JPS5932145B2 - アクリロニトリル系重合体に抗血液凝固性を賦与する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アクリロニトリル系重合体をヘパリン化して
、抗血液凝固性を賦与する方法に関する。

現在医用分野において用いられている高分子材料の主た
る問題点の一つに抗血液凝固性があるが、この抗血液凝
固性を向上させる方法として、材料にヘパリンを固定す
ることが広く試みられている。たとえばジー・シユマー
等は、トランザクションズ・アメリカンソサイエテイ・
フオア・アーテイフイシアル・インターナル・オーガン
ズ、２２巻、６５４頁（１９７６年）にセルロース膜を
シアン化臭素で処理してヘパリンを固定する、所謂共有
結合によるヘパリン固定化を提案している。しかしこの
方法ではヘパリン固定量が少なく抗凝血性が不充分であ
り、更にシアン化臭素のような毒性の強い物質を使うた
めに安全性に問題がある。一方、人工腎臓用の素材とし
てアクリロニトリル（以下、ＡＮと略称する）系重合体
が注目されている。従来から人工腎臓用材料として使用
されている銅アンモニアレーヨンに比較して、このＡＮ
系重合体は限外瀘過速度と中分子量溶質の透過性、およ
び強度が優れているのが特徴とされ、今後人工腎臓以外
の分野にも用途拡大されるものと思われる。このＡＮ系
重合体を素材とする場合にも、種々の抗血液凝固性向上
の方法が試みられている。たとえば特開昭５４−３４４
１６号公報によれば、ＡＮとスルホン酸基またはその塩
を有する共重合性モノマーを共重合させることによつて
、該素材に抗血液凝固性を賦与する試みが示されている
。然し乍ら、単にスルホン酸またはスルホン酸塩を導入
してもその抗血液凝固性は必しも十分なものとは云い難
い。本発明者等は、天然の良好な抗凝固剤であるヘパリ
ンとＡＮ系重合体の結合物の開発をめざし鋭意研究を重
ねた結果、ＡＮ系重合体に過酸過水素−Ｆｅ２＋系やセ
リウム塩等の重合開始剤の存在下、グリシジルアクリレ
ート（以下ＧＡと略す）またはグリシジルメタアクリレ
ート（以下ＧＭＡと略す）をグラフト重合し、該反応物
にヘパリンを反応させることによつて良好な医用材料が
得られることを見い出し、既に提案した（特願昭５５−
５１６０２）。

また、特願昭５５−５１６０１に示したように、ＧＡま
たはＧＭＡとヘパリンを反応させれば容易にヘパリンと
ＧＡまたはＧＭＡのエポキシ基が結合し、二重結合を持
つヘパリン誘導体が得られることが解つている。更に、
ＧＡまたはＧＭＡ以外のビニルモノマーは、単独ではＡ
Ｎ系重合体にグラフト重合し難しいが、ＧＡまたはＧＭ
Ａと共に反応系に混入すると、容易にＡＮ系重合体にグ
ラフト共重合することが今回見出された。これ等のこと
から、ＧＡまたはＧＭＡの各れかを１成分とする、２成
分以上の重合性ビニルモノマー及びＡＮ系重合体を水系
溶媒中で重合開始剤を用いて反応させることにより、Ａ
Ｎ系重合体にヘパリンを結合した極めて抗凝血性の高い
材料が得られることがわかり、本発明を完成させるに到
つた。すなわち、本発明は、（ａ）アクリロニトリル系
重合体と、（ｂ）ＧＭＡまたはＧＡのように１分子内に
重合性二重結合とエポキシ基をもつモノマーとヘパリン
を反応させることによつて得られる重合性二重結合を持
つヘパリン誘導体と、（ｃ）ＧＡおよびＧＭＡから選ば
れた少なくとも１つのビニルモノマーと、（ｄ）、（ｃ
）以外の他のビニルモノマーの少なくとも１つとを、重
合開始剤の存在下に、水系溶媒中で反応、特にグラフト
共重合することを特徴とするＡＮ系重合体に抗血液凝固
性を賦与する方法を提供するものである。本発明に用い
られるＡＮ系重合体としては、ＡＮ含有量が３０重量％
以上あれば良いが、ＡＮ系重合体の特徴を発現させるに
は８０％以上のＡＮを含有していることが望ましい。

