記基材が編み地であることを特徴とする特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の改質基材。
（１８）前記多孔質ビーズ、不織布、編み地がカラムに内蔵されていることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の改質基材。
（１９）前記洗浄液のかわりに気体を用いることを特徴とする（２）〜（１８）のいずれかに記載の改質基材。
（２０）前記基材からの溶出液に対する０．０１規定の過マンガン酸カリウム液の消費量が１０ｍｌ以下であることを特徴とする（１）〜（１９）のいずれかに記載の改質基材。
（２１）前記基材表面の血小板付着量が２０個／１．０×１０３μｍ２以下であることを特徴とする（１）〜（２０）のいずれかに記載の改質基材。
（２２）前記基材が放射線照射されたものであって、基材表面積１ｍ２あたりに１０ｍｇ以上の親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質および生理活性物質から選ばれる少なくとも１種が固定化されていることを特徴とする（１）〜（２１）のいずれかに記載の改質基材。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によって基材に対して親水性、イオン性、疎水性もしくは生理活性を付与しつつ、溶出物の少ない改質基材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明では、基材に対して、親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質、もしくは生理活性物質から選ばれる少なくとも１種を、濾過をかけながら充填することで効率的に導入することができるため、導入した物質の溶出を低減させることができる。本発明において、親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質、もしくは生理活性物質についての総称を機能性物質と呼ぶことにする。
【０００８】
また、本発明でいうところの親水性物質とは親水性基をもった水に可溶な物質のことをいう。水に可溶であるとは、２５℃の水に対する溶解度が好ましくは０．００１重量％以上、より好ましくは０．０１重量％以上、さらに好ましくは０．１重量％以上のことをいう。親水性物質としては、親水性高分子が好ましく用いられる。ここで、高分子とは、、分子量５００以上の物質のことをいい、親水性高分子とは、親水性物質でありかつ、高分子である物質のことをいう。特に限定されるものではないが、具体的には、ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。分離膜を親水性に付与することで、タンパク質、血小板などの血球成分、菌類などの膜への付着を抑制することができる。
【０００９】
イオン性基とは電荷を帯びた官能基のことを言い、アミノ基、アミノ硫酸基、イミダゾール基、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基などが挙げられる。
【００１０】
イオン性基をもつ物質としては、カチオン性高分子、アニオン性高分子が好ましく用いられる。
【００１１】
カチオン性高分子とはｐＨ４．５において、電荷が１ｍｅｑ／ｇ以上の高分子のことをいう。カチオン性高分子の重量平均分子量としては、特に限定されるものではないが、５００以上、好ましくは５０００以上、さらに好ましくは１万以上のものが好適に用いられる。特に限定されるものではないが、具体的には、ポリアルキレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ジエチルアミノエチルデキストラン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドなどアミノ基含有高分子や、ビニルイミダゾリウムメトクロライド重合体やビニルイミダゾール重合体などや、これらと他のモノマーとの共重合体や、グラフト体などの誘導体等でも良い。また、２種類以上のカチオン性高分子を併用して用いても良い。膜にカチオン性を付与することで、酸化低密度リポ蛋白質等の酸性物質の吸着に高い効果を発揮する。
【００１２】
アニオン性高分子とはｐＨ９．５において、電荷が１ｍｅｑ／ｇ以上の高分子のことをいう。アニオン性高分子の重量平均分子量としては、特に限定されるものではないが、５００以上、好ましくは５０００以上、さらに好ましくは１万以上のものが好適に用いられる。特に限定されるものではないが、具体的には、ポリアクリル酸、ポリビニル硫酸、ポリメタクリル酸、ポリスルホン酸、デオキシリボ核酸などや、これらと他のモノマーとの共重合体や、グラフト体などの誘導体等が挙げられる。膜にアニオン性を付与することで、リゾチウムなどの塩基性物質の吸着に高い効果を発揮する。
