(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナトリウムを対イオンとして有する第１の陽イオン交換樹脂と、ナトリウムおよびカルシウムを対イオンとして有する第２の陽イオン交換樹脂との組み合わせを含む、エンドトキシン吸着システムであって、該第１の陽イオン交換樹脂が、該第２の陽イオン交換樹脂の上流に配置される、システム。
【請求項２】
前記第１および第２の陽イオン交換樹脂がスルホン酸基を導入したスチレン−ジビニルベンゼン共重合体である、請求項１に記載のエンドトキシン吸着システム。
【請求項３】
前記スルホン酸基を導入したスチレン−ジビニルベンゼン共重合体のイオン交換量が、０．０１ｍｅｑ／ｍｌから５ｍｅｑ／ｍｌである、請求項２に記載の吸着システム。
【請求項４】
エンドトキシン吸着システムの製造における、ナトリウムを対イオンとして有する第１の陽イオン交換樹脂と、ナトリウムおよびカルシウムを対イオンとして有する第２の陽イオン交換樹脂との組み合わせの使用であって、該システムにおいて、該第１の陽イオン交換樹脂が、該第２の陽イオン交換樹脂の上流に配置される、使用。
【請求項５】
請求項１に記載のエンドトキシン吸着システムが、液体の入口と出口とを有する容器内に含まれている、エンドトキシン吸着器。
【請求項６】
前記容器が、前記エンドトキシン吸着システムの容器外への流出防止手段を備えた容器である、請求項５に記載のエンドトキシン吸着器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンドトキシン吸着システム、それを用いたエンドトキシン吸着方法、ならびにエンドトキシン吸着器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
細菌感染から炎症を引き起こす物質として最も多く重要な物質は、グラム陰性菌の表面に存在するエンドトキシンである。このエンドトキシンの作用により、種々のサイトカインや活性化補体の産生が促進される。
【０００３】
例えば、敗血症では、細菌感染によりエンドトキシンが産生され、全身的な炎症反応を起こす。この炎症症状が亢進していくと、ショック症状を起こし（敗血症性ショック）、そして臓器障害（臓器不全）、さらに多臓器不全といった重篤な状態に陥る。
【０００４】
敗血症の治療法としては、感染対策としての抗生物質投与、感染に対する抵抗力を賦活するためのγ−グロブリン投与などが挙げられるが、依然高い死亡率を示している。そのため、敗血症の原因となるエンドトキシンを体液中から除去することが、医学的見地から望まれている。
【０００５】
エンドトキシンを除去するために吸着剤を用いることが知られている。例えば、特公平1-16389号公報では、適当な担体に、エンドトキシンの解毒剤として知られるポリミキシンを固定化した材料が開示されている。特公平3-35974号公報には、ビニル重合体に、塩基性窒素官能基とポリミキシンとを結合させた吸着剤が開示されている。これは、エンドトキシンをポリミキシンで分解し、その分解産物を窒素官能基に吸着させるものである。しかし、このような吸着剤を調製するにはいくつかの工程を経なければならず、また、解毒剤として用いられるポリミキシンは非常に高価である。特開平6-211900号公報には、適当な孔径と分子排除範囲を有する担体（例えば、多孔性ガラス、多孔性有機重合体で被覆したシリカゲル、架橋した炭水化物など）にポリアニオンの高分子が結合した吸着材料が開示されているが、エンドトキシンを吸着する効果は小さい。本発明者らは、特開平8-173803号公報で、エンドトキシンを除去するための適切な担体として、スルホン酸基が導入されたスチレン−ジビニルベンゼン共重合体が有効であることを見出したことを開示している。しかし、この担体を実際の体外循環による治療に用いる場合に、担体の対イオンがナトリウムの状態のものを単独で用いると、体液中のエンドトキシンを除去するだけでなく、ナトリウム以外の陽イオン濃度も減少してしまうことが懸念され、さらなる改良が望まれていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、体液、特に血液、血漿および血清から、選択的にエンドトキシンを吸着除去し、かつ体液中の陽イオン濃度を減少させないことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明者らは、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂と、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂との組み合わせを含むエンドトキシン吸着システムが有効であることを見い出し、その知見に基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂により体液中からエンドトキシンを選択的に吸着除去し、そしてナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂により陽イオンを補充することによって、体液中の陽イオン濃度を減少させないという課題を解決し得た。
【０００８】
本発明は、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂と、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂との組み合わせを含む、エンドトキシン吸着システムを提供する。
【０００９】
好ましい実施態様では、上記ナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンは、カルシウム、マグネシウム、およびカリウムからなる群より選択される少なくとも１つの金属イオンである。
【００１０】
好ましい実施態様では、上記ナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンはカルシウムである。
【００１１】
好ましい実施態様では、上記陽イオン交換樹脂はスルホン酸基を導入したスチレン−ジビニルベンゼン共重合体である。
【００１２】
好ましい実施態様では、上記スルホン酸基を導入したスチレン−ジビニルベンゼン共重合体のイオン交換量は、０．０１ｍｅｑ／ｍｌから５ｍｅｑ／ｍｌである。
【００１３】
本発明はまた、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂と、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂との組み合わせを含むエンドトキシン吸着システムと、エンドトキシンを含む体液とを接触させる工程を包含する、エンドトキシン吸着方法を提供する。
【００１４】
本発明はさらに、上記エンドトキシン吸着システムが、体液の入口と出口とを有する容器内に含まれている、エンドトキシン吸着器を提供する。
【００１５】
好ましい実施態様では、上記容器は、上記エンドトキシン吸着システムの容器外への流出防止手段を備えた容器である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明における体液とは、血液、血漿、血清、腹水、リンパ液、関節内液、およびこれらから得られた分画成分、ならびにその他の生体由来の液性成分をいう。
【００１７】
エンドトキシンは、リポ多糖またはパイロジェンとも呼ばれる物質であり、多糖部位とそれに2-ケト-3-デオキシオクトン酸を介して共有結合したリピド部位（リピドＡと呼ばれている）より構成されている。エンドトキシン活性はリピドＡ部位にあると考えられている。
【００１８】
本発明における陽イオン交換樹脂とは、アニオン性官能基を有する固体物質のことをいい、アニオン性官能基とはｐＨが中性付近で負に帯電する官能基をいう。アニオン性官能基の代表例としては、スルホン酸基、硫酸エステル基、カルボキシル基、リン酸エステル基、シラノール基、フェノール性水酸基などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの官能基は、単独または２以上組み合わせても使用し得る。好ましいアニオン性官能基は、スルホン酸基、硫酸エステル基などである。本発明に用いる陽イオン交換樹脂としては、スルホン酸基を導入したスチレン−ジビニルベンゼン共重合体が特に好ましいが、これに限定されるものではない。
【００１９】
本発明に用いる陽イオン交換樹脂の形状としては、粒状、板状、膜状、繊維状などが挙げられるが、これらの形状に限定されない。
【００２０】
