JPH0492673A - 抗血栓性ヘモフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、抗血栓性に優れたヘモフィルターに関する。

（従来の技術） 慢性腎不全患者の血液浄化法の１つとして、ヘモフィル
ターを用いた治療法が行われている。ヘモフィルターは
濾過によって物質除去を行う為、血液濾過速度（以下、
血液ＵＦＲという）に優れた膜を内蔵している必要があ
る。又、近年ては、低分子量の尿毒症物質だけではなく
、β２．−ミクロク゛ロブリン（分子間約１１，８００
、以下、β２−ＭＧという）に代表される低分子量蛋白
質も効率よく除去できる様、β２　　ＭＧに対する高い
ふるい係数（以下、ＳＣという）を備えている事も重要
とされている。

これらの条件を満たす膜は、アルブミン（分子間約６９
，０００）等の有用蛋白質か透過しない範囲でできるた
け大孔径を有していることか必要である。孔径の制御性
や透水性の点から合成高分子膜が適しており、その中で
もポリアクリロニトリル系（以下、ＰＡＮ系という）共
重合体膜か生体適合性に優れていて好ましい。

一方、治療の際にはへモフィルターや回路内での血栓生
成を防止する目的で、抗凝固剤が使用されている。現在
、最も汎用されているのはヘパリンであるが、これを長
期間投与し続けると患者によっては副作用を起こすこと
があり、持続血液濾過療法の様に長時間連続使用する場
合には常に出血の危険性があり、改善が望まれていた。

ヘパリンの投与量を最小限に抑える目的でヘパリンを血
液浄化膜に固定し、抗血栓性を改良しようとする試みか
いくつかなされている。

例えば特開昭５７−１６２７０４号公報には、ＰＡＮ系
重合体にエポキシ基含有ヒニル系モノマーとエポキシ基
を含まないビニル系モノマーとをクラフト重合し、該ク
ラフト鎖中のエポキシ基にヘパリン中のアミン基を共有
結合させる事て抗血栓性が得られると述へられている。

しかしこの方法では、グラフト重合か細孔内部でも進行
する為、もともと透水性の高いＰＡＮ膜を用いても孔か
小さくなり、透水性が低下してしまう。この発明には血
１ＵＦＲの記載はないか、一般にＰＡＮ膜においては血
液ＵＦＲは透水速度の１／１０程度とされており、それ
により推定される血漿ＵＦＲは１０ｍｆｌ／ｍ２−　ｈ
ｒ−ｍｍＨｇ以下となり、実用レベルの約２０ｍ１ｌ／
ｍ２−　ｈ　ｒ　−ｍｍＨｇには到底及ばない。

また、特開昭５８−１４７４０４号公報に開示されたＥ
ＰＡ法（Ｅｎｄ　　Ｐｏ１ｎｔ　　Ａｔｔａｃｈｍｅｎ
ｔ：片端結合）により材料面へヘパリンを共有結合する
方法を、酢酸セルロース中空糸膜へ試みた例かある（Ｐ
ｒｏｃ、ＥＤＴＡ−ＥＲＡ２１．２７０、　８４）。

この発明は表面を過マンカン酸系の酸化剤で酸化し、ポ
リエチレンイミンで被覆した後、片端をアルデヒド化し
たヘパリンをポリエチレンイミン層に共有結合させたも
ので、抗血栓性は優れていると言ね打ている。しかし、
膜素材そのものが透析膜であり、本発明の目的に沿うβ
２−ＭＧの除去や高い血液ＵＦＲといった高い膜性能は
望めない。また、酸化処理の際、試薬により膜素材や細
孔が浸蝕される恐れや、被覆されたポリエチレンイミン
が水溶性である為、使用時に溶出する恐れがあった。

更に、特公平１−４５３７３号公報にはポリマー基体上
にキトサン被覆層を設け、その上にアンチトロンビン原
性剤を結合させる事て抗血栓性か得られると述へられて
いる。しかし、ここに開示されているのは、非透過性基
体への応用であり、膜については開示されていない。実
際、実施例に示される方法をそのまま膜へ通用しても膜
性能か発現されない。

以りの様に、膜素材にヘパリンを結合させて抗血栓性化
しようとすると、β２−ＭＧの除去や血液ＵＦＲといっ
た膜性能が低下し、抗血栓性と膜性能とを両立できなか
フた。

