JP2002102332A - 細胞吸着材および体外循環用カラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、血液中から炎症性白血球を、高い効
率で選択的に吸着して効率よく体外循環でき、かつ、安
全な細胞吸着材および体外循環用カラムを提供せんとす
るものである。 【解決手段】本発明の細胞吸着材は、繊維の直径が３〜
１０μｍで、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ³ を超え０．３
０ｇ／ｃｍ³以下の不織布からなることを特徴とするも
のであり、また、体外循環用カラムは、かかる細胞吸着
材を充填してなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸着材、つまり、
体外循環により白血球、特に炎症性白血球（顆粒球、単
球）を除去するための細胞吸着材および体外循環用カラ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】臓器の疎血再環流障害、敗血症、潰瘍性
大腸炎、クローン病、ＳＩＲＳ、感染症などの炎症性疾
患では血液中に顆粒球などの炎症性白血球が増えてくる
ことが以前から知られており、体外循環によって炎症性
白血球を除去することは重要である。

【０００３】白血球を除去する材料として、例えば、溶
融ブロー法により繊維直径が３μｍ未満で、嵩密度が
０．１５ｇ／ｃｍ³ を超え０．５０ｇ／ｃｍ³ 以下の不
織布を作り、これを輸血用白血球除去フィルターとして
用いることが、特開昭６０−１９３４６８号公報に開示
されている。また、それを応用した体外循環用白血球除
去カラムが開発されている（日本ア（アを削除）フェレ
シス学会誌 １９（１）：３８−４１，２０００）。し
かし、このカラムは体外循環において、目づまりが生
じ、圧力が上昇するという問題がある。これを克服する
ために、流路材としてスペーサが用いられているが、そ
れによっても血液の処理効率が落ちるという問題があっ
た。また、顆粒球だけでなく、かなりのリンパ球が除去
されるという問題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の問題点に鑑み、血液中から炎症性白血球を、高い
効率で選択的に吸着して効率よく体外循環でき、かつ、
安全な細胞吸着材および体外循環用カラムを提供せんと
するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次のような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明の細胞吸着材は、繊維の直径が３
〜１０μｍで、嵩密度が０．１５ｇ／ｃｍ³ を超え０．
３０ｇ／ｃｍ³以下の不織布からなることを特徴とする
ものである。

【０００６】また、本発明の体外循環用カラムは、かか
る細胞吸着材を充填してなることを特徴とするものであ
る。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明は、前記課題、つまり血液
中から炎症性白血球を、高い効率で選択的に吸着して効
率よく体外循環でき、かつ、安全な細胞吸着材につい
て、鋭意検討し、従来技術の吸着材の問題が、繊維径が
小さすぎるため目詰まり等を生じてしまうことに着目
し、特定な繊維径の極細繊維を特定な嵩密度の不織布に
してみたところ、かかる課題を一挙に解決することを究
明したものである。

【０００８】本発明の不織布の素材としては、ナイロン
などのポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリ
ル系、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを使用するこ
とができる。

【０００９】本発明の不織布の嵩密度は、大きすぎると
目ずまりしやすく、逆に小さすぎると形態保持性が悪く
なるので、０．１５ｇ／ｃｍ³を超え０．３０ｇ／ｃｍ³
以下 であることが重要であり、好ましくは０．１５ｇ／
ｃｍ³を超え０．２５ｇ／ｃｍ³ 以下であるものが使用
される。

【００１０】また、かかる不織布を構成する繊維の直径
は、吸着性能および目詰まり防止の上で３〜１０μｍの
極細であることが重要であり、好ましくは３〜８μｍの
ものが使用される。