本発明に用いる陽イオン交換樹脂は、血液を通液できることが好ましい。すなわち、血液に含まれる細胞が十分に通過し得る間隙を作ることが可能であることが好ましい。例えば、陽イオン交換樹脂が粒状である場合、微粉末のようなものは好ましくなく、２００μｍ以上の粒径が必要である。さらに詳細には、小さすぎる粒子と大きすぎる粒子とが除去された状態、すなわち粒径分布範囲の狭い状態での使用が好ましく、平均粒径は、２００μｍ〜１０００μｍである。また、陽イオン交換樹脂が繊維状でかつ中空である場合、この内径は５μｍ以上であることが好ましい。内径が５μｍ未満であると、体液に含まれる細胞が十分に通過しない恐れがある。繊維状で中が密である場合は、径は１μｍ以上であることが好ましい。径が１μｍ未満であると、体液に含まれる細胞が非特異的に吸着される恐れがある。
【００２１】
また、血液を通過させる際に血球成分の非特異吸着を避けるために、陽イオン交換樹脂は、例えばヒドロキシエチルメタクリレートの重合体などの適当な高分子でコーティングされ得る。このコーティングは、陽イオン交換樹脂からの微粒子の発生を防ぐためにも行われ得る。
【００２２】
本発明において、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体を得るための共重合の方法は種々あり、いかなる方法で共重合してもよい。代表的な方法としては、スチレンに適当量のジビニルベンゼンを加え、その混合物に重合触媒（例えば少量の過酸化ベンゾイルと水）を加え、ベントナイト、アルギン酸などの懸濁剤を加えて激しく撹拌しながら重合させる方法が挙げられる。
【００２３】
本発明において、スチレン−ジビニルベンゼン共重合体にスルホン酸基を導入する方法としては、濃硫酸またはクロロスルホン酸で上記共重合体を処理するなどの種々の方法があるが、この方法に限定されるものではない。
【００２４】
本発明における陽イオン交換樹脂のイオン交換量は、エンドトキシンを吸着するためおよび陽イオンを補充するために適当な量であることが必要である。本発明における陽イオン交換樹脂のイオン交換量は、好ましくは、０．０１〜５ｍｅｑ／ｍｌであり、さらに好ましくは、０．１〜２ｍｅｑ／ｍｌである。０．０１ｍｅｑ／ｍｌ未満では、エンドトキシンの吸着能力が低下するので好ましくなく、５ｍｅｑ／ｍｌを超えると、エンドトキシンの吸着能力を維持した状態で吸着剤を作製することが困難である。なお、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂のイオン交換量と、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂のイオン交換量とは、同一であっても異なっていてもよい。
【００２５】
本発明における陽イオン交換樹脂は、その外表面だけでもエンドトキシンを吸着することができるが、より多くのエンドトキシンを吸着するためには、その表面にエンドトキシンが十分内部に入れるだけの細孔が開いていることが好ましい。細孔は分布を有し、その分布は水銀圧入法または窒素吸着法により測定することができる。エンドトキシンを吸着するためには、５０〜２０００オングストロームに主な細孔分布を有することが好ましく、さらには、１００〜１０００オングストロームに主な細孔分布を有することが好ましい。なお、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂の細孔分布と、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂の細孔分布とは、同一であっても異なっていてもよい。
【００２６】
本発明における陽イオン交換樹脂は外表面だけでもエンドトキシンを吸着することが可能であるが、より多くのエンドトキシンを吸着するためには、単位陽イオン交換樹脂あたりの吸着に使用し得る内部の表面の面積（比表面積）が大きい方が好ましい。比表面積は、好ましくは、１０ｍ2／ｇ以上であり、さらに好ましくは、１００ｍ2／ｇ以上である。なお、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂の比表面積と、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂の比表面積とは、同一であっても異なっていてもよい。
【００２７】
本発明におけるナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂を水酸化ナトリウム水溶液または塩化ナトリウム水溶液などのナトリウムを含む水溶液で処理することによって得ることができる。全ての対イオンがナトリウムになっていることが好ましいが、ごく一部の対イオンが水素イオンまたは他の陽イオンになっていてもよい。
【００２８】
