JP2006280460A - Reformed base material - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a reformed base material which includes a functional group of some of a nitrogenous group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphate group and a hydrocarbon group in an area of 5μm from its surface in its depth direction and which includes an area of 200 nm thickness where concentration of the functional group is higher in an area of 200 nm to 5μm from the surface than the concentration of the functional group in an area of 0 to 200 nm from the surface, wherein it is widely used for a base material which requires nonionic hydrophilicity for its surface without deactivating characteristic of the functional group of the nitrogenous group, the sulfonic acid group, the carboxyl group, the phosphate group, the hydrocarbon group. <P>SOLUTION: The reformed material includes the nitrogenous group, the sulfonic acid group, the carboxyl group, a phosphate group and a hydrocarbon group in its surface, and includes a functional group of the nonionic hydrophilicity on its surface. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、表面から深さ方向に5μmの領域の中に、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基のいずれかの官能基が存在し、表面から深さ200nm厚みの領域における前記官能基の濃度よりも、表面から深さ方向に200nm〜5μmの領域の中に、前記官能基の濃度が高い200nm厚みの領域が存在していることを特徴とする改質基材に関する。 In the present invention, a functional group of any one of a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a hydrocarbon group exists in a region having a depth of 5 μm from the surface, and the depth from the surface is 200 nm. The modification is characterized in that a region having a thickness of 200 nm is present in a region having a high concentration of the functional group in a region having a thickness of 200 nm to 5 μm in the depth direction from the surface than the concentration of the functional group in the thickness region. It relates to a substrate.

官能基の特性を失活させることなく、表面に非イオン性が必要な材料に幅広く用いることができる。具体的には、生体適合性が要求される、人工血管、カテーテル、血液バッグ、コンタクトレンズ、眼内レンズ、人工腎臓、人工肺、手術用補助器具などの医療用具など、または、タンパク質や有機物の非付着が要求される基材、浄水器用膜、上水浄化膜、下水浄化膜、RO膜などの分離膜、タンパクチップ、DNAチップ、バイオセンサーに好適に用いられる。特に、血液浄化用モジュールの分離膜には好適に用いられる。     Without deactivating the properties of the functional group, it can be widely used for materials that require nonionic properties on the surface. Specifically, medical devices such as artificial blood vessels, catheters, blood bags, contact lenses, intraocular lenses, artificial kidneys, artificial lungs, and surgical aids that require biocompatibility, or proteins and organic substances It is suitably used for substrates that require non-adhesion, membranes for water purifiers, water purification membranes, sewage purification membranes, separation membranes such as RO membranes, protein chips, DNA chips, and biosensors. In particular, it is suitably used for a separation membrane of a blood purification module.

基材に種々の官能基を導入し、特定の物質を除去したり、特定の物質を活性化させるような試みは数多くなされている。例えば、LDLの吸着リガンドとしてデキストラン硫酸が挙げられる。しかしながら、デキストラン硫酸のようなアニオン性基が多く存在する陰性電荷の強い表面は、ブラジキンの産生を増加させ、血栓形成を促したり、フサンなどの陽性電荷を有する抗凝固薬を吸着するという問題点がある。そこで、孔径の制御された多孔質ビーズにデキストラン硫酸を固定化し、低密度リポタンパク質(LDL)を除去する方法(特公昭62−56782)が開示されている。また、ヘキサデシル基のような疎水性の強い官能基は非特異的に様々なタンパク質も吸着することに加えて、凝固関連タンパク質の吸着も起きるので、血液の活性化が生じる。そこで、同様に孔径の制御された多孔質ビーズにヘキサデシル基を固定化し、β2−ミクログロブリンを除去する方法(人工臓器27(2)、571−577、1998)が開示されている。しかしながら、この方法だと、これらの物質を固定化する基材の形態が限定されてしまうという問題点があった。 Many attempts have been made to introduce various functional groups into a substrate to remove a specific substance or activate a specific substance. For example, dextran sulfate is an example of an LDL adsorbing ligand. However, a negatively charged surface with many anionic groups such as dextran sulfate increases the production of bradykin, promotes thrombus formation, and adsorbs anticoagulants with positive charges such as fusan. There is. Therefore, a method (Japanese Examined Patent Publication No. 62-56782) in which dextran sulfate is immobilized on porous beads with controlled pore diameters to remove low density lipoprotein (LDL) is disclosed. In addition, a highly hydrophobic functional group such as a hexadecyl group adsorbs coagulation-related proteins in addition to nonspecifically adsorbing various proteins, thereby causing blood activation. Accordingly, a method (artificial organ 27 (2), 571-577, 1998) in which a hexadecyl group is immobilized on a porous bead having a controlled pore diameter to remove β 2 -microglobulin is disclosed. However, this method has a problem that the form of the substrate on which these substances are immobilized is limited.

また、アミノ基をもつポリエチレンイミンは酸化低密度リポタンパク質(酸化LDL)と相互作用する(特開2002−028461)。しかしながら、アミノ基は血小板粘着を引き起こすだけでなく、放出反応も大きいことが知られている。     In addition, polyethyleneimine having an amino group interacts with oxidized low density lipoprotein (oxidized LDL) (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-028461). However, it is known that amino groups not only cause platelet adhesion but also have a large release reaction.

以上のように、目的の物質を除去するには、上記のように、その目的に応じた官能基を導入し、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基の密度を高めることが有効であるが、その分、血液の活性を亢進したり、基材の形状が限定されるという問題があった。
特公昭62−56782号公報 特開2002−28461号公報 人工臓器27(2)、571−577、1998
As described above, in order to remove the target substance, as described above, a functional group according to the purpose is introduced, and the density of the nitrogen-containing group, sulfonic acid group, carboxyl group, phosphoric acid group, hydrocarbon group However, there is a problem that the blood activity is increased and the shape of the base material is limited.
Japanese Examined Patent Publication No. 62-56782 JP 2002-28461 A Artificial organ 27 (2), 571-577, 1998

本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を改良し、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基の特性を失活させることなく、表面に非イオン性の親水性を導入した改質基材を提供することにある。   The object of the present invention is to improve the drawbacks of such prior art and to prevent nonionic ions on the surface without deactivating the characteristics of functional groups such as nitrogen-containing groups, sulfonic acid groups, carboxyl groups, phosphoric acid groups and hydrocarbon groups. Another object of the present invention is to provide a modified base material having a hydrophilic property introduced therein.

本発明は上記課題を達成するため、以下の構成を有する。   In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.

本発明によって、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基の特性を失活させることなく、表面に非イオン性の親水性が必要な改質基材を提供することができる。   According to the present invention, a modified base material that requires nonionic hydrophilicity on the surface without deactivating characteristics of functional groups such as nitrogen-containing groups, sulfonic acid groups, carboxyl groups, phosphoric acid groups, and hydrocarbon groups Can be provided.

