JP3733657B2 - ポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリペプチド系抗生物質を除去あるいは解毒するための材料に関するものである。特に、ヒト血液中等に存在するポリペプチド系抗生物質を除去する浄化カラムとして、あるいは、ポリペプチド系抗生物質と結合することにより毒性を失わせる（解毒）薬剤として好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
各種感染症に対して有効な抗菌薬の開発が試みられている中で、ポリペプチド系の抗生物質、例えばバンコマイシン、ポリミキシンＢ、テイコプラニン、コリスチン、バントラミンは優れた殺菌性があるにもかかわらず、その毒性の高さのために使用が制限されている。その中でバンコマイシンは、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌 (ＭＲＳＡ) を含めたブドウ球菌属、ストレプトコッカス属、腸球菌属、クロストリジウム属、ペプトストレプトコッカス属などの好気性、嫌気性のグラム陽性菌に対して特異的な抗菌・殺菌作用を示すことが知られ、その作用機序は、ムレインの基質であるＤ−アラニル−Ｄ−アラニンに水素結合することによってムレイン架橋酵素と基質との結合を阻害することであり、グラム陽性菌の細胞壁ペプチドグリカン合成阻害剤として作用することが知られている。
【０００３】
臨床使用についても１９５８年の米国におけるグラム陽性菌感染症に対しての静脈内投与が承認されて以来、現在では世界１００ヶ国以上で使用が承認され、特にＭＲＳＡ特効薬として知られている。
【０００４】
しかし、バンコマイシンの臨床使用において肝機能障害、聴器障害、腎機能障害、過敏症などの副作用の出現が知られている。バンコマイシンは生体内ではほとんど代謝を受けないことと主な排泄ルートが腎臓であるために、高齢者、腎機能障害者、透析患者、新生児などの腎機能が低下している患者に対する投与には特に注意を要する。
【０００５】
これらの副作用の多くが、バンコマイシンの血中濃度に依存して出現するとされているが、現段階では一端バンコマイシンによる副作用が現れても、バンコマイシンの血中濃度を急速に低下させる手段は、High performance membrane ( ＨＰＭ) を用いた血液透析ぐらいしかない。血液中の抗生物質は、血液透析においてＨＰＭを用いると約５０％が除去されると言われているが、透析除去では時間がかかることが懸念されると共に透析システムは煩雑である。また、ＨＰＭなどの大分子量が透過する透析膜の使用ではアルブミンなどの有用な血漿蛋白質の損失がしばしば問題視されている。また、同じポリペプチド系抗菌薬であるポリミキシンＢはグラム陰性菌に対して優れた抗菌力を有するが、その腎毒性のために血中投与が行えず、経口投与使用を制限されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、血中の抗生物質、中でもポリペプチド系抗生物質の除去には血液透析とは異なる、より簡便且つ効率的な除去手段が希求される。そこで、本発明は、ポリペプチド系抗生物質に対して選択性あるいは親和性の高い材料を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討した結果、水素結合能を形成する官能基であり、尿素結合あるいはチオ尿素結合を有する構造の官能基を有する材料のなかに抗菌薬バンコマイシンをはじめとするポリペプチド系抗生物質と高い親和性があることを見出し、本発明に至った。すなわち、本発明は下記の構成を有する。
【０００８】
(1) 水素結合の形成が可能な官能基であり、少なくともひとつが尿素結合もしくはチオ尿素結合を有する構造の官能基を有することを特徴とするポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
【０００９】
(2) 上記１記載のポリペプチド系抗生物質と親和性を有する材料を用いた体液浄化カラム。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明において、水素結合の形成が可能な官能基（以下、水素結合形成可能官能基という）の中で、少なくともひとつが尿素結合もしくはチオ尿素結合を有する構造であることが必要である。他の水素結合形成可能官能基としては、水酸基、カルボキシル基、メルカプト基、アセチル基、アシル基、アミド基等を用いることが出来るが、特に、アミノ基等が好ましく用いられる。また、これらの水素結合形成可能官能基には様々な置換基が結合することが可能で、例えば、脂肪族化合物、脂環族化合物、芳香族化合物もしくは上記置換基の誘導体等が挙げられ、より具体的には、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、シクロヘキシル基、シクロペンチル基、フェニル基、ジフェニルメチル基、ナフチル基、アミノヘキシル基、モノメチルアミノヘキシル基、ジメチルアミノヘキシル基、アミノオクチル基、アミノドデシル基、トリル基、クロロフェニル基、ニトロフェニル基、アミノジフェニルメチル基等が例示される。さらに結合する置換基として、グルコース、グルコサミン、ガラクトサミン、マルトース、セルビオース、スクロース、アガロース、セルロース、キチン、キトサン等の単糖、オリゴ糖、多糖等の糖質あるいはその誘導体も好ましく用いられる。中でも、本発明においては、芳香族化合物と、水酸基あるいはアミノ基の両方を、尿素結合あるいはチオ尿素結合の置換基として有することが最も好ましい。