【００１３】
また、疎水性基としては、炭素数が６以上５０以下の炭化水素であり、直鎖型、分岐型、環状のいずれでもよい。また、不飽和結合を有していてもよい。また、機能性物質全体としては、親水性であってもよい。疎水性基を有している機能性物質を、疎水性の基材に濾過充填すると、濾過による押しつけ効果以外に、疎水性相互作用が働くため、より効率的に導入でき、溶出も少なくなるので、好ましい選択である。さらには、疎水性基は、リポタンパク質などの油脂成分やサイトカインなどの吸着に高い効果を発揮する。
【００１４】
生理活性物質とは、生体機能に影響を与える、タンパク質、ペプチド、アミノ酸のことをいい、分子量５００以上が好適に用いられる。具体的にはヘパリンやポリミキシンＢなどが挙げられる。
【００１５】
機能性物質は、濾過をかけて充填されることで、効率的に表面密度を高めることができる。また、基材表面に強く押しつけられるために、各種の力の相互作用以外にも、物理的形状的な絡み合いなどの作用によって、溶出を低減させることができる。また、基材が分離膜や多孔質ビーズのように多孔体であり、孔径の大きさが機能性物質よりも大きければ、機能性物質を濾過充填により、細孔内部まで効率的に導入できる。さらに、基材内部にトラップされた状態であるために、基材からの溶出は低く抑えることが可能である。なお、機能性物質が分子量５００以上のものが好適に用いられる理由は、濾過の効果に加えて、分子量が大きいもののほうが分子間力が強いため、効率的に基材に導入でき、溶出が少なくなるためである。
【００１６】
本発明でいうところの濾過とは、基材が分離膜の場合は、分離膜を通して、機能性物質溶液や洗浄液が濾されることをいう。濾過がかかった状態とは、機能性物質溶液や洗浄液の通液流量の１％以上好ましくは１０％以上、さらに好ましくは５０％以上が濾液として出てきている状態をいう。分離膜が平膜で、濾液流量が分離膜の場所によって不均一である場合は、分離膜全体の平均値を取ればよい。また、分離膜を人工腎臓用中空糸膜として用いる場合は、血液側から透析液側に濾過をかける場合は、血液側、透析液側のそれぞれの流量から計算すればよい。また、濾過のかける方向としては、特に限定されることはなく、目的や用途に応じて適宜選択すればよい。特に限定されるものではないが、人工腎臓用のポリスルホンとポリビニルピロリドンのブレンド中空糸膜からなる分離膜のように、中空部内側が緻密であり外側が疎な非対称膜の場合は、中空糸外側から濾過をかけると、目詰まりが起こりやすいので、中空糸内側から濾過をかけることが好ましい。
【００１７】
また、分離膜を内蔵したモジュールに対して、機能性物質の溶液を、濾過をかけずに充填した後、洗浄液にて濾過をかけることで、実質的に機能性物質を、濾過をかけながら充填することもできる。
【００１８】
また、基材が多孔質ビーズや不織布、編み地の場合における濾過とは、これらの基材がカラムに内蔵された後、機能性物質を充填する際に、カラムの入口と出口で、１０mmHg以上、好ましくは２０ｍｍＨｇ以上、さらに好ましくは３０ｍｍＨｇ以上の圧力差を生じるように圧力をかけた状態で充填することをいう。１０ｍｍＨｇよりも低い圧力差であれば、濾過の効果、すなわち機能性物質を充分に押しつつ充填することができない。
【００１９】
本発明でいうところの洗浄液とは、機能性物質の濃度が０．００１重量％未満、好ましくは０．０００１重量％未満の溶液のことを指す。洗浄液の濾過をかける方向は、機能性物質について、濾過をかけて充填した方向と同一でなくてはならない。基材が分離膜であり、機能性物質が高分子量物質の場合、洗浄液を用いて濾過をかけて洗浄することで、機能性物質は膜表面により強く押しつけられるため、分離膜から遊離しにくくなる。低分子量物質の場合は、洗浄量とともに、膜表面および細孔部に存在する機能性物質が洗い流されていくので、洗浄量をコントロールすることが好ましい。
【００２０】
洗浄液を濾過をかけずに洗浄することで、分離膜から遊離した機能性物質を洗い流すことができる。また、このときも、洗浄量とともに、膜表面および細孔部に存在する機能性物質が、洗い流されていくので、洗浄量をコントロールすることが好ましい。
【００２１】
基材が多孔質ビーズや不織布、編み地の場合も、洗浄液量とともに機能性物質が洗い流されることがあるため、洗浄量をコントロールすることが好ましい。
【００２２】
さらに、洗浄液の代わりに気体を用いてもよい。気体としては、基材や機能性物質が室温にて著しい変性や、用いた気体と反応を起こさない限りは、特に限定されるものではないが、不活性気体が好ましい。特に限定するものではないが、窒素、アルゴンなどが好適に用いられる。
