CN109476786A - 共聚物以及使用了其的分离膜、医疗设备和血液净化器 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供透水性、血小板附着抑制、蛋白质附着抑制优异的共聚物以及使用了其的分离膜、医疗设备、医疗用分离膜组件。本发明提供一种共聚物,其是含有来自2种以上单体的单体单元的共聚物,其中,上述共聚物的水合能密度为158.992~209.200kJ・mol‑1・nm‑3,上述单体单元中水合能密度最大的单体单元为不包含羟基的单体单元,上述单体单元中水合能密度最大的单体单元的体积分率为35~90%,水合能密度之差为71.128~418.400kJ・mol‑1・nm‑3。
Description
技术领域
本发明涉及共聚物以及使用了其的分离膜、医疗设备和血液净化器。
背景技术
与体液、血液接触的用于医疗的分离膜若附着蛋白质、血小板,则成为分离膜性能降低或引起机体反应的原因,造成严重的问题。
专利文献1中公开了通过在制膜原液的阶段混合作为亲水性高分子的聚乙烯吡咯烷酮来进行成型,从而向膜赋予了亲水性并抑制了污染的聚砜系高分子。
专利文献2中公开了将聚乙烯醇缩醛二乙基氨基乙酸酯和亲水化试剂涂覆于膜以实现亲水化的方法。
专利文献3中报道了一种形成被膜层的方法,所述方法中,使聚砜系高分子的分离膜与聚乙烯吡咯烷酮等亲水性高分子溶液接触后,通过放射线交联而进行了不溶化,但非专利文献1中报道了只能暂时抑制蛋白质等的附着。
专利文献4中公开了一种在表面导入了乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯共聚物的聚砜系高分子的分离膜。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特公平2-18695号公报
专利文献2:日本特开平8-131791号公报
专利文献3:日本特开平6-238139号公报
专利文献4:日本特开2011-72987号公报
非专利文献
非专利文献1:片冈一则等,医疗纳米技术(医療ナノテクノロジー),杏林图书,2007年10月第1版发行,p.115-116。
发明内容
发明所要解决的课题
然而,为了向专利文献1中记载的聚砜系高分子的表面赋予亲水性,需要大量使用制膜原液中的亲水性高分子,有将赋予至聚砜系高分子表面的亲水性高分子限定于与作为基材的高分子具有相容性的亲水性高分子的限制。
另外,专利文献2中记载的方法中,现状是可能发生聚乙烯醇缩醛二乙基氨基乙酸酯被覆亲水化试剂,与非附着有关的效果骤减的问题,在将膜浸渍于聚乙烯醇缩醛二乙基氨基乙酸酯和亲水化试剂的各溶液中时,膜的分离性能也下降。
另外,专利文献3、专利文献4中记载的方法中,在将进行了水不溶化处理的亲水性高分子物质用于如持续缓慢式血液净化器那样长时间与血液等机体成分接触而使用的医疗设备时,由于与血液等机体成分接触,血液凝固、蛋白质附着会随时间经过而进展,最终引起堵塞,因此难以长时间继续使用。例如,对于血液净化器而言,血液净化器内的膜上的蛋白质附着、血液凝固随时间经过的进展成为问题,尤其是,对于急性肾功能衰竭的治疗中使用的持续缓慢式血液净化器而言,认为需要1天至数天的连续使用,因此,建立能抑制蛋白质、血小板的附着,并能维持高透水性的方案是当务之急。
因此,本发明的目的在于提供即使长时间与蛋白质、血液等机体成分接触,也维持高透水性,并抑制蛋白质、血小板的附着的共聚物。
用于解决课题的手段
如上所述,用聚乙烯吡咯烷酮这样的亲水性高分子被覆分离膜的表面时,在长时间抑制蛋白质等的附着方面得不到充分的效果,引起堵塞,分离膜变得不能继续使用。认为这是因为,若医疗设备的分离膜的接触表面上存在的高分子的亲水性过强,则高分子和高分子的吸附水使蛋白质和蛋白质的吸附水的结构变得不稳定,无法充分抑制蛋白质的附着。此处,吸附水是指在存在于材料的接触表面的共聚物的附近存在的水分子或在蛋白质的附近存在的水分子。
本发明人为了解决上述课题而进行了深入研究,结果发现,在能够抑制蛋白质、血小板的附着的高分子的设计中,作为含有2种以上单体单元的共聚物,共聚物及构成该共聚物的单体单元的水合能密度是重要的,从而发现了以下的共聚物、以及使用了其的分离膜、医疗设备和血液净化器。
(1)共聚物,其含有2种以上单体单元,基于下式(1)算出的共聚物的水合能密度为38~50cal・mol-1・Å-3,基于下式(2)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元为不含羟基的单体单元,基于下式(3)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为35~90%,由下式(4)算出的水合能密度之差为17~100cal・mol-1・Å-3。
[数学式1]
共聚物的水合能密度(cal・mol-1・Å-3)=∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的水合能)}/∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的体积)} ・・・式(1)
[式(1)中,单体单元i的水合能为从单体单元i在水中的能量减去单体单元i在真空中的能量而得到的值的绝对值,N表示构成共聚物的单体种类的总数,i表示1以上N以下的整数。]
单体单元i的水合能密度(cal・mol-1・Å-3)=(单体单元i的水合能)/(单体单元i的体积) ・・・式(2)。
[数学式2]
单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率(%)=单体单元i的水合能密度最大的单体单元的摩尔分率×单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积/∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的体积)} ・・・式(3)。
[式(3)中,N和i与上述定义相同。]
水合能密度之差(cal・mol-1・Å-3)=(单体单元的水合能密度最大的单体单元的水合能密度)-(单体单元的水合能密度最小的单体单元的水合能密度) ・・・式(4)。
(2)如上述(1)的共聚物,其中,上述共聚物的水合能密度为40~48cal・mol-1・Å-3,上述单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为40~80%,上述水合能密度之差为17~75cal・mol-1・Å-3。
(3)如上述(1)或(2)的共聚物,其中,上述2种以上单体单元为疏水性单体单元和亲水性单体单元。
(4)如上述(3)的共聚物,其中,上述疏水性单体单元为将选自由羧酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和苯乙烯衍生物组成的组中的单体聚合而得到的均聚物或共聚物中的重复单元,上述亲水性单体单元为将选自由烯丙基胺衍生物、乙烯基胺衍生物、N-乙烯基酰胺、丙烯酰胺衍生物、甲基丙烯酰胺衍生物、N-乙烯基内酰胺和N-丙烯酰基吗啉组成的组中的单体聚合而得到的均聚物或共聚物中的重复单元。
(5)如上述(3)或(4)的共聚物,其中,上述疏水性单体单元为将羧酸乙烯酯聚合而得到的均聚物或将羧酸乙烯酯共聚而得到的共聚物中的重复单元,上述亲水性单体单元为将N-乙烯基内酰胺聚合而得到的均聚物或将N-乙烯基内酰胺共聚而得到的共聚物中的重复单元。
(6)分离膜,其包含上述(1)~(5)中任一项所述的共聚物。
(7)医疗设备,其包含上述(1)~(5)中任一项所述的共聚物。
(8)血液净化器,其具备上述(6)的分离膜。
式(1)、式(2)和式(4)中,将水合能的单位从cal・mol-1变更为J・mol-1时,上述(1)中记载的共聚物也可按照以下方式记载。需要说明的是,1cal定义为4.184J。
(1)共聚物,其含有2种以上单体单元,基于下式(1)算出的共聚物的水合能密度为158.992~209.200kJ・mol-1・nm-3,基于下式(2)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元为不含羟基的单体单元,基于下式(3)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为35~90%,由下式(4)算出的水合能密度之差为71.128~418.400kJ・mol-1・nm-3。
[数学式3]
共聚物的水合能密度(kJ・mol-1・nm-3)=∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的水合能)}/∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的体积)} ・・・式(1)
[式(1)中,单体单元i的水合能为从单体单元i在水中的能量减去单体单元i在真空中的能量而得到的值的绝对值,N表示构成共聚物的单体种类的总数,i表示1以上N以下的整数。]
单体单元i的水合能密度(kJ・mol-1・nm-3)=(单体单元i的水合能)/(单体单元i的体积)・・・式(2)。
[数学式4]
单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率(%)=单体单元i的水合能密度最大的单体单元的摩尔分率×单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积/∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的体积)} ・・・式(3)
[式(3)中,N和i与上述定义相同。]
水合能密度之差(kJ・mol-1・nm-3)=(单体单元的水合能密度最大的单体单元的水合能密度)-(单体单元的水合能密度最小的单体单元的水合能密度) ・・・式(4)
式(1)、式(2)和式(4)中,将水合能的单位从cal・mol-1变更为J・mol-1时,上述(2)的共聚物也可按照以下方式记载。需要说明的是,1cal定义为4.184J。