【００１１】
また本発明材料としては、モノマ、オリゴマ、ポリマのいずれでも良く、上記置換基あるいはその一部の重合物も本発明材料に含まれる。すなわち、本発明材料の上記官能基あるいはその一部として、ナイロン、ポリメチルメタクリレート、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン等の合成高分子や、セルロース、コラーゲン、キチン、キトサンおよびその誘導体を含む天然高分子などの繰り返し単位が好適に用いられる。さらに、水素結合形成可能基であるアミノ基または水酸基または尿素結合もしくはチオ尿素結合等が導入される合成高分子や天然高分子は単独重合の場合でもよいし、または共重合あるいはブレンドされた場合や、さらに、金属、セラミック、ガラスなどの無機材料の支持体を適当な高分子で被覆したものでも好適に用いられる。
【００１２】
本発明材料は一般に公知の方法で合成することができる。例えば水素結合形成が可能な官能基のうちで、尿素結合あるいはチオ尿素結合を脂肪族化合物や芳香族化合物に導入する方法としては、イソシアネート誘導体あるいはイソチオシアネート誘導体とアミンとを反応させる方法を用いることができる。試薬の量比は任意に選択できるが、イソシアネート誘導体あるいはイソチオシアネート誘導体０．１〜５モルに対して、アミンは１モルであることが望ましい。また、糖質に尿素結合あるいはチオ尿素結合を導入する場合、キトサンやグルコサミンのようなアミノ基を有する糖質の場合には、イソシアネート誘導体あるいはイソチオシアネート誘導体と反応させることができる。セルロースのようなアミノ基を有さない糖質の場合には、糖質の水酸基をエピクロルヒドリン、トレシルクロライドなどを用いて活性化させた後に、アンモニアやジアミノエタンなどと反応させてアミノ基を導入し、このアミノ基を利用して、糖質に尿素結合あるいはチオ尿素結合を導入することができる。
【００１３】
さらに、本発明材料がオリゴマあるいはポリマの場合には、例えば、イソシアネート基、カルボキシル基あるいはスクシンイミド基等のカルボン酸の活性エステル基を有するオリゴマあるいはポリマに、尿素誘導体あるいはチオ尿素誘導体のアミノ基を反応させる方法が好ましく用いられる。反応に利用されるアミノ基としては、尿素結合、チオ尿素結合の末端のアミノ基の反応性は低いため、それ以外の部位に存在するアミノ基が好ましい。通常、オリゴマあるいはポリマが含有する活性エステル基１モルに対して、１〜５モルのアミノ基が好ましく用いられる。また、１級アミノ基を有するオリゴマ、ポリマ、あるいはジアミノエタンなどによりアミノ基を導入したオリゴマ、ポリマにフェニルイソシアネート、ｐ−トリルイソシアネート、ｐ−クロロフェニルイソシアネート、１−ナフチルイソシアネート、フェニルイソチオシアネート、ｐ−クロロフェニルイソチオシアネート等の有機イソシアネート、有機イソチオシアネートを反応させることも好ましい方法である。通常、オリゴマあるいはポリマが含有するアミノ基１モルに対して、１〜５モルの有機イソシアネートが好ましく用いられる。イソシアネート基、カルボキシル基、スクシンイミド基等のカルボン酸の活性エステル基やアミノ基などの官能基は、必要に応じてオリゴマ、ポリマに導入することができる。
【００１４】
上記すべての反応は標準的には、反応温度は０〜１５０℃、反応時間は０．１〜２４時間で行われるが、限定されるものではない。また、反応溶媒は必ずしも必要ではないが、一般的には溶媒の存在下に行われる。使用しうる溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ｎブタノール、ヘキサン、アセトン、Ｎ，Ｎジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド等の脂肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等のハロゲン化炭化水素類、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類等が挙げられる。反応終了後の反応液は、必要に応じ、濾過、濃縮などの通常の後処理の後カラムクロマトグラフィー、再結晶などの操作により、精製されることができる。また、水不溶性の材料の場合、ガラスフィルター等を用いて洗浄することも好ましい方法である。