【００２３】
本発明でいうところの充填とは、基材に対して機能性物質を導入することであり、この場合、機能性物質は基材に吸着などの作用によって固定化されていると考えられる。また、機能性物質が基材と化学結合していてもよい。機能性物質が化学結合によって固定化されていれば、溶出の懸念が少なく好ましい。機能性物質や基材によっては、機能性物質を基材に吸着させた後、加熱や、放射線照射によって機能性物質と基材に化学結合が形成されるものがあり、このような場合は簡便に化学結合が形成されるので、好ましい方法である。放射線としてはα線、β線、γ線、Ｘ線、紫外線、電子線などが用いられる。また、人工腎臓などの医療用具は滅菌することが必要であり、近年は残留毒性の少なさや簡便さの点から、放射線滅菌法が多用されており、特に、γ線や電子線が好適に用いられている。例えば、血液浄化用モジュールをγ線で滅菌するには２０ｋＧｙ以上の線量照射が好ましいとされている。したがって、２０ｋＧｙ以上の放射線照射は、機能性物質の固定化と滅菌処理を同時に行え、溶出物の低減化がさらに達成できるので好ましい処理である。放射線照射を行う際に、変性を防ぐために、抗酸化剤を同時に添加していても良い。ここでいう抗酸化剤とは、他の分子に電子を与えやすい性質を持つ分子のことを言うが、基材や機親水性物質、イオン性基をもつ物質、疎水性基をもつ物質、もしくは生理活性物質、非イオン性親水性高分子が放射線によって変性することを抑制する性質をもつものである。例えば、ビタミンＣなどの水溶性ビタミン類、ポリフェノール類、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、グルコース、ガラクトース、マンノース、トレハロースなどの糖類、ソジウムハイドロサルファイト、ピロ亜硫酸ナトリウム、二チオン酸ナトリウムなどの無機塩類、尿酸、システイン、グルタチオン、酸素などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの抗酸化剤は単独で用いてもよいし、２種類以上混合して用いてもよい。本発明の方法を医療用具に用いる際は、その安全性を考慮する必要があるため、抗酸化剤は毒性の低いものが好適に用いられる。抗酸化剤を含有する水溶液の濃度については、含有する抗酸化剤の種類、放射線の照射線量などにより異なるため、適宜、最適な濃度で使用すればよい。
【００２４】
また、基材に機能性物質を濾過充填し、さらに放射線照射された後、基材表面積１ｍ２あたりに、機能性物質の少なくとも１種類が１０ｍｇ以上が固定化されていれば、該機能性物質の効果を発揮できる。ここでの機能性物質の固定化とは、前述したように、基材と機能性物質が吸着であっても、化学結合であってもかまわない。機能性物質が、基材にもともと含まれている場合、ここでいう固定化量は濾過充填した量と、もともとの量の合計をいう。
【００２５】
また、本発明においては、基材からの機能性物質の溶出液中の濃度が１２０ｐｐｍ以下であることが好ましく、さらには好ましくは１００ｐｐｍ、さらには８０ｐｐｍ以下である。
【００２６】
ここで、機能性物質の溶出液中の濃度とは、基材がモジュールもしくはカラムに内臓されており、水溶液に浸漬している場合、その水溶液中の機能性物質の濃度をいう。基材が医療用途である場合、血液もしくは、血液成分が接触する部分に浸漬されている水溶液の濃度を指す。例えば、基材がウェットタイプの人工腎臓中空糸膜であれば、中空糸膜の内側に存在する水溶液の溶出濃度を測定すればよい。取り出し方としては、自然落下でよい。また、基材が多孔質ビーズで、カラムに水溶液とともに内臓されている場合、遠心分離して多孔質ビーズを沈降させて上澄み部分の溶出濃度を測定すれば良い。基材が湿潤状態、乾燥状態の場合は、モジュールもしくはカラム内に純水を満たし、１週間、室温で浸漬させて溶出した機能性物質量を測定すればよい。また、基材に元々、機能性物質が含まれている場合、後から充填した機能性物質の溶出と、元から基材に含まれている機能性物質の溶出を区別する必要はない。ここで、言うところの機能性物質の溶出濃度は、両者の合計値である。詳細な測定方法は後述する。溶出量が１２０ｐｐｍを越えると、血液と接触する基材の場合には、機能性物質が血中に溶出してくる可能性が考えられる。高分子量物質は、代謝されにくかったり、体内に蓄積する場合があるため、血液中への高分子量体の溶出は特に注意が必要である。また、生体成分分離膜のように、生体物質を分離した後、その分離液を分析に用いる場合においては、溶出した機能性物質が分析の阻害因子となりうることが懸念される。
【００２７】