(2)如上述(1)的共聚物,其中,上述共聚物的水合能密度为167.360~200.832kJ・mol-1・nm-3,上述单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为40~80%,上述水合能密度之差为71.128~313.800kJ・mol-1・nm-3。
另外,上述的共聚物中,优选下述共聚物,其含有2种以上单体单元,基于下式(1)算出的共聚物的水合能密度为158.992~209.200kJ・mol-1・nm-3,基于下式(2)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元为不含羟基的单体单元,基于下式(3)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为35~90%,由下式(4)算出的水合能密度之差为71.128~313.800kJ・mol-1・nm-3,更优选下述聚合物,其含有2种以上单体单元,基于下式(1)算出的共聚物的水合能密度为167.360~188.280kJ・mol-1・nm-3,基于下式(2)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元为不含羟基的单体单元,基于下式(3)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为40~80%,由下式(4)算出的水合能密度之差为71.128~313.800kJ・mol-1・nm-3,进一步优选下述聚合物,其含有2种以上单体单元,基于下式(1)算出的共聚物的水合能密度为167.360~188.280kJ・mol-1・nm-3,基于下式(2)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元为不含羟基的单体单元,基于下式(3)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为40~70%,由下式(4)算出的水合能密度之差为71.128~251.040kJ・mol-1・nm-3。
发明的效果
本发明的共聚物即使长时间与血液等机体成分接触而使用,也能抑制蛋白质、血小板的附着,并且能维持高透水性,因此作为分离膜的有用性高,尤其可利用作为医疗设备、血液净化器。
附图说明
[图1] 为用于白蛋白筛分系数的经时变化测定的回路的概要图。
具体实施方式
以下,对本发明进行详细说明,但本发明不受以下实施方式的限制。另外,图中的比率未必与说明的一致。
本发明的共聚物的特征在于,含有2种以上单体单元,基于上式(1)算出的共聚物的水合能密度为158.992~209.200kJ・mol-1・nm-3,基于上式(2)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元为不含羟基的单体单元,基于上式(3)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为35~90%,由下式(4)算出的水合能密度之差为71.128~418.400kJ・mol-1・nm-3。此处,158.992~209.200kJ・mol-1・nm-3与38~50cal・mol-1・Å-3含义相同,71.128~418.400kJ・mol-1・nm-3与17~100cal・mol-1・Å-3含义相同。此处,1cal定义为4.184J。
“单体单元”是指将单体聚合而得到的均聚物或共聚物中的重复单元。例如,疏水性单体单元是指将疏水性单体聚合而得到的均聚物或共聚物中的重复单元。
“含有2种以上单体单元”是指将单体聚合而得到的共聚物中的重复单元包含2种以上。例如,乙烯基吡咯烷酮/癸酸乙烯酯无规共聚物含有乙烯基吡咯烷酮和癸酸乙烯酯这2种单体单元。
“共聚物”是指由2种以上单体单元构成的聚合物。
“水合能”是指在将溶质放入水溶液中时系统所获得的能量变化。作为水合能的单位,例如可使用cal・mol-1、J・mol-1。
“单体单元的水合能”是指从单体单元在水中的能量减去该单体单元在真空中的能量而得到的值的绝对值。
“水合能密度”是指每单位体积的水合能。例如,在单体的情况下是指由上式(2)定义的数值。水合能密度的单位依据水合能的单位,例如可使用cal・mol-1・Å-3、kJ・mol-1・nm-3。
“水合能密度之差”是指由上式(4)定义的数值。
“不含羟基的单体单元”是指在上述单体单元的结构中不包含羟基。
“单体单元i的水合能密度最大的单体单元”是指在构成共聚物的单体单元i中,由上式(2)定义的上述水合能密度最大的单体单元。
“单体单元i的水合能密度最小的单体单元”是指在构成共聚物的单体单元i中,由上式(2)定义的上述水合能密度最小的单体单元。
关于上述单体单元的分子模型,例如,单体单元为由下式(I)的化学式表示的结构时,将由下式(II)的化学式表示的结构作为计算对象。即,使用键合有侧链R的一侧的碳末端由甲基(下式(II)中(a))封端、未键合侧链R的一侧的碳末端由氢原子(下式(II)中(b))封端的结构。
[化学式1]
[化学式2]
上式(1)中的单体单元在真空中的能量和水中的能量可利用以下的方法计算。
首先,对上述单体单元的分子模型进行结构最优化。在结构最优化中,使用密度泛函理论。泛函使用B3LYP,基底函数使用6-31G(d,p)。此外,设定opt作为输入文件中记载的关键字。
接下来,针对进行了上述结构最优化的结构,计算真空中的能量和水中的能量。
真空中的能量计算使用密度泛函理论。泛函使用B3LYP,基底函数使用6-31G(d,p)。
水中的能量计算使用密度泛函理论。泛函使用B3LYP,基底函数使用6-31G(d,p)。此外,为了计算水中的能量,利用连续电介质模型,使用以下作为关键字。
SCRF=(PCM,G03Defaults,Read,Solvent=Water)
Radii=UAHF
Alpha=1.20。
通过求出真空中和水中的SCF能量,从而确定上述单体单元的水合能。此处,SCF能量是指记载为“SCF Done:”的行中描述的E的值。
上述能量计算中,使用Gaussian公司制的量子化学计算软件Gaussian09,Revision D.01(注册商标)。
上述共聚物中,上述共聚物的水合能密度基于下式(1)定义。
[数学式5]
共聚物的水合能密度(kJ・mol-1・nm-3)=∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的水合能)}/∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的体积)} ・・・式(1)
[上式(1)中,单体单元i的水合能为从单体单元i在水中的能量减去单体单元i在真空中的能量而得到的值的绝对值,N表示构成上述共聚物的单体种类的总数,i表示1以上N以下的整数。]。
上述单体单元的体积例如可利用BIOVIA制的MaterialsStudio(注册商标)的Connollysurface法算出。此时,设定的参数如下所述。
Gridresolution=Coarse
Gridinterval=0.75Å(0.075nm)
vdWfactor=1.0
Connollyradius=1.0Å(0.1nm)。
上式(1)中的上述单体单元的体积设定为进行了上述结构最优化的结构。
作为上述共聚物的水合能密度的单位,例如可使用cal・mol-1・Å-3或kJ・mol-1・nm-3。
上述共聚物的水合能密度为38~50cal・mol-1・Å-3,优选为40~48cal・mol-1・Å-3,更优选为40~45cal・mol-1・Å-3,进一步优选为40~44cal・mol-1・Å-3。可将任意的优选的下限值与任意的优选的上限值组合。即,上述共聚物的水合能密度为158.992~209.200kJ・mol-1・nm-3,优选为167.360~200.832kJ・mol-1・nm-3,更优选为167.360~188.280kJ・mol-1・nm-3,进一步优选为167.360~184.096kJ・mol-1・nm-3。可将任意的优选的下限值与任意的优选的上限值组合。
构成上述共聚物的单体种类的总数N的上限没有特别限制,优选为2~5,更优选为2~3,最优选为2。
认为上述共聚物整体的水合能密度为上述范围外时,上述共聚物和上述共聚物的吸附水使蛋白质和蛋白质的吸附水的结构变得不稳定。结果,由于存在于材料表面的上述共聚物与蛋白质的静电相互作用、或疏水性相互作用,导致发生蛋白质的附着。通常,在分子内具有羰基(例如酯基、酰胺基)等极化的官能团时,水合能存在与烷基相比变大的倾向。另外,若水合能相同,则单体的体积越小,水合能密度的数值变得越大。因此,通过调节摩尔分率,能使上述共聚物整体的水合能密度满足上述范围。作为上述共聚物中的亲水性单体单元与疏水性单体单元的排列,可举出例如接枝共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、无规共聚物等。这些中,从抑制蛋白质、血小板附着的功能高的方面考虑优选的是嵌段共聚物、交替共聚物、无规共聚物,从在1个分子中具有亲水性与疏水性的适度平衡的方面考虑更优选的是无规共聚物或交替共聚物。需要说明的是,将至少单体排列的一部分无秩序地排列的共聚物作为无规共聚物。
上述单体单元中,基于下式(2)算出的水合能密度最大的单体单元为不含羟基的单体单元。已知若使用最初开发的原材料即再生纤维素作为血液透过膜原材料,则引起短暂性白细胞减少症(内藤秀宗,透析膜的机体适应性(透析膜の生体適合性),东京医学社,2010年3月25日,第1版发行,p.19)。其原因在于再生纤维素所具有的羟基将补体系统活化。为了防止这样的现象,设置为在上述单体单元中不包含羟基的那些。
单体单元i的水合能密度(kJ・mol-1・nm-3)=
(单体单元i的水合能)/(单体单元i的体积) ・・・式(2)。