【００１５】
本発明の材料はバンコマイシンをはじめとするポリペプチド系抗生物質と親和性を有するため、例えば、バンコマイシンを吸着等することにより、血中などの体液からバンコマイシンを除去することができ、また、解毒剤としての医薬の利用も可能となる。特に、水不溶性のものはバンコマイシン除去カラム、分析・診断学的な測定材料などとして好ましく用いられる。また、水溶性のものも、水不溶性材料に共有結合で固定化することにより、バンコマイシン除去カラム、分析・診断学的な測定材料などとして用いることができる。例えば、少なくともひとつが尿素結合もしくはチオ尿素結合を有する水素結合形成可能官能基の一部を利用して、ポリスルホンなどの合成高分子や、架橋キトサンなどの天然高分子などに固定化して水不溶化することができる。その形状としては特に限定はないが、カラムとして用いる場合には、ビーズ、繊維、中空繊維、織物等が好ましく、また、分析・診断学的な測定に用いる場合には、ビーズ、プレート、チューブ等の形状が好ましい。例えば、架橋キトサンビーズに、少なくともひとつが尿素結合もしくはチオ尿素結合を有する水素結合形成可能官能基を導入したものは、バンコマイシン除去カラム、あるいは分析・診断学的な測定材料として好ましく用いられる。
【００１６】
以下に実施例を用いて詳細に説明を加えるが、発明の内容が実施例に限定されるものではない。
【００１７】
【実施例】
実施例１ キトサンビーズへの尿素結合およびポリエチレンイミンの導入および該ビーズによるバンコマイシン吸着除去試験
下記構造式［I ］を有する、粒径０．１ｍｍのキトサンビーズ（富士紡（株）製、”キトパール”ＡＬ−０１）１２ｍｌ（沈降時体積、乾燥重量は１．０ｇ）を２０ｍｌのＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦと略す）中で撹拌し、ガラスフィルターによって、ビーズと溶液の分離を行った。この操作を１回５分間、２０回繰り返し、含有水分をＤＭＦと完全に置換させた。
【００１８】
このビーズを１ｇのｐ−クロロフェニルイソシアネートを溶解させた１００ｍｌのＤＭＦに徐々に添加し、撹拌しながら室温で１時間反応させた。その後、ガラスフィルターを用いて、ビーズと溶液とを分離し、このビーズを２０ｍｌのＤＭＦ中で５分間撹拌することによって洗浄を行った。この洗浄操作を２０回繰り返し、未反応のｐ−クロロフェニルイソシアネートを完全に除去した。次いで、蒸留水による洗浄操作を同様に行い、ＤＭＦを蒸留水と置換することによって、次の構造式［II］を有するキトサンビーズを得た。
【００１９】
また、溶媒をＤＭＦに置換したビーズ１２ｍｌをＤＭＦ９０ｍｌ中に懸濁させ、撹拌しつつ、エピクロロヒドリン０．５ｇを溶解したＤＭＦ溶液１０ｍｌを徐々に滴下した。撹拌しつつ、さらに反応を３時間室温で行った。その後、ガラスフィルターを用いてビーズを２０ｍｌのＤＭＦを用いて、上述と同様に２０回洗浄した。このビーズをポリエチレンイミン( 平均分子量: ６００) ９ｇを溶解したＤＭＦに撹拌し、室温で３時間反応させた。その後、ガラスフィルターを用いて、ビーズと溶液とを分離し、このビーズを２０ｍｌのＤＭＦ中で５分間撹拌することによって洗浄を行った。この洗浄操作を２０回繰り返し、未反応のｐ−クロロフェニルイソシアネートを完全に除去した。次いで、蒸留水による洗浄操作を同様に行い、ＤＭＦを蒸留水と置換することによって、次の構造式［III ］を有するキトサンビーズを得た。
【００２０】
この修飾キトサンビーズ（［II］、［III ］）およびコントロールとしての未修飾キトサンビーズ（［I ］）を用いて、バンコマイシンの吸着除去をウサギ血漿中で行った。バンコマイシンの初期濃度は５０μｇ／ｍｌとし、血漿量１０ｍｌに対して、１２０℃、２０分間の高圧滅菌後の上記のキトサンビーズ１ｍｌを添加し、３７℃において６０分間振とうした。６０分間反応後のウサギ血漿中のバンコマイシンを蛍光偏光免疫測定法で測定した結果を表１に示す。この結果が示すように、尿素結合の導入によりキトサンビーズにバンコマイシン吸着能が付与された。
【００２１】
【化１】

構造式[III] 中、ｎ，ｍ，ｌは０以上の整数を示す。
【００２２】
【表１】

実施例２ 水酸基を有する尿素誘導体を側鎖に有するポリスチレン繊維の作製
５０重量比の海成分（４６重量比のポリスチレンと４重量比のポリプロピレンの混合物）と５０重量比の島成分（ポリプロピレン）とからなるアメリカ特許4,661,260 記載の海島型複合繊維（厚さ：２．６デニール、島の数：１６）を５０ｇのＮ−メチロール−α−クロロアセトアミド、４００ｇのニトロベンゼン、４００ｇの９８％硫酸、０．８５ｇのパラホルムアルデヒドの混合溶液と２０℃で１時間反応させた。そして、繊維をニトロベンゼンで洗浄し、水中に入れて反応を停止させた。その後、繊維を温水で再び洗浄することによって、クロロアセトアミドメチル化架橋ポリスチレン繊維（ＡＭＰＳｔ繊維と略す）を得た。