本発明は、表面から深さ方向に5μmの領域の中に、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基のいずれかの官能基が存在し、表面から深さ方向に0〜200nm厚みの領域における前記官能基の濃度よりも、表面から深さ方向に200nm〜5μmの領域の中に、前記官能基の濃度が高い200nm厚みの領域が存在していることを特徴とする改質基材である。特に、表面から深さ200nm厚みの領域において、水酸基、エーテル基、アミド基、エステル基のいずれかが存在することで、血小板や血球などの付着を抑制することができる。このため血液の活性化などの好ましくない現象を抑制することができる。一方で、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基の機能を発揮させることができる。例えば、酸化低密度リポタンパク質(酸化LDL)や低密度リポタンパク質(LDL)、β2−ミクログロブリンなどは、血球成分に比較して小さい。このため、表面から200nmの厚み領域を通り抜けて、その下層にある含窒素基などの官能基とも十分に相互作用できるものと考えられる。 In the present invention, a functional group of any one of a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a hydrocarbon group is present in a region having a depth of 5 μm from the surface. The region of 200 nm thickness in which the concentration of the functional group is higher exists in the region of 200 nm to 5 μm in the depth direction from the surface than the concentration of the functional group in the region of 0 to 200 nm thickness. The modified base material. In particular, in the region having a thickness of 200 nm from the surface, the presence of any one of a hydroxyl group, an ether group, an amide group, and an ester group can suppress adhesion of platelets and blood cells. For this reason, undesirable phenomena such as blood activation can be suppressed. On the other hand, the functions of a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, and a hydrocarbon group can be exhibited. For example, oxidized low density lipoprotein (oxidized LDL), low density lipoprotein (LDL), β 2 -microglobulin and the like are smaller than blood cell components. For this reason, it is considered that it can sufficiently interact with a functional group such as a nitrogen-containing group in the lower layer through a thickness region of 200 nm from the surface.

ここで、含窒素基とは、窒素を含んだ官能基のことを指し、具体的にはアミノ基、ピロール基、ピラゾール基、イミダゾール基、インドール基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリン基、ピペリジン基、ピロリジン基、チアゾール基、プリン基などが挙げられる。なお、アミノ基としては1級から4級までのいずれでも良い。含窒素基のおもな特徴としては、カチオン性を帯びるために、酸化LDLやエンドトキシンなどのアニオン性物質を吸着することが挙げられる。とくに、含窒素基をもった物質である、ポリアルキレンイミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン、ジエチルアミノエチルデキストラン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリドなどアミノ基含有高分子や、ビニルイミダゾリウムメトクロライド重合体やビニルイミダゾール重合体などは、酸化LDLやエンドトキシンの吸着に特に好適である。これは、官能基をもった物質が高分子であれば、各々の官能基が、酸化LDLやエンドトキシンと相互作用するための、最適な配置をとることができるため、親和性が強くなるものと考えられる。特に限定されるものではないが、重量平均分子量としては、1000以上であることが好ましく、さらに好ましくは5000以上、さらには1万以上のものが好適に用いられる。また、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基のおもな特徴としては、アニオン性を帯びるために、フィブリノーゲンなどのカチオン性物質の吸着が挙げられる。炭化水素基としては、炭素数が6以上50以下の炭化水素基であることが好ましく、鎖状、環状、芳香環のいずれであっても良い。炭素数が6以上50以下の炭化水素基としては、 等がある。炭化水素基のおもな特徴としては、β2−ミクログロブリンやサイトカイン、凝固関連タンパク質などの吸着が挙げられる。 Here, the nitrogen-containing group refers to a functional group containing nitrogen, specifically an amino group, pyrrole group, pyrazole group, imidazole group, indole group, pyridine group, pyridazine group, quinoline group, piperidine group. Pyrrolidine group, thiazole group, purine group and the like. The amino group may be any of primary to quaternary. The main feature of the nitrogen-containing group is that it adsorbs anionic substances such as oxidized LDL and endotoxin in order to be cationic. In particular, amino group-containing polymers such as polyalkyleneimines, polyvinylamines, polyallylamines, diethylaminoethyldextran, polydiallyldimethylammonium chloride, vinyl imidazolium methochloride polymers, The combination and the like are particularly suitable for adsorption of oxidized LDL and endotoxin. This is because, if a substance having a functional group is a polymer, each functional group can take an optimal arrangement for interacting with oxidized LDL and endotoxin, so that the affinity is increased. Conceivable. Although not particularly limited, the weight average molecular weight is preferably 1000 or more, more preferably 5000 or more, and further preferably 10,000 or more. In addition, the main characteristics of the sulfonic acid group, carboxyl group, and phosphoric acid group include adsorption of a cationic substance such as fibrinogen because of its anionic property. The hydrocarbon group is preferably a hydrocarbon group having 6 to 50 carbon atoms, and may be a chain, a ring, or an aromatic ring. Examples of the hydrocarbon group having 6 to 50 carbon atoms include: The main characteristics of the hydrocarbon group include adsorption of β 2 -microglobulin, cytokines, coagulation-related proteins, and the like.

また、これらの官能基が複数あっても構わない。例えばアミノ基と炭化水素基が共存していれば、酸化LDLは、改質基材により吸着する。これは、アミノ基による静電相互作用と炭化水素基による疎水性相互作用の2つの力が作用するためと考えられる。さらに、タンパク質やペプチドのような生理活性物質であってもよい。     Further, there may be a plurality of these functional groups. For example, if an amino group and a hydrocarbon group coexist, the oxidized LDL is adsorbed by the modified base material. This is considered to be because two forces of electrostatic interaction due to amino groups and hydrophobic interaction due to hydrocarbon groups act. Further, it may be a physiologically active substance such as protein or peptide.