需要说明的是,本发明中,如下所述,上式(1)和下式(3)的摩尔分率用核磁共振(NMR)装置进行测定,由峰面积算出。由于峰彼此重合等原因而无法通过NMR测定算出上述摩尔分率时,可以通过元素分析算出上述摩尔分率。
[数学式6]
单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率(%)=单体单元i的水合能密度最大的单体单元的摩尔分率×单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积/∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的体积)} ・・・式(3)
[上式(3)中,N和i与上述定义相同。]。
“机体成分”除了表示构成机体的血液・体液之外,还表示包括机体所具有的蛋白质、脂质、糖质的物质,其中,优选将血液作为对象。
上述共聚物的数均分子量若过小,则在向材料表面导入了共聚物时,有时变得难以充分发挥效果,有时变得难以抑制蛋白质、血小板的附着,因此,优选为2,000以上,更优选为3,000以上。另一方面,对上述共聚物的数均分子量的上限没有特别限制,数均分子量若过大,则有时向材料表面的导入效率下降,因此,优选为1,000,000以下,更优选为100,000以下,进一步优选为50,000以下。
上述共聚物中,基于上式(3)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为35%~90%,优选为40%~80%,更优选为40%~75%,进一步优选为40%~70%。可将任意的优选的下限值与任意的优选的上限值组合。
上述体积分率在上述范围内时,认为由于亲水性单体单元和疏水性单体单元这两者的效果,存在于材料表面的上述共聚物和上述共聚物的吸附水对蛋白质和蛋白质的吸附水造成的相互作用成为适当的大小,结果可抑制蛋白质的附着。
另外,上述共聚物中,水合能密度之差由下式(4)算出。
水合能密度之差(kJ・mol-1・nm-3)=
(单体单元的水合能密度最大的单体单元的水合能密度)-(单体单元的水合能密度最小的单体单元的水合能密度) ・・・式(4)。
上述水合能密度之差为17~100cal・mol-1・Å-3,优选为17~75cal・mol-1・Å-3,进一步优选为17~60cal・mol-1・Å-3。可将任意的优选的下限值与任意的优选的上限值组合。即,上述水合能密度之差为71.128~418.400kJ・mol-1・nm-3,优选为71.128~313.800kJ・mol-1・nm-3,进一步优选为71.128~251.040kJ・mol-1・nm-3。可将任意的优选的下限值与任意的优选的上限值组合。
需要说明的是,可将上述水合能密度、上述体积分率和上述水合能密度之差任意地组合。
认为上述水合能密度之差在上述范围内时,存在于材料表面的共聚物的亲水性单体单元能起到保持吸附水的作用,疏水性单体单元能起到控制吸附水的运动性的作用。结果,认为存在于材料表面的上述共聚物和上述共聚物的吸附水对蛋白质和蛋白质的吸附水造成的相互作用成为适当的大小,结果可抑制蛋白质的附着。
上述2种以上单体单元优选为疏水性单体单元和亲水性单体单元。
“疏水性单体单元”是指水合能密度比亲水性单体单元小的单体单元,例如,可合适地使用将选自由羧酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和苯乙烯衍生物组成的组中的单体聚合而得到的均聚物或共聚物中的重复单元。这些中,从容易取得与亲水性单体单元的平衡,容易控制存在于材料表面的吸附水的运动性方面考虑,更优选将羧酸乙烯酯聚合而得到的均聚物或将羧酸乙烯酯共聚而得到的共聚物中的重复单元,进一步优选将羧酸乙烯酯聚合而得到的均聚物的重复单元。
羧酸乙烯酯是指羧酸乙烯基酯,可举出例如芳香族羧酸乙烯酯、脂肪族羧酸乙烯酯。作为芳香族羧酸乙烯酯,可举出例如苯甲酸乙烯酯、烷基苯甲酸乙烯酯、羟基苯甲酸乙烯酯、氯苯甲酸乙烯酯,但不特别地受限制。另外,作为脂肪族羧酸乙烯酯,可举出例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、戊酸乙烯酯、己酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯或棕榈酸乙烯酯等饱和羧酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸乙烯酯、巴豆酸乙烯酯或山梨酸乙烯酯等不饱和羧酸乙烯酯,但不特别地受限制。另外,只要不妨碍本发明的目的,这些芳香族羧酸乙烯酯或脂肪族羧酸乙烯酯还可以具有取代基。
“亲水性单体单元”是指水合能密度比疏水性单体单元大的单体单元,例如,可合适地使用将选自由烯丙基胺衍生物、乙烯基胺衍生物、N-乙烯基酰胺、丙烯酰胺衍生物、甲基丙烯酰胺衍生物、N-乙烯基内酰胺和N-丙烯酰基吗啉组成的组中的单体聚合而得到的均聚物或共聚物中的重复单元。这些中,从与存在于材料表面的吸附水的相互作用不会过强,容易取得与疏水性单体单元的平衡方面考虑,优选将N-乙烯基内酰胺聚合而得到的均聚物或将N-乙烯基内酰胺共聚而得到的共聚物中的重复单元,更优选将N-乙烯基内酰胺聚合而得到的均聚物的重复单元。其中,进一步优选将乙烯基吡咯烷酮聚合而得到的均聚物或将乙烯基吡咯烷酮共聚而得到的共聚物中的重复单元,最优选将乙烯基吡咯烷酮聚合而得到的均聚物。
烯丙基胺衍生物是指具有烯丙基(CH2=CH-CH2-)和氨基(-NH2、-NH或-N)的有机化合物,作为烯丙基胺衍生物,可举出例如烯丙基胺、N-甲基烯丙基胺、N-异丙基烯丙基胺、N-叔丁基烯丙基胺。只要不妨碍本发明,上述烯丙基胺衍生物还可以具有取代基。
乙烯基胺衍生物是指具有乙烯基胺结构(CH2=CH-NH-)的有机化合物,作为乙烯基胺衍生物,可举出例如乙烯基胺、乙烯基肼。只要不妨碍本发明,上述乙烯基胺衍生物还可以具有取代基。
N-乙烯基酰胺是指具有N-乙烯基酰胺结构(CH2=CH-NH-CO-)的有机化合物,可举出例如N-乙烯基羧酸酰胺。作为N-乙烯基羧酸酰胺,可举出例如N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基丙酰胺、N-乙烯基丁酰胺、N-乙烯基苯甲酰胺。只要不妨碍本发明,上述N-乙烯基酰胺还可以具有取代基。
丙烯酰胺衍生物是指具有丙烯酰胺结构(CH2=CH-CO-NH-)的有机化合物,作为丙烯酰胺衍生物,可举出例如丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺、N-苯基丙烯酰胺。只要不妨碍本发明,上述丙烯酰胺衍生物还可以具有取代基。
甲基丙烯酰胺衍生物是指具有甲基丙烯酰胺结构(CH2=C(CH3)-CO-NH-)的有机化合物,作为甲基丙烯酰胺衍生物,可举出例如甲基丙烯酰胺、N-异丙基甲基丙烯酰胺、N-苯基甲基丙烯酰胺。只要不妨碍本发明,上述甲基丙烯酰胺衍生物还可以具有取代基。
需要说明的是,可将上述疏水性单体单元和上述亲水性单体单元任意地组合。例如,可举出羧酸乙烯酯与N-乙烯基酰胺、丙烯酸酯与丙烯酰胺衍生物等。而且,可以以不妨碍上述共聚物的作用・功能的程度,即在满足上述(1)~(8)的范围内,共聚其他单体,例如包含缩水甘油基这样的反应性基团的单体。
作为上述共聚物中的亲水性单体单元与疏水性单体单元的排列,可举出例如接枝共聚物、嵌段共聚物、交替共聚物、无规共聚物等。这些中,从抑制蛋白质、血小板的附着的功能高的方面考虑优选的是嵌段共聚物、交替共聚物、无规共聚物,从在1个分子中具有亲水性与疏水性的适度的平衡的方面考虑更优选的是无规共聚物或交替共聚物。认为嵌段共聚物、交替共聚物、无规共聚物与接枝共聚物、例如主链由亲水性单体单元形成、侧链由疏水性单体单元形成的接枝共聚物相比,抑制蛋白质、血小板的附着的功能高的原因在于,接枝共聚物中,接枝于主链的单体单元部分与蛋白质等接触的机会多,因此,与作为共聚物的特性相比,接枝链部分的特性的影响较大。另外,认为交替共聚物、无规共聚物与嵌段共聚物相比,从亲水性与疏水性的适当的平衡方面考虑更优选的原因可能在于,嵌段共聚物中,各单体单元的特性被清晰地划分的缘故。
上述共聚物例如可利用以使用了偶氮系引发剂的自由基聚合法为代表的链聚合法合成,但合成方法不限于此。
上述共聚物例如可利用以下的制造方法制造,但不限于该方法。
将亲水性单体、疏水性单体分别以规定量与聚合溶剂和聚合引发剂混合,在氮气气氛下,在规定温度下进行规定时间搅拌的同时进行混合,使其进行聚合反应。亲水性单体、疏水性单体的量比可根据共聚物中的亲水性单体单元的摩尔分率来确定。将反应液冷却至室温,终止聚合反应,投入己烷等溶剂中。将析出的沉淀物回收,进行减压干燥,由此可得到共聚物。
上述聚合反应的反应温度优选为30~150℃,更优选为50~100℃,进一步优选为70~80℃。
上述聚合反应的压力优选为常压。
上述聚合反应的反应时间可根据反应温度等条件适当选择,优选为1小时以上,更优选为3小时以上,进一步优选为5小时以上。反应时间短时,有时容易在共聚物中残留大量的未反应单体。另一方面,反应时间优选为24小时以下,更优选为12小时以下。反应时间变长时,有时二聚物的生成等副反应变得容易发生,分子量的控制变得困难。
上述聚合反应中使用的聚合溶剂只要是与单体相容的溶剂则没有特别限制,例如可使用二噁烷或四氢呋喃等醚系溶剂、N,N-二甲基甲酰胺等酰胺系溶剂、二甲基亚砜等亚砜系溶剂、苯或甲苯等芳香族烃系溶剂、甲醇、乙醇、异丙醇、戊醇或己醇等醇系溶剂或水等,从毒性方面考虑,优选使用醇系溶剂或水。
作为上述聚合反应的聚合引发剂,例如可使用光聚合引发剂、热聚合引发剂。可使用产生自由基、阳离子或阴离子中的任一种的聚合引发剂,从不引起单体的分解这样的方面考虑,可合适地使用自由基聚合引发剂。作为自由基聚合引发剂,例如可使用偶氮双异丁腈、偶氮双二甲基戊腈或偶氮双(异丁酸)二甲酯等偶氮系引发剂或过氧化氢、过氧化苯甲酰、二叔丁基过氧化物或二枯基过氧化物等过氧化物引发剂。
作为聚合反应停止后投入聚合反应溶液的溶剂,只要是共聚物沉淀的溶剂则没有限制,例如可使用戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷或癸烷这样的烃系溶剂或二甲基醚、乙基甲基醚、二乙基醚或二苯基醚这样的醚系溶剂。
