JPH01261401A - 生体適合性透析膜及びその製法 - Google Patents

生体適合性透析膜及びその製法

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JPH01261401A
JPH01261401A JP1042006A JP4200689A JPH01261401A JP H01261401 A JPH01261401 A JP H01261401A JP 1042006 A JP1042006 A JP 1042006A JP 4200689 A JP4200689 A JP 4200689A JP H01261401 A JPH01261401 A JP H01261401A
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    • C08B37/00272-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
    • C08B37/003Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof

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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 本発明はバイオ相容性透析膜のためのセルロース誘導体
に関する。
従来の技術 米国特許第4278790号明細書からは溶剤として塩
化リチウム及びジメチルアセトアミドを使用したセルロ
ース溶液が公知である。該溶液は塩化リチウム8チまで
及びセルロース約3%までを含有していてよい。該セル
ロース溶液中ではセルロース誘導体を製造することもで
きる。この米国特許明細書によれば該@液はジメチルア
セトアミドと塩化リチウムとの混合物中にセルロースを
入れ、まず約150℃に長時間加熱するというように製
造する。後に生じた溶液を攪拌下に室温に冷却する。
更に、西ドイツ国特許公開第3312022号公報並び
に同第3246417号公報からセルロースエステルか
らなる水溶性繊維が公知である。この水溶性繊維は水及
び生理学的液体に著しく高い吸着力を示す。このことは
多くの使用分野において利点であるかもしれない、しか
し多くの分野においCは欠点である。
米国特許第2759925号、同第2856699号及
び同第3505312号公報から公知のセルロースアセ
タフタレートは高いフタロイル含量を示し、塩の形で水
溶性であり、従って膜材料としては不適である。生成物
は塩の形で存在しないので、水不溶性であり、それゆえ
に常用の親水性添加物を有する、膜形成の際に常用の溶
剤中にも不溶性である。
米国特許第3745202号明細書及び西Pイツ国特許
公開第2300496号公報中にはエステル基及び/又
はエーテル基を有するセルロース誘導体の非対称膜を製
造するための方法が記載されている。
米国特許第4590265号明細書はオゾンでのセルロ
ースエステルの酸化により生じた生成物を記載している
。このセルロース又はセルロース誘導体の酸化により合
成されたセルロース誘導体は酸化剤に依存せずに常に悪
いバイオ相容性を示す。
西ドイツ国特許第2705735号公報からはアンチト
ロンボダン化合物がそこに化学的に結合した、血液透析
用透析膜が公知であり、この際該透析膜は銅オキサムセ
ルロース溶液から再生されたセルロース2層以上の層か
らなり、この層は紡糸ノズルのそれぞれ別々に供給され
るスリットから得られ、アンチトロンボrン作用物質を
化学的に結合して含有する。
特開昭45−203 265号公報は抗凝集特性を有す
る医療器具製造用高分子セルロース製品を記載している
。この際、この製品は、N IJカチオン系及びポリア
ニオン系セルロース84体の混合物であシ、これは相応
するポリマー溶液を混合することにより常法で得られる
。この種の水不溶性塩は、これが塩交換効果により水溶
性又は水中で強力に膨潤する化合物に変換するといつ危
険を有しているので膜材料として不適である。
すでに西ドイツ国特許公開第1720087号公報中で
は、膜のポリマー材料をアルキルハロゲン化物と反応さ
せ、その後得られた材料をカチオン基を有する抗トロン
