JPH1085330A - パイロジェン除去用あるいは解毒用の材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】血液や医薬品の有効成分を失活させることなく
あるいは人工臓器の性能を低下させることなく、血液や
医薬品あるいは人工臓器充填液中の、エンドトキシンや
黄色ブドウ球菌外毒素等のパイロジェンと選択的に親和
性を有する、安価でかつ滅菌等の操作に安定である材料
を提供することを目的とする。さらに、該材料を用いた
パイロジェン除去、解毒用の材料、特にパイロジェン除
去用の体液浄化カラムを提供することを目的とする。 【解決手段】尿素結合あるいはチオ尿素結合を有するこ
とを特徴とするパイロジェン除去用あるいは解毒用の材
料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、グラム陰性細菌あ
るいはグラム陽性細菌により産生されるパイロジェンと
親和性を有し、パイロジェンを除去あるいは解毒する材
料に関するものである。特に、ヒト血液中等の高濃度の
蛋白質溶液中に存在するパイロジェンと結合することに
よってパイロジェンの毒素活性を失わせる（解毒）薬剤
として、パイロジェンを除去する浄化カラムあるいは創
傷被覆材料として、あるいはパイロジェンを検出あるい
は定量する測定材料として好適に用いられる。

【０００２】

【従来技術】パイロジェンは、発熱性を有する物質の総
称であり、医薬品や人工臓器の充填液等に含まれた場合
には患者の発熱等の原因となることがある。また、細菌
感染において、体内にパイロジェンが侵入することによ
り、発熱やショック症状を呈することも知られている。
パイロジェンとして最も発熱性が高く問題とされるのは
細菌性のものであり、なかでもリポポリサッカライド
（ＬＰＳ）が最も発熱性が強力である。ＬＰＳは、グラ
ム陰性菌の細胞壁の構成成分のリン脂質であり、内毒素
（エンドトキシン）と称されることもある。エンドキシ
ンは、安定な物質であり、医薬品等に混入したものを通
常の滅菌操作により無毒化することはできない。熱的に
無毒化するには２５０℃以上に加熱する必要があり、医
薬品や血液、人工臓器等に混入しているエンドトキシン
に対しては適応できない。

【０００３】エンドトキシン以外にも細菌性のパイロジ
ェンとしては黄色ブドウ球菌の外毒素（エンテロトキシ
ンＡ、Ｂ、Ｃあるいはトキシックショックシンドローム
トキシン−１）等が知られている。これらのパイロジェ
ンは、エンドトキシンと異なり、細菌より分泌されるタ
ンパク質性の外毒素であり、ウサギに投与することによ
り発熱を引き起こすことが知られている。エンドトキシ
ンとは異なり、通常の加熱による滅菌操作により無毒化
することは可能であるが、加熱操作は医薬品や血液自体
を変性させるため、これらに混入している外毒素には適
応できない。

【０００４】透析液等に混入したエンドトキシンに対し
ては逆浸透膜や限外濾過膜により濾過してパイロジェン
を除去可能であるが、血液や蛋白質製剤等に対しては適
応困難である。

【０００５】一方、パイロジェン、特にエンドトキシン
を吸着により医薬品や血液中より除去する方法として
は、抗生物質であるポリミキシンＢを固定化した繊維や
架橋アガロースビーズにヘキサメチレンジイソシアネー
トを反応させたビーズ（特開平4-114661）あるいはヒス
チジンやその誘導体を固定化した材料などが知られてい
る。しかし、ポリミキシンＢ固定化繊維では固定化する
ポリミキシンＢが高価であること、また、ヒスチジン固
定化材料では吸着性能が充分ではない等の問題があっ
た。さらに、いずれの吸着体もエンドトキシン以外のパ
イロジェンに対して吸着性はないという問題があった。

【０００６】また、黄色ブドウ球菌や連鎖球菌の外毒素
に対する選択的な吸着材料はこれまで知られていなかっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこれら従来技
術の欠点を解消しようとするものであり、安価でかつ滅
菌可能であり、かつ、血液や医薬品等に含まれる有用成
分に対する親和性が低く、かつ、エンドトキシンに限ら
ず黄色ブドウ球菌外毒素等のタンパク質性の細菌性パイ
ロジェンに対する親和性を有する材料を提供することを
目的とする。すなわち、本発明材料は細菌性のパイロジ
ェンと高い親和性を有するため、医薬品や人工臓器等の
充填液、あるいは血液や尿等の体液中に存在するパイロ
ジェンと結合し、この結合により、例えば、パイロジェ
ンの生体内レセプターとの結合部位を遮蔽すること等に
よってパイロジェンの毒素活性を失わせる（解毒）こと
ができる。よって、本発明により、医薬品として用いれ
ば、敗血症等の治療が可能になり、また、材料が水不溶
性であれば、これを用いて血液、尿や創傷部位の浸出液
等の体液、医薬品や人工臓器の充填液中からパイロジェ
ンを除去することが可能になる材料を提供することを目
的とする。