从即使长时间与血液等机体成分接触而使用,也能抑制蛋白质、血小板的附着方面或能维持透水性方面考虑,上述共聚物可合适地用于分离膜。
另外,本发明的特征在于,提供包含上述共聚物的分离膜、包含上述共聚物的医疗设备。
“分离膜”是指通过吸附或物质的大小等选择性地除去血液、水溶液等要处理的液体中包含的特定物质的膜,可举出例如超滤膜、反渗透膜等。对分离膜而言,要求抑制蛋白质附着,实现该功能对于内置分离膜的医疗设备而言是优选的。需要说明的是,优选上述共聚物已被导入至分离膜的表面。分离膜的形态有平膜和中空丝膜,中空丝膜是指已形成管上的形状的分离膜。
“医疗设备”是指主要与血液、体液等机体成分接触而使用的设备。作为所述医疗设备的具体例,可举出血液净化器、血浆分离器、人工脏器、血液回路、血液保存袋、导管或支架等,其中,优选血液净化器。血液净化器、人工脏器等是利用了分离膜组件的医疗设备的例子。另外,上述共聚物由于抑制蛋白质、血小板的附着,因而通过将其用于导管、支架等医疗设备,能防止血栓的形成。需要说明的是,在医疗设备中,更优选上述共聚物已被导入至血液等机体成分所接触的表面,在导管、支架等的情况下,优选导入至主要血液等机体成分接触的(金属)材料的表面。另外,在血液回路的情况下,优选将共聚物导入至构成回路的管路(tube)等中的主要血液等机体成分接触的内表面。
此处,“血液净化器”是指具有使血液在体外循环、内置有具有除去血中的废物、有害物质的功能的分离膜的医疗设备,可举出例如人工肾脏用组件、外毒素吸附柱等。需要说明的是,优选上述共聚物已被导入至内置的分离膜的表面。
作为上述共聚物的利用形态,有各种形态,例如,在包含上述共聚物的分离膜的情况下,需要导入至该分离膜的表面中的血液等机体成分所接触的一侧的至少一部分。也可使用共聚物本身制成分离膜,但从分离膜的强度方面考虑,更优选导入至其他的材料表面。
例如,将上述共聚物的水溶液浸渍至人工血管等中使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯的平膜中,可以抑制血小板的附着。从防止膜表面的血栓形成的观点考虑,每4.3×103μm2面积的血小板附着数优选为20个以下,更优选为10个以下,进一步优选为5个以下,进一步优选为0个以下。上述共聚物的水溶液的浓度优选为0.01ppm以上,更优选为0.1ppm以上。血小板附着数的测定利用后述的方法进行。
另外,作为形成分离膜的一种成分,为了抑制血液成分附着,向膜的表面(尤其是与血液接触多的内表面)导入上述共聚物,可形成在壳体中内置有所述分离膜的医疗用分离膜组件。作为分离膜的形态,优选中空丝膜,优选在壳体中内置有所述中空丝膜的中空丝膜组件。
“向表面导入共聚物”,是指通过涂覆或浸渍等方法,将共聚物配置(涂覆、化学键合等)在材料表面。例如,在分离膜的情况下,优选在形成膜之后涂覆共聚物的方法,可利用使共聚物以溶液(优选水溶液)形式与膜的表面接触的方法。更具体而言,可举出以规定流量流通共聚物的溶液的方法、使膜浸渍于上述溶液中的方法。此外,在形成膜的原液中添加共聚物而进行纺丝的方法中,还可举出有意地设定条件以使共聚物在膜表面集中的方法。
此外,作为向材料表面导入上述共聚物的方法,可利用基于化学反应的共价键合。具体而言,可通过使材料的基材表面的氨基、磺酸基、卤代烷基等反应性基团与已被导入至共聚物的主链的末端、侧链的反应性基团反应来达成。
作为向材料表面导入反应性基团的方法,可举出例如将具有反应性基团的单体聚合而得到在表面具有反应性基团的基材的方法、在聚合后利用臭氧处理、等离子体处理而导入反应性基团的方法等。
作为向上述共聚物的主链的末端导入反应性基团的方法,可举出例如使用2,2’-偶氮双[2-甲基-N-(2-羟基乙基)丙酰胺]、4,4’-偶氮双(4-氰基戊酸)这样的具有反应性基团的引发剂的方法等。
作为向上述共聚物的侧链导入反应性基团的方法,可举出在不妨碍上述共聚物的作用・功能的程度内,使甲基丙烯酸缩水甘油酯这样的具有反应性基团的单体共聚的方法等。
作为当作上述医疗设备的原材料的聚合物,没有特别限制,可举出例如聚砜系聚合物、聚苯乙烯、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺或聚酯等。其中,聚砜系聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯容易形成中空丝膜,另外还容易通过上述聚合物进行涂覆,因而可合适地使用。
中空丝膜的主原料优选为聚砜系聚合物。此处,聚砜系聚合物是指在主链上具有芳香环、磺酰基和醚基的聚合物,可举出例如聚砜、聚醚砜或聚芳基醚砜等。此处,主原料表示相对于聚砜系聚合物整体包含90重量%以上的原料。
作为本发明中的中空丝膜的主原料,例如可合适地使用下式(III)和/或下式(IV)的化学式表示的聚砜系聚合物,但不限于这些。式中的n为1以上的整数,优选为50~80。需要说明的是,n具有分布的情况下,将其平均值作为n。
[化学式3]
可用于上述医疗用分离膜组件的聚砜系聚合物优选为仅由上式(III)和/或上式(IV)表示的重复单元构成的聚合物,在不妨碍上述效果的范围内,也可以是与其他单体的共聚物、改性物。与其他单体共聚的情况下的其他单体的共聚比率相对于聚砜系聚合物整体优选为10重量%以下。
作为可用于上述医疗用分离膜组件的聚砜系聚合物的具体例,可举出UdelPolysulfone P-1700、P-3500(Solvay公司制)、Ultra Zone(注册商标)S3010、S6010(BASF公司制)、Victrex(住友化学株式会公司制)、Radel(注册商标)A(Solvay公司制)、UltraZone(注册商标)E(BASF公司制)等聚砜系聚合物。
作为制造上述医疗用分离膜组件的方法,根据其用途,有各种方法,作为其中一个方式,可分为分离膜的制造工序、将该分离膜组装至组件中的工序。此外,在分离膜组件的制造中,基于放射线照射的处理可在将分离膜组装至组件中的工序之前进行,也可在将分离膜组装至组件中的工序之后进行。由于上述分离膜组件是用于医疗的制品,因此,在组装至组件中的工序之后,进行基于γ射线照射的处理来作为基于放射线照射的处理,从也能同时进行灭菌方面考虑是优选的。
血液净化器中使用的医疗用分离膜组件优选为中空丝膜组件,示出其制造方法的一例。
作为内置于血液净化器中的中空丝膜的制造方法,例如有以下的方法。即,将聚砜和聚乙烯吡咯烷酮(重量比率优选为20:1~1:5,更优选为5:1~1:1)溶解于聚砜的良溶剂(优选N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二噁烷等)和不良溶剂(例如水、甘油等)的混合溶液中而得到的原液(聚砜和聚乙烯吡咯烷酮的浓度优选为10~30重量%,更优选为15~25重量%)从双层环状模口排出时,在内侧流通注入液,流经干式部后,导入至凝固浴中。此时,由于干式部的湿度会带来影响,因此在流经干式部期间,通过从膜外表面补给水分,从而加速外表面附近的相分离行为,使孔径扩大,结果也可以减小透析时的透过・扩散阻力。但是,相对湿度过高时,外表面的原液凝固成为支配地位,反而会使孔径变小,结果存在增大透析时的透过・扩散阻力的倾向。因此,作为相对湿度,优选为60~90%。另外,作为注入液组成,从工艺适合性考虑,优选使用由以在上述原液中使用的溶剂为基础的组成形成的注入液。例如,使用N,N-二甲基乙酰胺作为注入液时,关于注入液浓度,可合适地使用45~80重量%的水溶液,可更合适地使用60~75重量%的水溶液。
此处,良溶剂是指在20℃下对象高分子溶解10重量%以上的溶剂。不良溶剂是指在20℃下对象高分子溶解低于10重量%的溶剂。
作为将中空丝膜内置于组件中的方法,没有特别限制,例如有下述方法。首先,将中空丝膜切断成所需的长度,将所需根数的中空丝膜捆束,然后装入至筒状外壳中。然后,在两端加盖临时盖,在中空丝膜两端部装入灌封剂(potting agent)。此时,一边利用离心机使组件旋转一边装入灌封剂的方法能均匀填充灌封剂,因而优选。灌封剂固化后,通过以中空丝膜的两端开口的方式将两端部切断,从而得到在组件中内置有中空丝膜的中空丝膜组件。
中空丝膜的主原料中使用的聚砜系聚合物总的来说疏水性强,因此,直接作为中空丝膜使用时,蛋白质等有机物容易附着。因此,就医疗用分离膜组件而言,可合适地使用在表面导入了共聚物的中空丝膜。作为向表面导入共聚物的方法,可举出下述方法:使溶解有共聚物的溶液与组件内的中空丝膜接触的方法;在中空丝膜纺丝时,使包含共聚物的注入液与中空丝膜内侧接触的方法。
使溶解有共聚物的水溶液在组件内的中空丝膜中通过而向表面导入共聚物的情况下,若水溶液的共聚物的浓度过小,则无法向表面导入足量的共聚物。因此,上述水溶液中的共聚物浓度优选为10ppm以上,更优选为100ppm以上,最优选为300ppm以上。但是,水溶液的共聚物的浓度过大时,来自组件的溶出物可能增加,因此,上述水溶液中的共聚物浓度优选为100,000ppm以下,更优选为10,000ppm以下。需要说明的是,如下所述,上述共聚物的数均分子量可利用凝胶渗透色谱法(GPC)测定。
需要说明的是,在上述共聚物难溶于水或不溶于水的情况下,可以将共聚物溶解于不溶解中空丝的有机溶剂、或与水相容且不溶解中空丝的有机溶剂与水的混合溶剂中。作为可用于上述有机溶剂或上述混合溶剂的有机溶剂的具体例,可举出甲醇、乙醇或丙醇等醇系溶剂,但不受它们的限制。
另外,上述混合溶剂中的有机溶剂的比例变多时,存在以下情况:中空丝溶胀,共聚物扩散至中空丝膜内部,难以高效地仅向表面导入共聚物。因此,上述混合溶剂中的有机溶剂的重量分率优选为60%以下,更优选为10%以下,最优选为1%以下。
对于上述医疗用分离膜组件,为了在使用该组件时防止已导入的共聚物溶出,优选在将共聚物导入至分离膜表面后,进行放射线照射、热处理,使共聚物不溶化。