（発明か解決しようとする９題） 本発明は、抗血栓性に優れ、且つ膜性能にも優れるヘモ
フィルターを提供することを課題とするものである。

（課題を解決する為の手段） 本発明の抗血栓性へモフィルターは、酸性基含有ＰＡＮ
系共重合体から成る膜基材と、該膜基材表面に被覆され
た多孔性キトサン層と、更に該層に結合したヘパリンか
ら成る。

本発明においてＰＡＮ系共重合体中の酸性基の存在は、
次の２点で重要である。■予め膜基材に酸性基が導入さ
れているので、前述の特開昭５８−１４７４０４号や特
公平１−４５３７３号の発明において問題であフた激烈
な酸化μ薬による酸化反応を受けずに済む。■膜基材中
の酸性基がキトサン中のアミノ基とイオン結合を形成し
、キトサンを膜基材面に安定に積層させることかできる
。

また、キトサン層が多孔性になっている事て膜基材の細
孔を損なわず、従来実用レベルを達成できなかった血液
濾過膜としての高い膜性能を実現できる。同時に、ヘパ
リンがイオン結合、共有結合のいずれか、又は両方を介
して結合てきる。

以上の様な特徴を有するヘモフィルターは、抗血栓性と
高い膜性能とを兼ね備えている。

（発明の構成） 酸性基含有ＰＡＮ系共重合体は、主成分としてアクリロ
ニトリルを５０ｗｔ％以上含有し、他に酸性基を有する
ビニル系モノマーが少なくとも１種類共重合されている
。ここでいう酸性基は、キトサンがイオン結合により被
覆層を形成できるものであればよく、その種類は問わな
い。しかし、共重合を行う際の安定性からカルボキシル
基およびスルホン酸基か好ましく、いずれか一方、又は
両者混合して存在してもよい。例えば、カルホキシル基
を有するヒニル渠モノマーとしてはアクリル酸、メタク
リル酸、イタコン酸、マレイン酸か、またスルホン酸基
を有するものとして、ビニルスルホン酸、メタリルスル
ホン酸、アリルスルホン酸が挙げられる。

酸性基の含有量は、多孔性キ）・サン被覆層がＰＡＮ系
共重合体上に安定に存在しつるのに足る量でよく、過剰
に含有すると通血時に膜が膨潤するので血流にムラが生
し・、血栓形成や性能低下の原因となる。従って、００
２〜１．４０ｍｍｏｌ／ｇ（ポリマー）である事が好ま
しい。

本発明でいつ膜基材は孔径か２５〜５００人の多孔性て
あり、また膜基材の形状に特に限定はなく、中空系状、
フィルム状のいずれでも良い。

膜基材表面の被覆層は、多孔性キトサンにより形成され
る。該キトサン層Ｇ′ｊ、一方て膜基材中の酸性基とイ
オン結合を形成し、他力でヘパリンと共有結合やイオン
結合を形成する目的で使われる。本発明では、キチンの
脱アセチル化物及び該誘導体をキトサンと定義する。従
って、キトサンの３位や６位の水酸基を修飾したものも
含み、例えば、クリコールキトサン、カルボキシメチル
キトサン、ジエチルアミノエチルキトサンか挙げられる
。又、分子量も特に限定されす、分子量数白のキトオリ
ゴ糖から数百万のポリマーまで含む。

キトサンの被覆量は膜基材表面の酸性基とイオン結合を
形成し、同時に該被覆層にヘパリンを結合できる量か好
ましい。少な過ぎるとヘパリンの結合量が限定され、逆
に多すぎると膜性能か低重するので、０．２〜２０００
μｇ／ｃｍ２がよい。好ましくは１〜１００μｇ／ｃｍ
２、更に好ましくは５〜５０μｇ／ｃｍ２である。

多孔性キトサン層の構造は、膜基材と同等が、それ以上
の孔径を有する多孔性である。この為、該被覆層か膜の
濾過性能の抵抗となる事が無く、ＰＡＮ系膜基材か有し
ている高い膜性能を低′十させることがない。