ボビン化合物(例えばヘパリン又はヘパリノイド化合物
)のアルカリ塩と反応させることにより血液の凝固の危
険を減少させることが提案されている。この際、可能な
アルキルハロゲン化物にはハロゲンアルキルジアルキル
アミンも入る。セルロースも、主にセルロースアセテー
トであるが、可能なポリマーに挙げられゐ。
これら公知の透析膜の抗トロンボデン作用は、変性セル
ロースの置換度が高い時、すなわち少なくとも0.1よ
り大である時、及び特別な工程で比較的高いヘパリン濃
度(0,1〜1重量%溶液)で予めヘパリン化を実施す
る時のみ観察される。
西ドイツ国特許公開第3524596号公報からすでに
改良されたバイオ相容性を有する透析膜が公知であり、
これは変性セルロースの平均置換度が0.02〜0.0
7であることを特徴とする。この変性セルロースからな
る公知透析膜は一般式 %式% 〔式中、Xは−Nν′−及び/又は−鵬一及び/又は−
8−及び/又は−SO−及び/又は一SO2−及び/○
 R 表わし、Yは−R及び/又は−NR2及び/又は−8i
(OR’へ 及び/又は−SO3H及び/又は−COO
H及び/又は−P03H2及び/又は−NHR2もしく
はその塩を表わし、R′は炭素原子数1〜25のアルキ
レン基及び/又はシクロアルキレン基及び/又はアリー
レン基を表わし、R′は水素原子又はRを表わし、Rは
炭素原子数1〜5のアルキル基及び/又はシクロアルキ
ル基及び/又はアリール基を表わす〕の構造で表わされ
る変性セルロースを含有する。
この公知透析膜はすでに血液凝固、白血球減少症及び補
体活性化を著しくもとにもどした。
しかしながら、β−2−ミクログロブリンの吸着はあげ
ることができる程達せられなかった。
ドイツ特許出願p3723897.3号明細書において
は一般式 〔式中、−2−は場合により置換されたアルキレン−、
アルケニレン−、アルキニレン−、シクロアルキレン−
又はベンジシン又はキシリレン基を表わし、Xは−H+
  −NR2s  −背R31−CNJ−COOH+ 
 −SO3H+  −PO(OR) 2 *  −CO
NR2又は−5x(oR)、、を表わし、Rは水素原子
又は炭素原子数1〜25のアルキル−又はアルケニル基
、シクロアルキル−、トリル−又はフェニル基ヲ表わし
、Yは場合により置換された炭素原子数1〜36(7)
アルキル−、アルケニル−、アルキニル基、シクロアル
キル基又ハフェニルー、トリル−又はベンジル基又は −(c2H3)−COoH又は (−CH−CH−CO
OH)基又は■ (CH2)r−H NH−R基を表わし、Rは前記と同じものを表わし、r
 −1〜20、m −0〜2.5、n −0,2〜2.
95であわ、但し、Yが炭素原子数1〜5のアルキル基
、r=0.1又は2の(CH2) −COOH基又はフ
タル酸基である場合、m=0においてn≧1.55であ
り、並びに重合度は400より太きく、LIClの存在
なしにセルロース出発物質の活性化の後に、Li(Jを
用いてジメチルアセトアミド及び/又はN−メチルピロ
リドンの混合物中で均質反応により製造可能である〕の
セルロース誘導体、その製法及び膜及び繊維への使用が
記載されている。
合成もしくは天然ポリマーからなる透析膜を人工腎臓に
使用する場合、相応する薬剤処理により十分阻止するこ
とができるとはいえ、血液の凝固が非常に容易に生じる
という事実と共に1再生セルロースからなる透析膜にお
いては、セルロース膜を有する透析器で腎臓病の治療を
行なう際、透析処理の最初の時間に一過性の白血球減少
が生じる。この作用を白血球減少症という。
白血球減少症は血液循環系中の白血球数の低下である。
人における白血球の数は約4000〜12000細胞/
 rtts3である。
透析における白血球減少症は開始後15分〜20分が最
も強く、この際好中性白血球(これは中性色素又は同時
に酸性及び塩基性色素で着色性の白血球である)はほぼ
完全に消失する。
その後、白血球の数は約1時間の範囲内に再びほぼ出発
値に達するか又はこれを越える。
白血球の回復後、新しい透析器を接続すると、再び白血
球減少症が同じような程度が生じる。
セルロース膜は強い白血球減少症をひきおこす。白血球
減少症の臨床上の意義は科学的に解明されていないが、
再生セルロースからなる透析膜の他の非常に所望の特性
を妨害することなく、白血球減少症の効果を示さない血
