KR970007243B1

KR970007243B1 - 수용성 셀룰로스 유도체 및 생체 적합성 재료

Info

Publication number: KR970007243B1
Application number: KR1019930703052A
Authority: KR
Inventors: 노부오 나카바야시; 가즈히코 이시하라
Original assignee: 니혼 유시 가부시키가이샤; 오카모토 기네오
Priority date: 1992-02-13
Filing date: 1993-02-12
Publication date: 1997-05-07
Also published as: EP0580871A4; EP0580871B1; EP0580871A1; JP3138316B2; DE69319031T2; DE69319031D1; US5368733A; JPH05345802A; WO1993016117A1

Abstract

내용없음

Description

수용성 셀룰로스 유도체 및 생체 적합성 재료

현재, 만성신부전증 환자의 연명법으로서 혈액투석, 혈액여과 등의 혈액정화법이 사용되고 있으며 우리나라(일본)에 있어서 혈액정화법 적용 환자는 10만인을 초과한다. 혈액정화의 원리는 혈액과 투석액을 박막을 통하여 접촉시켜서, 혈액중의 노폐물이나 대산산물을 투석액중에 확산 제거하여, 다시 잉여의 수분을 압력차를 이용하여 제거하는 것에 있다. 혈액정화를 행하는 경우에는 혈액정화기가 사용되고 있다. 이것은 중공사를 묶은 혈액회로가 하우징에 수납이 되어 있는 것으로, 중공상의 내부를 혈액이, 외측을 투석액이 흐르는 구조로 되어 있다.

종래, 혈액정화를 행하는 경우에는 혈액정화기 내에서의 혈액응고반응을 억제하기 위해 헤파린 등의 혈액응고제의 연속투여가 행하여지고 있다. 그러나, 혈액정화기의 용질제거 성능이 개량되어, 20년에 미치는 장기간 연명이 가능하게 되어 있는 현재, 헤파린을 사용하는 문제가 차례로 지적이 되어 있다. 특히 헤파린의 장기간 투여에 의한 지질대사 이상 등의 간장장해, 출혈시간의 연장 또는 알레르기 반응은 환자에 대한 부작용으로서 인정이 되어 있다. 이와 같은 관점에서 혈액정화요법때에 항응고제의 사용량을 감소시키든가 또는 전혀 사용하지 않아도 혈액응고를 일으키지 않는 혈액적합성 등에 우수한 생체적합성 재료의 개발이 요망되어 왔다.

그래서 예컨대 셀룰로스계 중공사의 혈액적합성을 개선하는 시도로서, 폴리에틸렌 옥사이드와 같은 친수성 고분자를 표면에 공유결합시키거나, 제3급 아미노기를 가지는 고분자로 표면처리하는 방법 등의 셀룰로스막 소재를 가지는 보체활성화의 억제에 관한 보고가 되어 있다. 그러나 이들의 중공사에서는 혈액응고를 억제하는 것이 어렵고, 역시 다량의 항응고제의 투여가 필요하며, 이와 같은 기재로서의 셀룰로스에 대한 친화성과 생체적합성을 갖추는 물질 자체의 개발이 요망되고 있다.

본 발명의 목적은 생체적합성과 셀룰로스에 대한 친화성의 쌍방을 가지는 신규한 수용성 셀룰로스 유도체를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 생체적합성에 우수하며, 혈액정화기 등에 이용이 가능한 생체적합성 재료를 제공하는 것이다.

발명의 개시

본 발명에 의하면 수용성 셀룰로스에 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린(이하 MPC라 칭함)을 그래프트 중합시켜서 얻어지는 하기 식(Ⅰ)

(식중, n는 1 내지 100의 정수를 나타냄.)으로 표시되는 구조단위를 가지는 수용성 셀룰로스 유도체가 제공이 된다.

또 본 발명에 의하면, 상기 수용성 셀룰로스 유도체를 유효성분으로 함유하는 생체적합성 재료가 제공된다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

이하 본 발명을 다시 상세하게 설명한다.