さらに、測定方法の詳細は後述するが、上記と同様の水溶液について、０．０１規定の過マンガン酸カリウム液の消費量が１０ｍｌ以下であることが好ましく、さらには好ましくは８ｍｌ以下、さらには５ｍｌ以下である。過マンガン酸カリウムは酸化剤であり、有機物や還元性の無機物と反応する。該測定方法は、水の汚濁を測定する簡便な方法である。従って、機能性物質以外の溶出物の量も測定することができるので、機能性物質の溶出濃度とあわせて考えると、溶出物に対して総合的に判断することができる。
【００２８】
基材が血液と接触する場合には、高い血液適合性が求められる。血液適合性を評価する手段としては、血小板の付着を見る方法がある。基材表面への血小板付着数が少なければ、血液適合性が高いといえる。具体的には２０個／１．０×１０３μｍ２以下、好ましくは１５個／１．０×１０３μｍ２以下、さらに好ましくは１０個／１．０×１０３μｍ２以下である。血小板付着数は、改質基材と血液を１時間接触させた場合に、改質基材の表面に付着した血小板の数を、改質基材の表面積１．０×１０３μｍ２あたりの数として求めた値である。詳細な測定方法は後述する。血小板付着量が２０個／１．０×１０３μｍ２を越えると、血液適合性が不十分になるとともに、タンパク質などの有機物や生体成分の付着を抑制する効果も不十分になる。基材の血液適合性が不十分な場合には、親水性物質やヘパリンなどの生理活性物質を濾過充填することで、効率的に改質することができる。基材の改質の目的がイオン性基の導入であり、かつ、血液適合性も要求する場合には、イオン性基と親水性物質の両者を濾過充填すればよい。
【００２９】
本発明でいうところの分離膜とは、膜内の多孔質の孔径によって、物質の大きさをふるい分ける機能をもつものである。多孔質ビーズとしては、セルロースビーズなどがあげられる。ビーズ粒子径としては、使用する用途などを考慮に入れて、適宜、選択すればよい。不織布や編み地に関しても、その素材などについては、特に限定するものではなく、使用する用途などを考慮に入れて、適宜、選択すればよい。
【００３０】
本発明の改質基材としての分離膜は、生体成分分離膜として好ましく用いられる。生体成分分離膜とは、濾過もしくは透析により生体物質を分離し一部を回収する膜のことをいう。生体成分分離膜においては、膜の表面だけを親水化しただけでは、膜内部での生体成分の吸着を抑制することができない。そのため、生体成分分離膜においては、膜細孔内部まで親水化処理を行うことが好ましい形態である。特に限定されるものではないが、重量平均分子量が５万以下のポリビニルピロリドンやポリアルキレングリコール、ポリビニルアルコールなどの親水性高分子を、分離膜に対して、濾過をかけながら充填することで膜細孔内部まで親水化処理した改質分離膜を得ることができる。
【００３１】
本発明の分離膜は、血液浄化用モジュールに好ましく用いられる。血液浄化用モジュールとは、血液を体外に循環させる際に、吸着や濾過、拡散によって血中の老廃物や有害物質を取り除く機能を有したモジュールのことをいい、人工腎臓や外毒素吸着カラムなどがある。
【００３２】
また、分離膜は、人工腎臓用モジュールとして好ましく用いられる。人工腎臓用モジュールとしては、コイル型、平板型、中空糸型があるが、処理効率などの点から、現在では中空糸型が広く普及している。
【００３３】
血液浄化用モジュールに内蔵される分離膜の形態は特に限定されるものではなく、平膜、中空糸膜などの形態で用いられる。しかし、処理効率すなわち血液と接触する表面積の確保などを考慮すると中空糸膜型であることが好ましい。
【００３４】
本発明の分離膜となる素材は、特に限定しないが、医療用に用いられている素材が好ましく、例えば、ポリ塩化ビニル、セルロース系ポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンやポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系ポリマー、ポリウレタンなどが挙げられる。この中でも特にポリスルホンは成形が容易で、膜にしたときの物質透過性能に優れているため、好適に用いられる。
【００３５】
本発明で用いられるポリスルホン系ポリマーは、主鎖に芳香環、スルフォニル基およびエーテル基をもつもので、例えば、次式（１）、（２）の化学式で示されるポリスルホンが好適に使用されるが、本発明ではこれらに限定されない。式中のｎは、例えば５０〜８０の如き整数である。
【００３６】
【化１】
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【００３７】
ポリスルホンの具体例としては、ユーデルポリスルホンＰ−１７００、Ｐ−３５００（ソルベイ社製）、ウルトラソンＳ３０１０、Ｓ６０１０（ＢＡＳＦ社製）、ビクトレックス（住友化学）、レーデルＡ（ソルベイ社製）、ウルトラソンＥ（ＢＡＳＦ社製）等のポリスルホンが挙げられる。又、本発明で用いられるポリスルホンは上記式（１）及び／又は（２）で表される繰り返し単位のみからなるポリマーが好適ではあるが、本発明の効果を妨げない範囲で他のモノマーと共重合していても良い。特に限定するものではないが、他の共重合モノマーは１０重量％以下であることが好ましい。
