JP2003149096A - 血液濾過膜および方法 - Google Patents
血液濾過膜および方法Info
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Abstract
球、さらには白血球を短時間で取得する方法を提供す
る。 【解決手段】 上記課題は、孔径が0.5〜40μm
で、孔径のバラツキが変動係数20%以下の膜からなる
血液濾過膜と、同一の平均孔径の膜あるいは異なる平均
孔径の膜を2枚以上用いることによる血液濾過方法によ
って解決される。
Description
去するための濾過膜、およびその濾過膜を用いて全血か
ら赤血球あるいは白血球を捕捉して回収する方法に関す
る。
質、脂質、電解質、酵素、抗原、抗体などの種類や濃度
の測定は、通常全血を遠心分離して得られる血清または
血漿を検体として行われている。しかし、遠心分離には
手間と時間を要し、特に少数の検体を急いで処理したい
ときあるいは現場検査などには、電気を動力として遠心
分離機を必要とする遠心分離法は不向きである。そこ
で、濾過により全血から血清あるいは血漿を分離回収す
る方法が検討されてきた。
得る方法には、富士写真フイルム(株)製の「プラズマ
フィルターPF」として市販され、特開平2000−8
1432号公報で知られているように、3〜6枚のガラ
ス繊維濾紙をプラスチック製のホルダーに装填して、吸
引により全血を濾過する方法がある。しかし、この濾過
方法では、血漿を150μL程度濾過できるものの全血
を3mL程度必要とし、微量の全血を濾過することがで
きない。
あるいは血漿を得る方法には、特開平10−18591
0号公報に記載された3次元多孔質体を用る方法があ
り、ポリスルホン膜、酢酸セルロース膜などが知られて
いる。しかし、この膜は孔径を均一に作成するのは難し
い。
これをもとに遺伝子を回収して遺伝子解析あるいは遺伝
子診断に用いることが、近年盛んに行われるようになっ
てきており、全血から白血球を回収する技術が必要とな
ってきている。
テルモ(株)社製の「イムノガード(登録商標) III−
RC」で実用化されているポリウレタン多孔質フィルタ
ー,日本ポール(株)社で販売している「ポール輸血フィ
ルターPL1J」で実用化されているポリエステルフィ
ルターなどが知られている。しかし、このフィルターは
輸血用の全血から白血球を除去するためのものであり、
微量の全血から白血球を捕捉して白血球を回収すること
が難しい。
しか採血できない場合など、微量の全血から血清あるい
は血漿を急いで得る方法が求められている。また、濾過
によって全血から血球を捕捉する方法において、遺伝子
診断等に用いるために白血球のみを分画して採取する方
法が求められている。
いることで、微量の全血から血球のみを捕捉して血清あ
るいは血漿を回収することができること、および均一な
孔径の大きさによって全血の白血球のみを捕捉して回収
できることを見出した。
プロラクトン、ポリ−3−ヒドロキシブチレート、アガ
ロース、ポリ−2−ヒドロキシエチルアクリレート、ポ
リスルホンなどの非水溶性溶媒に溶解する高分子化合物
を用いることができるが、ポリ−ε−カプロラクトンを
用いることが好ましい。
膜を形成させることができるが、両親媒性の素材を添加
することが好ましい。両親媒性の素材としては、例えば
両親媒性ポリアクリルアミドがある。
重量比0:1〜1:0の範囲で使用することが好まし
い。より好ましくは、重量比5:1〜20:1の範囲で
ある。
ム、ジクロロメタン、四塩化炭素、シクロヘキサンなど
膜の素材となる高分子化合物を溶解させることができる
非水溶性の溶媒であればよい。キャストするときのポリ
マー濃度は、高分子膜を形成できる濃度であればよく、
工業的に大量生産をするためには、0.1wt%以上の
できる限り高い濃度で製膜することが望ましい。
プロラクトンを、非水溶性の溶媒、例えばクロロホルム
に溶解させているので、高湿度空気によって溶媒を蒸発
