JPS618107A - 微多孔質膜の製造法 - Google Patents

微多孔質膜の製造法

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JPS618107A
JPS618107A JP59127279A JP12727984A JPS618107A JP S618107 A JPS618107 A JP S618107A JP 59127279 A JP59127279 A JP 59127279A JP 12727984 A JP12727984 A JP 12727984A JP S618107 A JPS618107 A JP S618107A
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microporous membrane
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hydroxybutyric acid
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Takemoto Kamata
健資 鎌田
Masaharu Oda
雅春 小田
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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、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、濾過、ガス交換等に広く応用されている
。%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シ、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。従って
、現在、生体適合性があシ゛、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−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シ、
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ってくる。
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、抗凝血性に優れた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モル係以上含む熱加塑性ポリエステ
ルと、少なくとも一種類以上の物質から々る第二成分と
の混我物から、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 H30 を基本縁シ返し単位とする脂肪族ポリエステル、即ち、
=xリヒドロキシブチレート(以下、rp■BJと略す
)である。本発明で用いるPHBその繰シ返し単位の8
0モルチ以上が3−ヒドロキシ酪酸単位であるものを用
いる。P)fBは主に微生物によって合成され、アイソ
タクチックな光学活性を有する結晶性ポリマーで、17
8℃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って製造する場合、例えば
微生物アルカリダネス・ユートロフス、アゾトバクタ−
・ピネランディなどをグルコースによシ培養すると、あ
る期間生物内にPHBが生産される。更に、このグルコ
ースと共にグロビオyli、3−ヒドロキシグロビオン
酸、3−エトキシゾロピオン酸、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って、3−
ヒドロキシ酪酸単位の他に下記繰返し単位(I)及び(
If)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。
(1)  −o@cH(cHρ・CH2C0−(I[)
  −0・CR’R2・(OR’R’ )・co−nは
O又は1以上の整数、R’、R2,R3JR’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=
R’ = Hであるときは、R1はメチル基でないもの
とする。
PHHの分子量は微生物培養条件によって変化し、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、PI(Bの分子量は膜
の孔径を左右する因子とな)、分子量の大きいPHBを
用いればよ)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、d IJママ−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々ければならない。
有機ポリマーとしては、例えば、ポリスチレン、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、シュウ酸アンモニウム、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シ、分子量の大きいものは大きい
孔径の膜が得られる。
通常、1,000〜200万のものが好ましい。
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、フィルム状、中空繊維状、チューブ
状、いずれの形態とするかはその用途によって異なるが
、本発明ではいずれの形態でも作ることが可能である。
血液の濾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整し、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シ押し出し冷却固化
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
ノール等カ挙げられる。
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
フィ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
速度が溶融法では冷却速度が膜の孔径を左右する因子と
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、延伸によっ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。
次込で、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0.01〜5
0 J%/m2hrx+xHgの値を有することから、
空孔は互に連結し、涙過膜としての性能を示すことがわ
かる。PHBは微生物によって容易に分解されるため、
本発明によって得られる微多孔質膜は限外濾過膜などの
用途以外に、チーーブ状に賦形することによシ人工血管
や気管として、またフィルム状に賦形することによシ熱
傷カバー材としての用途に、さらに、集材を含んだ球状
に賦形することにより徐放性と有する薬として用いるこ
とが出来るO 実施例 以下、実施例について本発明をよシ具体的に説明する。
実施例 1 アゾトバクタ−・ビネランデー(Azotobacte
rvinelandl) IFOI 3581と脱イオ
ン水1!当シ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/容量チに2HPO
40,I CaC120,11 MgSO4・7H200,4 FeSO4”7H200,012 (皿、)6MO,0244H200,01NaCt0.
4 CaCO20,Of ZnOO,002 MnCか4H200,01 CuC4”4H20o、 OOl CaCl2’6H200,001 培養後、培養液と遠心分離(6000rpm)によって
菌体を分離し、更に脱イオン水およびアセトンで洗浄し
、遠心分離操作を繰シ返しsoy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。菌体を濾過し、そのF液を61のn−へキサン
中に注ぎ、凝固物を分離し、乾燥させ3219の白色粉
末を得た。
この粉末は元素分析、■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
?リメタクリル酸メチル(PMMA )の重量平均分子
量(MY )が、それぞれMW=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で混合攪拌した後、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的60μ
mのフィルムを得た。こ、のフィ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
 (MW= 2.8万)から得られた膜のそれぞれ3.
000倍および7.ooo倍走査型電子顕微鏡(SFM
)写真を示す。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88M写真から
読み取っ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っ
て計算した。
Riは88M写真よシ読み取った個々の孔径であシ、R
はその算術平均値、nは個数で100個とした。
これよ!7 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、また孔径も良く整ったもの
であることがわかる。更に、これらの透水速度が0.0
1〜5017m *h?;ymHgの値を示すととから
空孔は互に連結し、濾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 /4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(cacz2)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ィルター
〇−2を用いて濾過した。これら第一成分と第二成分と
を混合比l:1で混合攪拌し、ガラス板上に流延した後
、溶媒を蒸発させて膜厚的40μmのフィルムを得た。
次に、このフィルムをエチルアルコール中に浸漬し、C
aCl−2のみを除去し均一に白化した膜を得た。この
膜の88M写真から読み取っ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。
第1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(sgM)写真(3000倍
)であり、第2図は同じ膜のSEM写真(5,000倍
)である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、3−ヒドロキシ酪酸単位を80モル%以上含む熱加
    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0.01〜50l/m^2・hr・mm
    Hgを有す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。
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