また、表面から深さ200nm厚みの領域において、非イオン性の親水性官能基、例えば、水酸基、エーテル基、アミド基、エステル基などが存在することで、血小板や血球などの付着を抑制することができる。これは、非イオン性の親水性部分には凝固関連タンパク質などが付着しにくいため、それらを認識する血小板や血球が付着しにくいものと考えられる。特に、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルピロリドン、デキストランもしくはプルランなどの非イオン性親水性高分子が、表面から深さ200nm厚みの領域に存在することが好ましい。これらの高分子は、排除体積効果により、血小板や血球の付着を、さらに抑制することができる。特に限定されるものではないが、排除体積効果が発揮されるためには、重量平均分子量としては、1000以上であることが好ましく、さらに好ましくは5000以上、さらには1万以上のものが好適に用いられる。また、これらの高分子は、非イオン性、親水性であることを妨げない限り、誘導体や共重合体であっても構わない。非イオン性とは、pH4.5およびpH9.5のいずれにおいても、電荷が1meq/g未満であることをいう。さらに親水性とは、25℃の水に対する溶解度が好ましくは0.001重量%以上、より好ましくは0.01重量%以上、さらに好ましくは0.1重量%以上のことをいう。     Further, in the region having a thickness of 200 nm from the surface, nonionic hydrophilic functional groups such as a hydroxyl group, an ether group, an amide group, and an ester group are present to suppress adhesion of platelets and blood cells. Can do. This is probably because coagulation-related proteins and the like are difficult to adhere to nonionic hydrophilic portions, and platelets and blood cells that recognize them are difficult to adhere. In particular, a nonionic hydrophilic polymer such as polyvinyl alcohol, polyalkylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, dextran, or pullulan is preferably present in a region having a depth of 200 nm from the surface. These polymers can further suppress the adhesion of platelets and blood cells due to the excluded volume effect. Although not particularly limited, in order to exert the excluded volume effect, the weight average molecular weight is preferably 1000 or more, more preferably 5000 or more, and further preferably 10,000 or more. Used. In addition, these polymers may be derivatives or copolymers as long as they do not prevent them from being nonionic and hydrophilic. Nonionic means that the charge is less than 1 meq / g at both pH 4.5 and pH 9.5. Further, the hydrophilic property means that the solubility in water at 25 ° C. is preferably 0.001% by weight or more, more preferably 0.01% by weight or more, and further preferably 0.1% by weight or more.

本発明でいうところの改質基材において、基材としては、高分子材料が好ましく用いられる。高分子材料の例としては、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが挙げられる。改質基材の形状としては、繊維、フィルム、樹脂、分離膜などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。   In the modified base material referred to in the present invention, a polymer material is preferably used as the base material. Examples of the polymer material include polysulfone, polystyrene, polyurethane, polyethylene, and polypropylene. Examples of the shape of the modified substrate include, but are not limited to, fibers, films, resins, and separation membranes.

含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基の深さ領域の濃度測定は、分析電子顕微鏡を用いた測定で知ることができる。詳細は後述するが、改質基材を深さ方向にスライスした断面について、まず、全体をスキャンし、官能基の濃度分布の概要を把握する。分析電子顕微鏡を用いたスキャン結果は、定量的な精度は欠けるため、その後、点分析を行う。任意の幅10μmの領域について、深さ方向の濃度分析を行う。すなわち、表面から深さ方向に0〜200nm、幅10μmの領域の中から任意の10点について、点分析を行う。その後、深さ方向200nm〜5μmの領域の中で、スキャン結果から定性的にもっとも濃度が高いと思われる、幅10μmで深さ方向200nm厚みの領域において、任意の10点の点分析を行う。このとき、観察像の倍率は1万倍〜5万倍が適当である。これを、異なる3つの断面で分析し、合計30点の平均値を、その深さ領域の濃度とする。   Concentration measurement in the depth region of functional groups such as nitrogen-containing groups, sulfonic acid groups, carboxyl groups, phosphoric acid groups, and hydrocarbon groups can be known by measurement using an analytical electron microscope. Although details will be described later, first, the entire cross section of the modified base material sliced in the depth direction is scanned to grasp the outline of the functional group concentration distribution. Since the scan results using the analytical electron microscope lack quantitative accuracy, point analysis is performed thereafter. Concentration analysis in the depth direction is performed on a region having an arbitrary width of 10 μm. That is, point analysis is performed on arbitrary 10 points in the region of 0 to 200 nm and width of 10 μm in the depth direction from the surface. After that, in the region of 200 nm to 5 μm in the depth direction, arbitrary 10 point analysis is performed in the region of 10 μm wide and 200 nm thick in the depth direction, which seems to be the highest concentration qualitatively from the scan result. At this time, the magnification of the observation image is suitably 10,000 times to 50,000 times. This is analyzed in three different cross sections, and the average value of a total of 30 points is taken as the concentration in the depth region.

なお、分析電子顕微鏡の検出感度を上げたり、目的とする官能基を他の官能基と区別をするために、官能基を修飾した後、測定に供してもよい。修飾とは、ある種の標識物質を化学結合させたり、錯形成させたりすることをいう。   In addition, in order to raise the detection sensitivity of an analytical electron microscope, or in order to distinguish the target functional group from other functional groups, you may use for a measurement, after modifying a functional group. Modification means that a certain kind of labeling substance is chemically bonded or complexed.

ここで、表面からの深さ方向について、表面に凹凸がある場合、表面粗さの平均線を0nmとする。また、改質基材表面のコントラストが悪く、境界領域が不明瞭な場合、改質基材内部のコントラストのもっとも高い部分と、改質基材ではない箇所のコントラストがもっとも低い部分の中間値を表面とする。   Here, when the surface is uneven in the depth direction from the surface, the average line of the surface roughness is 0 nm. Also, if the surface of the modified base material is poor and the boundary area is unclear, the median value between the highest contrast part inside the modified base material and the lowest contrast part of the non-modified base part The surface.

また、改質基材の表面が、中空糸膜のように内表面と外表面がある場合、いずれか一方の表面からの深さ方向に対して、内部に官能基が高い領域が存在していればよい。例えば、人工腎臓用中空糸膜で、ある種の官能基が、血液成分のなかの不要物質を除去する機能を有する場合は、中空糸内表面側から深さ方向に200nm〜5μmの領域の中に、該官能基の濃度が高い200nm厚みの領域が存在していればよい。     In addition, when the surface of the modified substrate has an inner surface and an outer surface like a hollow fiber membrane, a region having a high functional group exists in the depth direction from either surface. Just do it. For example, in a hollow fiber membrane for artificial kidneys, when a certain functional group has a function of removing unnecessary substances from blood components, it is in the region of 200 nm to 5 μm in the depth direction from the inner surface side of the hollow fiber. In addition, a region having a thickness of 200 nm having a high concentration of the functional group may be present.

官能基の濃度は、0〜200nmの領域の官能基の濃度に比べて1.5倍以上高いことが好ましく、さらには2倍以上高いことが好ましい。     The concentration of the functional group is preferably 1.5 times or more higher than the concentration of the functional group in the region of 0 to 200 nm, more preferably 2 times or more higher.