ＡＮ系重合体中に含まれる共重合成分としては、特にそ
の種類を問わないが、アクリル酸、アクリル酸メチル、
アクリルアミド、イタコン酸、塩化ビニル、ス千レン、
塩化ビニリデン、メタアクリル酸メチル、アリルスルホ
ン酸ソーダ等が使用できる。ＡＮ系重合体の製造は通常
工業的に実施されている方法、例えば水系懸濁重合、溶
液重合等によつて製造することが出来る。本発明におけ
るヘパリンの結合量を示すヘパリン化率（その定義は実
施例１に示されている。

）は反応条件、反応対象物の形状等によつて変わるが、
例えば厚み５０μｍであつて、硝酸溶液から水中へ投入
して凝固したフイルムでおよそ２％以上のヘパリン化率
となる。本発明に用いられるＧＡまたはＧＭＡは、ＡＮ
系重合体へのグラフトに用いるもので、何れを用いても
よいが工業的には取扱容易なＧＭＡを用いるのが望まし
い。

本発明に用いられるヘパリン誘導体は、例えば特願昭５
５−５１６０１に開示したように、ＧＡまたはＧＭＡと
ヘパリンをラジカル重合禁止剤の存在に水系溶媒中で反
応させて得られたものを用いることができる。

このものの物理、化学的性質及び生化学的性質は殆んど
ヘパリンと変らない。本発明に用いられる成分（ｄ）の
重合性ビニルモノマーとしては、ＡＮ重合体にグラフト
するＧＭＡまたはＧＡの共重合体になり得るものであつ
て、これはＡＮ系重合体にグラフトしたＧＭＡまたはＧ
Ａとヘパリン誘導体の二重結合を結ぶものと考えられ、
水系溶媒中で硝酸第２セリウムアンモニウム、２．２′
−アゾビス（２−アミジノプロパン）ハイドロクロライ
ド、過酸化水素一硫酸鉄、等の重合開始剤の存在下に重
合するものであれはよく、かつ、親水性であることが望
ましい。このようなビニルモノマーの例としては、アク
リルアミド、アクリル酸、２−ヒドロキシエチルメタア
クリレート、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン
、Ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ、酢酸ビニル、アリル
スルホン酸ソーダ、アクリル酸メチル及びメタアクリル
酸メチル等がある。本発明のグラフト共重合反応に用い
る水系溶媒としては水が望ましく、モノマーの溶解が不
充分なときは、ヘパリン誘導体が溶解する範囲で有機溶
剤を水に加えることができる。

例えばアセトンと水の比を１：２（容積比）、ホルムア
ミドと水の比を１：９（容積比）程度迄は有機溶剤を加
えることができる。その他、Ｎ−Ｎ−ジメチルアセトア
ミド、Ｎ−Ｎ−ジメチルホルムアミド、メチルエチルケ
トン、ジオキサン等の親水性を持つた溶媒を加えること
ができる。これ等の混合溶媒を用いれば親水性のないス
チレンの如きモノマーでも、少量ならばグラフト共重合
可能である。本発明のグラフト共重合に用いる重合開始
剤の例としては、硝酸第２セリウムアンモニウムに代表
されるセリウム塩系開始剤、過酸化水素一硫酸第１鉄塩
に代表される過酸化水素一金属塩系開始剤、２．２′−
アゾビス（２−アミジノプロパン）ハイドロクロライド
等の水溶性アゾ化合物、代表的なレドツクス開始剤であ
る過硫酸カリ一酸性亜硫酸ソーダ系等が用いられ得る。
好ましい重合開始剤は前３者、特に硝酸第２セリウムア
ンモニウム、過酸化水素一硫酸第１鉄系、２・２′−ア
ゾビス（２−アミジノプロパン）ハイドロクロライドで
ある。本発明のＡＮ系重合体は、平膜、中空系、繊維等
の如く成形されたものが望ましい。

