JPH0470939B2

JPH0470939B2 -

Info

Publication number: JPH0470939B2
Application number: JP59127279A
Authority: JP
Inventors: Takemoto Kamata; Masaharu Oda
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1984-06-22
Filing date: 1984-06-22
Publication date: 1992-11-12
Also published as: JPS618107A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、３−ヒドロキシ酪酸単位を主成分と
する熱可塑性ポリエステルからなる微多孔質膜の
製造法に関する。近年、高分子材料による多孔質膜の研究開発が
活発に行なわれ、平膜及び中空繊維膜などの形態
に成形された多孔質膜は透析、過、ガス交換等
に広く応用されている。特に、医療分野では、人
工腎臓、人工肝臓、血漿交換療法、人工肺として
その利用は急速に拡大しつつある。これらの医療
用途に関して要求される膜の代表的性能として、
生体適合性および抗凝血性が挙げられる。生体適
合性は、例えば体内植込み型の人工臓器を開発す
る場合に欠くべからざる要因であり、抗凝血性は
ヘパリン等の抗凝血剤の使用を極力抑えることを
可能にする。従つて、現在、生体適合性があり、
且つ抗凝血性に優れた素材の探索が急務とされて
いる。一方、人工腎臓、血漿交換療法等の医療用分野
での微多孔質膜に要求されるもう一つの重要な特
性に、膜の平均孔径及び孔径分布の均一化並びに
孔の形状のコントロールが挙げられる。例えば、
血漿交換療法では、血液中の血球とγ−グロブリ
ンを効率良く分離する必要があり、その為には平
均孔径、孔径分布および孔形状のコントロールが
必須条件となつてくる。発明が解決しようとする問題点本発明者等は、上述のような状況に鑑み、生体
適合性を有し、孔凝血性に優れた３−ヒドロキシ
酪酸を主成分とする素材を用い、その微多孔質化
に際し、平均孔径及び孔径分布の均一なしかも孔
形状のコントロールされた膜を得ることに成功
し、本発明を完成することが出来た。問題点を解決するための手段即ち、本発明に係る微多孔質膜の製造法は、３
−ヒドロキシ酪酸単位を80モル％以上含む熱可塑
性ポリエステルと、少なくとも一種類以上の物質
からなる第二成分との混合物から、第二成分中の
少なくとも一種類の物質を除去することを特徴と
する。以下、本発明の微多孔質膜の製造法を詳しく説
明する。本発明の製造法において膜素材として用いる成
分は、３−ヒドロキシ酪酸単位を基本繰り返し単位とする脂肪族ポリエステル、
即ち、ポリヒドロキシブチレート（以下、
「PHB」と略す）である。本発明で用いるPHB
は、その繰り返し単位の80モル％以上が３−ヒド
ロキシ酪酸単位である。PHBは主に微生物によ
つて合成され、アイソタクチツクな光学活性を有
する結晶性ポリマーで、178℃近辺に明確な結晶
の融点を示す。 PHBを微生物の培養法によつて製造する場合、
例えば微生物アルカリゲネス・ユートロフス、ア
ゾトバクター・ビネランデイなどをグルコースに
より培養すると、ある期間生物内にPHBが生産
される。更に、このグルコースと共にプロピオン
酸、３−ヒドロキシプロピオン酸、３−エトキシ
プロピオン酸、２−ヒドロキシ酪酸、イソ酪酸、
アクリル酸等を使用することによつて、３−ヒド
ロキシ酪酸単位（）の他に下記繰返し単位
（）を含む熱可塑性脂肪酸ポリエステルを得る
ことができる。 () −Ｏ・CH（CH₃）・CH₂CO− () −Ｏ・CR¹R²・（CR³R⁴）_o・CO− 上式において、ｎは０又は１以上の整数、R¹、
R²、R³、R⁴はそれぞれ水素、炭化水素基、ヒド
ロキシ置換炭化水素基又はヒドロキシ基である。
ただし、ｎ＝１そしてR²＝R³＝R⁴＝Ｈであると
きは、R¹はメチル基でないものとする。 PHBの分子量は微生物培養条件によつて変化
し、１〜200万のものが得られる。PHBと混合す
る第二成分として有機ポリマーを選ぶ場合、
PHBの分子量は膜の孔径を左右する因子となり、
分子量の大きいPHBを用いればより細かい孔径
の膜が得られる。通常、分子量１〜200万のもの
が好ましい。第二成分としては、各種有機ポリマー、オリゴ
マーおよび粒径の均一な無機塩等を挙げることが
できるが、格別これらに限定されるものではな
い。しかしながら、第一成分と混合した後、容易
に第二成分のみを除去できるものでなければなら
ない。有機ポリマーとしては、例えば、ポリスチレ
ン、ポリ酢酸ビニル、ポリメタクリル酸メチル、
ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビ
ニリデン、ポリビニルアセテート、エチルセルロ
ース、ポリエチレンテレフタレート、ニトロセル
ロース、酢酸セルロース、ポリビニルアルコー
ル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル等を挙げ
ることができる。これらのオリゴマーも用いるこ
とができ、無機塩としては、例えば、塩化ナトリ
ウム、塩化カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸ア
ンモニウム、炭酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、
シユウ酸アンモニウム、酒石酸カリウム等を挙げ
ることができる。微多孔質膜の孔径分布を２種類以上存在させた
い場合には第二成分を２種類以上用いることがで
きる。第二成分として有機ポリマーを用いる場
合、その分子量は膜の孔径を左右する因子とな
り、分子量の大きいものは大きい孔径の膜を与え
る。通常、1000〜200万のものが好ましい。第二成分として有機ポリマーを用いる場合、第
一成分であるPHBとの混和性に富むものは好ま
しくない。特に、第二成分としては非晶性ポリマ
ー或は結晶性の低いポリマーを用いることが好ま
しい。膜の形態としては、フイルム状、中空繊維状、
チユーブ状、いずれの形態とするかはその用途に
よつて異なるが、本発明ではいずれの形態でも作
ることが可能である。血液の過や透析を目的と
した医療用途に向ける膜は、中空繊維状であるこ
とが好ましい。高分子材料から多孔質膜を得るには高分子を溶
剤に溶解させて製膜原液を調製し、賦形後、脱溶
剤する方法（湿式法、乾式法）、及びポリマーを
その結晶融点以上に加熱溶融し適切なダイス或は
ノズルより押し出し冷却固化させる溶融法がある
が、本発明では、いずれの方法を採ることも可能
である。上記湿式法、乾式法、溶融法いずれの場合で
も、第一成分と第二成分を溶解または溶融状態で
混合することが好ましい。第二成分が溶解できな
い場合には、第一成分のみ溶解し混合する。第二
成分が有機ポリマーの場合、第一成分である
PHBと同一の溶媒で溶解させることが好ましく、
良溶媒としてクロロホルム、トリフルオルエタノ
ール等が挙げられる。第一成分と第二成分の混合比は、膜の空孔率を
左右する因子で、通常第二成分の量の多いものは
空孔率が大きい。フイルム状或は中空繊維状に賦形する際、第二
成分群に有機ポリマーを用いる場合、湿式法、乾
式法では脱溶媒速度が、また溶融法では冷却速度
が膜の孔径を作用する因子となる。通常、速度の
速いものが孔径が細かくなる。賦形段階で第一成分であるPHBは結晶化を起
すが、熱処理、延伸によつて更に結晶化を促進す
ることが好ましい。結晶化温度は50℃以上、融点
以下が好ましい。次いで、第一成分と第二成分との均一混合物か
ら第二成分を除去するが、第一成分に影響が少な
く、第二成分中の少なくとも一種類を除去できる
方法であれば、どのような方法でも良い。例え
ば、無機塩等であれば、水、酸、塩基、有機溶剤
で抽出する方法、第二成分が揮発性であれば加熱
による方法等第二成分の性質に応じて適当な方法
を選択することができる。特に、第一成分を溶解
しない溶媒を用いる方法は、有効である。第二成
分に有機ポリマーを用いる場合は、第一成分であ
るPHBがクロロホルム等の特定の溶媒にしか溶
解しにくいことから、第二成分を除去する溶媒を
容易に見出し得る。第二成分を除去して得られた微多孔質膜を更に
熱処理、延伸して形態安定性、機械的性能の向上
を計ることは好ましい。斯くして得られた微多孔質膜は透水速度が0.01
〜50／m²hrmmHgの値を有することから、空孔
は互に連結し、過膜としての性能を示すことが
わかる。PHBは微生物によつて容易に分解され
るため、本発明によつて得られる微多孔質膜は限
外過膜などの用途以外に、チユーブ状に賦形す
ることにより人工血管や気管として、またフイル
ム状に賦形することにより熱傷カバー材としての
用途に、さらに、薬材を含んだ球状に賦形するこ
とにより徐法性を有する薬として用いることが出
来る。実施例以下、実施例について本発明をより具体的に説
明する。実施例１アゾトバクター・ビネランデー（Azotobacter
vinelandi）IFO13581と脱イオン水１当り次の
組成を有する培地７を含む10容積の醗酵槽で
PH7.7、30℃において72時間好気培養を行い、増