【００３８】
本発明にかかる血液浄化用モジュールの製造方法としては、その用途により、種々の方法があるが、大まかな工程としては、血液浄化用の分離膜の製造工程と、その分離膜をモジュールに組み込むという工程にわけることができる。濾過をかけながら充填する工程および洗浄する工程は、分離膜をモジュールに組み込む工程の前に用いてもよいし、分離膜をモジュールに組み込んだ後に用いてもよいが、モジュール化の後に行うことが望ましい。モジュール化の後にγ線照射するのであれば、滅菌も同時に行うことができるので好ましい。
【００３９】
血液浄化用モジュールの製造方法としては、その用途により、種々の方法があるが、大まかな工程としては、血液浄化用の分離膜の製造工程と、その分離膜をモジュールに組み込むという工程にわけることができる。
【００４０】
人工腎臓に用いられる中空糸膜モジュールの製造方法についての一例を示す。人工腎臓に内蔵される中空糸膜の製造方法としては、つぎのような方法がある。すなわち、ポリスルホンおよびポリビニルピロリドンを良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒に溶解させたものを原液とする。ポリマー濃度は、１０〜３０重量％が好ましく、１５〜２５重量％がより好ましい。ポリスルホンおよびポリビニルピロリドンの重量比率は、２０：１〜１：５が好ましく、５：１〜１：１がより好ましい。良溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、ジオキサンなどが好ましい。該原液を二重環状口金の外側の管から吐出し、乾式部を走行させた後凝固浴へ導く。二重環状口金の内側の管からは、中空部を形成するための注入液もしくは気体を吐出する。この際、乾式部の湿度が影響を与えるために、乾式部走行中に膜外表面からの水分補給によって、外表面近傍での相分離挙動を速め、孔径拡大し、結果として透析の際の透過／拡散抵抗を減らすことも可能である。ただし、相対湿度が高すぎると外表面での原液凝固が支配的になり、かえって孔径が小さくなり、結果として透析の際の透過／拡散抵抗を増大する傾向がある。そのため、相対湿度としては６０〜９０％が好適である。また、注入液組成としては、プロセス適性から、原液に用いた溶媒を基本とする組成からなるものを用いることが好ましい。注入液濃度としては、例えばジメチルアセトアミドを用いたときは、４５〜８０重量％、さらには６０〜７５重量％の水溶液が好適に用いられる。
【００４１】
中空糸膜をモジュールに内蔵する方法としては、特に限定されないが、一例を示すと次の通りである。まず、中空糸膜を必要な長さに切断し、必要本数を束ねた後、筒状ケースに入れる。その後両端に仮のキャップをし、中空糸膜両端部にポッティング剤を入れる。このとき遠心機でモジュールを回転させながらポッティング剤を入れる方法は、ポッティング剤が均一に充填されるために好ましい方法である。ポッティング剤が固化した後、中空糸膜の両端が開口するように両端部を切断し、中空糸膜モジュールを得る。
【００４２】
上記のようにして得られた中空糸膜モジュールを用いた人工腎臓の基本構造の一例を図１に示す。円筒状のプラスチックケース７に中空糸膜５の束が挿入されており、中空糸の両端部を樹脂１０で封止されている。ケース７には透析液の導入口８および導出口９が設けられており、中空糸膜５の外部には透析液、生食、濾過水等が流れるようになっている。ケース７の端部にはそれぞれ入口側ポート部１および出口側ポート部２が設けられている。血液６は入口側ポート部１に設けた血液導入口３より導入され、漏斗状のポート部１によって、中空糸膜５の内部に導かれる。中空糸膜５によって濾過された血液６は、出口側ポート部２によって集合させられ、血液導出口４より排出される。血液導入口３および血液導出口４には、血液回路１１が接続される。
【実施例】
【００４３】
以下実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
１．中空糸膜モジュールの作成方法
ポリスルホン（ソルベイ社製ユーデルポリスルホン（登録商標）Ｐ−３５００）１８重量部およびポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製Ｋ３０）９重量部をＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド７２重量部および水１重量部の混合溶媒に加え、９０℃で１４時間加熱して溶解し、製膜原液を得た。この製膜原液を外径０．３ｍｍ、内径０．２ｍｍのオリフィス型二重円筒型口金の外側の管より吐出した。芯液としてＮ，Ｎ’−ジメチルアセトアミド５８重量部および水４２重量部からなる溶液を内側の管より吐出した。吐出された製膜原液は、乾式長３５０ｍｍを通過した後、水１００％の凝固浴に導かれ、中空糸が得られた。