させるときに気化熱により空気中の水分が結露し、それ
が溶媒の蒸発とともに徐々に成長して直径0.5〜40
μm程度のサイズの水滴になる。この水滴には非水溶性
のポリ−ε−カプロラクトンは溶解できないから、この
部分が孔(ポア)となった膜が得られる。例えばシャー
レに2次元的にキャストしているので、成長した水滴
は、球の2次元的最密充填構造様に規則正しく配列し、
結果としてハニカム構造の膜が得られる。
調節してシャーレ等の支持層に供給し、雰囲気あるいは
吹き付ける空気の温度、湿度を制御することで、溶媒の
蒸発スピード、結露スピードを制御することによって、
制御することができる。更に、微量の界面活性剤を添加
して水滴の融合を抑えて安定化させることによって、よ
り規則正しいハニカム構造の膜を作成することができ
る。
0%および80%のものを主に用いたが、膜の表面に空
気中の水分を結露させることができる湿度であればよ
く、温度によって20〜100%の相対湿度であればよ
いし、空気に限らず窒素、アルゴンなどの比較的不活性
なガスを用いてもよい。
表面に空気中の水分を結露させることができ、キャスト
に用いた溶媒を蒸発させることができる流量であればよ
い。
度は、キャストに用いた溶媒が蒸発することができる温
度であればよく、実験室レベルでは15〜32℃、生産
レベルでは5〜80℃の温度であることが望ましい。
の種類、吹き付ける空気の相対湿度・温度・流量を変え
ることによって、結露、水滴の成長、溶媒の蒸発速度を
制御し、様々な孔径の規則正しいハニカム様の構造の膜
を得ることができ、血液中の成分である、直径約3μm
の血小板、直径約15μmの白血球、変形能が大きいが
直径約7μmの赤血球を、孔径のサイズを変えることに
より各々を分離できるフィルターとして使用できる。
によって、フィルターとして分離できる能力を高めるこ
とができる。更に、孔径の異なる複数の膜を積層するこ
とによって、幾つかの生体物質を同時に分離する或いは
分画することができる。例えば、孔径5.5〜8.5μ
mの膜と孔径3.5μm以下の膜を積層して孔径の大き
い膜側から全血を供給することによって、孔径の大きい
膜で白血球を捕捉し、孔径の小さい膜で赤血球を捕捉す
ることが同時に達成できる。
することで、透析などの血液浄化に代表されるような標
的生体物質の選択的分離回収技術としての期待ができ
る。
がほぼ一定の複数の孔が規則正しく配列し、このような
孔が膜を貫通している構造をいう。孔の断面に特に限定
は無く、円形、楕円形、六角形、長方形、正方形等の形
状でよい。
説明するが、本発明の範囲は下記の実施例に限定される
ことはない。
(1) 平均分子量7万〜10万のポリ−ε−カプロラクトン
(化合物1)と両親媒性ポリアクリルアミド(化合物
2)を重量比で10:1の割合で混合したクロロホルム
溶液(ポリマー濃度として0.1〜2wt%)を、直径
10cmのシャーレ上に5mLキャストし、相対湿度3
0〜80%の高湿度空気を毎分1〜20Lの流量で吹き
付け、クロロホルム溶媒を蒸発させることによって、柔
軟性、弾性を有し、力学強度の強いハニカム様構造の膜
を得た。
光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡で観察したところ、0.
5〜40μmの孔径のハニカム様の構造の膜であり、表
面から裏面へ単一層の孔で貫通している構造であった。
孔径はキャストした全面にわたってきれいな円形をして
おり、サイズもほぼ同一であった。撮影した写真から孔
径を計測し、孔径の分布を求めると変動係数でCV10
%以下であることがわかった。また、レーザーを用いた
光散乱の評価でキャストした膜全面にわたって10次以
上の回折光が観測できたことから、規則性の極めて高い
ポーラスフィルムを作成することができたことがわかっ
た。
(2) 膜となる物質として化合物2からなる両親媒性ポリアク
リルアミドを用い、キャストする溶媒をクロロホルム、
ベンゼン、トルエン、キシレンと変え、溶液濃度を1.