該官能基が、5μmよりも深い領域で存在しているものは、その機能を十分に発揮することができない。また、官能基の濃度が0〜200nmの領域でもっとも高い場合は、表面における官能基の影響が大きくなる。例えば、炭化水素基の場合、血小板などが炭化水素基に付着するため、血液適合性が低下する。したがって、200nmより深い領域で炭化水素基の濃度が高くなることが好ましい。     When the functional group is present in a region deeper than 5 μm, the function cannot be sufficiently exhibited. Further, when the functional group concentration is highest in the region of 0 to 200 nm, the influence of the functional group on the surface becomes large. For example, in the case of a hydrocarbon group, blood compatibility deteriorates because platelets and the like adhere to the hydrocarbon group. Therefore, it is preferable that the concentration of the hydrocarbon group increases in a region deeper than 200 nm.

0〜200nmの領域の含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基の濃度は、50mol%以下が好ましく、さらにはl%以下、10mol%以下が好ましい。     The concentration of functional groups such as nitrogen-containing groups, sulfonic acid groups, carboxyl groups, phosphoric acid groups and hydrocarbon groups in the 0 to 200 nm region is preferably 50 mol% or less, more preferably 1% or less and 10 mol% or less.

表面から深さ方向に200nm〜5μmの領域の中に、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基の濃度が高い200nm厚みの領域を存在するような改質基材を得る方法としては、主に次の3つがある。すなわち、1)基材表面に含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を導入後、さらに水酸基、エーテル基、アミド基、エステル基などの非イオン性の親水性官能基を導入するという2ステップを踏んで改質基材を得る方法、2)基材成形原液に含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を有する物質を混練し、基材を成形後、非イオン性の親水性官能基を導入して、改質基材を得る方法、3)基材成形後、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を有する物質を基材内部に押し込み、改質基材を得る方法、が挙げられる。     A region having a thickness of 200 nm having a high concentration of a functional group such as a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a hydrocarbon group exists in a region of 200 nm to 5 μm in the depth direction from the surface. There are mainly the following three methods for obtaining a modified substrate. That is, 1) after introducing functional groups such as nitrogen-containing groups, sulfonic acid groups, carboxyl groups, phosphoric acid groups, and hydrocarbon groups on the surface of the substrate, and further nonionic properties such as hydroxyl groups, ether groups, amide groups, ester groups, etc. A method of obtaining a modified base material by taking two steps of introducing a hydrophilic functional group of 2) Functionality such as nitrogen-containing group, sulfonic acid group, carboxyl group, phosphoric acid group, hydrocarbon group in the base material forming stock solution A method of kneading a substance having a group, forming a substrate, and then introducing a nonionic hydrophilic functional group to obtain a modified substrate, 3) after forming the substrate, a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, And a method in which a substance having a functional group such as a carboxyl group, a phosphate group, or a hydrocarbon group is pushed into the base material to obtain a modified base material.

上記のなかで、基材に官能基を導入する方法としては、プラズマ照射により、基材に直接、種々の官能基を導入する方法と、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基をもった物質を、基材に化学結合もしくは吸着によって導入する方法がある。     Among the above, as a method of introducing a functional group into the substrate, a method of directly introducing various functional groups into the substrate by plasma irradiation, a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group There is a method in which a substance having a functional group such as a hydrocarbon group is introduced into a substrate by chemical bonding or adsorption.

上記の官能基をもった物質を、基材に化学結合させる具体例としては、基材に反応性の活性基、例えばクロロアセトアミドメチル基がある場合、ポリエチレンイミンのようにアミノ基を持つ物質と、有機溶媒中もしくは水中で混合させることによって、すみやかに両者を化学結合させ、アミノ基を基材に導入することができる。     As a specific example of chemically bonding a substance having the above functional group to a base material, when the base has a reactive active group, for example, a chloroacetamidomethyl group, a substance having an amino group such as polyethyleneimine By mixing them in an organic solvent or in water, they can be chemically bonded immediately and amino groups can be introduced into the substrate.

上記の官能基をもった物質を、基材に吸着させる具体的な方法としては、基材を官能基をもった物質溶液に浸漬もしくは湿潤させればよい。また、該溶液に浸漬させた後、引き上げて、乾燥させてもよい。ここでいう、湿潤とは、基材を浸漬していた水溶液を除去して乾燥させない状態のことを言う。特に限定されるものではないが、基材の乾燥重量に対して3重量%以上の水分を含んでいることが好ましい。ここでいう、乾燥重量とは基材を乾燥させて、乾燥中の24時間での重量変化率が2%以内になった状態の重量をいう。     As a specific method for adsorbing the substance having the functional group to the base material, the base material may be immersed or wetted in the substance solution having the functional group. Further, after being immersed in the solution, it may be pulled up and dried. The term “wet” as used herein refers to a state where the aqueous solution in which the base material is immersed is removed and not dried. Although not particularly limited, it preferably contains 3% by weight or more of moisture with respect to the dry weight of the substrate. As used herein, the dry weight refers to the weight in a state where the base material is dried and the weight change rate within 24 hours during drying is within 2%.

つぎに、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を導入した基材に、非イオン性の親水性官能基を化学結合を形成させるには、前述と同様な方法を用いることができる。また、非イオン性親水性物質が高分子であるならば、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を導入した基材を、非イオン性親水性高分子のモノマー溶液に浸積、もしくは湿潤させて、重合反応を行えば、基材に導入した前記官能基を覆うかたちで非イオン性親水性高分子を生成することができる。さらに、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリコール、ポリビニルピロリドン、デキストラン、プルランなどの非イオン性親水性高分子を吸着させる方法も、前述と同様な方法を用いることができる。     Next, in order to form a chemical bond with a nonionic hydrophilic functional group on a base material into which a functional group such as a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a hydrocarbon group has been introduced, A similar method can be used. In addition, if the nonionic hydrophilic substance is a polymer, a substrate into which a functional group such as a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a hydrocarbon group has been introduced can be used as a nonionic hydrophilic substance. If the polymerization reaction is carried out by immersing or wetting in a polymer monomer solution, a nonionic hydrophilic polymer can be produced in such a manner as to cover the functional group introduced into the substrate. Furthermore, the method similar to the above can also be used for adsorbing nonionic hydrophilic polymers such as polyvinyl alcohol, polyalkylene glycol, polyvinyl pyrrolidone, dextran, and pullulan.

また、前記2)で、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を有する物質が混練された基材において、該物質が基材と化学結合しているか、吸着しているかは問わない。     In the above 2), in the base material in which a substance having a functional group such as a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a hydrocarbon group is kneaded, the substance is chemically bonded to the base material. Whether it is adsorbed or not.