【０００８】

【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、尿素結合あるいはチオ尿素結合を含む材料が、
エンドトキシンや黄色ブドウ球菌外毒素等のパイロジェ
ンと親和性を有することを見出し、本発明に至った。本
発明は下記の構成を有する。

【０００９】「(1) 尿素結合あるいはチオ尿素結合を含
むことを特徴とする、パイロジェンと親和性を有する材
料。

【００１０】「(2) 上記１記載のパイロジェンと親和性
を有する材料を用いた体液浄化カラム。

【００１１】「(3) 上記１記載のパイロジェンと親和性
を有する材料を用いた創傷被覆材。」

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明において、尿素結合あるい
はチオ尿素結合と結合する置換基としては特に限定はな
く、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基等の脂肪族化
合物やシクロヘキサン、シクロペンタンのような脂環族
化合物、より好ましくはフェニル基、ジフェニルメチル
基、ナフチル基等の芳香族化合物が用いられる。また、
アミノヘキシル基、Ｎ- メチルアミノヘキシル基、Ｎ，
Ｎ- ジメチルアミノヘキシル基、アミノオクチル基、ア
ミノドデシル基や、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の誘導体も
好適に用いられる。さらに、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、アガ
ロース、スクロース、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。最も好ましくは、芳香族化合物と
水酸基あるいはアミノ基を有する化合物の両方を、尿素
結合あるいはチオ尿素結合の置換基として有するもので
ある。

【００１３】また、本発明としては、モノマー、オリゴ
マー、ポリマーのいずれでも良く、上記置換基あるいは
その一部が重合されているものも本発明材料に含まれ
る。すなわち、上記置換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などの合成高分子や、
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、金属、セラミックス、ガラスなどの
無機材料を適当な高分子で被覆したものも好適に用いら
れる。

【００１４】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、脂肪族化合物や芳香族化合物に
尿素結合あるいはチオ尿素結合を導入する場合には、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
とアミンとを反応させる方法を用いることができる。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
タン等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。

【００１５】さらに、本発明材料がオリゴマーあるいは
ポリマーの場合には、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ーあるいはポリマー
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、オリゴマーあるいはポリマ
ー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、アミノ基を
有するオリゴマー、ポリマー、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ー、ポリマーに
フェニルイソシアネート、トリルイソシアネート、クロ
ロフェニルイソシアネート、ナフチルイソシアネート、
フェニルイソチオシアネート、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、
オリゴマーあるいはポリマー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あるいは有
機イソチオシアネートが好ましく用いられる。イソシア
ネート基、イソチオシアネート基、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ー、ポリマ
ーに導入することができる。

【００１６】上記全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
も必要でないが、一般には溶媒の存在下で行われる。使
用しうる溶媒としては、メタノール、エタノール、イソ
プロパノール、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
の芳香族炭化水素類、ジクロロメタン、クロロホルム、
クロロベンゼ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、濃縮などの通常の処理後、カラムクロマトグ
ラフィー、再結晶等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。

【００１７】本発明の材料は、パイロジェンと親和性を
有するため、例えば、パイロジェンを吸着等することに
より、血液中や医薬品中あるいは人工臓器の充填液中な
どからパイロジェンを除去あるいは解毒することがで
き、又、医薬品として用いることができる。特に、水不
溶性のものは、スーパー抗原除去カラム、創傷被覆材、
あるいはスーパー抗原測定用材料等として用いることが
できる。例えば、尿素結合あるいはチオ尿素結合の置換
基の一部を利用して、ポリスルホン等の合成高分子や、
架橋キトサン等の天然高分子等に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、免疫学的な測定に用
いる場合には、ビーズ、プレート、チューブ等の形状が
好ましく、創傷被覆材料の場合は、織物あるいはフィル
ム等の形状が好ましい。例えば、架橋キトサンビーズ
に、尿素結合あるいはチオ尿素結合を導入したものは、
パイロジェン除去カラム、あるいはスーパー抗原測定用
材料として好ましく用いられる。また、セルロースある
いはポリアミン化合物等で修飾したポリスチレン繊維に
尿素結合あるいはチオ尿素結合を導入したものは、創傷
被覆材として好ましく用いられる。

【００１８】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。

【００１９】

【実施例】

実施例１ ポリスチレン繊維への尿素結合の導入とパイ
ロジェンの吸着除去 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ＵＳＰ４，６６１，２６
０記載の海島型複合繊維（厚さ：２．６デニール、島の
数：１６）５０ｇ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％硫酸及び、０．８５ｇのパラホルムアルデヒド
からなる混合溶液中に浸し、２０℃で１時間反応させ
た。繊維を反応溶液から取り出し、０℃の氷水５Ｌ中に
投じて反応を停止させた後、水で洗浄し、次に、繊維に
付着しているニトロベンゼンをメタノールで抽出除去し
た。この繊維を５０℃で真空乾燥して、クロロアセトア
ミドメチル化架橋ポリスチレン繊維（以下ＡＭＰＳｔ繊
維と略す）７１ｇを得た。

