JP3181343B2 - 体液浄化用吸着材料の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、体液中の有害成分を吸
着除去するための吸着材料の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】体液中の有害成分除去の目的に、該有害
成分に対して親和性のある物質を共有結合によって水不
溶性担体に固定した吸着材料が、臨床的に広く利用され
ている。これら吸着材料は、患者血液を一旦体外に取り
出し、その血液あるいは血漿分離器で分離した血漿を吸
着材料で処理した後、患者に返血するという形で使用さ
れる。この時、患者から単位時間あたりに導出させる血
液量には限界があるため、単位吸着材料あたりの吸着能
力をいかに高めるかが、該吸着材料の高性能化の最大の
課題である。

【０００３】この吸着能力は、吸着目標物質と親和性の
ある化合物（以下、リガンドと称す）が、水不溶性担体
上の吸着目標物質との接触表面にどれだけ多く存在して
いるかによって決まる。一般に、表面に活性基を有する
水不溶性担体に、アニオン性基を有する化合物などのリ
ガンドを共有結合するに際しては、至適な水素イオン濃
度を与える物質や各種塩を含む水溶液が用いられてき
た。これは、水溶性のリガンドの溶解性を高めることに
よって、水不溶性担体表面の活性基との反応性を高めら
れると考えられてきたため、あるいは溶けずに残ったリ
ガンドが沈澱してしまい、それが水不溶性担体表面に共
有結合を介さずに付着し、後の、例えば臨床使用時に遊
離してくる危険性が考えられていたためである。

【０００４】また、一部に有機溶剤を加えた例もある
が、これもリガンドが溶解し得る有機溶剤を、リガンド
溶解のための溶剤として使用するものであり、上記と同
様の考えに基づくものである。しかし、リガンドを水不
溶性担体上に多く共有結合させるためには、確かに上記
のような方法を用いるなどして、共有結合反応に際して
反応液中のリガンド濃度を高めねばならないのである
が、いくらリガンドの濃度が高くても反応効率が低い
と、共有結合されなかったリガンドは、それだけ多く無
駄に捨てなければならない。工業的に吸着材料を生産し
ようとする場合、いかに効率よくリガンドを水不溶性担
体に共有結合できるかは、非常に重要なことである。

【０００５】例えば、遺伝性の高コレステロール血症を
治療するための、患者の血液中の低比重リポ蛋白質の吸
着材として、活性基を有する水不溶性の担体にアニオン
性基を有する化合物を共有結合してなる吸着材料が知ら
れている（特開昭５９−１９６７３８）。これは、セル
ロファイン等のセルロース製担体にエポキシ活性基を導
入し、デキストラン硫酸を共有結合したものであるが、
この例では、エポキシ活性基を導入したセルロース製担
体２mlに対しデキストラン硫酸ナトリウム０．５ｇを用
いて、共有結合によって固定した際、実際に固定できた
デキストラン硫酸の量は、セルロース製担体１mlあたり
２〜４．３mgにすぎない。すなわち、固定に用いたデキ
ストラン硫酸に対し、実際に固定できた量（固定率）は
わずか０．８〜１．７％にすぎず、残り９９．２〜９
８．３％は利用されず無駄になっており、工業的量産に
は不適な反応工程であると言わざるを得ない。

【０００６】このように反応効率が低いことは、デキス
トラン硫酸のような高価なリガンドを用いる場合のみに
限らず、一般に、リガンドを共有結合してなる吸着材料
に共通した、製造コスト面での非常に深刻な問題であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、体液中の有
害成分を効率良く吸着除去するために、リガンドを多
く、効率良く不溶性担体に共有結合させて、単位吸着材
料あたりの吸着能力を高めた吸着材の製造方法を提供す
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、上記課題
を解決するために鋭意研究した結果、活性基を有する水
不溶性担体にアニオン性基を有する化合物を共有結合さ
せるに際して、反応を極性の有機溶媒の存在下で行うこ
とによって、該アニオン性基を有する化合物の固定率が
格段に高められることを見出し、本発明を完成するにい
たった。

【０００９】一般に、リガンドの水不溶性担体への固定
量を増加させるために、リガンドの溶解濃度を高めるこ
とが実施されているが、この方法は必ずしも固定率を上
げるものではなく、また、共有結合を介さない結合が増
加して安定性、安全性の点からも好ましくない。