前記3)の方法は、基材表面に非イオン性親水性高分子の散漫層がある場合や、基材が多孔質構造を有するときに好適に用いられる。具体的な方法としては、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を有する物質溶液を基材に浸漬もしくは湿潤させた後、圧力をかけた気体や該物質が含まれていない溶液を基材に対して押しつける。このことで、該物質を非イオン性親水性高分子散漫層もしくは、基材多孔質構造の内部に移動させることができる。ここで、該物質が含まれていない溶液とは、該物質の濃度が0.0001重量%未満、好ましくは0.00001重量%未満の溶液をいう。例えば、基材がポリスルホンとポリビニルピロリドンからなる分離膜の場合、分離膜を該物質溶液に浸漬させた後、水で濾過をかけることで、表面から200nmよりも深い場所に、該物質の濃度が高い領域をつくることができる。     The method 3) is preferably used when a nonionic hydrophilic polymer diffused layer is present on the surface of the substrate or when the substrate has a porous structure. As a specific method, a substance solution having a functional group such as a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a hydrocarbon group is immersed or wetted in a substrate, and then a gas or A solution not containing the substance is pressed against the substrate. Thus, the substance can be moved into the nonionic hydrophilic polymer diffused layer or the base material porous structure. Here, the solution not containing the substance means a solution having a concentration of the substance of less than 0.0001% by weight, preferably less than 0.00001% by weight. For example, in the case where the base material is a separation membrane made of polysulfone and polyvinylpyrrolidone, the concentration of the substance is deeper than 200 nm from the surface by immersing the separation membrane in the substance solution and filtering with water. A high area can be created.

含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を有する物質もしくは非イオン性の親水性官能基を有する物質は吸着によって基材に導入されていても良いが、化学結合されているほうが、溶出の懸念が少なく好ましい。物質の種類や基材によっては、吸着させた後、加熱や、放射線照射によって両者に化学結合が形成されるものがあり、このような場合は簡便なため、好ましい方法である。     A substance having a functional group such as a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group or a hydrocarbon group or a substance having a nonionic hydrophilic functional group may be introduced into the substrate by adsorption. Chemical bonding is preferable because there is less concern about elution. Depending on the type of substance and the base material, there are those in which a chemical bond is formed on both of them after being adsorbed by heating or irradiation. In such a case, it is a preferable method because it is simple.

放射線としてはα線、β線、γ線、X線、紫外線、電子線などが用いられる。また、人工腎臓などの医療用具は滅菌することが必要であり、近年は残留毒性の少なさや簡便さの点から、放射線滅菌法が多用されており、特に、γ線や電子線が好適に用いられている。例えば、血液浄化用モジュールをγ線で滅菌するには15kGy以上の線量照射が好ましいとされている。また、放射線照射によってラジカルが発生し、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を有する物質と基材および非イオン性の親水性官能基を有する物質と基材、もしくは含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を有する物質と非イオン性の親水性官能基を有する物質の相互で化学結合が形成される。したがって、吸着で導入された物質の場合、該物質の溶出量が低下するので好ましい方法である。つまり、15kGy以上の放射線照射は、吸着で導入された物質の化学結合による固定化と滅菌処理を同時に行えるので好ましい処理である。ただし、このときに、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基や非イオン性の親水性官能基の変性に注意することが好ましい。放射線照射を行う際に、変性、失活を防ぐために、抗酸化剤を同時に添加していても良い。ここでいう抗酸化剤とは、他の分子に電子を与えやすい性質を持つ分子のことをいい、ビタミンCなどの水溶性ビタミン類、ポリフェノール類、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、グルコース、ガラクトース、マンノース、トレハロースなどの糖類、ソジウムハイドロサルファイト、ピロ亜硫酸ナトリウム、二チオン酸ナトリウムなどの無機塩類などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの抗酸化剤は単独で用いてもよいし、2種類以上混合して用いてもよい。本発明の方法を医療用具に用いる際は、その安全性を考慮する必要があるため、抗酸化剤は毒性の低いものが好適に用いられる。抗酸化剤を含有する水溶液の濃度については、含有する抗酸化剤の種類、放射線の照射線量などにより異なるため、適宜、最適な濃度で使用すればよい。     As the radiation, α rays, β rays, γ rays, X rays, ultraviolet rays, electron beams and the like are used. In addition, medical devices such as artificial kidneys need to be sterilized, and in recent years, radiation sterilization methods are frequently used from the viewpoint of low residual toxicity and simplicity, and γ rays and electron beams are particularly preferably used. It has been. For example, in order to sterilize a blood purification module with γ rays, it is considered that irradiation with a dose of 15 kGy or more is preferable. Substances having functional groups such as nitrogen-containing groups, sulfonic acid groups, carboxyl groups, phosphoric acid groups, hydrocarbon groups, and substrates and nonionic hydrophilic functional groups that generate radicals upon irradiation. A chemical bond is formed between the substrate and the substance having a functional group such as a nitrogen-containing group, sulfonic acid group, carboxyl group, phosphoric acid group or hydrocarbon group and a substance having a nonionic hydrophilic functional group. The Therefore, in the case of a substance introduced by adsorption, this is a preferable method because the elution amount of the substance decreases. That is, irradiation with radiation of 15 kGy or more is a preferable treatment because it can simultaneously fix and sterilize a substance introduced by adsorption by chemical bonding. However, at this time, it is preferable to pay attention to modification of a functional group such as a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a hydrocarbon group, or a nonionic hydrophilic functional group. An antioxidant may be added at the same time in order to prevent denaturation and deactivation during irradiation. The term “antioxidant” as used herein refers to a molecule having the property of easily giving electrons to other molecules, such as water-soluble vitamins such as vitamin C, polyphenols, methanol, ethanol, propanol, ethylene glycol, and glycerin. Examples thereof include, but are not limited to, alcohols, sugars such as glucose, galactose, mannose and trehalose, inorganic salts such as sodium hydrosulfite, sodium pyrosulfite and sodium dithionate. These antioxidants may be used alone or in combination of two or more. When the method of the present invention is used for a medical device, it is necessary to consider its safety, and therefore, an antioxidant having low toxicity is preferably used. About the density | concentration of the aqueous solution containing an antioxidant, since it changes with kinds, antioxidant dose, etc. of the contained antioxidant, what is necessary is just to use it by the optimal density | concentration suitably.

本発明の改質基材は、医療用基材として好ましく用いられる。医療用基材は、人工血管、カテーテル、血液バッグ、コンタクトレンズ、眼内レンズ、手術用補助器具、生体成分分離用モジュール、血液浄化用モジュールなどにおいて用いられるものを含む。   The modified substrate of the present invention is preferably used as a medical substrate. Medical base materials include those used in artificial blood vessels, catheters, blood bags, contact lenses, intraocular lenses, surgical aids, biological component separation modules, blood purification modules, and the like.