【００１１】本発明の不織布は、多芯海島型繊維、特に
多芯海島型複合繊維からつくられる。すなわち、かかる
複合繊維を用いて不織布にしてから、この不織布を、形
態保持性を良くするためと、嵩密度を調整するために、
ニールドパンチした後、海成分を溶解することによっ
て、容易に製造することができる。かかる不織布の島成
分を構成する素材としては、前記ポリマ、つまりナイロ
ンなどのポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニト
リル系、ポリエチレン、ポリプロピレンなどを使用する
ことができる。また、海成分を構成する素材としては、
溶媒で容易に溶解するポリマであればよく、特にポリス
チレンが安価で好ましく使用される。かかる溶媒として
は、海成分を溶解するが、島成分を溶解しないもの、た
とえば島成分がポリスチレンの場合は、トリクレン、ト
ルエンなどが好ましく用いられる。また、多芯海島型複
合繊維の島数は、好ましくは５〜１００個であるが、特
に好ましくは１０〜５０個がよい。また、海成分の割合
は、該複合繊維の好ましくは７０重量％以下、特に好ま
しくは１０〜５０重量％がよい。

【００１２】本発明において、前記０．１５ｇ／ｃｍ³
を超え０．３０ｇ／ｃｍ³以下 という嵩密度範囲は、か
かる複合繊維の海島比率は、もちろん、さらにニードル
パンチのパンチング回数および針本数を制御することに
よって、随意に設定することができる。

【００１３】本発明の不織布に、さらにアミノ基を有す
るポリマをコーテイングすると、炎症性白血球とエンド
トキシン、スーパー抗原などの細菌由来の毒素を同時に
除去することができるので好ましい。かかる細菌由来の
毒素は、血液中の白血球を活性化し、炎症性白血球を増
大させる作用がある。

【００１４】かかるアミノ基としては、脂肪族アミノ基
を意味し、その具体例として、アミノ基を持つ環状ペプ
チド残基、ポリアルキレンイミン残基、ベンジルアミノ
基、１級、２級、３級のアルキルアミノ基を使用するこ
とができる。そのなかでも、好ましくはアミノ基を持つ
環状ペプチド残基、ポリアルキレイミン残基、さらに好
ましくはアミノ基を持つ環状ペプチド残基が、細菌由来
の毒素に対する吸着性能が高くてよい。

【００１５】より具体的には、アミノ基をもつ環状ペプ
チドは、２個以上、５０個以下、より好ましくは４個以
上１６個以下のアミノ酸からなる環状ペプチドであっ
て、その側鎖に１個以上のアミノ基をもつものであれば
良く、特に制限はない。その具体例としては、ポリミキ
シンＢ、ポリミキシンＥ、コリスチン、グラミシジンＳ
あるいはこれらのアルキルあるいはアシル誘導体などを
使用することができる。

【００１６】また、本発明で言うポリアルキレイミン残
基とは、ポリエチレンイミン、ポリヘキサメチレンイミ
ンおよびポリ（エチレンイミン・デカメチレンイミン）
共重合体で代表されるポリアルキレンイミンまたはその
窒素原子の一部を、ｎ−ヘキシルブロマイド、ｎ−デカ
ニルブロマイド、ｎ−ステアリルブロマイドなどで代表
されるハロゲン化炭化水素の単独または混合物でアルキ
ル化したもの、または、酪酸、バレイン酸、ラウリル
酸、ミリスチン酸、レノレイン酸、ステアリル酸などの
脂肪酸でアシル化したものを意味する。

【００１７】かかるアミノ基を有するポリマの該ポリマ
中におけるアミノ基の適正な結合量、すなわち、固定化
密度は、ポリマの化学構造によって異なるが、少なすぎ
るとその機能が発現されず、一方、多すぎると、ポリマ
の優れた機械的性質が損なわれるので、繰り返し単位当
たり、好ましくは０．０００１〜１個、さらに好ましく
は０．００１〜０．５個の範囲にあるのがよい。