液透析用透析膜への要求がある。
再生セルロースからなる膜を用いる血液透析において、
白血球減少症の他に、明らかな補体活性化が確認された
。血清中の補体システムは複雑な、多くの成分からなる
プラスマ酵素システムであυ、これは侵入する外来細胞
(細菌等)による損傷をいろいろな方法で防御する。侵
入有機体に対する抗体が存在する場合、補体特異的に外
来細胞の抗原構造と抗体との複合体によシ活性化される
か、又は他の場合は他の方法により外来細胞の特別な表
面特性により補体活性は行なわれる。補体−システムは
血漿蛋白質に起因する。活性化後、この蛋白質特異的に
一定の順序に相互に反応し、終わりに細胞破損性複合体
が形成され、これが外来細胞を破壊する。
個々の成分からはペプチドが遊離し、炎症徴候が生じ、
時々有機体にとって不所望な病的な結果となることもあ
る。再生セルロースからなる血液透析膜における活性化
は二者択一の方法により行なわれる。客観的纜はこの補
体活性化は補体72グメン) C’3a及びC5aの測
定により確認されゐ。
この関連においては、次の文献を示す: D、E。
Chenoweth 尋著、Kidney Intar
natioal、第24巻、第764頁以降、1983
年及びり、E。
Chenowe th著、Asaio−Journal
、第7巻、第44頁以降、1984年。
カルパル−トンネル−症候群(Karpal−Tunn
el −Syndrom )は変性セルロース誘導体に
より影響される。この現像もできるだけ生じないような
、他のセルロースの変性への著しい要求がある。
発明が解決しようとする課題 従って、本発明の課題は白血球減少症、補体活性化及び
血液凝固に関して膜に最適な特性を付与し、更にカルパ
ル−トンネル−効果の原因となるβ−2−マイクログロ
ブリンを大量に吸着する変性セルロースを供給すること
であった。
課題を解決するための手段 この課題は一般式 〔式中、セルは非変性セルロース分子又はキチン分子の
ヒドロキシル基なしの骨格基を表わし、8は非変性セル
ロース分子においては6であり、キチン分子においては
2であわ、 R′はCH3及び/又はC2H,及び/又はC3H,を
表わし、 XはCO−R及び/又はC3−R及び/又rriCO−
CR’1−CO−CHR’i及び/又はCO−OR及び
/又はCONH−R及び/又はCONR’R及び/又は
CSNH−PI及び/又はC8Hm’R及び/又はSO
2−R及び/又はSO2NFr’R及び/又はSO−R
及び/又はSONF(’R及び/又はPO3H2(塩)
及び/又はPO2R’R及び/又はp<及び/又はR−
COoH(塩)及び/又はR−so、H(塩)及び/又
はR及び/又はCH2−CH2−Ny′2及び/又はC
H2−CH2−SO2−Rを表わし、Rはアルキル及び
/又はアルケニル及び/又はアルキニル(直鎖及び/又
は分枝鎖であり、かつ置換されていてもよく、この際炭
素鎖はヘテロ原子例えば0.8. N、 P、 Si並
びにCO−又はCOO−基で中断されていてもよい)及
び/又はシクロアルキル(ヘテロ原子を有していてもよ
く、かつ/又は置換されていてもよい)及び/又はアリ
ール及び/又はアリールアルキル及び/又はアリールア
ルケニル及び/又はアリールアルキニル(ヘテロ原子を
有していてもよく、かつ/又は置換されていてもよい)
及び/又はビスアリール(置換されていてもよい)及び
/又は縮合芳香族化合物基(置換されていてもよい)及
し矢は複素環式化合物基(を換されていてもよい)を表
わし、 Rの定義における置換基は−NR′6及び/又は−N”
R”5及び/又は塩であってよい−COOH及び/又は
−COom’及び/ 又B−CONR//2及び/又は
−CO−X′及び/又は塩であってよい−CSOH及び
/又は−C10m’及び/又は−C8NR/2及び/又
は塩であってよい一8O3H及び/又は−5a3式′及
び/又は−SO2NRi及び/又は−8Fr及び/又は
−som’及び/又は−SONRi及び/又は塩であっ
てよい−PO3H2及び/又は−PO(0R″)、及び
/又は−PO2H(NR′≦)及び/又は−po (N
Ry’ ) 2及び/又け−PO2H2及び/又は−P
OH(Om’)及び/又は−CN及び/又は−NO2及
び/又は−Of及び/又はハロゲン及び/又は−81(