本発明の改質基材は、生体成分分離膜に好ましく用いられる。生体成分分離膜とは、濾過もしくは透析により生体物質を分離し、一部を回収する膜のことをいう。例えば、含窒素基の上部に非イオン性の親水性官能基が多く存在する改質分離膜を用いれば、生体成分の非特異的な吸着や血液成分の活性化を抑制しつつ、酸性タンパク質を効率的に分離できる。   The modified substrate of the present invention is preferably used for a biological component separation membrane. The biological component separation membrane refers to a membrane that separates a biological substance by filtration or dialysis and collects a part thereof. For example, if a modified separation membrane with many nonionic hydrophilic functional groups on the nitrogen-containing group is used, acidic proteins can be suppressed while suppressing nonspecific adsorption of biological components and activation of blood components. It can be separated efficiently.

血液浄化用モジュールとは、血液を体外に循環させる際に、吸着や濾過、拡散によって血中の老廃物や有害物質を取り除く機能を有したモジュールのことをいい、人工腎臓や外毒素吸着カラムなどがある。   A blood purification module is a module that has the function of removing waste and harmful substances in the blood by adsorption, filtration, and diffusion when circulating blood outside the body, such as artificial kidneys and exotoxin adsorption columns. There is.

血液浄化用モジュールに内蔵される分離膜の形態は特に限定されるものではなく、平膜、中空糸膜などの形態で用いられる。しかし、処理効率すなわち血液と接触する表面積の確保などを考慮すると中空糸膜型であることが好ましい。   The form of the separation membrane incorporated in the blood purification module is not particularly limited, and is used in the form of a flat membrane, a hollow fiber membrane or the like. However, the hollow fiber membrane type is preferable in consideration of the processing efficiency, that is, securing the surface area in contact with blood.

医療用基材が分離膜であることが好ましい。分離膜となる素材は、特に限定しないが、医療用に用いられている素材が好ましく、例えば、ポリ塩化ビニル、セルロース系ポリマー、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンやポリエーテルスルホンなどのポリスルホン系ポリマー、ポリウレタンなどが挙げられる。この中でも特にポリスルホンは成形が容易で、膜にしたときの物質透過性能に優れているため、好適に用いられる。   The medical substrate is preferably a separation membrane. The material to be the separation membrane is not particularly limited, but is preferably a material used for medical purposes, for example, polyvinyl chloride, cellulose polymer, polystyrene, polymethyl methacrylate, polycarbonate, polysulfone, such as polysulfone and polyethersulfone. Examples thereof include polymers and polyurethane. Of these, polysulfone is particularly suitable because it is easy to mold and has excellent material permeation performance when formed into a membrane.

本発明で用いられるポリスルホン系ポリマーは、主鎖に芳香環、スルフォニル基およびエーテル基をもつもので、例えば、次式(1)、(2)の化学式で示されるポリスルホンが好適に使用されるが、本発明ではこれらに限定されない。式中のnは、例えば50〜80の如き整数である。   The polysulfone polymer used in the present invention has an aromatic ring, a sulfonyl group and an ether group in the main chain. For example, polysulfone represented by the following chemical formulas (1) and (2) is preferably used. However, the present invention is not limited to these. N in the formula is an integer such as 50 to 80.

Figure 2006280460
Figure 2006280460

ポリスルホンの具体例としては、ユーデルポリスルホンP−1700、P−3500(ソルベイ社製)、ウルトラソンS3010、S6010(BASF社製)、ビクトレックス(住友化学)、レーデルA(ソルベイ社製)、ウルトラソンE(BASF社製)等のポリスルホンが挙げられる。又、本発明で用いられるポリスルホンは上記式(1)及び/又は(2)で表される繰り返し単位のみからなるポリマーが好適ではあるが、本発明の効果を妨げない範囲で他のモノマーと共重合していても良い。特に限定するものではないが、他の共重合モノマーは10重量%以下であることが好ましい。   Specific examples of polysulfone include Udel polysulfone P-1700, P-3500 (manufactured by Solvay), Ultrason S3010, S6010 (manufactured by BASF), Victrex (Sumitomo Chemical), Radel A (manufactured by Solvay), Ultra Polysulfone such as Son E (manufactured by BASF) is exemplified. In addition, the polysulfone used in the present invention is preferably a polymer composed only of the repeating unit represented by the above formula (1) and / or (2). However, it does not interfere with the effects of the present invention. It may be polymerized. Although it does not specifically limit, it is preferable that another copolymerization monomer is 10 weight% or less.

本発明にかかる血液浄化用モジュールの製造方法としては、その用途により、種々の方法があるが、大まかな工程としては、血液浄化用の分離膜の製造工程と、その分離膜をモジュールに組み込むという工程にわけることができる。本発明における分離膜の処理方法としては、分離膜をモジュールに組み込む工程の前に用いてもよいし、分離膜をモジュールに組み込んだ後に用いてもよい。モジュール化の後に放射線照射するのであれば、滅菌も同時に行うことができるので好ましい。   There are various methods for producing a blood purification module according to the present invention, depending on its use. As a rough process, a process for producing a separation membrane for blood purification and incorporating the separation membrane into the module is described. Can be divided into processes. The separation membrane treatment method in the present invention may be used before the step of incorporating the separation membrane into the module or after the separation membrane is incorporated into the module. If irradiation is performed after modularization, sterilization can be performed at the same time, which is preferable.

血液浄化用モジュールの製造方法としては、その用途により、種々の方法があるが、大まかな工程としては、血液浄化用の分離膜の製造工程と、その分離膜をモジュールに組み込むという工程にわけることができる。   There are various methods for manufacturing a blood purification module depending on its application, but the rough process is divided into a process for manufacturing a separation membrane for blood purification and a step of incorporating the separation membrane into the module. Can do.