殖させた。グルコース３重量／容量％ K₂HPO₄ 0.1 CaCl₂ 0.11 MgSo₄・7H₂O 0.4 FeSO₄・7H₂O 0.012 （HH₄）₆Mo₇O₂₄4H₂O 0.01 NaCl 0.4 CaCO₃ 0.01 ZnO 0.002 MnCl・4H₂O 0.01 CuCl₄・4H₂O 0.001 CaCl₂・6H₂O 0.001 培養後、培養液と遠心分離（6000rpm）によつ
て菌体を分離し、更に脱イオン水およびアセトン
で洗浄し、遠心分離操作を繰り返し80ｇの菌体を
得た。この菌体を３のクロロホルム中に懸濁させ、
４時間煮沸した。菌体を過し、その液を６
のｎ−ヘキサン中に注ぎ、凝固物を分離し、乾燥
させ32ｇの白色粉末を得た。この粉末は元素分析、NMRおよびIRによる分
析の結果純粋なPHBであることが確認された。以上のように合成されたPHBをクロロホルム
に溶解して2.5重量％溶液を作成した。一方、第
二成分としてポリメタクリル酸メチル（PMMA）
の重量平均分子量（M_w）が、それぞれM_w＝
5000、2.8万、9.5万、27万、100万のものをクロ
ロホルムに溶解して2.5重量％溶液を作成した。
第一成分（PHB）と第二成分（PMMA）をそれ
ぞれ混合比１：１で混合撹拌した後、ガラス板上
に流延し、クロロホルムを一定速度で蒸発させて
膜厚約60μｍのフイルムを得た。このフイルムを
ジメチルホルムアミド（DMF）中に浸漬し、
PMMAのみを除去した後、流水で洗浄・乾燥し
た。乾燥の際、PMMAのM_w＝2.8万から得られ
た膜につき、150℃、30分間熱処理した。得られ
た膜はいずれも均一な白色を呈していた。第１図および第２図として、PHBと第二成分
PMMA（M_w＝2.8万）から得られた膜のそれぞれ
3000倍および7000倍走査型電子顕微鏡（SEM）
写真を示す。これらの写真から、本発明の効果が
容易に理解できる。即ち、本発明方法により得ら
れる微多孔質膜における平均孔径及び孔径分布の
均一度が高く、且つ孔形状がよくコントロールさ
れたものであることが観察できる。また、実質的
に円形の均一な孔径のものが得られている。この
ようにして得られた膜のSEM写真から読み取つ
た平均孔径及びその変動率、更に膜の透水速度を
第１表に示した。ただし、孔径の変動率は次式に
従つて計算した。 R_iはSEM写真より読み取つた個々の孔径であ
り、はその算術平均値、ｎは個数で100個とし
た。これよりPMMAの分子量の大きいものを使
用すれば大きい孔径の膜が得られ、また孔径も良
く整つたものであることがわかる。更に、これら
の透水速度が0.01〜50／m²・hr・mmHgの値を
示すことから空孔は互に連結し、過膜としての
性能を示すことが明らかである。実施例２実施例１と同様に作成されたPHBと分子量2.8
万のPMMAパウダーとを、混合比が１：１とな
るように調合し、表面温度185℃の熱板上で溶融
混合した。その後、自然冷却し、ジメチルホルム
アミド中に浸漬後、流水で洗浄した。このように
して得られた膜の孔径、その変動率及び透水速度
を第１表に示す。実施例１と同様に孔径が均一で
空孔が互に連結した膜が得られた。実施例３実施例１と同様に合成したPHBをクロロホル
ムに溶解し、2.5重量％溶液を作成した。第二成
分群として無水塩化カルシウム（CaCl₂）をクロ
ロホルム／エチルアルコールの8/2の混合溶媒に
溶解し、2.5重量％溶液を調製した。更に、この
溶液をガラスフイルターＧ−２を用いて過し
た。これら第一成分と第二成分とを混合比１：１
で混合撹拌し、ガラス板上に流延した後、溶媒を
蒸発させて膜厚約40μｍのフイルムを得た。次
に、このフイルムをエチルアルコール中に浸漬
し、CaCl₂のみを除去し均一に白化した膜を得
た。この膜のSEM写真から読み取つた平均孔径
及びその変動率、ならびに膜の透水速度を第１表
に示す。【表】

【図面の簡単な説明】

第１図はPHBとPMMAとの混合物から得られ
た微多孔質膜の走査型電子顕微鏡（SEM）写真
（3000倍）であり、第２図は同じ膜のSEM写真
（5000倍）である。

Claims

【特許請求の範囲】１３−ヒドロキシ酪酸単位を80モル％以上含む
熱可塑性ポリエステルと、少なくとも一種類以上
の物質からなる第二成分との均一混合物を賦形
し、次いで第二成分中の少なくとも一種類の物質
を除去することを特徴とする微多孔質膜の製造
法。２第一成分を溶解しない溶媒で、第二成分中の
少なくとも一種類の物質を溶解除去することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造法。３第二成分が少くとも一種類の有機ポリマーか
らなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
たは第２項記載の製造法。４透水速度が0.01〜50／m²・hr・mmHgであ
る微多孔質膜を製造する特許請求の範囲第１項、
第２項または第３項記載の製造法。