【００１０】本発明を行うことにより、リガンドの固定
率が向上する理由は定かではないが、反応液中にリガン
ドとなるアニオン性基を有する化合物を溶かさない有機
溶媒が存在するために、該化合物の溶解性がやや低下
し、その結果、該化合物が溶剤および有機溶媒から逃れ
るような挙動を示し、水不溶性担体と該化合物との反応
の場における局所的な距離が短くなって、両者の実質的
な接触回数が増加し、共有結合の反応性が高まるものと
考えられる。そして、この共有結合反応性の高まりの故
に、アニオン性基を有する化合物が水不溶性担体と共有
結合する数（確率）が増えるのみならず、該化合物１分
子中の担体との共有結合数も増加するので、結果的には
水不溶性担体に固定されるリガンドの数が増えるばかり
でなく、個々のリガンドの結合も強固なものとなり、脱
離しにくい多数のリガンドが水不溶性担体に結合される
ことになると考えられる。

【００１１】次に、本発明をより詳細に述べる。本発明
は、水不溶性担体の活性基を介してアニオン性基を有す
る化合物を共有結合させるに際して、アニオン性基を有
する化合物の共有結合をアニオン性基を有する化合物の
溶解度が１０％以下の極性有機溶媒と水溶液との混合溶
媒中で行うものである。この水溶液には一般に、一定の
水素イオン濃度を与え得る物質を溶解したものが用いら
れる。また、各種塩が溶解されていてもよい。

【００１２】この混合溶媒中の極性有機溶媒の濃度は１
ｖ／ｖ％以上であればよく、また、上限はリガンドが混
合溶媒中に必要濃度の溶解ができる濃度であればよく、
特に制限はないが、あえて好ましい例をあげれば１〜８
０ｖ／ｖ％の範囲であり、より好ましくは５〜６０ｖ／
ｖ％である。

【００１３】本発明でいう極性有機溶媒とは、ジメチル
アセトアミド、ジメチルフォルムアミド、テトラヒドロ
フラン、ジメチルスルフォキシド、ジオキサン、アセト
ン等が挙げられ、特に水不溶性担体上にリガンドを結合
させるために、導入基と反応しない非プロトン性である
ことがより好ましい。この中でより好ましくはジメチル
アセトアミド、ジメチルフォルムアミド等のアミド系溶
媒が挙げられる。

【００１４】これら極性溶媒へのアニオン性基を有する
化合物の溶解性は、共有結合反応に用いる該アニオン性
基を有する化合物の濃度より低ければよく、一概には決
定できないが、一般に、１０％以下であればよい。さら
に、アニオン性基を有する化合物を５〜１０％の低濃度
で共有結合反応するためには、溶解性は１％以下である
ことがより好ましい。

【００１５】本発明でいう水不溶性担体の形状として
は、球状、粒状、糸状、中空糸状、平膜状などいずれも
有効に使用できる。この中で球状または粒状のものが、
体外循環時の体液の流通性より最も好ましい。

【００１６】球状または粒状の平均粒径は、１０〜２，
５００μｍのものが使いやすいが、２５〜１，０００μ
ｍの範囲のものが好ましい。水不溶性担体は、該有害成
分の吸着面積を大きくとれ、実用的な吸着能力を出せる
という観点から、多孔性であることがよい。多孔性担体
の排除限界分子量は、吸着しようとする有害成分の分子
量によって異なるが、１×１０⁴ 以上、１×１０⁸ 以下
のものが好ましい。さらに限定するならば１×１０⁵ 以
上、５×１０⁷ 以下のものがより好ましい。

【００１７】水不溶性担体の具体例を挙げると、例え
ば、アガロース、デキストラン、ポリアクリルアミド等
からなる軟質ゲル、メチルメタクリレート、ポリビニル
アルコール、スチレン、ジビニルベンゼン、ビニルエー
テル、無水マレイン酸、ポリアミド等のうちの一つまた
は複数を構成成分とする合成高分子、およびセルロース
等の天然高分子を原料とする多孔質ポリマーからなる硬
質ゲルなどである。さらに、ヒドロキシエチルメタクリ
レート、ヒドロキシエチルアクリレート等のヒドロキシ
基を有する高分子材料、ビニルアミン、ジメチルアミノ
エチル（メタ）アクリレート等の塩基性含窒素官能基を
有する単量体と塩基性含窒素官能基を有さない重合性単
量体との共重合体、スルフォン酸基、カルボン酸基等の
負電荷官能基を有する高分子材料、セグメント化ポリウ
レタン、セグメント化ポリエステル等のブロック共重合
体、ポリエチレンオキサイド鎖を有する単量体と他の重
合性単量体との共重合体のようなグラフト共重合体等の
コーティング層を有していてもよい。

【００１８】これらのうち、硬質ゲルが体液の流通性の
観点より好ましく用いられる。さらに、より好ましくは
ポリビニルアルコール等からなる合成高分子の硬質ゲル
が、ゲル表面に活性基を比較的容易に得られるため実用
上好ましい。水不溶性担体表面の活性基は、リガンドの
アミノ基、水酸基、カルボキシル基などの活性水素を有
する反応性基と置換および／または付加反応できるもの
であればよい。