人工腎臓に用いられる中空糸膜モジュールの製造方法についての一例を示す。人工腎臓に内蔵される中空糸膜の製造方法としては、つぎのような方法がある。すなわち、ポリスルホンおよびポリビニルピロリドンを良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒に溶解させたものを原液とする。ポリマー濃度は、10〜30重量%が好ましく、15〜25重量%がより好ましい。ポリスルホンおよびポリビニルピロリドンの重量比率は、20:1〜1:5が好ましく、5:1〜1:1がより好ましい。良溶媒としては、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロリドン、ジオキサンなどが好ましい。該原液を二重環状口金の外側の管から吐出し、乾式部を走行させた後凝固浴へ導く。二重環状口金の内側の管からは、中空部を形成するための注入液もしくは気体を吐出する。この際、乾式部の湿度が影響を与えるために、乾式部走行中に膜外表面からの水分補給によって、外表面近傍での相分離挙動を速め、孔径拡大し、結果として透析の際の透過/拡散抵抗を減らすことも可能である。ただし、相対湿度が高すぎると外表面での原液凝固が支配的になり、かえって孔径が小さくなり、結果として透析の際の透過/拡散抵抗を増大する傾向がある。そのため、相対湿度としては60〜90%が好適で
ある。また、注入液組成としては、プロセス適性から、原液に用いた溶媒を基本とする組
成からなるものを用いることが好ましい。注入液濃度としては、例えばジメチルアセトア
ミドを用いたときは、45〜80重量%、さらには60〜75重量%の水溶液が好適に用
いられる。
An example about the manufacturing method of the hollow fiber membrane module used for an artificial kidney is shown. As a method for producing a hollow fiber membrane incorporated in an artificial kidney, there are the following methods. That is, a solution obtained by dissolving polysulfone and polyvinylpyrrolidone in a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent is used as a stock solution. The polymer concentration is preferably 10 to 30% by weight, and more preferably 15 to 25% by weight. The weight ratio of polysulfone and polyvinylpyrrolidone is preferably 20: 1 to 1: 5, and more preferably 5: 1 to 1: 1. As the good solvent, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, N-methylpyrrolidone, dioxane and the like are preferable. The undiluted solution is discharged from the outer pipe of the double annular die, and after running through the dry section, it is led to the coagulation bath. An injection solution or a gas for forming a hollow portion is discharged from a tube inside the double annular base. At this time, the humidity of the dry part has an effect, so that the phase separation behavior near the outer surface is accelerated by replenishing moisture from the outer surface of the membrane while the dry part is running. It is also possible to reduce the diffusion resistance. However, when the relative humidity is too high, the solid solution coagulation on the outer surface becomes dominant, and the pore diameter is rather reduced, and as a result, the permeation / diffusion resistance during dialysis tends to increase. Therefore, the relative humidity is preferably 60 to 90%. Moreover, as an injection liquid composition, it is preferable to use what consists of a composition based on the solvent used for the undiluted | stock solution from process aptitude. For example, when dimethylacetamide is used as an injection solution concentration, an aqueous solution of 45 to 80% by weight, more preferably 60 to 75% by weight, is preferably used.

中空糸膜をモジュールに内蔵する方法としては、特に限定されないが、一例を示すと次の通りである。まず、中空糸膜を必要な長さに切断し、必要本数を束ねた後、筒状ケースに入れる。その後両端に仮のキャップをし、中空糸膜両端部にポッティング剤を入れる。このとき遠心機でモジュールを回転させながらポッティング剤を入れる方法は、ポッティング剤が均一に充填されるために好ましい方法である。ポッティング剤が固化した後、中空糸膜の両端が開口するように両端部を切断し、中空糸膜モジュールを得る。   The method of incorporating the hollow fiber membrane in the module is not particularly limited, but an example is as follows. First, the hollow fiber membrane is cut to a required length, bundled in a necessary number, and then put into a cylindrical case. Then, a temporary cap is put on both ends, and a potting agent is put on both ends of the hollow fiber membrane. At this time, the method of adding the potting agent while rotating the module with a centrifuge is a preferable method because the potting agent is uniformly filled. After the potting agent is solidified, both ends are cut so that both ends of the hollow fiber membrane are open, and a hollow fiber membrane module is obtained.

上記において含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を導入するには、該官能基を有する物質を原液や注入液あるいは凝固浴に添加することで、達成することができる。また、中空糸膜に成型した後、中空糸膜を該物質溶液に浸漬または湿潤させて、該物質を吸着させて導入することができる。また、モジュール化を行った後に、モジュール内を該物質溶液で充填、もしくは湿潤させて、中空糸膜に該物質を吸着させて導入することもできる。   In order to introduce a functional group such as a nitrogen-containing group, sulfonic acid group, carboxyl group, phosphoric acid group, hydrocarbon group in the above, by adding a substance having the functional group to a stock solution, an injection solution or a coagulation bath, Can be achieved. Further, after forming into a hollow fiber membrane, the hollow fiber membrane can be immersed or wetted in the substance solution to adsorb and introduce the substance. Further, after modularization, the inside of the module can be filled or wetted with the substance solution, and the substance can be adsorbed and introduced into the hollow fiber membrane.

また、中空糸膜の細孔径よりも大きい物質の場合、中空糸膜を通して濾過しながら充填した場合、膜の表面に濃縮されるため、表面密度を高めたい場合は効果的な手法である。さらに、濾過充填した物質は、膜表面に強く押しつけられて、遊離しにくくなるので、好適に用いられる方法である。用いる物質の分子量としては、好ましくは5000以上、さらに好ましくは5万以上が用いられる。これらの物質は、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基、炭化水素基などの官能基を有する物質でも、非イオン性の親水性官能基を有する物質のどちらでもよい。   In addition, in the case of a substance larger than the pore diameter of the hollow fiber membrane, it is an effective method for increasing the surface density because it is concentrated on the surface of the membrane when filled through filtration through the hollow fiber membrane. Furthermore, since the filtered and filled material is strongly pressed against the membrane surface and becomes difficult to release, it is a method that is preferably used. The molecular weight of the substance used is preferably 5000 or more, more preferably 50,000 or more. These substances may be either a substance having a functional group such as a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group, or a hydrocarbon group, or a substance having a nonionic hydrophilic functional group.

一方、中空糸膜の細孔径よりも小さい物質の場合は、膜細孔内部まで物質を接触させることが可能である。用いる物質の分子量としては、好ましくは5000以下、さらに好ましくは1000以下が用いられる。例えば、人工腎臓用中空糸膜では、β−ミクログロブリンは膜細孔内部に入り込むことができる。したがって、β−ミクログロブリンを吸着しようとすると、膜細孔内部を利用したほうが、効率的である。一方で、血小板は膜細孔内部には入り込めない。このため、β−ミクログロブリンを効率的に吸着し、血小板の付着を抑制して、生体適合性を向上させるためには、膜の細孔内部に炭化水素基を有する物質などβ−ミクログロブリンと相互作用する分子量5000以下の物質を濾過によって導入し、膜表面には非イオン性の親水性官能基を導入すればよい。 On the other hand, in the case of a substance smaller than the pore diameter of the hollow fiber membrane, the substance can be brought into contact with the inside of the membrane pore. The molecular weight of the substance used is preferably 5000 or less, more preferably 1000 or less. For example, in the hollow fiber membrane for artificial kidney, β 2 -microglobulin can enter the membrane pores. Therefore, when β 2 -microglobulin is to be adsorbed, it is more efficient to use the inside of the membrane pores. On the other hand, platelets cannot enter the membrane pores. Therefore, in order to efficiently adsorb β 2 -microglobulin, suppress adhesion of platelets, and improve biocompatibility, a substance having a hydrocarbon group inside the pore of the membrane, such as β 2 -micro A substance having a molecular weight of 5000 or less that interacts with globulin may be introduced by filtration, and a nonionic hydrophilic functional group may be introduced on the membrane surface.