On’)3であり、 ν′はH又はRを表わし、 y″はRを表わし、 x+tは0.75〜2.85を表わし、tは0〜2.8
5を表わし、 Xは0〜2,85を表わし、 rはO〜1を表わす〕で表わされる構造を有する変性セ
ルロースにより特徴づけられた変性セルO−スにより解
決する。
1(分度が100〜500.特に150〜350である
のが有利である。
x+tが1,10〜2.35である場合、C3a−活性
化の著しい減少が示されることにより優れている変性セ
ルロースが得られる。
rが0.05〜0.60の範囲にあるのが有利である。
本発明の昧Mは゛、セルロース及び/又はセルロースエ
ーテル及び/又はキチン及び/又はキチンエーテルと酸
クロリド及び/又は酸無水物及び/又は酸及び/又はエ
ステル及び/又はケテン及び/又はジケテン及び/又は
クロル炭酸エステル及び/又は炭酸ジエステル及び/又
は2.5−ジケトオキサゾリジン及び/又はイサト酸無
水物及び/又はイソシアネート及び/又はカルバモイル
クロリド及び/又はチオシアネート及び/又はチオカル
バモイルクロリド及び/又はスルホン酸クロリド及び/
又はスルホン酸無水物及び/又はN−クロル−スルホン
アミr及び/又はスルフィン酸クロリド及び/′又はN
−クロル−スルフィンアミv及び/又は燐酸無水物及び
/又はホスホン酸無水物及び/又はホスホン酸クロリド
及び/又は亜燐酸及び/又はホスフィン酸無水物及び/
又はエチレンオキシド−及び/又はエチレンスルフイド
−及び/又はエチレンイミノ−及び/又はラクトン−及
び/又はスルトン−及び/又は脱離可能なオニウム化合
物及び/又はアルキルアミンエタノール硫酸エステル及
ヒ/又ハアルキルスルホンエタノール硫酸エステルとを
反応させることによシ優れている、本発明による変性セ
ルロースの製法でもある。
本発明の範囲において、補体活性化はフラグメン) C
5aにより評価する。このためには試験管内で4時間に
わたってヘパリン化血漿600Mを有効交換面積1 m
2の透析機を通して血漿流100IIIt/分で循環さ
せた。血漿中のC5a −フラグメントをRIA法(U
pjohn −Te5t )により測定した。そのつど
の測定時点での相対的補体活性化度を開始値を有する試
料採取時点に対する濃度の比の形成によりパーセンテー
ジで計Jllた。評価の丸めには循環時間4時間後の測
定値を使用した。平面膜をヘパリン化血漿と6時間恒温
保持し、引き続き、C3a−7ラグメントを測定する。
長時間透析患者におけるβ−2−ミクログロブリン濃度
の上昇は再生セルロースからなる膜の使用によυ観察さ
れ、このことはこの膜が分子範囲1000〜20000
’においてあまり透過性でなく、従ってミクログロブリ
ンは透析において十分量で除去されないということに起
因する。再生セルロースからなる常用の膜にβ−2−ミ
クログロブリンはほとんど吸着されない。
ところが、本発明によるセルロース誘導体は予期しな力
・つた程にこのことに寄与することができる。
膜に吸着されるβ−2−ミクログロブリン含量を本発明
において次のように測定する。
物質(透析膜)各500〜中に人血漿101を加え、6
7℃で30分間恒温保持する。この人血漿はβ−2−ミ
クログロブリンを13.679/!含有する。この試料
を3000 rpzで15分間遠心分離する。上澄中の
β−2−ミクログロブリンの含量を確認する。引き続き
、試料を燐酸塩緩衝塩水苔10+a/で2回洗浄する。
洗浄液中にはミクログロブリン含量が同様に確認された
。最初のβ−2−ミクログロブリン含量と、吸着しなか
った量との差から吸着さnたβ−2−ミクログロブリン
の量をパーセンテージで計算することができる。
平均重合度DPをDIN 54270によるクエン(C
uen )溶液中で測定した。エーテル化度及び/又は
エステル化度を、置換基に関して公知であシ、典型的で
ある分析結果につき測定した、例えば窒素をケールプー
ル法により、硫黄はシエー二が−(8ch’o’nig
et )法により、又は燐をモリブデン法により、場合
により鹸化の前及び後の差から測定した。
実施例 発明を次の実施例につき詳細に説明する二側  1 111三頚フルペン中で塩化メチレン300m1、酢酸
40.4 、!i’(0,64モル)及び酢酸無水物1
12.3g(1,1モル)からなる混合物中にジエチル
アミンエチルセルロース(DB −0,15) 35.