その理由は未成形のものの場合、反応溶媒が極めて限定
され、ヘパリン誘導体の溶解を可能にするものが極めて
見出し難しいこと、及び表面だけにヘパリンを固定すれ
ば十分である場合にも成形物の内面にまで固定され、極
めて不経済であること等である。本発明の好ましい実施
態様は、前記水系溶媒中にＧＡまたはＧＭＡの何れかを
必ず含む、２成分以上のビニルモノマーとＧＡまたはＧ
ＭＡを結合したヘパリン誘導体を溶解する範囲で適当量
加え、これにＡＮ系重合体成形物、たとえば平膜や繊維
状物を入れ、重合開始剤と必要に応じて少量の硝酸を加
え、完全に窒素置換を行つて反応させる。ＡＮ系重合体
、ＧＭＡ（またはＧＡ）、重合曲ビニルモノマー及びヘ
パリン誘導体の反応における仕込比は、溶媒の２０℃付
近における１重量部当りを基準にすると次のようになる
。ＡＮ系重合体の量は、下限は特に制限がなく任意でよ
いが、上限は経験的にいつて４重量部程度まで可能であ
る。

ＧＭＡ（またはＧＡ）の量は０．０００１〜０．０１２
重量部の範囲がよく、この下限は反応性から、また上限
は溶解性からそれぞれきまる。

ＧＭＡ（またはＧＡ）以外の重合゛註ビニルモノマーの
量は、一般にはＧＭＡまたはＧＡより多量ノに加えるが
、通常０．０００５〜６．０重量部程度がよい。

但し、重合性ビニルモノマーの溶媒に対する溶解性から
上限が一義的にきめられる場合もある。ヘパリン誘導体
の量は０．００１〜０．５重量部、好ましくは０．００
５〜０．３重量部の範囲で行う。この下限は反応速度や
反応量、また上限は溶解囲もしくは粘度によつてきめら
れる。重合開始剤の量は、過酸化水素、硝酸第２セリウ
ムアンモニウム、２・２′−アゾビス（２−アミジノプ
ロパン）ハイドロクロライドなどいずれの場合でも溶媒
１１当り０．０１〜５０ｍｍ０！、好ましくは０．０５
〜５ｍｍ０′程度である。

過酸化水素とセリウム塩に夫々添加する硫酸第１鉄と硝
酸は各々の主重合開始剤のＺ〜５倍程度の範囲が良好で
ある。水系溶媒は予じめＯ〜９０℃、望ましくはＯ〜６
０℃に保つておく。

ＡＮ系重合体が中空系であつてその内面にヘパリン誘導
体を結合する場合には、完全に密閉可能な中空糸型人工
腎臓と同様な形態のモジユールを作り、これに同じく密
閉可能なフラスコからヘパリン誘導体、ビニルモノマー
重合開始剤、及び少量の硝酸を加えた水溶液を導入循環
させることにより反応を行う。勿論モジユール、フラス
コ、反応液、を含めた全体の系を完全に窒素置換した後
に反応は開始する。温度は上記の範囲であり反応時間は
温度、開始剤、モノマー濃度、モノマー種類及びヘパリ
ン誘導体に結合しているＧＡまたは、ＧＭＡの量等によ
つて異るが、１０分〜１０時間程度の範囲である。反応
したヘパリン誘導体及び結合モノマーの量は、反応前後
のＡＮ系重合体フイルムの重量差、及びヘパリンのイオ
ウ分の比濁法もしくはイオウ燃焼法等によるヘパリン量
の推定等から精度よく推定値を得ることが出来る。ヘパ
リンの結合を定゛ｌ的にみるには、アズールＡにより染
色して藍紫色へのメタクロマジ一を観察すればよい。ア
クリロニトリル系重合体平膜の場合、結合したヘパリン
の効果は、犬全血を用いたリンドホルムセルによる凝血
時間測定で判定することができる。