ヘパリンはイオン結合、共有結合のいずれか力、又はそ
の両者混合で多孔性キトサン層のアミノ基に結合してい
る。イオン結合の場合は、ヘパリン中の酸性基と多孔性
キトサン層のアミノ基との間でイオン対か形成されるも
のであり、使用されるヘパリンに限定はない。イオン結
合されたヘパリンは血液と接触した時に徐々にイオン結
合がはずれ、血中へ徐放される事で抗血栓性か発現され
る。共有結合では、ヘパリンが多孔性キトサンに多点で
共有結合している場合と片端て共有結合している場合と
かある。多点の場合は、例えばヘパリン中のアミノ基と
多孔性キトサン層のアミノ基とが、ジアルデヒドやジェ
ポキシ化合物で共有結合により結ばわている。片端の場
合は、ジアゾ分解て片端にアルデヒド基を有するヘパリ
ンと多孔性キトサンのアミノ基とが、シッフ（Ｓｃｈｉ
ｆｆ）塩基で結合している。この二重結合は水素化ホウ
素試薬等で還元されていても構わない。

更に、イオン結合と共有結合の両方が混在していても構
わない。ヘパリンの活性は自由度の大きい片端での共有
結合時に高く、イオン結合と混在するとより効果的であ
る。通血初期相にはイオン結合性ヘパリンが徐放され、
その後、共有結合性ヘパリンか長時間効果を持続するの
で最も好ましい。

以上の様に膜基材、多孔性キトサン層及び、ヘパリンか
ら成る抗血栓性へモフィルターは、例えば以下の様に製
造される。先ず、中空糸状或いはフィルム状に成型され
た膜基材を組み立てて、膜基材モジュールとする。中空
糸状膜基材は例えば、特願平１−９５２２３における実
施例１に従って作成される。

次に５モジユールに通水して付着しているクリセリンを
洗浄した後、キトサン溶液を一定時間通液材モジュール
に通液する。キトサン溶液のｐＨはキトサンが溶解でき
る範囲であれば特に限定はしないが、ｐＨ６，１〜６，
３の時続くヘパリンの結合量が最も高くなり好ましい。

通液後直ちに通水すれば、キトサンは急激に凝固し、多
孔性キトサン層が形成される。更に水洗後、ヘパリン溶
液を一定時間通液し、水洗する。ヘパリン溶液は特に限
定しないか、例えばイオン結合の場合通常のヘパリン水
溶液が使用できる。多点共有結合の場合は通常のヘパリ
ン水溶液を流した後に、グルタルアルデヒドを含む水溶
液を流し共有結合させる。片端共有結合の場合はジアゾ
分解後のヘパリン水溶液か使用できる。ヘパリン液の通
液後は水洗して、５０ｗｔ％クリセリン水溶液を循環後
真空乾燥すれば、抗血栓性へモフィルターが得られる。

なお、この一連の操作は、中空糸やフィルム状態でヘパ
リンの固定まで終了させてから、モジュールに組み立て
る事も出来る。次に、本発明を実施例を用いて説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例において用いられている諸値の測定法は、以下の
通りである。

１、牛血ＵＦＲ（ｍｕ／ｍ２−ｈｒ−ｍｍＨｇ）モジュ
ールに回路を接続し、生血を３７℃において２００ｍｌ
１／分の流速て通液した。膜間圧力差２００ｍｍＨｇ。

算出は次式によった。

ＵＦＲ＝ｉ通量（ｍＪ２／ｈｒ）／（膜面積（ｍ２　）
Ｘ２００　　（ｍｍＨｇ））２、牛血漿β２−ＭＧのＳ
Ｃ モジュールから中空糸をとり出し８５本×１５ｃｍのミ
ニモジュールを作った。これに牛血漿（ＴＰ６．５ｇ／
ｄｕ、３７℃）を２ｍｌ／分の流速で通液した。膜間圧
力差５０　ｍｍＨｇ。

ＳＣ＝濾液中β２−ＭＧ濃度／牛血漿中β２−ＭＧ濃度 β２−ＭＧ濃度はＥＩＡ法（イムザイン、富士レビオ社
製）にて測定した。

３、ラット残血率 モジュールから中空糸をとり出し、１００本×１０ｃｍ
のミニモジュールを作った。これにラット血（ヘパリン
添加５０００　Ｕ／ｆｆｉ、３７℃）を２　ｍ　１７　
ｍ　ｉ　ｎの流速で４ｈｒ循環した。生理食塩水で洗浄
後、別のラットから採血した止液（ヘパリン非添加）を
ミニモジュールに充填し、２ｈｒ静置した。最後に生理
食塩水で洗浄し、血液か凝固している糸をカウントした
。