本発明におけるナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂は、（１）陽イオン交換樹脂をナトリウムおよび他の１つまたは複数の金属イオンを含む水溶液で処理する方法、あるいは（２）ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂をナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを含む水溶液で処理する方法により得ることができるが、これらに限定されるものではない。（１）の方法に関しては、陽イオン交換樹脂を、例えば、塩化ナトリウムを含み、さらに塩化カルシウム、塩化マグネシウム、および塩化カリウムの３つのうち少なくとも１つを含む水溶液で処理することにより得られる。（２）の方法に関しては、例えば、対イオンがナトリウムからなる陽イオン交換樹脂を、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、および塩化カリウムの３つのうち少なくとも１つを含む水溶液で処理することにより得られる。
【００２９】
本発明におけるナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂、および／またはナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂を充填する容器は、体液の入口と出口を有し、体液は通過するが充填物は通過しないフィルターを出口に装着した容器を用いることが可能である。この容器を体外循環回路に組み込むことができ、これにより、患者の体液から、効率よくオンラインでエンドトキシンを除去することができる。
【００３０】
本発明のエンドトキシン吸着システムとは、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂により体液中からエンドトキシンを選択的に除去し、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂により陽イオンを補充するシステムをいう。すなわち、本発明のエンドトキシン吸着システムは、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂と、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂とを組み合わせて使用するシステムである。
【００３１】
本発明のエンドトキシン吸着システムは、上記のそれぞれの陽イオン交換樹脂を別の容器に充填し、それらの容器を直列に接続して用いることができる。この場合、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂を充填した容器を上流側に、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂を充填した容器を下流側に用いることにより、このシステムにエンドトキシンを含む体液を流した場合に、上流でエンドトキシンを吸着し、下流で陽イオンを補充することができる。
【００３２】
また、本発明のエンドトキシン吸着システムは、上記のそれぞれの陽イオン交換樹脂を１つの容器に重層させて充填して用いることができる。この場合、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂を上流側に充填し、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂を下流側に充填して用いることにより、このシステムにエンドトキシンを含む体液を流した場合に、上流でエンドトキシンを吸着し、下流で陽イオンを補充することができる。
【００３３】
あるいは、上記のそれぞれの陽イオン交換樹脂を１つの容器に混合して充填して用いることができる。
【００３４】
以下の実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
三菱化成(株)製の陽イオン交換樹脂ダイヤイオンＨＰＫ５５Ｈを水酸化ナトリウムで処理し、対イオンをナトリウムに変換させた後、蒸留水で洗浄した。これを、２本のカラムにそれぞれ１ｍｌずつ充填した。このうち１本のカラムは、生理食塩水で洗浄した（カラムＡ）。他の１本のカラムについては、０．５ｍｌの０．３７５Ｍ塩化カルシウム水溶液を流し、次いで蒸留水で洗浄し、ナトリウムおよびカルシウムを対イオンとして有するカラム（カラムＢ）を作製した。これらのカラムを、カラムＡが上流およびカラムＢが下流になるように接続した。この接続したカラムに、エンドトキシンを約５ｎｇ／ｍｌ含み、カルシウム濃度が約１０ｍｇ／ｄｌであるヒト血清を、０．５ｍｌ／分の流速でカラムＡの入口から流した。初流４ｍｌを廃棄した後、カラムＢの出口より２ｍｌをサンプリングした。そのサンプルを新鮮な過塩素酸で処理した後、発色合成基質法リムルステスト（生化学工業（株））によりエンドトキシン濃度を測定した。また、ＯＣＰＣ法（和光純薬（株））によりカルシウム濃度を測定した。