【００１８】かかるアミノ基を有するポリマを構成する
ポリマとしては、水に不溶で、かつ、アミノ基を共有結
合で固定化できるものであれば、特に制限はないが、そ
の具体例としては、ポリ（ｐ−フェニレンエーテルスル
ホン）：−｛（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄）−ＳＯ₂ −（ｐ−Ｃ₆ Ｈ
₄ ）−Ｏ−｝ｎ−やユーデル・ポリスルホン：−｛（ｐ
−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−ＳＯ₂ −（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｏ−（ｐ−
Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｃ（ＣＨ ₃ ）₂ −（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｏ｝
ｎ−のほか、−｛（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−ＳＯ₂ −（ｐ−Ｃ
₆ Ｈ₄ ）−Ｏ−（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｏ｝ｎ−、−｛（ｐ
−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−ＳＯ₂ −（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｓ−（ｐ−
Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｏ｝ｎ−、−｛（ｐ−Ｃ₆Ｈ₄ ）−ＳＯ₂
−（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｏ−（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｃ（ＣＦ
₃ ）₂ −（ｐ−Ｃ₆ Ｈ₄ ）−Ｏ｝ｎ−などで代表される
ポリスルホン系重合体、ポリエーテルイミド、ポリイミ
ド、ポリアミド、ポリエーテル、ポリフェニレンサルフ
ァイド、ポリスチレン、アクリルポリマなどで、かつ、
アミノ基を共有結合で固定化できる反応性官能基を持つ
ものが使用される。そのなかでも、ポリスルホン系重合
体は安定性が高く、また形状保持性が良いので好ましく
用いられる。

【００１９】かかる反応性官能基としては、ハロメチル
基、ハロアセチル基、ハロアセトアミドメチル基、ハロ
ゲン化アルキル基などの活性ハロゲン基、エポキサイド
基、カルボキシル基、イソシアン酸基、チオイソシアン
酸基、酸無水物基などを使用することができるが、とり
わけ、活性ハロゲン基は、製造が容易な上に、反応性が
高く、該固定化反応が温和な条件で遂行できると共に、
この際生じる共有結合が化学的に安定であることから好
ましく使用される。

【００２０】さらに具体的な例としては、クロルアセト
アミドメチルポリスチレン、クロルアセトアミドメチル
化したユーデル・ポリスルホン、クロルアセトアミドメ
チル化したポリエーテルイミドなどが使用される。さら
に、これらのポリマーは有機溶媒に対し可溶であるもの
が、成型のしやすさの上から、特に好ましく使用され
る。

【００２１】本発明の細胞吸着材は、かかるアミノ基有
するポリマを該不織布にコーティングしてつくられる
が、その際に、該ポリマを溶媒、たとえば塩化メチレ
ン、テトラヒドロフラン、Ｎ，Ｎージメチルホルムアミ
ドなどに溶かし、この溶液に該不織布を浸したのち、該
溶媒を蒸発させることにより容易に製造される。

【００２２】かかる吸着材を体外循環に用いる場合、抗
凝固剤のヘパリンで処理して用いると、血液適合性が向
上するので、好ましい。

【００２３】本発明の体外循環用カラムは前記細胞吸着
材をカラムに充填することによって製造することができ
る。カラムの構成としては、細胞吸着材を平板状に充填
したカラム、細胞吸着材が円筒形状にまかれてなる円筒
状フィルターが、両端部に血液入口と血液出口とを有す
る円筒容器に納められているカラム、細胞吸着材が円筒
状に巻かれてなる中空円筒状フィルターが、その両端部
を封止された状態で血液入口と血液出口とを有する円筒
状容器納められており、容器の血液出口は前記中空円筒
状フィルターの外周部に通じる部位に、また容器の血液
出口は前記中空円筒状フィルターの内周部に通じる部位
にそれぞれ設けられているカラムが好ましい。そのなか
でも、中空円筒状フィルターを用いたカラムは、血液中
の炎症性白血球の大部分が、円筒形状フィルターの外周
部の大きな面積の不織布で迅速に除去され、除去されず
に残ったわずかな炎症性白血球も、円筒形状フィルター
の内周部に到って、その小さな面積の不織布でも十分に
除去され、効率的な炎症性白血球除去が可能であるの
で、最も好ましい。