【００４４】
得られた中空糸を１００００本、図１に示すような、透析液入口および透析液出口を有する円筒状のプラスチックケースに挿入し、両端部を樹脂で封止した後、水を充填した、中空糸内表面積１．６ｍ2の人工腎臓用中空糸膜モジュールを作成した。
２．中空糸膜モジュールへの充填
親水性物質としてポリビニルピロリドンもしくは、グリセリンを使用した。なお、膜に親水性を付与することで、膜の血小板付着を抑制できる。洗浄液としては、水もしくはグリセリン水溶液を用いた。ポリビニルピロリドン水溶液、洗浄液ともに、流速は５００ｍｌ／分でモジュールに通液とし、中空糸膜モジュールの水を置換した。また、充填は室温で行い、ポリビニルピロリドン水溶液、洗浄液ともに２０±５℃の液温で行った。
３．測定方法
（１）中空糸膜のウサギ血小板付着試験方法
中空糸分離膜を３０本束ね、中空糸中空部を閉塞しないようにエポキシ系ポッティング剤で両末端をガラス管モジュールケースに固定し、ミニモジュールを作成した。該ミニモジュールの直径は約７ｍｍ、長さは約１０ｃｍであった。該ミニモジュールの血液入口と透析液出口をシリコーンチューブで繋ぎ、血液出口から蒸留水１００ｍｌを１０ｍｌ／ｍｉｎの流速で流し、中空糸およびモジュール内部を洗浄した。その後、生理食塩水を充填し、透析液入口、出口をキャップした。次に、血液入口から、０．５９ｍｌ／ｍｉｎの流速で、２時間生理食塩水プライミングした後、３．２％クエン酸三ナトリウム２水和物水溶液と家兎新鮮血を１：９（容積比）で混合した血液７ｍｌを０．５９ｍｌ／ｍｉｎの流速で１時間灌流した。その後、生理食塩水で１０ｍｌシリンジにて洗浄し、３％グルタルアルデヒド水溶液を中空糸内部および透析液側の両方に充填し、一晩以上置き、グルタルアルデヒド固定を行った。その後、蒸留水にて、グルタルアルデヒドを洗浄し、ミニモジュールから中空糸膜を切り出して減圧乾燥を５時間以上行った。中空糸膜を走査型電子顕微鏡の試料台に両面テープで貼り付けた後、長手方向にスライスし、内表面を露出させた。その後、スパッタリングにより、Ｐｔ−Ｐｄの薄膜を試料に形成させた。走査型電子顕微鏡（日立社製Ｓ８００）にて、倍率３０００倍で試料の内表面を観察し、１視野中（１．１２×１０3μｍ2）の付着血小板数を数えた。異なる１０視野での付着血小板数の平均値を１．１２で割った値を血小板付着数（個／１．０×１０3μｍ2）とした。
【００４５】
なお、血小板付着試験においては、試験が適切に行われているかどうかを確認するために、ポジティブコントロールとネガティブコントロールを実験毎に水準に入れる。ポジティブコントロールとは、血小板付着が多いことがわかっている既知のサンプルである。また、ネガティブコントロールとは、血小板付着が少ないことがわかっている既知のサンプルである。ポジティブコントロールとしては東レ社製人工腎臓“フィルトライザー”ＢＧ−１．６Ｕの中空糸膜、ネガティブコントロールとしては川澄化学社製人工腎臓ＰＳ−１．６ＵＷの中空糸膜とする。血小板付着試験においては、上記の実験条件で血小板付着数が、３０（個／１．０×１０３μｍ２）以上のサンプルを、ポジティブコントロールとする。また同様に、血小板付着数が５（個／１．０×１０３μｍ２）以下のサンプルを、ネガティブコントロールとする。試験を行った後、ポジティブコントロールの血小板付着数が、上記の値以上であり、かつ、ネガティブコントロールの血小板付着数が、上記の値以下であったときに、測定値を採用する。コントロールの血小板付着数が上記範囲からはずれた場合は、血液の鮮度が欠けていたり、血液の過度な活性化が生じていることなどが考えられるので、試験をやり直す。
（２）溶出液測定
（ａ）ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）濃度測定
機能性物質として、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）を充填しているので、該物質の濃度を、下記に示す条件でＨＰＬＣにて測定した。
【００４６】
溶出液としては、ウェットタイプの人工腎臓中空糸膜であるため、血液と接触する部分に浸漬されている水溶液、すなわち、中空糸膜の内側に充填された液を血液導出口４から自然落下にて抜き出した。なお、ＰＶＰを充填後、２日以内にγ線を照射した後、室温にて１週間放置したモジュールについて、溶出濃度を測定した。
装置：Ｗａｔｅｒｓ、ＧＰＣ−２４４