본 발명의 수용성 셀룰로스 유도체는 수용성 셀룰로스에 MPC를 그래프트 중합시켜서 얻어지는 상기 식(I)으로 표시되는 구조단위를 가지는 중합체로서, 상기 식(Ⅰ) 중의 n은 1 내지 100의 정수, 바람직하게는 1 내지 30의 정수이다. 또 수용성 셀룰로스 유도체의 겔퍼미에이션 크로마토그래피(이하라 칭함)에 의한 분자량이 폴리에틸렌 글리콜 환산으로 1.0×10⁴∼1.0×10⁶의 범위인 것이 바람직하다. 분자량이 1.0×10⁴미만의 경우에는, 생체적합성 재료로서 사용할 때에 안정된 피막형성을 할 수 없고 1.0×10⁶을 초과하는 경우에는 물에 대한 용해성이 저하하는 것이 바람직하지 않다. 또 수용성 셀룰로스에 그래프트 중합이 되는 MPC 양은, 수용성 셀룰로스 유도체 전량에 대하여, 5 내지 70중량%인 것이 바람직하다. 5중량% 미만의 경우에는 예컨대 항혈전재료로 한 때에 항혈전성이 저하하며, 또 70중량%를 초과하는 경우에는 셀룰로스와의 친화성이 저하하여 바람직하지 않다.

본 발명의 수용성 셀룰로스 유도체를 제조할 때에 사용하는 상기 수용성 셀룰로스는 예컨대 셀룰로스 미결정을 무수아세트산-황산으로 아세틸화와 동시에 가수분해하고, 이어서 알카리 존재하에서 탈아세틸화하는 공지의 방법(「셀룰로스 핸드북」소부에히로시편, 아사쿠라쇼오텐 발행, 1958)등에 의해서 얻을 수가 있으며, 또 MPC는예컨대 2-히드록시에틸메타크릴레이트와, 2-클로로-2-옥소-1,3,2-디옥사포스포란과의 축합물을 60℃의 아세토니트릴에서 15시간 트리메틸아민과 반응시키는 공지의 방법(Polym. J., 22권, p355∼360(1990)) 등에 의해서 얻을 수가 있다.

본 발명의 수용성 셀룰로스 유도체를 제조할 때의 상기 MPC의 수용성 셀룰로스에의 그래프트 중합반응은, 예컨대 수용액계에 있어서, 수용성 셀룰로스상에 라디칼을 생성시키는 세륨이온 함유 화합물이나 과산화수소 등의 과산화물 등을 개시제로서 중합시키면 좋고, 반응온도는 셀룰로스의 분해, MPC의 단독중합을 억제하여, 셀룰로스상에 라디칼을 생성시키기 위해서, 바람직하게는 30 내지 65℃, 특히 바람직하게는 40 내지 50℃이다. 또 중합시간은, 바람직하게는 30분 내지 3시간, MPC의 그래프트 중합수율을 고려하면 1 또는 2시간이 특히 바람직하다. 또한 그래프트 중합시킬 때의 MPC의 첨가량은, 수용성 셀룰로스에 대하여 10 내지 1000배(중량비)로 하는 것이 바람직하다. MPC의 첨가량이 10배 미만의 경우에는, 예컨대 생체적합성을 발현하는데 충분한 MPC의 그래프트량을 얻지 못하고, 1000배를 초과하는 경우에는 MPC의 단독중합체의 생성량이 현저하게 많게 됨으로 바람직하지 않다.

본 발명의 생체적합성 재료는 상기 수용성 셀룰로스 유도체가 유효성분으로서 함유되어 있으면, 그의 형태는 특히 한정되는 것이 아니며 예컨대 피막 등으로서 사용할 수 가 있다. 구체적으로는 상기 수용성 셀룰로스 유도체를 소망의 농도를 희석한 수용액으로 하여, 셀룰로스제 중공사내를 통과시킨 후, 실온정도에 있어서 1 내지 24시간 진공건조시키는 방법 등에 의해서, 그 중공사 내면에 피막을 형성하여, 혈액 등의 생체액적합성 재료로서 사용할 수가 있는 외에, 상기 수용성 셀룰로스 유도체 수용액 자체를 공지의 방법에 의해서, 중공사 또는 생체막 등으로 형성할 수 있다.

본 발명의 수용성 셀룰로스 유도체는 생체적합성과 셀룰로스에 대한 친화성의 쌍방을 가짐으로, 각종 생체적합성 재료의 원료로서 유용하다. 또 본 발명의 생체적합성 재료는 상기 수용성 셀룰로스 유도체를 유효성분으로 함으로, 생체적합성이 우수하며, 혈액정화기 등에 이용이 가능하다.

본 발명은 우수한 혈액적합성 등의 생체적합성을 가지는 신규한 수용성 셀룰로스 유도체 및 혈액적합성 재료에 관한 것이다.

제1도는 실시예 1에서 제조한 MPC 그래프트 셀룰로스의 적외흡수 스펙트럼을 표시한 그래프,

제2도는 미처리의 셀룰로스 중공사내를 60분간 혈소판 다혈장을 통과시킨 후의 내면의 주사형 전자현미경 사진이다.