【００１９】水不溶性担体に活性基を得る方法の一例と
しては、ハロゲン化シアン法、エピクロルヒドリン法、
ビスエポキシド法、ブロモアセチルブロミド法等が知ら
れている。活性基としては、具体的にはアミノ基、カル
ボキシル基、ヒドロキシル基、チオール基、酸無水物
基、サクシニルイミド基、塩素基、アルデヒド基、アミ
ド基、エポキシ基などが挙げられる。この中で加熱滅菌
時の安定性より、エピクロルヒドリン法で誘導されるエ
ポキシ基が特に好ましい例として挙げられる。

【００２０】以上の活性基を介して本発明下で共有結合
されるアニオン性基を有する化合物とは、その分子中に
硫酸基、カルボキシル基、リン酸基等を持つものであっ
て、ヘパリン、デキストラン硫酸、コンドロイチン硫
酸、コンドロイチンポリ硫酸、ヘパラン硫酸、ケラタン
硫酸、ヘパリチン硫酸、キシラン硫酸、カロニン硫酸、
セルロース硫酸、キチン硫酸、キトサン硫酸、ペクチン
硫酸、イヌリン硫酸、アルギン酸硫酸、グリコーゲン硫
酸、ポリラクトース硫酸、カラゲニン硫酸、デンプン硫
酸、ポリグルコース硫酸、ラミラリン硫酸酸、ガラクタ
ン硫酸、レバン硫酸、メペサルフェート等の硫酸化多
糖、リンタングステン酸、ポリ硫酸化アネトール、ポリ
ビニルアルコール硫酸、ポリリン酸、ポリアクリル酸等
が挙げられる。これらの中でも特に硫酸化多糖におい
て、本発明の効果は大きい。

【００２１】さらに、臨床での実用性の点より最も好ま
しい例として、ヘパリンやデキストラン硫酸が挙げられ
る。これらのアニオン性基を有する化合物の分子量は、
いずれの分子量であってもよいが、分子量５０，０００
以上のもので特に効果がある。

【００２２】以上の、極性の有機溶媒存在下でアニオン
性基を有する化合物を共有結合させた水不溶性担体の用
途としては、低密度および／または極低密度リポ蛋白
質、スルファチド付着性蛋白質、活性化補体成分、アミ
ロイド蛋白Ａ、免疫複合体、抗ＤＮＡ抗体やリウマチ因
子等の自己抗体および／または該自己抗体を生産する免
疫Ｂ細胞、免疫グロブリンＬ鎖、血液凝固第VIII因子、
血液凝固第IX因子、β₂ ミクログロブリン等が挙げられ
る。この中で低密度および／または極低密度リポ蛋白質
の吸着材としての用途が臨床上の有用性が高い。

【００２３】

【発明の効果】活性基を有する水不溶性担体にアニオン
性基を有する化合物を共有結合するに際して、反応を極
性の有機溶媒の存在下で行うことによって、該アニオン
性基を有する化合物の固定率を格段に高めることができ
るので、製造コスト上非常に有効である。同時に、担体
表面に共有結合される該アニオン性基を有する化合物の
量を格段に高められるので、非常に高い吸着能力を持つ
吸着材が得られる。さらに、アニオン性基を有する化合
物の１分子ごとの結合安定性を格段に高められるので、
得られる吸着材は、滅菌や長期保存時にも吸着能力が低
下せず、しかも、臨床使用時の患者体内へのリガンドの
溶出による副作用をなくせるという画期的な効果があ
る。

【００２４】

【実施例】以下に実施例を挙げて説明するが、本発明
は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、
実施例中、デキストラン硫酸固定担体に固定されたデキ
ストラン硫酸量は、中性塩分解法にて測定した。 実施例１ 酢酸ビニル１００ｇ、トリアリルイソシアヌレート４
１．４ｇ（Ｘｄ＝０．３０）、酢酸エチル１００ｇ、ヘ
プタン１００ｇ、ポリ酢酸ビニル（重合度５００）７．
５ｇおよび２，２’−アゾビスイソブチロニトリル３．
８ｇよりなる均一混合液と、ポリビニルアルコール１重
量％、リン酸二水素ナトリウム二水和物０．０５重量％
およびリン酸水素二ナトリウム十二水和物１．５重量％
を溶解した水４００mlとをフラスコに入れ、十分攪拌し
た後、５０℃から終温度６０℃まで徐々に温度を上げつ
つ１５時間、さらに７０℃で５時間加熱攪拌して懸濁重
合を行い、粒状共重合体を得た。濾過水洗、アセトン抽
出後、水酸化ナトリウム４６．５ｇおよびメタノール２
リットルよりなる溶液中で４０℃で１８時間、共重合体
のエステル交換反応を行った。