在上述放射线照射中,可使用α射线、β射线、γ射线、X射线、紫外线或电子束等。此处,对于人工肾脏等血液净化器而言,必须在出厂前进行灭菌,为了进行该灭菌,近年来从残留毒性少且简便方面考虑常常使用利用了γ射线、电子束的放射线灭菌法。因此,在使溶解有上述共聚物的水溶液与医疗用分离膜组件内的中空丝膜接触的状态下利用放射线灭菌法,由于可在灭菌的同时实现该共聚物的不溶化,因而优选。
上述医疗用分离膜组件中,同时进行中空丝膜的灭菌和改性的情况下,放射线的照射线量优选为15kGy以上,更优选为25kGy以上。这是因为,为了用γ射线对血液净化用组件等进行灭菌,15kGy以上是有效的。另外,上述照射线量优选为100kGy以下。这是因为,照射线量大于100kGy时,共聚物将会容易发生三维交联、羧酸乙烯酯单体单元的酯基部分的分解等,有时血液适应性下降。
为了抑制照射放射线时的交联反应,可使用抗氧化剂。所谓抗氧化剂,是指具有容易向其他分子赋予电子的性质的物质,可举出例如维生素C等水溶性维生素类、多酚类或甲醇、乙醇或丙醇等醇系溶剂,但不受它们的限制。这些抗氧化剂可以单独使用,也可混合2种以上而使用。在将抗氧化剂用于上述医疗用分离膜组件的情况下,需要考虑安全性,因此,可合适地使用乙醇、丙醇等毒性低的抗氧化剂。
在将上述共聚物导入至中空丝膜表面的情况下,如后文所述,上述共聚物向中空丝膜表面的导入量可通过全反射红外光谱法(ATR-IR)来定量。另外,根据需要,也可利用X射线光电子能谱法(XPS)等进行定量。此处所谓中空丝膜表面,是指与血液接触的中空丝膜内表面。
本发明中,在利用ATR-IR对共聚物向分离膜表面的导入量进行定量时,在膜表面的不同的3个位置,算出1711~1751cm-1的范围的来自酯基C=O的红外吸收峰面积(AC=O)相对于1549~1620cm-1的范围的来自聚砜的苯环C=C的红外吸收峰面积(AC=C)之比(AC=O)/(AC=C)。在同一中空丝膜中的任意的3个位置进行测定,算出面积比,将其平均值作为共聚物的表面导入量。需要说明的是,利用ATR-IR,能对深度至数微米的表面进行测定。
为了充分抑制蛋白质、血小板在医疗用分离膜组件上的附着,上述共聚物向分离膜表面的导入量优选为0.001以上,更优选为0.01以上,最优选为0.03以上。对共聚物的表面导入量的上限没有特别限制,但若高分子的表面导入量过多,则溶出物有时增多,因此,优选为1.0以下,更优选为0.9以下,进一步优选为0.8以下。可将任意的优选的下限值与任意的优选的上限值组合。
作为对蛋白质、血小板的附着进行定量的方法,可举出例如测定向导入了共聚物的医疗用分离膜组件中灌流牛血液时的透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数的经时变化的方法。
对于透水性下降率而言,通过测定向在表面导入了共聚物的医疗用分离膜组件中灌流牛血液前后的透水性来计算。若附着蛋白质、血小板,则中空丝的细孔发生堵塞,因而透水性下降。具体如下所述。首先,将中空丝膜组件的B侧(血液侧)入口・出口连接至回路,以200mL/min进行5分钟水洗。接下来,以200mL/min流通水(37℃),调节B出口的流出量,测定向D侧流出的每1分钟的过滤量V、及B侧入口・出口的平均压力P。改变从B出口流出的流出量,测定3点,将利用下述的式子算出的值的平均值作为透水性[UFRP-0]。
UFRP(mL/hr/mmHg/m2)=V×60/P/A
V:过滤量(mL/min),P:压力(mmHg),A:膜面积(m2)。
接下来,使牛全血2L进行循环。如图1那样连接中空丝膜组件(1)和血液回路。以血细胞比容(hematocrit)成为30%、总蛋白浓度成为6~7g/dl的方式对添加了肝素的牛血液进行调节,放入至循环用烧杯(4)中。将装有牛血液的循环用烧杯(4)在具备加热器(8)的温水槽(9)中保持为37℃。将Bi回路(5)的入口部、Bo回路(6)的出口部及F回路(7)的出口部放入至按照上述方式调节的装有牛血液2L的循环用烧杯(4)中,以100ml/分钟的循环流量将Bi泵(2)启动。60分钟后终止循环。然后,将中空丝组件的B侧(血液侧)入口・出口连接至回路,使用生理盐水以200mL/min进行10分钟洗涤。进而,以200mL/min进行5分钟水洗,然后,与上述同样地,算出透水性[UFRP-60]。
透水性下降率由下述式算出。
下降率%=([UFRP-0]-[UFRP-60])/[UFRP-0]×100。
作为使用了上述共聚物而得的分离膜使用时的透水性下降率优选为15%以下。此外,作为医疗设备、例如血液净化器而可长时间使用的情况下,上述透水性下降率更优选为10%以下。
为了对血小板的附着进行定量,对中空丝膜的人血小板附着量进行测定。在φ18mm的聚苯乙烯制的圆形板上贴合两面胶带,在其上固定以25kGy照射了γ射线的中空丝膜。用单刃刀将贴合的中空丝膜削切成半圆筒状,使中空丝膜的内表面露出。若在中空丝内表面有污染、伤痕、折痕等,则有时血小板在该部分附着,无法进行正确的评价,因此需要注意。以贴合有中空丝膜的面朝向圆筒内部的方式将该圆形板安装于已切割成筒状的Falcon(注册商标)管路(φ18mm,No.2051),用封口膜(Parafilm)填充缝隙。用生理盐水对该圆筒管内进行洗涤,然后用生理盐水充满。采集人的静脉血,然后立即添加肝素使其成为50U/ml。将上述圆筒管内的生理盐水废弃,然后在采血后10分钟以内将1.0ml上述血液装入至圆筒管内,于37℃振荡1小时。然后,用10ml的生理盐水对中空丝膜进行洗涤,用2.5%戊二醛生理盐水进行血液成分的固定,用20ml的蒸馏水进行洗涤。于20℃、以0.5Torr对经洗涤的中空丝膜进行10小时减压干燥。用两面胶带将该中空丝膜贴合于扫描型电子显微镜的试样台。然后,利用溅射,在中空丝膜表面形成Pt-Pd的薄膜,作为试样。针对该中空丝膜的表面,用场发射型扫描型电子显微镜(日立公司制;S800),以1500倍的倍率,对试样的内表面进行观察,计数1个视野中(4.3×103μm2)的附着血小板数。将附着50个以上的情况作为无血小板附着抑制效果,将附着数记为50个。中空丝的长度方向的端部容易产生血液积存,因此,将中空丝膜中央附近的、不同的20个视野中的附着血小板数的平均值作为血小板附着数(个/4.3×103μm2)。
使用了上述共聚物的分离膜的血小板的附着数优选为20个以下。此外,为了能长时间地使用医疗设备、例如血液净化器,上述血小板的附着数最优选为0个。
对于人工肾脏用组件等血液净化器而言,由于蛋白质、血小板附着,因而存在以下情况:不仅分级性能下降,而且由于血液凝固而导致血液无法在中空丝内部流通,无法持续进行体外循环。所述的蛋白质、血小板的附着尤其是在接触血液后60分钟以内显著发生,因此,本发明中,测定血液的循环开始后10分钟后和60分钟后的白蛋白筛分系数,算出其下降率。
按照以下方式测定白蛋白筛分系数。首先,如图1那样地连接中空丝膜组件(1)和血液回路。以血细胞比容成为30%、总蛋白浓度成为6~7g/dl的方式对添加了肝素的牛血液进行调节,放入至循环用烧杯(4)中。将装有牛血液的循环用烧杯(4)在具备加热器(8)的温水槽(9)中保持为37℃。
将Bi回路(5)的入口部、Bo回路(6)的出口部及F回路(7)的出口部放入至按照上述方式调节的装有牛血液2L的循环用烧杯(4)中,以100ml/分钟的循环流量将Bi泵(2)启动。
此处,所谓Bi回路(5),表示从循环用烧杯(4)起、经过Bi泵(2)、进入中空丝膜组件(1)的血液侧入口的血液的流路。另外,所谓Bo回路(6),表示从中空丝膜组件(1)的血液侧出口出、进入至循环用烧杯(4)的血液的流路。所谓F回路(7),表示从中空丝膜组件(1)的透析液侧出口出、经过F泵(3)、进入循环用烧杯(4)的血液的流路。所谓Bi泵(2),表示用于使血液在Bi回路(5)中流动的泵。
接着,以10ml/分钟的过滤流量将F泵(3)启动,随时间经过,从Bi回路(5)的入口部和Bo回路(6)的出口部及F回路(7)的出口部分别进行取样。需要说明的是,所谓F泵(3),表示为了使血液在F回路(7)中流动而使用的泵。
测定F泵(3)启动后每一经过时间的白蛋白浓度,利用下述式计算每一经过时间的白蛋白筛分系数(ScAlb)。
ScAlb(%)=CF/{0.5×(CBi+CBo)}×100。
上式中,CF表示F回路(7)的出口部的白蛋白浓度(g/ml),CBo表示Bo回路(6)的出口部的白蛋白浓度(g/ml),CBi表示Bi回路(5)的入口部的白蛋白浓度(g/ml)。
灌流时间60分钟后的白蛋白筛分系数(ScAlb60)相对于灌流时间10分钟后的白蛋白筛分系数(ScAlb10)的下降率利用下述式算出。
下降率(%)=(ScAlb10-ScAlb60)/ScAlb10×100。
对于在表面导入了上述共聚物的医疗用分离膜组件的、灌流时间60分钟后的白蛋白筛分系数相对于灌流时间10分钟后的白蛋白筛分系数的下降率而言,为了作为分离膜持续使用4小时,优选为25%以下。此外,为了作为医疗设备、例如作为血液净化器持续使用24小时,更优选为10%以下。此外,为了能作为血液净化器使用48小时以上,上述白蛋白筛分系数的下降率进一步优选为5%以下。
作为分离膜,为了抑制血小板、蛋白质的附着,优选透水性下降率为15%以下,并且血小板附着数为5个以下,并且白蛋白筛分系数的下降率为25%以下。进而,为了长时间抑制蛋白质、血小板的附着,更优选透水性下降率为10%以下,并且血小板附着数为0个以下,并且白蛋白筛分系数的下降率为5%以下。
在PET过滤器上的血栓形成试验中,将PET过滤器切出1cm×1cm,放入直径为1cm、深度为0.8cm的聚丙烯制的圆筒状容器中。向其中添加1ml以50U/ml的方式添加了肝素的人血液,用于对过滤器进行浸渍,振荡30分钟。将过滤器取出,对有无血栓形成进行确认。由此,能对作为医疗设备、抗血栓性能否持续、能否长时间使用进行简单评价。
上述共聚物能长时间维持血小板、蛋白质的附着抑制性,因此,可特别合适地用于医疗设备。其中,可合适地用于血液净化器、尤其是持续缓慢式血液净化器。
实施例
以下,举出实施例来说明本发明,但本发明不受这些例子的限制。
需要说明的是,实施例及比较例中,使用以下的缩写。
PVP:聚乙烯吡咯烷酮
PVAc:聚乙酸乙烯酯