【００３６】
（比較例１）
三菱化成(株)製の陽イオン交換樹脂ダイヤイオンＨＰＫ５５Ｈを水酸化ナトリウムで処理し、対イオンをナトリウムに変換させた後、蒸留水で洗浄した。このうち１ｍｌをカラムに充填し、生理食塩水で洗浄した。このカラムに、エンドトキシンを約５ｎｇ／ｍｌ含み、カルシウム濃度が約１０ｍｇ／ｄｌであるヒト血清を、０．５ｍｌ／分の流速でカラムの入口から流した。初流４ｍｌを廃棄した後、カラムの出口より２ｍｌをサンプリングした。実施例１と同様に、エンドトキシン濃度およびカルシウム濃度を測定した。
【００３７】
0004046378.tif 000002
実施例１および比較例１ともにカラム出口のエンドトキシン濃度が、カラムを通す前の濃度（約５ｎｇ／ｍｌ）と比較して大きく低下しており、効率よく体液中のエンドトキシンを吸着除去できることがわかった。一方、カルシウム濃度については、比較例１ではカルシウム濃度が大きく減少しているのに対し、実施例１ではカラム通過前の濃度を保っていた。
【００３８】
（実施例２）
三菱化成(株)製の陽イオン交換樹脂ダイヤイオンＲＣＰ１６０Ｍを水酸化ナトリウムで処理し、対イオンをナトリウムに変換させた後、蒸留水で洗浄した。これを、２本のカラムにそれぞれ１ｍｌずつ充填した。このうち１本のカラムは、生理食塩水で洗浄した（カラムＡ）。他の１本のカラムについては、０．３７５Ｍ塩化カルシウムと０．１５Ｍ塩化マグネシウムとを含む０．５ｍｌの水溶液を流し、次いで蒸留水で洗浄し、ナトリウム、カルシウム、およびマグネシウムを対イオンとして有するカラム（カラムＢ）を作製した。これらのカラムを、カラムＡが上流およびカラムＢが下流になるように接続した。この接続したカラムに、エンドトキシンを約５ｎｇ／ｍｌ含み、カルシウム濃度が約１０ｍｇ／ｄｌ、マグネシウム濃度が約２ｍｇ／ｄｌであるヒト血清を、０．５ｍｌ／分の流速でカラムＡの入口から流した。初流４ｍｌを廃棄した後、カラムＢの出口より２ｍｌをサンプリングした。そのサンプルを新鮮な過塩素酸で処理した後、発色合成基質法リムルステスト（生化学工業（株））によりエンドトキシン濃度を測定した。また、ＯＣＰＣ法（和光純薬（株））によりカルシウム濃度を、キリンジルブルー法（和光純薬（株））によりマグネシウム濃度を測定した。
【００３９】
（比較例２）
三菱化成(株)製の陽イオン交換樹脂ダイヤイオンＲＣＰ１６０Ｍを水酸化ナトリウムで処理し、対イオンをナトリウムに変換させた後、蒸留水で洗浄した。このうち１ｍｌをカラムに充填し、生理食塩水で洗浄した。このカラムに、エンドトキシンを約５ｎｇ／ｍｌ含み、カルシウム濃度が約１０ｍｇ／ｄｌ、マグネシウム濃度が約２ｍｇ／ｄｌであるヒト血清を、０．５ｍｌ／分の流速でカラムの入口から流した。初流４ｍｌを廃棄した後、カラムの出口より２ｍｌをサンプリングした。実施例２と同様に、エンドトキシン濃度、カルシウム濃度、およびマグネシウム濃度を測定した。
【００４０】
0004046378.tif 000003
実施例２および比較例２ともにカラム出口のエンドトキシン濃度が、カラムを通す前の濃度（約５ｎｇ／ｍｌ）と比較して大きく低下しており、効率よく体液中のエンドトキシンを吸着除去できることがわかった。一方、カルシウム濃度およびマグネシウム濃度については、比較例２ではカルシウム濃度およびマグネシウム濃度ともに大きく減少しているのに対し、実施例２ではカラム通過前の濃度を保っていた。
【００４１】
【発明の効果】
本発明のエンドトキシン吸着システム、すなわち、ナトリウムを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂と、ナトリウムおよびナトリウム以外の１つまたは複数の金属イオンを対イオンとして有する陽イオン交換樹脂との組み合わせを含むシステムにより、体液中の陽イオン濃度を減少させることなくエンドトキシンを吸着することが可能である。したがって、本発明は、エンドトキシンを病因物質とする種々の疾患において、エンドトキシンの作用を抑止する有効な方法を提供し得る。