カラム：ＴＳＫｇｅｌ  ＧＭＰＷＸＬ  １本
溶媒：０．１ＮのＬｉＮＯ3を添加したメタノール：水＝１：１（容積比）の混合溶媒
流速：０．５ｍｌ／ｍｉｎ
温度：４０℃
（ｂ）グリセリン濃度測定
機能性物質として、グリセリンを充填しているので、該物質の濃度を、下記に示す条件でガスクロマトグラフィ(GC)にて測定した。
【００４７】
溶出液としては、上記と同様の血液側の充填液を用いた。
装置
GC：５８９０ シリーズ II（Hewlett Packard社製）
インテグレーター：EZ Chrom Elite (Scientific Software inc.社製)
インジェクションポート：Split/Splitless injection port（Hewlett Packard社製）
検出：フレームイオン検出（Hewlett Packard社製）
カラム：DB-WAX(J&W) シリアル番号(SN):US1302123H
相：ポリエチレングリコール
長さ30m, 内径0.25mm, フィルム厚み0.25μm
測定条件
インジェクション
インジェクション温度 ：250℃
カラムヘッド圧. ：15psi
キャリアーガス ：He
インジェクションモード ：Split (ライン フロー 50ml/min.)
セプタムパージ ：He 3.0ml/min.
インジェクション量 ：1.0μl
検出部
検出部温度 ：250℃
ガス：H2 40ml/min., Air 400ml/min., Aux(N2) 40ml/min.
オーブン
カラムオーブン温度.初期50℃(保持3.0min)
最終 250℃(保持 5.0min)
率  20℃/min. リニア グラジエント
（ｃ）過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ４）消費量の測定法
上記と同様の血液側の充填液１０ｍｌを共栓三角フラスコにとり、０．０１Ｎ過マンガン酸カリウム液２０ｍｌ及び１０ｖｏｌ％希硫酸１．０ｍｌを加え、３分間煮沸し、冷後、これに１０ｗｔ％ヨウ化カリウム溶液１．０ｍｌを加えて密栓し、よく振りまぜて１０分間放置した。これに０．０１Ｎチオ硫酸ナトリウム水溶液で滴定した。このとき、指示薬としてでんぷん溶液をスポイトで５滴（約０．１５ｍｌ）加えた。
【００４８】
でんぷん溶液は以下のようにして調製した。でんぷん１ｇをビーカーにとり、２０ｍｌの水を加えてかき混ぜ、別のビーカーにとった６０ｍｌの沸騰させた熱水に、かき混ぜながら加えた。加え終わってから、さらに１分間沸騰を続けた後、塩化ナトリウム２０ｇを溶かして入れた。総量を１００ｍｌに調製して放冷した。
【００４９】
なお、充填液中の溶出物が多くて、上記要領で測定できない場合は、適宜、希釈して測定した後、希釈倍率を過マンガン酸カリウム消費量にかけた値を用いれば良い。
【００５０】
実施例１
ＰＶＰ（ＢＡＳＦ社製Ｋ１２）０．１量％水溶液を中空糸膜モジュールの血液導出口４から入れ、透析液の導出口９から出して、ＰＶＰを中空糸膜に濾過をかけて導入した。通液量は１Ｌとした。またこのとき、血液導入口３および透析液の導入口８には栓をした。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。この後、モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。なお、ポジティブコントロールとしては、東レ社製人工腎臓“フィルトライザー”ＢＧ−１．６Ｕ（製品ロット：９１１１０４１２）を、ネガティブコントロールとしては川澄化学社製人工腎臓ＰＳ−１．６ＵＷ（製品ロット：１Ｙ７３３５）を用いて、血小板付着試験が成立していることを確認した。以下の実施例、比較例も同様のものを使用し、血小板付着試験の成立を確認して行った。結果は、表１に示された通り、溶出が少なく、血小板付着の少ない膜を得ることができた。
【００５１】
実施例２
ＰＶＰ（ＢＡＳＦ社製Ｋ９０）０．００２重量％水溶液を実施例１と同様に濾過をかけて、１Ｌ導入した。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通り、溶出が少なく、血小板付着の少ない膜を得ることができた。
【００５２】
実施例３
ＰＶＰ（ＢＡＳＦ社製Ｋ９０）０．００２重量％水溶液を実施例１と同様に濾過をかけて、１Ｌ導入した。この後、前記と同様に水で濾過をかけて洗浄した。通液量は２Ｌとした。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通りであった。ＰＶＰ（Ｋ９０）の平均分子量は１２０万であり、膜の細孔径よりも大きい。このため、水でさらに濾過をかけて洗浄しても、添加したＰＶＰは透析液の導出口へほとんど洗い流されず、膜表面への押しつけ効果がより高くなり、実施例１より、溶出が少なく、血小板付着の少ない膜を得ることができたと考えられる。