PNVA/PtVA:N-乙烯基乙酰胺/新戊酸乙烯酯无规共聚物
PNIPAM/PEPR:N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸乙酯无规共聚物
PVP/PVAc:乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯无规共聚物
PVP/PVPr:乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物
PVP/PtVA:乙烯基吡咯烷酮/新戊酸乙烯酯无规共聚物
PVP/PVBu:乙烯基吡咯烷酮/丁酸乙烯酯无规共聚物
PVP/PVBa:乙烯基吡咯烷酮/苯甲酸乙烯酯无规共聚物
PVP/PVDe:乙烯基吡咯烷酮/癸酸乙烯酯无规共聚物
PVP/PVNo:乙烯基吡咯烷酮/壬酸乙烯酯无规共聚物
PVP/PVP6:乙烯基吡咯烷酮/1-乙烯基-2-哌啶酮无规共聚物
ACMO/PVP:丙烯酰基吗啉/乙烯基吡咯烷酮无规共聚物
PVCL/PS:乙烯基己内酰胺/聚苯乙烯无规共聚物。
<评价方法>
(1)共聚物的水合能密度
由量子化学计算而得到的单体单元的水合能通过如下所示的单体单元的分子模型定义。
对于上述单体单元的分子模型而言,重复单元为下式(V)的化学式所示的结构时,将下式(VI)的化学式所示的结构作为计算对象。作为例子,记载了丙酸乙烯酯的情况。
[化学式4]
[化学式5]
为了进行量子化学计算,使用了Gaussian公司制的Gaussian09,Revision D.01(注册商标),作为Connollysurface,使用了BIOVIA制的MaterialsStudio(注册商标)。
利用以下的方法计算上述单体单元的水合能。
首先,对真空中的单体单元进行结构最优化,然后,针对经结构最优化的结构,算出真空中的能量及水中的能量。
结构最优化工序中,使用密度泛函理论。泛函使用B3LYP,基底函数使用6-31G(d,p)。此外,设定opt作为输入文件中记载的关键字。
使用密度泛函理论算出真空中的能量。泛函使用B3LYP,基底函数使用6-31G(d,p)。
使用密度泛函理论算出水中的能量。泛函使用B3LYP,基底函数使用6-31G(d,p)。此外,为了算出水中的能量,利用连续电介质模型,使用以下作为关键字。
SCRF=(PCM、G03Defaults、Read、Solvent=Water)
Radii=UAHF
Alpha=1.20。
另外,利用Connollysurface法算出单体单元的体积。此时,设定的参数如下所述。
Gridresolution=Coarse
Gridinterval=0.75Å(0.075nm)
vdWfactor=1.0
Connollyradius=1.0Å(0.1nm)。
对于上述共聚物的水合能密度而言,基于上述水合能及利用Connollysurface法计算的体积,由上述式(1)定义。对于上述式(1)中的上述单体单元的体积而言,为上述进行了结构最优化的结构。
(2)单体单元i的水合能密度
基于上述式(2)算出上述单体单元i的水合能密度。
(3)单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率
基于上述式(3)算出单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率。
(4)水合能密度之差
基于上述式(4)算出水合能密度之差。
将在以下的实施例及比较例中算出的共聚物的水合能密度、有无羟基、单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率及水合能密度之差示于表1。
[表1]
表1中,作为综合评价,将透水性下降率为15%以下、并且血小板附着数为5个以下、并且白蛋白筛分系数的下降率为25%以下的情况记为○。此外,将透水性下降率为10%以下、并且血小板附着数为0个以下、并且白蛋白筛分系数的下降率为5%以下的情况记为◎。将除此之外的情况记为×。另外,将包含羟基的单体单元的情况记为○,将不含羟基的单体单元的情况记为×。
(5)数均分子量
制备水/甲醇=50/50(体积比)的0.1NLiNO3溶液,作为GPC展开溶液。在该溶液2ml中溶解共聚物2mg。将该共聚物溶液100μL进样至岛津制作所制 Prominence GPC系统中,进行测定。装置构成如下所述。
泵:LC-20AD,自动进样器:SIL-20AHT,柱加热炉:CTO-20A,检测器:RID-10A,柱:Tosoh公司制GMPWXL(内径为7.8mm×30cm,粒径为13μm)。使流速为0.5mL/min,测定时间为30分钟。利用差示折射率检测器RID-10A(岛津制作所公司制)进行检测,由在溶出时间为15分钟附近出现的来自共聚物的峰算出数均分子量。将十位四舍五入来计算数均分子量。为了制成标准曲线,使用了Agilent公司制聚环氧乙烷标准样品(0.1kD~1258kD)。
(6)亲水性单体单元的摩尔分率
将共聚物2mg溶解于99.7%氘代氯仿(和光纯药工业公司制;含有0.05V/V%TMS)2ml中,装入至NMR样品管中,进行NMR(JEOL公司制;超传导FTNMREX-270)测定。使温度为室温,使累积次数为32次。由该测定结果,利用由在2.7~4.3ppm间确认到的来自乙烯基吡咯烷酮的键合于与氮原子相邻的碳原子的质子(3H)的峰和基线所围成的区域的面积3APVP、和由在4.3~5.2ppm间确认到的来自键合于羧酸乙烯酯的α位的碳的质子(1H)的峰和基线所围成的区域的面积由AVC算出APVP/(APVP+AVC)×100的值,作为乙烯基吡咯烷酮单元的摩尔分率。需要说明的是,本方法是在乙烯基吡咯烷酮与羧酸乙烯酯的共聚物中测定摩尔分率的情况的例子,由其他单体的组合形成的共聚物的情况下,选择来自适当的质子的峰,求出摩尔分率。将个位四舍五入来计算摩尔分率。
(7)牛血循环前后的透水性下降率测定
首先,将中空丝组件的B侧(血液侧)入口・出口连接至回路,以200mL/min进行5分钟水洗。接下来,使水(37℃)以200mL/min流动,调节B出口的流出量,测定向D侧流出的每1分钟的过滤量V、及B侧入口・出口的平均压力P。改变从B出口流出的流出量,测定3点,将利用下述的式子算出的值的平均值作为循环开始0分钟后的透水性[UFRP-0]。
UFRP(mL/hr/mmHg/m2)=V×60/P/A
V:过滤量(mL/min),P:压力(mmHg),A:膜面积(m2)。
接下来,使牛全血2L进行循环。如图1那样连接中空丝膜组件(1)和血液回路。以血细胞比容成为30%、总蛋白浓度成为6~7g/dl的方式对添加了肝素的牛血液进行调节,放入至循环用烧杯(4)中。将装有牛血液的循环用烧杯(4)在具备加热器(8)的温水槽(9)中保持为37℃。将Bi回路(5)的入口部、Bo回路(6)的出口部及F回路(7)的出口部放入至按照上述方式调节的装有牛血液2L的循环用烧杯(4)中,以100ml/分钟的循环流量启动Bi泵(2)。60分钟后终止循环。然后,将中空丝组件的B侧(血液侧)入口・出口连接至回路,使用生理盐水以200mL/min进行10分钟洗涤。进而,以200mL/min进行5分钟水洗,然后,与上述同样地,算出循环开始60分钟后的透水性[UFRP-60]。
透水性下降率由下述式算出。
透水性下降率(%)=([UFRP-0]-[UFRP-60])/[UFRP-0]×100。
(8)中空丝膜的人血小板附着试验方法
在φ18mm的聚苯乙烯制的圆形板上贴合两面胶带,在其上固定以25kGy照射了γ射线的中空丝膜。用单刃刀将贴合的中空丝膜削切成半圆筒状,使中空丝膜的内表面露出。若在中空丝内表面有污染、伤痕、折痕等,则有时血小板在该部分附着,无法进行正确的评价,因此需要注意。以贴合有中空丝膜的面朝向圆筒内部的方式将该圆形板安装于已切割成筒状的Falcon(注册商标)管路(φ18mm,No.2051),用封口膜(Parafilm)填充缝隙。用生理盐水对该圆筒管内进行洗涤,然后用生理盐水充满。采集人的静脉血,然后立即添加肝素使其成为50U/ml。将上述圆筒管内的生理盐水废弃,然后在采血后10分钟以内将1.0ml上述血液装入至圆筒管内,于37℃振荡1小时。然后,用10ml的生理盐水对中空丝膜进行洗涤,用2.5%戊二醛生理盐水进行血液成分的固定,用20ml的蒸馏水进行洗涤。于20℃、以0.5Torr对经洗涤的中空丝膜进行10小时减压干燥。用两面胶带将该中空丝膜贴合于扫描型电子显微镜的试样台。然后,利用溅射,在中空丝膜表面形成Pt-Pd的薄膜,作为试样。针对该中空丝膜的表面,用场发射型扫描型电子显微镜(日立公司制;S800),以1500倍的倍率,对试样的内表面进行观察,计数1个视野中(4.3×103μm2)的附着血小板数。将附着50个以上的情况作为无血小板附着抑制效果,将附着数记为50个。中空丝的长度方向的端部容易产生血液积存,因此,将中空丝膜中央附近的、不同的20个视野中的附着血小板数的平均值作为血小板附着数(个/4.3×103μm2)。
(9)白蛋白筛分系数的下降率
按照以下方式测定白蛋白筛分系数的下降率。首先,如图1那样连接中空丝膜组件(1)和血液回路。以血细胞比容成为30%、总蛋白浓度成为6~7g/dl的方式对添加了肝素的牛血液进行调节,放入至循环用烧杯(4)中。将装有牛血液的循环用烧杯(4)在具备加热器(8)的温水槽(9)中保持为37℃。
将Bi回路(5)的入口部、Bo回路(6)的出口部及F回路(7)的出口部放入至按照上述方式调节的装有牛血液2L的循环用烧杯(4)中,以100ml/分钟的循环流量启动Bi泵(2)。
接着,以10ml/分钟的过滤流量启动F泵(3),随时间经过,从Bi回路(5)的入口部和Bo回路(6)的出口部及F回路(7)的出口部分别进行取样。
测定F泵(3)启动后每一经过时间的白蛋白浓度,利用下述式计算每一经过时间的白蛋白筛分系数(ScAlb)。
ScAlb(%)=CF/{0.5×(CBi+CBo)}×100
[上述式中,CF表示F回路(7)的出口部的白蛋白浓度(g/ml),CBo表示Bo回路(6)的出口部的白蛋白浓度(g/ml),CBi表示Bi回路(5)的入口部的白蛋白浓度(g/ml)。]。