0g/L、キャスト量を30μLとし、キャストさせる
基板にガラスを用い、高湿度空気の流量を0.09L/
分にし、相対湿度を85%にし、温度を20℃にしたと
きに作成できる膜の溶媒依存を評価した。このときの形
態観察結果を図1に示す。図1において、孔径は、上か
ら0.5μm〜10μmである。
(3) 膜となる物質として化合物1からなるポリ−ε−カプロ
ラクトンと化合物2からなる両親媒性ポリアクリルアミ
ドを重量比で10:1の割合で用い、溶媒としてクロロ
ホルムを用い、溶液濃度を10.0g/Lにし、キャス
トする量を5、10、20mLと変え、キャストさせる
基板にガラスを用い、高湿度空気の流量を2.0L/分
にし、相対湿度を30%にし、温度を20℃にしたとき
に作成できる膜のキャスト量依存を評価した。このとき
の形態観察結果を図2に示す。図2において、孔径は、
上から8μm〜35μmである。
(4) 膜となる物質として化合物1からなるポリ−ε−カプロ
ラクトンと化合物2からなる両親媒性ポリアクリルアミ
ドを重量比で10:1の割合で用い、溶媒としてクロロ
ホルムを用い、溶液濃度を1、5、10、20g/Lと
変え、キャスト量を10mLとし、キャストさせる基板
にハイドロゲルを用い、高湿度空気の流量を2.0L/
分にし、相対湿度を30%にし、温度を20℃にしたと
きに作成できる膜の溶液濃度依存を評価した。このとき
の形態観察結果を図3に示す。図3において、孔径は、
最小15μm、最大25μmである。
(5) 膜となる物質として化合物1からなるポリ−ε−カプロ
ラクトンを用い、溶媒としてクロロホルムを用い、溶液
濃度を1.0g/Lとし、キャスト量を5mLとし、キ
ャストさせる基板をアガロースゲル、ガラス、マイカ、
PHEMAと変え、高湿度空気の流量を2.0L/分に
し、相対湿度を30%にし、温度を20℃にしたときに
作成できる膜のキャスト基板依存を評価した。このとき
の形態観察結果を図4に示す。図4において、孔径は、
最小7μm、最大14μmである。
すべて20μmである。
るに先立ち、粒径が既知のポリスチレン粒子の通過実験
を行い、孔径を変えることによって通過する粒子の種類
と通過率を調べた。結果を表1に示す。孔径5.5〜
8.5μmの膜を用いると、直径3μmの粒子は通過す
るが直径10μm以上の粒子は全く通過しないことを初
めて明らかにすることができた。
白血球の捕捉実験を行った。孔径5.2μm、9.8μ
mの膜を用い、ヘパリン採血管で採血した人全血を濾過
させ、血球計算板に血液をキャストして白血球の数を計
測したところ、濾過前では4800個/μLあった白血
球数が、濾過後は0個/μLになっていることがわかっ
た(表2)。また、濾過した濾液を3000回転で10
分遠心分離して得られた上清の色を目視で確認したとこ
ろ、溶血は確認されなかった。
赤血球の捕捉実験を行った。孔径3.5〜5.5μmの
膜を用い、各々直径5mmに3枚打ち抜いて積層してニ
トロセルロース膜の上に静置した。ヘパリン採血管で採
血したヘマトクリット値40%のヒト全血を、同一全血
を遠心分離して得られた血漿で希釈してヘマトクリット
値2.5%に調製した全血にしたものを、積層した膜の
上に5μL点着して10秒間放置し、その後に積層した
膜を持ち上げ、濾過されてニトロセルロース膜に転写し
た血漿に赤血球の赤い色が残存しているかどうかの評価
を行ったところ、孔径が3.5μmの膜で赤い色が見と
められず、赤血球を捕捉できていることが確認できた
(表3)。
るいは血漿と血球を分離し、さらには白血球のみを捕捉
して分離することができる。
依存を示したものである。
スト量依存を示したものである。
依存を示したものである。
トする基板依存を示したものである。
Claims (4)
- 【請求項1】 孔径が0.5〜40μmで、孔径のバラ
ツキが変動係数20%以下の膜からなる血液濾過膜 - 【請求項2】 ハニカム様構造を有する請求項1に記載
の血液濾過膜 - 【請求項3】 ポリ−ε−カプロラクトンを主とする物
質からなる請求項1または請求項2に記載の血液濾過膜 - 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載
の、同一の平均孔径の膜あるいは異なる平均孔径の膜を
2枚以上用いることによる血液濾過方法
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