【００２３】
ジアミノヒドロキシプロパン( ＤＡＨＰと略す) １０ｇをジメチルスルホキシド( ＤＭＳＯと略す) ＤＭＳＯ５００ｍｌに溶解した。また、テトラエチレンペンタミン（ＴＥＰＡ）１６ｇをＤＭＦ５００ｍｌに溶解した。このそれぞれの溶液に、２０ｇのＡＭＰＳｔ繊維（クロロ含量２０ｍｍｏｌ相当）を撹拌しつつ加えた。反応は２５℃で６時間行った。その後ＡＭＰＳｔをガラスフィルター上でＤＭＳＯ５００ｍｌ、続いてＤＭＦ５０ｍｌを用いて洗浄した。洗浄後、ＤＡＨＰを反応させたＡＭＰＳｔには、０．３０ｇのｐ−クロロフェニルイソシアネートを溶解したＤＭＦ５０ｍｌの溶液中にＡＭＰＳｔを１ｇ加えた。反応は２５℃で１時間行った。その後、ガラスフィルター上で２００ｍｌのＤＭＦ及び５００ｍｌの蒸留水により洗浄した。得られた化合物を（ａ）とした。また、ＴＥＰＡを反応させたＡＭＰＳｔは、ガラスフィルター上で２００ｍｌのＤＭＦ及び５００ｍｌの蒸留水により洗浄した。得られた化合物を（ｄ）とした。
【００２４】
上記で作製した修飾ポリスチレン繊維（化合物（ａ））によるバンコマイシンの吸着除去試験を実施例１と同様の方法で行った。バンコマイシンの初濃度は５０μｇ／ｍｌとし、血漿量１０ｍｌに対して、修飾ＡＭＰＳｔを１ｇ添加し、３７℃で６０分間振とうした。修飾ＡＭＰＳｔ繊維はいずれも、１２１℃、２０分間の高圧蒸気滅菌後に用いた。６０分間反応後のウサギ血漿中のバンコマイシンを蛍光偏光免疫測定法で測定した結果を示す。
【００２５】
コントロールとしては、ｐ−クロロフェニルイソシアネートの代わりに同様の条件でｐ−クロロ安息香酸クロライドを反応させ、尿素結合ではなくアミド結合を導入したＡＭＰＳｔ繊維化合物（ｂ）及びＤＡＨＰの代わりにジアミノプロパン( ＤＡＰと略す) を反応後ｐ−クロロフェニルイソシアネートを反応させたＡＭＰＳｔ繊維化合物（ｃ）を用いた。
【００２６】
この結果が示すように、（ｂ）の尿素結合が存在しないポリスチレン繊維にはバンコマイシン吸着能がないことから尿素結合を導入することによりバンコマイシン吸着能が発現することが明らかとなった。また、水酸基を導入することによりバンコマイシン吸着能が増強されることが明らかとなった。
【００２７】
【表２】

【００２８】
【発明の効果】
本発明により、ポリペプチド系抗生物質に対して吸着性の優れた材料であり、血液中の該薬剤の濃度制御に優れ、該薬剤中毒症状等の緩和に対して効果的な材料を提供することができる。

Claims (11)

1. 水素結合の形成が可能な官能基であり、少なくともひとつが尿素結合もしくはチオ尿素結合を有する構造の官能基を有することを特徴とするポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
2. 芳香族環を有することを特徴とする請求項１記載のポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
3. 水酸基あるいはアミノ基を有することを特徴とする請求項１または２に記載のポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
4. 水素結合の形成が可能な官能基の中で少なくともひとつがアミノ基であることを特徴とする請求項１記載のポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
5. 該アミノ基のなかで少なくともひとつが２級もしくは３級のアミノ基であることを特徴とする請求項４記載のポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
6. 水酸基を有することを特徴とする請求項４記載のポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料
7. 該水酸基が糖質中に含まれることを特徴とする請求項６記載のポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
8. 該糖質が、キトサン、セルロースおよびそれらの誘導体から選ばれる少なくとも１つからなることを特徴とする請求項７に記載のポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
9. ポリペプチド系抗生物質がバンコマイシン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ポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
10. 該材料が水に対して不溶性であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載のポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載のポリペプチド系抗生物質の除去用あるいは解毒用材料を用いたことを特徴とする体液浄化カラム。