【００２５】得られた共重合体の平均粒径は１００μ
ｍ、単位重量あたりのビニルアルコール単位（ｑＯＨ）
は６．０ meq／ｇ、排除限界分子量は５×１０⁶ 、膨潤
率８．０ml／ｇであった。次に、エステル交換され、水
で十分に洗浄した後乾燥した共重合体１００ｇを、ジメ
チルスルフォキシド１．０リットルおよびエピクロルヒ
ドリン７８０mlからなる溶液中に懸濁し、４０％水酸化
ナトリウム水溶液３００mlを加え、３０℃にて５時間攪
拌下反応させた。反応終了後、ガラスフィルターで濾過
し、メタノール洗浄の後、十分な量の水で洗浄して、エ
ポキシ活性化担体を得た。

【００２６】次に、エポキシ活性化担体１００mlを、分
子量５００，０００、硫黄含量１８．２ｗｔ％のデキス
トラン硫酸１６ｇ（１０ｗ／ｖ％）、ジメチルアセトア
ミド３２ml（２０ｖ／ｖ％）、０．１モル水酸化ナトリ
ウム液１２８mlの混合液中に懸濁し、５０℃で１６時間
反応させて、デキストラン硫酸固定担体を得た。

【００２７】このデキストラン硫酸固定担体に固定され
たデキストラン硫酸量は、担体１mlあたり１０．２mgで
あり、デキストラン硫酸の固定率は６．４％であった。
この時、ジメチルアセトアミドに対するデキストラン硫
酸の溶解度は１％以下であった。

【００２８】比較例 実施例１におけるデキストラン硫酸の固定反応を、ジメ
チルアセトアミドを加えずに０．１モル水酸化ナトリウ
ム液１６０ml中で行い、非プロトン性有機溶剤非存在下
の例とした。この時得られたデキストラン硫酸固定担体
に固定されたデキストラン硫酸量は、担体１mlあたり
０．６５mgであり、デキストラン硫酸の固定率は０．４
％と、非常に低値であった。

【００２９】実施例２ 実施例１におけるデキストラン硫酸固定反応を、デキス
トラン硫酸３２ｇ（２０ｗ／ｖ％）、ジメチルアセトア
ミド８０ml（５０ｖ／ｖ％）、０．１モル水酸化ナトリ
ウム液８０mlの混合液中で行った。この時得られたデキ
ストラン硫酸固定担体に固定されたデキストラン硫酸量
は、担体１mlあたり２３．９mgであり、デキストラン硫
酸の固定率は６．０％であった。

【００３０】実施例３ 実施例２におけるデキストラン硫酸固定反応を、ジメチ
ルアセトアミドに代えてジメチルフォルムアミド８０ml
（５０ｖ／ｖ％）を用いて行った。この時得られたデキ
ストラン硫酸固定担体に固定されたデキストラン硫酸量
は、担体１mlあたり８．８mgであり、デキストラン硫酸
の固定率は２．２％であった。

【００３１】実施例４ 実施例１におけるデキストラン硫酸固定反応を、デキス
トラン硫酸８ｇ（５ｗ／ｖ％）、ジメチルアセトアミド
４０ml（２５ｖ／ｖ％）、０．１モル水酸化ナトリウム
液１２０mlの混合液中で行った。この時得られたデキス
トラン硫酸固定担体に固定されたデキストラン硫酸量
は、担体１mlあたり４．７mgであり、デキストラン硫酸
の固定率は４．７％であった。

【００３２】実施例５ 実施例１および比較例で得られたそれぞれのデキストラ
ン硫酸固定担体１００mlを、リン酸緩衝生理食塩液（ｐ
Ｈ７．２）中で１２１℃、３０分間の滅菌操作を行っ
た。滅菌操作前後の各々のデキストラン硫酸固定担体１
mlあたりのコレステロール吸着量（mg）を、コレステロ
ール濃度４１０mg／dlのヒト血漿を用いて測定した。測
定結果を表１に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】実施例では比較例に比べて明らかにデキス
トラン硫酸固定量と性能共に高値であり、非プロトン性
有機溶剤の存在下で共有結合させることによって高い吸
着性能が得られた。しかも、実施例１では滅菌操作の前
後でデキストラン硫酸の固定量、性能共に変化はみられ
なかった。これに対して比較例では、滅菌操作の後でデ
キストラン硫酸の固定量、性能共に明らかな低下を示し
た。このことより、非プロトン性有機溶剤の存在下で共
有結合させることによって、デキストラン硫酸を強固
に、安定に固定化できることが確認できた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−135497（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−149341（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−32740（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−114340（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−206046（ＪＰ，Ａ) 米国特許4614513（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61M 1/36 545 B01J 20/22

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 極性の有機溶媒を１〜８０ｖ／ｖ％含む
   溶媒中で、アニオン性基を有する化合物を水不溶性担体
   に共有結合させることを特徴とする体液浄化用吸着材料
   の製造方法。