제3도는 본 발명의 생체적합성 재료로 피막이 된 셀룰로스 중공사내를 60분간 혈소판 다혈장을 통과시킨 후의 내면의 주사형 전자현미경 사진.

제4도는 미처리의 셀룰로스 중공사내를 전형통과시킨 후의 내면의 주사형 전자현미경 사진.

제5도는 본 발명의 생체적합성 재료로 피막이 된 셀룰로스 중공사를 젼혈통과시킨 후의 내면의 주사형 전자현미경 사진이다.

이하 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해서 다시 상세하게 설명하나 본 발명은 이것에 한정이 되는 것은 아니다.

실시예 1

MPC의 셀룰로스에의 그래프트화 반응 셀룰로스 미분말 10g을 무수아세트산 38㎖와 빙초산 38㎖와의 혼합액에 분산시켜서, 진한 황산 4㎖를 가한 후, 50℃에서 1시간 교반하여, 투명한 액체를 얻었다. 이어서 얻어진 투명한 액체를 아세톤중에 적하하여 재침전시켜서, 여과함으로써 저분자화합물을 제거한 후, 진공건조하여 아세틸 셀룰로스 9.5g을 얻었다. 얻어진 아세틸 셀룰로스 2.5g에 1N 탄산나트륨 수용액 50㎖와 3N 수산화나트륨 수용액 100㎖를 가하고 교반하여 탈아세틸화하였다. 반응액에 염산을 가하여 중화하고, 그 용액을 투석막내에 넣어 수중에서 3일간 투석하여 저분자물질을 제거하여, 수용성 셀룰로스 수용액을 얻었다. 용액의 1부를 취하여, 가열 건조한 후 셀룰로스의 중량농도를 결정하고, 물로 희석하여 0.5중량%의 용액으로 하였다. 이 용액 10㎖에 질산세륨 암모늄 0.17g 및 0.1N 질산 3㎖를 가한 후, 다시 MPC 0.9g을 가하여, 알루곤으로 10분간 치환하였다. 용기에 밀전을 하고 40℃에서 1시간 교반하여 그래프트 중합을 수행하였다. 반응종료후, 투석막내에 넣어, 물에 대하여 투석하여, MPC 그래프트 셀룰로스를 정제하였다. 얻어진 MPC 그래프트 셀룰로스의 적외흡수 스펙트럼을 제1도에 표시했다. 또 셀룰로스에 그래프트된 MPC 양은 인산의 정량에 의해서 구한 결과, 10.1중량%였으며, 겔퍼미에이션 크로마토그래피에 의해서 구한 분자량은 폴리에틸렌 글리콜 환산으로 1.2×10⁵였다.

실시예 2 내지 5

MPC 첨가량을 표 1에 표시한 대로 대치한 이외는 실시예 1과 마찬가지의 반응을 수행하여, MPC 그래프트 수용성 셀룰로스를 얻었다. 그래프트된 MPC의 양 및 분자량의 측정결과를 표 1에 표시했다.

수용성 MPC 그래프트 셀룰로스의 합성결과

[표 1]

실시예 6 내지 9

큐프라암모늄법에 의해 제조된 재생 셀룰로스제 중공사(내경 200μm, 길이 10cm)에 실시예 2 내지 5에서 제조한 MPC 그래프트 셀룰로스 수용액을 유속 5㎖/분에서 통과시켰다. 내부에 MPC 그래프트 셀룰로스 수용액을 채운 상태에서 10분간 방치한후, 용액을 공기에 의해서 밀어내어, 그대로 즉시 실온에서 3시간 진공건조하였다. 피복이 된 MPC 그래프트 셀룰로스의 양을 표 2에 표시했다.

셀룰로스 중공사의 0.5중량% MPC 그래프트 셀룰로스 수용액에 의한 피복결과

[표 2]

실시예 10 내지 12

표 3에 표시한 MPC 그래프트 셀룰로스 수용액을 사용하여, 그 수용액의 농도를 1.0중량%로 하여, 다시 중공사에의 통과속도를 10㎖/분으로 한 이외의 실시예 6 내지 9와 마찬가지로 중공사에의 MPC 그래프트 셀룰로스의 피복을 하였다. 피복이 된 MPC 그래프트 셀룰로스량을 표 3에 표시했다.