灌流时间60分钟后的白蛋白筛分系数(ScAlb60)相对于灌流时间10分钟后的白蛋白筛分系数(ScAlb10)的下降率利用下述式算出。需要说明的是,将小数第1位以后四舍五入来计算上述下降率。
下降率(%)=(ScAlb10-ScAlb60)/ScAlb10×100。
(10)PET过滤器上的血栓形成试验方法
将PET过滤器切出1cm×1cm,放入至直径为1cm、深度为0.8cm的聚丙烯制的圆筒状容器中。向其中添加1ml以50U/ml的方式添加了肝素的人血液,用于对过滤器进行浸渍,振荡30分钟。将过滤器取出,对有无血栓形成进行确认。
<中空丝膜组件的制造方法>
将聚砜(テイジンアモコ公司制;ユーデルP-3500)18重量份、聚乙烯吡咯烷酮(BASF公司制;K30)9重量份添加至N,N-二甲基乙酰胺72重量份、水1重量份中,于90℃进行14小时加热溶解。将该制膜原液从外径为0.3mm、内径为0.2mm的孔型双层圆筒型模口排出,作为芯液,排出由N,N-二甲基乙酰胺57.5重量份、水42.5重量份形成的溶液,使干式长度通过350mm,然后导入至水100%的凝固浴中,得到中空丝。对于得到的中空丝的直径而言,内径为200μm,膜厚为40μm。在塑料管中穿过50根中空丝,制作已用粘接剂将两端固定的有效长度为100mm的塑料管微型组件。使溶解有上述高分子的水溶液从上述微型组件的血液侧入口向透析液侧入口流动。此外,使0.1重量%乙醇水溶液从上述中空丝膜组件的血液侧入口、从透析液侧入口及血液侧入口、向血液侧出口流动,然后,照射25kGy的γ射线,制成中空丝膜组件。
<PET过滤器的制造方法>
将膜厚为5μm的聚对苯二甲酸乙二醇酯的过滤器(东丽公司制)切出5cm2,放入至15mL的离心沉淀管(AS ONE公司制)中。用浓度为0.1ppm的共聚物水溶液将离心沉淀管内装满,盖上盖,照射25kGy的γ射线,得到PET过滤器。
(实施例1)
利用以下的方法制作乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物。将乙烯基吡咯烷酮单体19.5g、丙酸乙烯酯单体17.5g、作为聚合溶剂的叔戊醇56g、作为聚合引发剂的2,2’-偶氮双(2,4-二甲基戊腈)0.175g混合,在氮气气氛下,于70℃进行6小时搅拌。将反应液冷却至室温,终止反应,浓缩后,投入至己烷中。将析出的白色沉淀物回收,进行减压干燥,得到共聚物21.0g。由1H-NMR的结果可知,乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为60%。另外,根据GPC的测定结果,数均分子量为16,500。
利用以下的方法制作在聚砜中空丝表面导入了制作的乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物的具有中空丝膜的形状的医疗用分离膜组件。使溶解有300ppm上述共聚物的1.0重量%乙醇水溶液从利用上述中空丝膜组件的制造方法制作的中空丝膜组件的血液侧入口向透析液侧入口流动。进而,使0.1重量%乙醇水溶液从上述中空丝膜组件的血液侧入口、从透析液侧入口及血液侧入口、向血液侧出口流动,然后,照射25kGy的γ射线,制作医疗用分离膜组件。由ATR-IR的测定结果可知,中空丝内表面的共聚物导入量(面积比)平均为0.06。进行制作的医疗用分离膜组件的透水性下降率、中空丝膜的血小板附着量的测定及医疗用分离膜组件的白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为7%,血小板附着量为0个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为2%。
(实施例2)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用了乙烯基吡咯烷酮/新戊酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为70%,数均分子量为3,900),除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为9%,血小板附着量为0,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为3%。
(实施例3)使用了乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为70%,数均分子量为20,800),除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为13%,血小板附着量为0个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为7%。
(实施例4)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用了乙烯基吡咯烷酮/丁酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为80%,数均分子量为2,100),除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为8%,血小板附着量为0个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为9%。
(实施例5)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用了作为乙烯基吡咯烷酮/苯甲酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为80%,数均分子量为2,900)的共聚物,除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为5%,血小板附着量为4个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为8%。
(实施例6)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用了乙烯基吡咯烷酮/癸酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为80%,数均分子量为19,000),另外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为3%,血小板附着量为2个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为17%。
(实施例7)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用了乙烯基吡咯烷酮/壬酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为80%,数均分子量为4,400),另外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为10%,血小板附着量为1个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为25%。
(实施例8)乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物中,使用了乙烯基吡咯烷酮的摩尔分率为40%、数均分子量为20,800的乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为12%,血小板附着量为2个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为8%。
(实施例9)利用以下的方法制作在聚砜中空丝表面导入了N-乙烯基乙酰胺/新戊酸乙烯酯无规共聚物(N-乙烯基乙酰胺单元的摩尔分率为50%,数均分子量为7,700)的具有中空丝膜的形状的医疗用分离膜组件。使溶解有100ppm上述共聚物的10重量%乙醇水溶液从利用上述中空丝膜组件的制造方法制作的中空丝膜组件的血液侧入口向透析液侧入口流动。进而,使0.1重量%乙醇水溶液从上述中空丝膜组件的血液侧入口、从透析液侧入口及血液侧入口向血液侧出口流动,然后照射25kGy的γ射线,制作医疗用分离膜组件。由ATR-IR的测定结果可知,中空丝内表面的共聚物导入量(面积比)平均为0.06。进行制作的医疗用分离膜组件的透水性下降率、中空丝膜的血小板附着量的测定及医疗用分离膜组件的白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为6%,血小板附着量为0个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为2%。
(实施例10)利用以下的方法制作在聚砜中空丝表面导入了N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸乙酯无规共聚物(N-异丙基丙烯酰胺单元的摩尔分率为50%,数均分子量为3,000)的具有中空丝膜的形状的医疗用分离膜组件。使溶解有100ppm上述共聚物的1.0重量%乙醇水溶液从利用上述中空丝膜组件的制造方法制作的中空丝膜组件的血液侧入口、向透析液侧入口流动。进而,使0.1重量%乙醇水溶液从上述中空丝膜组件的血液侧入口、从透析液侧入口及血液侧入口、向血液侧出口流动,然后,照射25kGy的γ射线,制作医疗用分离膜组件。由ATR-IR的测定结果可知,中空丝内表面的共聚物导入量(面积比)平均为0.05。进行制作的医疗用分离膜组件的透水性下降率、中空丝膜的血小板附着量的测定及医疗用分离膜组件的白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为7%,血小板附着量为0个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为2%。