残血率（％）＝血液が凝固している中空糸の本数／１０
０本×１００ ４、結合ヘパリン量（総ヘパリン量）（μｇ／ｃｍ２） モジュールから取り出した中空糸（膜面Ｍ２５Ｃｍ２）
を濃硫酸３ｍＪ２に溶解した。１００℃で１０分間加熱
後、室温まで冷却しカルバゾール試薬０．１ｍｊ２を加
え、再びｉｏｏ℃で１５分間加熱した。室温まで冷却後
、分光光度計にて５３０ｍｍにおける吸光度を読み、検
量線から算出した。

５、結合ヘパリン量（イオン結合ヘパリン量）（μｇ／
Ｃｍ２） モジュールから中空糸を取り出し、２５本×１６ｃｍの
ミニモジュールを作った。これに２５％食塩水を２ｍｎ
／分の流速にて３０分間通液した。以下、上記４の操作
に準じ算出し、同一サンプルの総ヘパリン量との差をイ
オン結合ヘパリン量とした。

６、キトサンの被覆量（μｇ／ｃｍ２）キトサンか被覆
され、且つヘパリンが結合していないモジュールから取
り出した中空糸（膜面積５００ｃｍ２）を１０５℃の熱
風下、１２ｈｒ乾燥し秤量する（Ａｍｇとする）。同様
にキトサンか被覆されていない膜基材モジュールから取
り出した中空糸（膜面積５００ｃｍ２）を１０５℃の熱
風下、１２ｈｒ乾燥し秤量する（Ｂｍｇとする）。

７、孔径の測定 モジュールから中空糸を取り出し、膜面積１２０ｃｍ２
のミニモジュールを作った。これを用いて各標識蛋白質
２００ｐｐｍを含有する生理食塩水を濾過し、阻止率を
測定した。使用した蛋白質はチトクロームＣ（分子量１
２４００）、トリプシン（分子量２３０００）、卵アル
ブミン（分子量４７０００）、牛アルブミン（分子量６
７０００）、γ−グロブリン（分子量１５６０００）で
ある。

これにより得られた分子分画曲線より、５０％阻止点に
相当する分子量を求め、下記０式（Ｄ。

Ｍ、ａｒｅｅｎ等、アメリカンソサイエティオブアーテ
ィフィシャルインターナルオーガン第６２７頁以降、１
９７６）より分子径を求めた。得られた分子径を下記０
式で示される修正細孔理論の式（竹沢他、人工臓器１３
＠６号１４６０頁以降、１９８４年）に代入して平均孔
径（ｄｐ）を求めた。

ち ｄｓ＝１．３２ｘ　（分子量）　　・・・・・・・・・
■５Ｃ＝０．５＝　（２Ｎ−ｑ）２−　（１−ｑ）’　
）（１−（２／３）ｑ２−０．２０２ｑ５）／（１−０
，７５９ＣＩ５　）　　　　　　　−・・・・・・・・
■（ここでｑ＝ｄｓ／ｄｐ、ｄｓ　：０式で得られた分
子径、ｄＰ：平均孔径、ｓｃ：ふるい係数）（実施例１
） ■アクリロニトリル１８．　５ｍｍｏ　１７ｇ　（ポリ
マー）、アクリル酸０．１７ｍｍｏ　Ｉｔｇ　（ポリマ
ー）、メタリルスルホン酸ナトリウム０．０７ｍｍｏｌ
／ｇ（ポリマー）から成る酸性基含有ＰＡＮ系共重合体
を得た。

■中空糸状膜基材は特願平１−９５２２３における実施
例１に従って作成した。即ち、上記■で得られた共重合
体を７０％硝酸に溶解し、重合体濃度１３％の紡糸原液
を得た。該原液を鞘芯型中空糸用口金の鞘部より吐出し
、芯部より２０　ｗ　ｔ％のポリビニルピロリドン（Ｋ
−１５）水溶液を導入した。空中走行の後、５０℃の水
中へ導入し中空糸状を形成させた。水洗工程をへて、４
０ｗｔ％のグリセリン水溶液中で４０℃Ｘ６ｈｒ浸漬し
た後、４０℃の真空乾燥機内で乾燥し、内径２３０．５
ｍ’の膜基材モジュールとした。

■キトサン（片倉チッカリン製；　ＣＴＡ−１０、分子
量約１６万）５ｇを２％酢酸水溶液５００ｍ１に溶解後
、４Ｎの水酸化ナトリウムを加えて液のｐＨを６．１０
に調整した。上記■のモジュールに通水して付着してい
るグリセリンを洗浄し、次にこのキトサン液を上記■の
モジュールに３０分間循環後、直ちに通水して凝固させ
、更に水洗した。