【００２０】ジアミノヒドロキシプロパン１０ｇをジメ
チルスルホキシド（以下ＤＭＳＯと略す。）５００ｍｌ
に溶解した。この溶液に、２０ｇのＡＭＰＳｔ繊維（ク
ロロ含量２０ｍｍｏｌ相当）を攪拌しつつ加えた。反応
は２５℃で６時間行った。その後ＡＭＰＳｔ繊維をガラ
スフィルター上でＤＭＳＯ５００ｍｌ、続いて、ジメチ
ルホルムアミド（以下ＤＭＦと略す。）５０ｍｌを用い
て洗浄した。洗浄後、下記表１のイソシアネートあるい
はイソチオシアネート誘導体を溶解したＤＭＦ５０ｍｌ
の溶液中にＡＭＰＳｔ繊維を各々１ｇずつ加えた。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及び蒸留水により洗浄した。

【００２１】

【表１】 吸着の対象のパイロジェンとしては、グラム陰性菌由来
のエンドトキシンとして、Ｅ．ｃｏｌｉ０１１１Ｂ４Ｗ
を、また、グラム陽性菌由来の外毒素として黄色ブドウ
球菌エンテロトキシンＢを用いた。吸着試験は牛血清ア
ルブミン５mg/ml を含むリン酸緩衝化生理食塩水（以下
ＰＢＳと略す）１０mlにパイロジェンを濃度が各々１ng
/ml となるように添加した溶液中で行い、上記で作製し
た吸着材（ａ）〜（ｃ）を各々１ｇを添加し、３７℃で
６０分間振盪した。６０分間の反応後の溶液中のパイロ
ジェン濃度を、エンドトキシンは、エンドトキシン特異
的な比濁時間分析法を用いて、また、エンテロトキシン
Ｂは酵素免疫学的方法を用いて測定した。コントロール
としては、未反応のＡＭＰＳｔ繊維を用いた（ｄ）。下
表２に示しすように、尿素誘導体を側鎖に有するポリス
チレン繊維はエンドトキシンに限らず、黄色ブドウ球菌
外毒素をも吸着し得る、パイロジェンと親和性を有する
材料であることが明らかとなった。

【００２２】

【表２】 実施例２ 吸着による発熱性および毒性の変化 実施例１と同様の実験を生理食塩水中のパイロジェンに
対して行った。パイロジェン溶液２ｍｌ（エンドトキシ
ンを１μg/mlとトキシックショックシンドロームトキシ
ンー１を１０μg/ml含む）と尿素誘導体を導入したＡＭ
ＰＳｔ繊維（実施例の（ｂ））０．２５ｇとの反応は３
７℃で６０分間行い、反応後の溶液を家兎に投与した。
投与は、浸透圧ポンプ（alza社製）を用いて皮下より徐
放により行った。家兎の体温を直腸より測定したとこ
ろ、尿素誘導体を導入した繊維と反応させたパイロジェ
ン溶液では体温上昇も少なく、７日間生存したのに対し
て、未処理のパイロジェン溶液では急激に体温が上昇し
３日後に死亡した。

【００２３】このように、尿素誘導体を導入した材料で
パイロジェンを含む溶液を処理することにより、発熱性
や致死活性を解毒することが可能であることが示され
た。

【００２４】

【発明の効果】本発明のパイロジェン吸着あるいは解毒
材料は、エンドトキシンのみならず、黄色ブドウ球菌外
毒素等のタンパク性のパイロジェンに対しても親和性を
有する。また、抗生物質や他の生理活性物質をリガンド
として固定したタイプの吸着材料と異なり、リガンドの
脱離による障害を引起こさない。

【００２５】従って、本発明の材料を用いることによ
り、医薬品や人工臓器の充填液等の熱に不安定な溶液中
よりパイロジェンを除去する材料として、また、患者血
液中のパイロジェンを除去あるいは解毒することにより
グラム陰性菌あるいはグラム陽性菌による敗血症に見ら
れる発熱やショック症状の緩和等に有効な材料として用
いることが可能となった。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】尿素結合あるいはチオ尿素結合を有するこ
   とを特徴とするパイロジェン除去用あるいは解毒用の材
   料。
2. 【請求項２】芳香族環を含む官能基を有することを特徴
   とする請求項１記載のパイロジェン除去用あるいは解毒
   用の材料。
3. 【請求項３】水酸基を含む官能基を有することを特徴と
   する請求項１記載のパイロジェン除去用あるいは解毒用
   の材料。
4. 【請求項４】アミノ基を含む官能基を有することを特徴
   とする請求項１記載のパイロジェン除去用あるいは解毒
   用の材料。
5. 【請求項５】水不溶性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材料。
6. 【請求項６】請求項５記載の材料を用いたことを特徴と
   する体液浄化カラム。
7. 【請求項７】請求項５記載の材料を用いたことを特徴と
   する創傷被覆材料。