(比较例1)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用聚乙烯吡咯烷酮(BASF公司制;K90),除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为55%,血小板附着量为21个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为60%。
(比较例2)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用聚乙酸乙烯酯(BASF公司制;K90),除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为35%,血小板附着量为21个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为29%。
(比较例3)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用乙烯基吡咯烷酮/乙酸乙烯酯无规共聚物(BASF公司制;コリドンVA64),除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率为32%,血小板附着量为2个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为15%。
(比较例4)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用乙烯基吡咯烷酮/1-乙烯基-2-哌啶酮共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为60%,数均分子量为5,100),除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率28%,血小板附着量为18个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为26%。
(比较例5)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用丙烯酰基吗啉/乙烯基吡咯烷酮无规共聚物(丙烯酰基吗啉的摩尔分率为60%,数均分子量为6,200),除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率34%,血小板附着量为40个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为45%。
(比较例6)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用乙烯基己内酰胺/聚苯乙烯无规共聚物(乙烯基己内酰胺单体单元的摩尔分率为60%,数均分子量为7,300),除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率28%,血小板附着量为46个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为39%。
(比较例7)乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物中,使用乙烯基吡咯烷酮的摩尔分率为30%、数均分子量为10,800的乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,除此之外,与实施例1同样地,制作医疗用分离膜组件,进行透水性下降率、血小板附着量及白蛋白筛分系数测定。结果,如表1所示,透水性下降率27%,血小板附着量为4个,灌流时间10分钟至60分钟后的白蛋白筛分系数的下降率为10%。
(实施例11)作为上述共聚物,使用乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为60%,数均分子量为16,500),利用上述PET过滤器的制造方法制作PET过滤器。对得到的PET过滤器进行血栓形成试验,结果,如表2所示,未形成血栓。
(实施例12)作为上述共聚物,使用乙烯基吡咯烷酮/新戊酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为70%,数均分子量为3,900),利用上述PET过滤器的制造方法制作PET过滤器。对得到的PET过滤器进行血栓形成试验,结果,如表2所示,未形成血栓。
(实施例13)作为上述共聚物,使用乙烯基吡咯烷酮/丁酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为60%,数均分子量为8,500),利用上述PET过滤器的制造方法制作PET过滤器。对得到的PET过滤器进行血栓形成试验,结果,如表2所示,未形成血栓。
(实施例14)作为上述共聚物,使用N-乙烯基乙酰胺/新戊酸乙烯酯无规共聚物(乙烯基吡咯烷酮单体单元的摩尔分率为50%,数均分子量为7,700),利用上述PET过滤器的制造方法制作PET过滤器。对得到的PET过滤器进行血栓形成试验,结果,如表2所示,未形成血栓。
(实施例15)作为上述共聚物,使用N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸乙酯无规共聚物(N-异丙基丙烯酰胺单体单元的摩尔分率50%,数均分子量为3,000),利用上述PET过滤器的制造方法制作PET过滤器。对得到的PET过滤器进行血栓形成试验,结果,如表2所示,未形成血栓。
(比较例8)未使用共聚物,除此之外,与实施例11同样地,制作PET过滤器,进行血栓形成试验。结果,如表2所示,形成了血栓。
(比较例9)代替乙烯基吡咯烷酮/丙酸乙烯酯无规共聚物,使用聚乙烯吡咯烷酮(BASF公司制;K30),除此之外,与实施例11同样地,制作PET过滤器,进行血小板附着试验。结果,如表2所示,形成了血栓。
[表2]
产业实用性
本发明的共聚物具有抑制蛋白质、血小板的附着的效果,因此,可作为分离膜、使用了该分离膜的医疗设备加以利用。尤其是,可作为血液净化器加以利用。
附图标记说明
1 中空丝膜组件
2 Bi泵
3 F泵
4 循环用烧杯
5 Bi回路
6 Bo回路
7 F回路
8 加热器
9 温水槽
Claims (8)
1.共聚物,其含有2种以上单体单元,
基于下式(1)算出的共聚物的水合能密度为158.992~209.200kJ・mol -1・nm -3,
基于下式(2)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元为不含羟基的单体单元,
基于下式(3)算出的单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为35~90%,
由下式(4)算出的水合能密度之差为71.128~418.400kJ・mol -1・nm -3,
[数学式1]
共聚物的水合能密度(kJ・mol -1・nm -3)=∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的水合能)}/∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的体积)} ・・・式(1)
式(1)中,单体单元i的水合能为从单体单元i在水中的能量减去单体单元i在真空中的能量而得到的值的绝对值,N表示构成共聚物的单体种类的总数,i表示1以上N以下的整数,
单体单元i的水合能密度(kJ・mol -1・nm -3)=(单体单元i的水合能)/(单体单元i的体积) ・・・式(2)
[数学式2]
单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率(%)=单体单元i的水合能密度最大的单体单元的摩尔分率×单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积/∑N i=1{(单体单元i的摩尔分率)×(单体单元i的体积)} ・・・式(3)
式(3)中,N和i与上述定义相同,
水合能密度之差(kJ・mol -1・nm -3)=(单体单元的水合能密度最大的单体单元的水合能密度)-(单体单元的水合能密度最小的单体单元的水合能密度) ・・・式(4) 。
2.如权利要求1所述的共聚物,其中,所述共聚物的水合能密度为167.360~200.832kJ・mol -1・nm -3,
所述单体单元i的水合能密度最大的单体单元的体积分率为40~80%,
所述水合能密度之差为71.128~313.800kJ・mol -1・nm -3。
3.如权利要求1或2所述的共聚物,其中,所述2种以上单体单元为疏水性单体单元和亲水性单体单元。
4.如权利要求3所述的共聚物,其中,所述疏水性单体单元为将选自由羧酸乙烯酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯和苯乙烯衍生物组成的组中的单体聚合而得到的均聚物或共聚物中的重复单元,
所述亲水性单体单元为将选自由烯丙基胺衍生物、乙烯基胺衍生物、N-乙烯基酰胺、丙烯酰胺衍生物、甲基丙烯酰胺衍生物、N-乙烯基内酰胺和N-丙烯酰基吗啉组成的组中的单体聚合而得到的均聚物或共聚物中的重复单元。
5.如权利要求3或4所述的共聚物,其中,所述疏水性单体单元为将羧酸乙烯酯聚合而得到的均聚物或将羧酸乙烯酯共聚而得到的共聚物中的重复单元,所述亲水性单体单元为将N-乙烯基内酰胺聚合而得到的均聚物或将N-乙烯基内酰胺共聚而得到的共聚物中的重复单元。
6.分离膜,其包含权利要求1~5中任一项所述的共聚物。
7.医疗设备,其包含权利要求1~5中任一项所述的共聚物。
8.血液净化器,其具备权利要求6所述的分离膜。
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