369CO,2モル)を懸濁させる。その後、酢酸10
.9(0,16モル)中に溶かしたベルクロル酸3.6
2.9(0,036モル)をゆっくりと滴加する。その
際、温度は45℃まで上昇する。1.5時間後、透明な
粘性溶液が生じた。酢酸カリウム6.929 (0,0
4モル)を添加した後、塩化メチレンを留去し、反応生
成物をメタノールで沈殿させ、洗浄し、60°Gで真空
乾燥箱中で乾燥させる。
この際、次の特性を有するジエチルアミンエチルセルロ
ースアセテート52.5gが得られ九ニアセチル基含量
  :t−2,3 ジエチルアミノエチル基含量:  r −0,13重合
度      :DP−270 ゾエチルアミノエチル−0,13−セルロース−2,3
アセテート47.9を蟻酸360.9中に溶かした。該
溶液を水50g及びPEC) 40070、?で希釈し
、濾過し、脱気し、キャピラル膜とする。これは次の特
性を示す: 壁厚     :10μm 内径     :200μm 限外濾過率  : 6.3 m1Ax・m2vz・H&
 (37°C)ビタミンB12透過性:6.510−3
m/m1n  (37℃)非変性セルロースに対してC
3a−減少は98チを有する。
例2〜26 例1の方法を基礎として、第1及び2表中に記載した多
糖類誘導体を製造し、公知法により平面膜とし、その補
体活性化をフラグメントC5aにつき測定した。
例27 例1の方法を基礎として、キチンをアセチル化し、全ア
セチル基含量D8−2.05である生じた生成物をフェ
ニルイソシアネートでフェニルカルバメート誘導体に変
換した。11三頚フラヌフ中で、トルエン5001nl
中にアセチル化キチン49.639 (0,2モル)を
懸濁させる。この混合物にフェニルインシアネート11
.90.i?(0,10モル)及びビリシン15.SO
 & <0.20モル)(触媒)を添加した。反応の完
結のために混合物を48時間還流下に加熱した。反応生
成物を濾別し、冷及び熱メタノールで洗浄し、真空乾燥
箱中で60°Cで乾燥させた。この際、次の特性を有す
るフェニルカルバメートキチン誘導体が得られたニ アセチル基含量  :t−2,05 フェニルカルバメート基含量:  x −0,15この
キチン化合物から製造した膜は非変性セルロースに対し
てC3a−減少98%を示した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一般式 〔式中、セルは非変性セルロース分子又はキチン分子の
    ヒドロキシル基なしの骨格基を表わし、Sは非変性セル
    ロース分子においては3であり、キチン分子においては
    2であり、R′はCH_3及び/又はC_2H_5及び
    /又はC_3H_7を表わし、 XはCO−R及び/又はCS−R及び/又はCO−CR
    ″_2−CO−CHR″_2及び/又はCO−OR及び
    /又はCONH−R及び/又はCONR″R及び/又は
    CSNH−R及び/又はCSNR″R及び/又はSO_
    2−R及び/又はSO_2NR″R及び/又はSO−R
    及び/又はSONR″R及び/又はPO_3H_2(塩
    )及び/又はPO_2R″R及び/又はPOR″_2及
    び/又はPO(OR″)_2及び/又はCR″_2−C
    R″(OH)−R及び/又はCR″_2−CR″(SH
    )−R及び/又はCR″_2−CR″_2−NHR及び
    /又はR−COOH(塩)及び/又はR−SO_3H(
    塩)及び/又はR及び/又はCH_2−CH_2−NR
    ″及び/又はCH_2−CH_2−SO_2−Rを表わ
    し、Rはアルキル及び/又はアルケニル及び/ 又はアルキニル(直鎖及び/又は分枝鎖であり、かつ置
    換されていてもよく、この際炭素鎖はヘテロ原子並びに