■市販ヘパリン（ＶＧＦ社、１７８Ｕ／ｍｇ）１ｇを蒸
留水３００ｍ、１２に溶解し、０℃に水冷した。酢酸を
加えて液のｐＨを３，２１に調整した後、亜硝酸ナトリ
ウム１０ｍｇを添加し２ｈｒ攪拌した。次に４Ｎ−水酸
化ナトリウムで中和し燐酸バッファー　（ｐ　Ｈ６、９
）　２００　ｍ　Ｉｔ、水素化シアノホウ素ナトリウム
２５０ｍｇを加えた。

■上記■のモジュールに上記■液を２４ｈｒ循環後、水
洗した。

■上記■のモジュールに５０ｗｔ％グリセリン水溶液を
４０℃で２ｈｒ循環後、真空乾燥して抗血栓性へモフィ
ルターを得た。得られたヘモフィルターについての種々
の評価結果を表−１、表−２に示す。ブライミング時、
エアーを完全に抜くのに要した生理食塩水の量は膜基材
だけのモジュール０．７２に対し、本へモフィルターは
０．３Ｉｌであった。得られたヘモフィルターは膜性能
、抗血栓性に優れ、かつエアー抜けか良いものであった
。

（実施例２） キトサン液をｐＨ６，３０に調整して用いる以外は、以
下実施例１と同し操作を行った。評価結果を表−１、表
−２に示す。

（実施例３） キトサン液をｐＨ３，５０に調整して用いる以外は実施
例１と同じ操作を行フた。評価結果を表−１、表−２に
示す。

（実施例４） ■実施例１の■〜■に従い、多孔性キトサン被覆モジュ
ールを得た。

■市販ヘパリン１ｇを燐酸バッファー（ｐＨ６，９）５
００ｍＩＬに溶解し、この液を上記■のモジュールに２
４ｈｒ循環後、実施例１の■に従った。評価結果を表−
１、表−２に示す。

（比較例１） 先行技術（特開昭５８−１４７４０４号）における実施
例３に従った。ただし、ポリエチレンチューブの代りに
酸性基含有ＰＡＮ系共重合体から成る中空系状膜基材を
用いた為、酸化反応による負荷電の導入は省略した。市
販ポリエチレンイミン（東京化成社製）を０．１％濃度
になる様に硼酸バッファー　（ＰＨ８，９）５００ｍｆ
ｆｉに溶解した液で基材を被覆し、以下は本実施例１の
■〜■と同様の操作を行った。

評価結果を表−１に示す。膜性能が低下し、実用レヘル
に達しない事か分かる。

（比較例２） 先行技術（特開平１−４５３７３号）における実施例１
．４および６に従った。たたし、ポリマー物品として酸
性基含有ＰＡＮ系共重合体から成る中空糸状膜基材を用
いた為、下地処理による負荷電の導入は省略した。基材
を１％酢酸水溶液中の０．６ｗｔ％キトサン液で被覆し
、乾燥後、ＩＭの水酸化アンモニウム、蒸留水の順に洗
浄した。これに１％ヘパリンおよび１％水酸化シアノホ
ウ素ナトリウムを含むｐＨ７，０の０．２Ｍ燐酸バッフ
ァーを３ｈｒ通液し、水洗後、本実施例１の■〜■と同
様の操作を行った。

評価結果を表−１に示す。膜性能が低下し、実用レヘル
に達しない事か分かる。

（参考）膜素材だけの牛血ＵＦＲは２０１、牛Ｉｌ［Ｌ
漿β２ ＭＧのＳＣはＯ （発明の効果） 本発明の抗血栓性へモフィルターは抗血栓性と高い膜性
能を有している。また、ブライミング時のエアー抜けが
良い。

本発明のへ千フィルターは通常の血液濾過療法に使用さ
れるが、抗血栓性か良い為、長時間連続使用する持続血
液濾過療法において特に有用である。又、血液濾過透析
療法や透析療法にも使用する事が出来る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 酸性基含有ポリアクリロニトリル系共重合体から成る膜
   基材と、該膜基材表面に被覆された多孔性キトサン層と
   、該層に結合されたヘパリンとから成ることを特徴とす
   る抗血栓性ヘモフィルター。