本測定法をリンドホルムテストと呼んでいるが、その概
要は次の通りである。即ち、ヘパリンを結合した乾燥重
量約１ｇのフイルムを２５重量％の食塩水５００ｄに１
０時間浸漬し、この操作を食塩水にとりかえて２回くり
返す。これによりイオン結合及びこれに類する離反しや
すいヘパリンを除去する。このフイルムを生理食塩水で
洗い、ガラス板上にのせて、その上から中央に２０ｍｍ
φの孔をあけた厚み５ｍｍのシリコーンがスケツトで押
さえ、更に同一径の孔を有するガラス板で上から押えて
締めつけることにより、リンドホルムセルを組立てる。
犬の頚静脈から最初の０．５ｍ１を流しすてた後の全血
を５ｍ１程度採血して、直ちに正確に０．５ｍ１をフイ
ルムにまんべんなく広げ、最初の２０分間は５分毎に、
２０分後からは２分毎に、４５０傾けて血液が凝固して
動かなくなる迄の時間を測定する。犬３頭について夫々
１回測定して、３頭の犬の血液凝固時間の平均値で示す
。本発明によつて得られた抗凝血性ＡＮ系重合体は、不
純物として少量の開始剤、及びビニルモノマーを含む場
合があるが、比較的容易に水洗によつてこれらは除去で
き、またＡＮ系重合体にグラフト重合するビニルモノマ
ーは、比較的安価な物が使用できるので実用性が高い。

またＡＮ系重合体主鎖に抗凝血性成分を導入する方法に
比し、へ Ｃパリンと云う天然の良好な抗凝血性物質を
極めて効率良く、且つ、大量に固定出来るため、より良
好な抗凝血性を示す。このＡＮ系重合体は適当な反応条
件を選べば、平膜、あるいは中空糸として、透析や瀘適
用の膜として使用可能であり、また繊 ン維の形態で作
成すれば手術用縫合糸としても使用可能である。次に実
施例により、本発明を更に具体的に説明する。

実施例 １ ヘパリンナトリウム（半井化学薬品、１５０１Ｕ／η）
１０グラムを蒸留水に溶解し、１０重量％溶液とする。

これに重合禁示剤としてＰ−メトキシフエノール０．１
％を加えたＧＭＡ５ｍｌを加え、撹拌下５０℃に加熱し
、１６時間反応させた。反 ３応後、反応液をロータリ
ーエバポレタで濃縮し、メタノール１１中に撹拌下投入
し白色粉末沈澱を得た。得られた沈澱を回収し、メタノ
ールで十分洗浄したのち、再び少量の水に溶解させ、同
じ操作を行い沈澱を回収ｕ真空乾燥器で恒量に達する
４・まで乾燥した。得られた物質は出発物質のヘパリン
とほぼ同じ物理的性質を有し、白色で吸湿性の粉末であ
り、水に容易に溶け、メタノール、アセトンなどの有機
溶剤に不溶性である。この生成物を水に溶かしゲルパー
シエーシヨンクロマトグラフ（ＧＰＣ）を測定した所、
ほぼ完全に出発ヘパリンと変らないクロマトグラムを与
え、ヘパリンに結合したＧＭＡの二重結合は、重合を起
していないことが解つた。また赤外スペクトル及びプロ
トンＮＭＲスペクトルからもＧＭＡとヘパリンが結合し
ていることが確かめられた。赤外スペクトルから求めた
結合ＧＭＡ量は、ヘパリン１グラムに対し、約０．２ｍ
ｍ０１であつた。このヘパリン誘導体を〔ｆ〕とし、次
の配合で５００ｍ１の４つ口セパラブルフラスコに仕込
んだ。ＡＮ系重合体フイルムｑ−[メH噛）０．３２グラ
ムＧＭＡ（東京化成１級）は５０℃で穢圧蒸留したもの
を用い、その他の薬品は、購入したもの（和光純薬）を
そのまま用いた。

ＡＮ系重合体フイルムは、ＡＮ／アクリル酸メチル／メ
タアリルスルホン酸ソーダー９３／６／１（仕込み重量
比）より成るモノマーを、過硫酸カリ一亜硫酸ソーダ系
の重合開始剤を用いて水系懸濁液中で重合させ、水洗乾
燥した後、７０％硝酸に溶解し、次いでアプリケータで
ガラス板上に均一にひろげたものを水中に入れて凝固し
、水洗して真空乾燥したものである。上記配合で仕込ん
だ直後に減圧して空気を追い出し別の口から窒素を送り
込む操作を３回くり返し、最後は３０（ｍｌ／分）程度
の速度で窒素を連続的に送り込みながら、溶液をマグネ
チツクスターラ一による撹拌下、反応をすすめた。