    CO−又はCOO−基で中断されていてもよい)及び/
    又はシクロアルキル(ヘテロ原子を有していてもよく、
    かつ/又は置換されていてもよい)及び/又はアリール
    及び/又はアリールアルキル及び/又はアリールアルケ
    ニル及び/又はアリールアルキニル(ヘテロ原子を有し
    ていてもよく、かつ/又は置換されていてもよい)及び
    /又はビスアリール(置換されていてもよい)及び/又
    は縮合芳香族化合物基(置換されていてもよい)及び/
    又は複素環式化合物基(置換されていてもよい)を表わ
    し、 Rの定義における置換基は−NR″_2及び/又は−N
    ^+R″_3及び/又は塩であつてよい−COOH及び
    /又は−COOR″及び/又は−CONR″_2及び/
    又は−CO−R″及び/又は塩であつてよい−CSOH
    及び/又は−CSOR″及び/又は−CSNR″_2及
    び/又は塩であつてよい−SO_3H及び/又は−SO
    _3R″及び/又は−SO_2NR″_2及び/又は−
    SR″及び/又は−SOR″及び/又は−SONR″2
    及び/又は塩であってよい−PO_3H_2及び/又は
    −PO(OR″)_2及び/又は−PO_2H(NR″
    _2)及び/又は−PO(NR″_2)_2及び/又は
    −PO_2H_2及び/又は−POH(OR″)及び/
    又は−CN及び/又は−NO_2及び/又は−OR″及
    び/又はハロゲン及び/又は−Si(OR″)_3であ
    り、R″はH又はRを表わし、 R″′はRを表わし、 x+tは0.75〜2.85を表わし、 tは0〜2.85を表わし、 xは0〜2.85を表わし、 rは0〜1を表わす〕で表わされる構造を 有する変性セルロース。 2、重合度が100〜500である請求項1記載の変性
    セルロース。 3、重合度が150〜350である請求項2記載の変性
    セルロース。 4、x+tが1.10〜2.65の範囲にある請求項1
    から3までのいずれか1項記載の変性セルロース。 5、rが0.05〜0.60の範囲にある請求項1から
    4までのいずれか1項記載の変性セルロース。 6、請求項1から5までのいずれか1項記載の変性セル
    ロースを製造するために、セルロース及び/又はセルロ
    ースエーテル及び/又はキチン及び/又はキチンエーテ
    ルと酸クロリド及び/又は酸無水物及び/又は酸及び/
    又は酸エステル及び/又はケテン及び/又はジケテン及
    び/又はクロル炭酸エステル及び/又は炭酸ジエステル
    及び/又は2,5−ジケトオキサゾリジン及び/又はイ
    サト酸無水物及び/又はイソシアネート及び/又はカル
    バモイルクロリド及び/又はチオシアネート及び/又は
    チオカルバモイルクロリド及び/又はスルホン酸クロリ
    ド及び/又はスルホン酸無水物及び/又はN−クロル−
    スルホンアミド及び/又はスルフィン酸クロリド及び/
    又はN−クロル−スルフィンアミド及び/又は燐酸無水
    物及び/又はホスホン酸無水物及び/又はホスホン酸ク
    ロリド及び/又は亜燐酸及び/又はホスフィン酸無水物
    及び/又はエチレンオキシド−及び/又はエチレンスル
    フイド−及び/又はエチレンイミノ−及び/又はラクト
    ン−及び/又はスルトン−及び/又は脱離可能なオニウ
    ム化合物及び/又はアルキルアミノエタノール硫酸エス
    テル及び/又はアルキルスルホンエタノール硫酸エステ
    ルとを反応させることを特徴とする変性セルロースの製
    法。
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