【００２４】

【実施例】以下、実験例により、本発明をさらに具体的
に説明する。

【００２５】［実施例１］海成分がポリスチレン、島成
分がポリエステルからなる多芯海島型複合繊維（島数１
６個、海成分の割合３０％）のシート状物を作製した
後、ニードルパンチすることによって不織布を得た。次
に、この不織布をトリクレンで処理して海成分のポリス
チレンを溶解することによって、繊維の直径が４μｍ
で、嵩密度が０．２０ｇ／ｃｍ³ （目付１００ｇ／
ｍ²）のポリエステル不織布を作製した（実施例１：吸
着材１）。

【００２６】この不織布を直径４．７ｃｍの円形に切断
したもの５枚を重ねて円形のフィルターカラム（有効直
径４．２ｃｍ）に充填した。このカラムに白血球（５７
００個／μｌ）を含む牛血を２ｍｌ／分の流速で通液し
たところ、圧力損失が１００ｍｍＨｇに達するまでの時
間は８０分であり、その時の顆粒球除去率は９８％以上
で、リンパ球除去率は７０％であった。

【００２７】次に溶融ブロー法で繊維の直径が２μｍ
で、嵩密度が０．２０ｇ／ｃｍ³（目付１００ｇ／ｍ²）
のポリエステル不織布を作製し（比較例１）、前記と同
様の通液試験を行ったところ、圧力損失が１００ｍｍＨ
ｇに達するまでの時間は４０分と短く、またその時の顆
粒球除去率は９８％以上であったがリンパ球除去率も９
８％以上であった。

【００２８】以上の結果から本発明の吸着材は、目詰ま
りしにくいため吸着濾過寿命が非常に長く、また炎症性
の白血球である顆粒球を選択的に除去できることが分か
る。

【００２９】［実施例２］ニトロベンゼン３２ｍＬと硫
酸６４ｍＬの混合溶液を０℃に冷却後、８．４ｇのＮ−
メチロール−α−クロルアセトアミドを加えて、溶解
し、これを、１０℃のユーデルポリスルホンＰ３５００
の３Ｌのニトロベンゼン溶液（３００ｇ／３Ｌ）に、良
く撹拌しながら加え、さらに、室温で３時間撹拌した。
その後、反応混合物を大過剰の冷メタノール中に入れ、
ポリマーを沈殿させた。沈殿をメタノールで良く洗った
後、乾燥して、３０７ｇのα−クロルアセトアミドメチ
ル化ポリスルホン（置換率：０．１；重合体−Ａ）を得
た。

【００３０】次に、ポリミキシンＢ硫酸塩４ｇを１４０
ｍＬのジメチルスルホキシドと１００ｍＬのジメチルア
セトアミドの混合溶液に溶かし、５Ｎー水酸化ナトリウ
ム５．０ｍＬを加えた溶液に、上記で得た重合体−Ａの
８ｇを１００ｍＬのジメチルアセトアミドと１００ｍＬ
のジメチルスルホキシドからなる混合溶媒に溶かしたも
のを加え、室温で４８時間撹拌した。反応混合物を大過
剰の希塩酸中に入れ、ポリマを沈殿させ、沈殿物を水で
よく洗った後、乾燥して、アミノ基を有するポリマ（重
合体ー１）８．８ｇを得た。

【００３１】この重合体ー１の３ｇを１５０ｍＬのジメ
チルホルムアミドに溶かした溶液に、実施例１で作製し
た繊維直径４μｍのポリエステル不織布（嵩密度０．２
０ｇ／ｃｍ³ ）および繊維直径２０μｍポリエステル不
織布（嵩密度０．２０ｇ／ｃｍ³ ）各１．５ｇを１時間
浸した後、液を絞り、乾燥して、該アミノ基を有するポ
リマ（重合体ー１）をコーテイングした吸着材（実施例
２：吸着材２）および比較例２を得た。

【００３２】前記実施例２および比較例２の各０．５ｇ
をオートクレーブ滅菌した後、それぞれ１５ｍｌのエン
ドトキシンを含む牛血清で吸着能の評価（３７℃２時
間）をしたところ、表１の結果が得られた。