【００５３】
実施例４
ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製Ｋ９０）０．１重量％水溶液を実施例１と同様に濾過をかけて、１Ｌ導入した。この後、この後、水を血液導出口４から入れ、血液導入口３に出して、洗浄した。通液量は０．５Ｌとした。またこのとき、透析液の導入口８および透析液の導出口９には栓をした。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通りであった。水で洗い流しても、膜表面に押しつけられたＰＶＰだけが残ったために、溶出が少なく、血小板付着の少ない膜を得ることができたと考えられる。
【００５４】
実施例５
ポリビニルピロリドン（ＢＡＳＦ社製Ｋ９０）０．００２重量％水溶液を中空糸膜モジュールの血液導出口４から入れ、血液導入口３に出して、ポリビニルピロリドンを濾過をかけずに中空糸膜に導入した。このとき、透析液の導入口８および透析液の導出口９には栓をした。通液量は１Ｌとした。この後、水を血液導出口４から入れ、透析液の導出口９から出して、濾過をかけて洗浄した。通液量は２Ｌとした。このとき、血液導入口３および透析液の導入口８には栓をした。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通りであった。
【００５５】
実施例６
グリセリン（和光純薬社製）０．１重量％水溶液を実施例１と同様に濾過をかけて、２Ｌ導入した。この後、この後、水を血液導出口４から入れ、血液導入口３に出して、洗浄した。通液量は０．５Ｌとした。またこのとき、透析液の導入口８および透析液の導出口９には栓をした。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通りであった。
【００５６】
実施例７
ＰＶＰ（ＢＡＳＦ社製Ｋ９０）０．００２重量％水溶液を実施例１と同様に濾過をかけて、１Ｌ導入した。この後、前記と同様にグリセリン（和光純薬社製）０．０３重量％水溶液で濾過をかけて、１Ｌ導入した。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通り、溶出が少なく、血小板付着の少ない膜を得ることができた。
【００５７】
比較例１
水を実施例１と同様に濾過をかけて、１Ｌ導入した。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液のＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通り、溶出物は少ないが、血小板の付着する膜であった。
【００５８】
比較例２
ＰＶＰ（ＢＡＳＦ社製Ｋ９０）０．１重量％水溶液を中空糸膜モジュールの血液導出口４から入れ、血液導入口３に出した。通液量は１Ｌとした。またこのとき、透析液の導入口８および透析液の導出口９には栓をした。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通り、血小板付着は少ないが、濾過をかけていないため、溶出の多い膜となった。
【００５９】
比較例３
ＰＶＰ（ＢＡＳＦ社製Ｋ９０）０．１重量％水溶液を中空糸膜モジュールの血液導出口４から入れ、血液導入口３に出した。通液量は１Ｌとした。この後、水を血液導出口４から入れ、血液導入口３に出して、洗浄した。通液量は０．５Ｌとした。前記いずれの工程においても、透析液の導入口８および透析液の導出口９には栓をした。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通り、溶出は少ないが、血小板付着も多かった。ＰＶＰを濾過充填していないため、実施例４と異なり、ＰＶＰは洗い流されたものと考えられる。
【００６０】
比較例４
グリセリン０．１重量％実施例１と同様に濾過をかけて、２Ｌ導入した。この後、該モジュールにγ線を照射した。γ線吸収線量は２７ｋＧｙであった。モジュールの血液側充填液の溶出ＰＶＰ濃度、グリセリン濃度、過マンガン酸カリウム消費量を測定した。さらに該モジュールの中空糸を切り出し、血小板付着数を評価した。その結果、表１に示された通り、血小板付着は少ないが、溶出の多い膜であった。濾過する際の導入量が多すぎると、当然ではあるが、溶出物が増えるため、導入量は制御する必要がある。
【００６１】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明に用いられる人工腎臓の一態様を示す。
【図１】
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