フラスコは予じめ３０．０℃に温度コントロールして置
き、１時間後に、ＡＮ系重合体フイルムを取り出して、
大量の水に浸漬することにより反応を停止した。更にこ
のフイルムを大量の水で洗つた後、グラフト率、ヘパリ
ン化率、リンドホルムテスト等により未反応のフイルム
と比較した。グラフト率、へパリン化率は次の式（１）
及び（２）の定義によつた。反応によつて結合したヘパ
リン量（瓜反応物の硫酸根を酸加水分解によつてとり出
し、これに塩化バリウムのゼラチン溶液を加えて比濁法
により測定し、硫酸根の量から推定したものである。次
に測定の結果を示す。これらの結果から、このフイルム
には１．７×１０−５（ｇ／へ）のヘパリンが結合して
おり、著しい血液凝固時間の延長をもたらすことが解る
。

このフイルムの透水速度を圧力差５０ｍ７ＩＬＨｇで測
定した所、未反応フイルムが３７℃で１３０（ｍｌ／Ｈ
ｒｍ２，ｍｍＨｇ）であつたのに比し９３．６（ｍｌ／
Ｈｒ，イ，１ＬｍＨｇ）を示し、膜としての性能もあま
り低下せず、透析用、瀘適用膜としての可能性が大きい
ことがわかつた。実施例 ２ ヘパリンナトリウム５グラムを蒸留水に溶かし、５％溶
液とし、これにＰ−メトキシフエノール０．５％を含む
ＧＡ２ｍｌを加え、４０℃で２４時間反応させた。

反応生成物を実施例１のヘパリン誘導体〔１〕と同様の
方法で回収精製した。この生成物は、赤外スペクトルか
ら二重結合を有するＧＡが結合したヘパリン誘導体であ
ることが確認された。この生成物をヘパリン誘導体〔〕
とし、次の配合で４０℃に温調した恒温槽の中の５００
ｍ１４つロフラスコに仕込んだ。窒素置換を行つた後反
応を開始し、４０℃で３０分間反応させ、十分水洗した
後、次の検査を未反応フイルムとの比較で行つた。

以上の結果から、本発明の方法で充分ヘパリンが結合し
且つ抗凝血性の高いフイルムが得られたことがわかる。

実施例 ３ 次の表−１に示すＡＮ系重合体、重合開始剤、重合性ビ
ニルモノマー、溶媒系でヘパリン誘導体〔１〕を用いて
、実施例１と同じ方法で反応させ、同じ方法でグラフト
率測定、ヘパリン化率測定、リンドホルムテスト等を行
つた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （ａ）、アクリロニトリル系重合体と、（ｂ）、ヘ
   パリンにグリシジルアクリレートまたはグリシジルメタ
   アクリレートを結合して得られたヘパリン誘導体と、（
   ｃ）、グリシジルアクリレートおよびグリシジルメタア
   クリレートから選ばれた少なくとも一つのビニルモノマ
   ーと、（ｄ）、（ｃ）のビニルモノマー以外の他のビニ
   ルモノマーの少なくとも一つとを、水系溶媒中で重合開
   始剤の存在下に、反応させることを特徴とするアクリロ
   ニトリル系重合体に抗血液凝固性を賦与する方法。 ２ アクリロニトリル系重合体が８０重量％以上のアク
   リロニトリルを含有するものである特許請求の範囲第１
   項記載の製造方法。 ３ アクリロニトリル系重合体がアクリロニトリル重合
   体である特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ４ 重合開始剤が過酸化水素−Ｆ＾２＿ｅ＋系、硝酸第
   ２セリウムアンモニウムまたは２・２′−アゾビス（２
   −アミジノプロパン）ハイドロクロライドである特許請
   求の範囲第１項記載の製造方法。 ５ 水系溶媒が水である特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ６ 反応温度が凍結点以上６０℃以下である特許請求の
   範囲第１項記載の製造方法。