셀룰로스 중공사의 1.0중량% MPC 그래프트 셀룰로스 수용액에 의한 피복결과

[표 3 ]

실시예 13 내지 18, 비교예 1 및 2

혈액적합성의 평가

표 4에 표시한 MPC 그래프트 셀룰로스로 내면을 피복한 셀룰로스제 중공사(실시예 13 내지 16) 또는 MPC 그래프트 셀룰로스로 피복하지 않은 미처리의 셀룰로스제 중공사(비교예 1)를 각각 480개 묶은 모듈(총막면적 0.1㎡)을 사용하여 집토끼의 경동맥에서 시트르산나트륨(0.38%)을 항응고제로서 채취한 신선한 혈액을 유속 0.5㎖/분에서 1시간 통과시켰다. 그후 생리식염수에서 중공사 내부를 린스하여 최후에 1.25%의 글루타르알데히드를 함유한 생리식염수를 채워서 2시간 방치하였다. 내부를 순수로 치환하여 동결건조하였다. 금증착후, 주사형 전자현미경(SEM)으로 중공사의 내면을 관찰하여 접착되어 있는 혈소판수를 계측하였다. 결과를 표 4에 표시했다. 또 실시예 16 및 비교예 1에 대한 SEM 사진을 각각 제2도 및 제3도에 표시했다.

셀룰로스 중공사에의 혈소판 점착실험결과

[표 4]

또 표 5에 표시한 MPC 그래프트 셀룰로스로 내면을 피복한 셀룰로스제 중공사(실시예 17 및 18) 또는 MPC 그래프트 셀룰로스로 피복하지 않는 미처리의 셀룰로스제 중공사(비교예 2)를 각각 480개 묶은 모듈을 집토끼의 경동정맥간에 형성된 혈액회로에 접속하여, 혈액유속 2㎖/분이 되도록 조절하였다. 항혈액응고제를 투여하지 않는 상태에서 혈액이 중공사내에서 응고하기까지의 시간을 계측하였다. 결과를 표 5에 표시했다. 실험종료후 중공사의 내면을 상기와 같은 조작에 의해서 SEM으로 관찰하였다. 실시예 18 및 비교예 2에 대한 SEM 사진을 각각 제4도 및 제5도에 표시했다.

셀룰로스 중공사에의 전혈응고시간

[표 5]

실시예 19 내지 21 및 비교예 3

물질투과성의 측정

요소 및 크레아티닌의 투석성능을 각각 측정하였다. 즉 요소의 경우는 200㎖/㎗의 수용액을 제조하여, 이용액을 60분간, 표 6에 표시한 MPC 그래프트 셀룰로스로 내면을 피복한 셀룰로스제 중공사(실시예 19 내지 21) 또는 MPC 그래프트 셀룰로스로 피복하지 않은 미처리의 셀룰로스제 중공사(비교예 3)를 각각 480개 묶은 모듈중공사내를 통과시켰다. 모듈내의 중공사의 외측에 30㎖의 순수를 순환시켜서 중공사내에서투과하여 온 요소량을 구하였다. 한편 크레아티닌의 경우는 26㎎/㎗의 용액을 사용, 요소의 경우와 마찬가지의 조작으로 투과량을 산출하였다. 결과를 표 6에 표시했다.

셀룰로스 중공사에의 용질투과 실험결과

[표 6]

Claims

수용성 셀룰로스에, 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린을 그래프트 중합시켜서 얻어지는 하기 식

(Ⅰ)

(식중, n은 1 내지 100의 정수를 표시.)로 표시되는 구조단위를 가지는 것을 특징으로 하는 수용성 셀룰로스 유도체.
제1항에 있어서, 상기 수용성 셀룰로스 유도체의 겔퍼미에이션 크로마트그래피에 의한 분자량이, 폴리에틸렌글리콜 환산에서 1.0×10⁴내지 1.0×10⁶인 것을 특징으로 하는 수용성 셀룰로스 유도체.
제1항에 있어서, 상기 수용성 셀룰로스 유도체중의 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린량이, 수용성 셀룰로스 유도체 전량에 대하여 5 내지 70중량%인 것을 특징으로 하는 수용성 셀룰로스 유도체.
제1항에 있어서, 상기 수용액 셀룰로스에, 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린을 그래프트 중합시킬때의 2-메타크릴로일옥시에틸포스포릴콜린의 첨가량이, 수용성 셀룰로스에 대하여 중량비로 1( 내지 1000배인 것을 특징으로 하는 수용성 셀룰로스 유도체.
제1항의 수용성 셀룰로스 유도체를 유효성분으로 함유한 것을 특징으로 하는 생체적성 재료.
제5항에 있어서, 상기 생체적합성 재료가, 중공사 내면에 형성된 피막인 것을 특징으로 하는 생체적합성재료.