【００３３】

【表１】

【００３４】さらに、実施例２および比較例２について
顆粒球の吸着性を調べ、表２の結果を得た。

【００３５】ニュージランド・ホワイト種ウサギ（体重
３．５ｋｇ）にＬＰＳ（Ｅ．ｃｏｌｉＯ１１１：Ｂ４を
１００μｇ／ｍＬ濃度に溶かしたもの）を体重１ｋｇあ
たり５μｇを耳静脈から投与し、さらに１４日後に同量
のＬＰＳを投与した後、２日後に耳動脈から採血して、
以下の評価に用いた。

【００３６】吸着材５０ｍｇを２ｍｌの上記血液に入
れ、３７℃で１時間振とうした後、血球の組成を自動血
液分析器で調べ、また、フローサイトメーターで、顆粒
球とリンパ球の比率を求め、それぞれの血球の数を計算
したところ、表２の結果が得られた。

【００３７】

【表２】

【００３８】表１と表２から、実施例２のものは、エン
ドトキシンと顆粒球の双方を比較例２のものに比べて高
い効率で良く吸着することが分かる。

【００３９】［実施例３］実施例１で作製した繊維直径
が４μｍで、嵩密度が０．２０ｇ／ｃｍ³のポリエステ
ル不織布を幅１６ｃｍに切断し、外径１ｃｍのポリプロ
ピレン製の円筒型メッシュの周囲に巻いていき、長さ１
００ｃｍ分の不織布を巻いたところで、外径２．８ｃｍ
の筒状となった。内径３．５ｃｍ、長さ１７ｃｍの円筒
型のポリプロピレン製の容器に収め、両端をポリウレタ
ン樹脂で封止し、最後に血液の入口と出口を有するキャ
ップを円筒型ポリプロピレンの両端に融着させることに
より、本発明の中空円筒型フィルターを用いたカラムを
得た。

【００４０】このカラムに白血球（５７００個／μｌ）
を含む牛血を２０ｍｌ／分の流速で６０分通液したとこ
ろ、圧力損失は３０ｍｍＨｇ以下で、顆粒球除去率は９
８％以上であり、非常に良好であった。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、臓器の疎血再環流障
害、敗血症、潰瘍性大腸炎、クローン病、ＳＩＲＳ、感
染症などの炎症性疾患に有効に利用することができ、か
つ、安全な細胞吸着材を再現性よく提供することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ０１Ｊ 20/26 Ｂ０１Ｊ 20/26 Ｈ Ｌ Ｆターム(参考） 4C077 AA09 BB03 CC01 CC06 EE01 KK11 MM01 NN02 PP07 PP13 PP15 4D019 AA03 BA12 BB03 BB10 BC05 CB06 DA03 DA06 4G066 AB27B AC03B AC13A AC13C AC14C AC17B AC17C AC23B AC23C AC26B AC26C AD10B BA05 BA18 BA20 CA20 DA12 EA01 EA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維の直径が３〜１０μｍで、嵩密度が
   ０．１５ｇ／ｃｍ³ を超え０．３０ｇ／ｃｍ³以下の不
   織布からなることを特徴とする細胞吸着材。
2. 【請求項２】 該繊維が、少なくとも表面にアミノ基を
   有する請求項１記載の細胞吸着材。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の細胞吸着材を
   充填してなることを特徴とする体外循環用カラム。
4. 【請求項４】 請求項３において、該細胞吸着材が、円
   筒状に巻かれて充填されて中空円筒状フィルターを構成
   しており、該フィルターの両端面が封止された状態で血
   液入口と血液出口とを有する円筒状容器に納められてな
   るカラムであって、該容器の血液入口は、該中空円筒状
   フィルターの外周面に通じる部位に、また該容器の出口
   は、該中空円筒状フィルターの内周面に通じる部位に、
   それぞれ設けられていることを特徴とする体外循環用カ
   ラム。