上記のようにして得られた中空糸膜モジュールを用いた人工腎臓の基本構造の一例を図1に示す。円筒状のプラスチックケース7に中空糸膜5の束が挿入されており、中空糸の両端部を樹脂10で封止されている。ケース7には透析液の導入口8および導出口9が設けられており、中空糸膜5の外部には透析液、生食、濾過水等が流れるようになっている。ケース7の端部にはそれぞれ入口側ポート部1および出口側ポート部2が設けられている。血液6は入口側ポート部1に設けた血液導入口3より導入され、漏斗状のポート部1によって、中空糸膜5の内部に導かれる。中空糸膜5によってろ過された血液6は、出口側ポート部2によって集合させられ、血液導出口4より排出される。血液導入口3および血液導出口4には、血液回路11が接続される。   An example of the basic structure of an artificial kidney using the hollow fiber membrane module obtained as described above is shown in FIG. A bundle of hollow fiber membranes 5 is inserted into a cylindrical plastic case 7, and both ends of the hollow fiber are sealed with a resin 10. The case 7 is provided with an inlet 8 and an outlet 9 for dialysate, and dialysate, saline, filtered water and the like flow outside the hollow fiber membrane 5. An inlet port portion 1 and an outlet port portion 2 are provided at the ends of the case 7, respectively. The blood 6 is introduced from the blood introduction port 3 provided in the inlet side port portion 1 and is guided into the hollow fiber membrane 5 by the funnel-shaped port portion 1. The blood 6 filtered by the hollow fiber membrane 5 is collected by the outlet side port portion 2 and discharged from the blood outlet 4. A blood circuit 11 is connected to the blood inlet 3 and the blood outlet 4.

以下に、実施例をもって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
1.中空糸膜モジュールの作成
(1)ポリスルホン中空糸膜
ポリスルホン(ソルベイ社製ユーデル(登録商標)P−3500)18重量部をN,N’−ジメチルアセトアミド81重量部および水1重量部の混合溶媒に加え、90℃で10時間加熱して溶解し、製膜原液を得た。この製膜原液を外径0.3mm、内径0.2mmのオリフィス型二重円筒型口金の外側の管より吐出した。芯液としてN,N’−ジメチルアセトアミド60重量部および水40重量部からなる溶液を内側の管より吐出した。吐出された製膜原液は、乾式長350mmを通過した後、水100%の凝固浴に導かれ、中空糸が得られた。
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
1. Preparation of hollow fiber membrane module (1) Polysulfone hollow fiber membrane 18 parts by weight of polysulfone (Udel (registered trademark) P-3500 manufactured by Solvay) was added to a mixed solvent of 81 parts by weight of N, N′-dimethylacetamide and 1 part by weight of water. In addition, it was dissolved by heating at 90 ° C. for 10 hours to obtain a film-forming stock solution. This film-forming stock solution was discharged from an outer tube of an orifice type double cylindrical die having an outer diameter of 0.3 mm and an inner diameter of 0.2 mm. A solution consisting of 60 parts by weight of N, N′-dimethylacetamide and 40 parts by weight of water was discharged from the inner tube as the core liquid. The discharged film-forming stock solution passed through a dry length of 350 mm, and was then introduced into a 100% water coagulation bath to obtain a hollow fiber.

得られた中空糸膜を10000本、図1に示すような、透析液入口および透析液出口を有する円筒状のプラスチックケースに挿入し、両端部を樹脂で封止して、中空糸の内側および外側に水を充填し、内表面積1.6m2のウェットタイプの人工腎臓用中空糸膜モジュール1を作成した。
(2)ポリスルホン/ポリビニルピロリドン混合中空糸膜
ポリスルホン(ソルベイ社製ユーデルポリスルホン(登録商標)P−3500)18重量部およびポリビニルピロリドン(BASF社製K30)9重量部をN,N’−ジメチルアセトアミド72重量部および水1重量部の混合溶媒に加え、90℃で14時間加熱して溶解し、製膜原液を得た。この製膜原液を外径0.3mm、内径0.2mmのオリフィス型二重円筒型口金の外側の管より吐出した。芯液としてN,N’−ジメチルアセトアミド58重量部および水42重量部からなる溶液を内側の管より吐出した。吐出された製膜原液は、乾式長350mmを通過した後、水100%の凝固浴に導かれ、中空糸が得られた。
Insert the resulting hollow fiber membranes into a cylindrical plastic case having a dialysate inlet and a dialysate outlet as shown in FIG. 1, seal both ends with resin, A wet type hollow fiber membrane module for artificial kidney 1 having an inner surface area of 1.6 m 2 was prepared by filling the outside with water.
(2) Polysulfone / polyvinylpyrrolidone mixed hollow fiber membrane 18 parts by weight of polysulfone (Udelpolysulfone (registered trademark) P-3500 manufactured by Solvay) and 9 parts by weight of polyvinylpyrrolidone (BAS K30) were added to N, N′-dimethylacetamide In addition to a mixed solvent of 72 parts by weight and 1 part by weight of water, the mixture was dissolved by heating at 90 ° C. for 14 hours to obtain a stock solution. This film-forming stock solution was discharged from an outer tube of an orifice type double cylindrical die having an outer diameter of 0.3 mm and an inner diameter of 0.2 mm. A solution consisting of 58 parts by weight of N, N′-dimethylacetamide and 42 parts by weight of water was discharged from the inner tube as the core liquid. The discharged film-forming stock solution passed through a dry length of 350 mm, and was then introduced into a 100% water coagulation bath to obtain a hollow fiber.

得られた中空糸膜10000本を中空糸膜モジュール1と同様にして、図1に示すような、中空糸内表面積1.6m2のウェットタイプの人工腎臓用中空糸膜モジュール2を作成した。
2.含窒素基の導入方法
(1)ポリスルホン中空糸膜
含窒素基を有する物質としてポリエチレンイミン(BASF社製、重量平均分子量75万)0.01重量%水溶液を前記の中空糸膜モジュール1の血液導出口4から入れ、透析液の導出口9から出して、中空糸膜に導入した。通液量は1Lとした。またこのとき、血液導入口3および透析液の導入口8には栓をした。その後、非イオン性の親水性官能基を有する物質としてポリエチレングリコール(和光純薬社製、重量平均分子量20000)0.01重量%水溶液を、ポリエチレンイミン水溶液と同様に1L通液し、中空糸膜に導入した。この後、25kGyのγ線を照射した。
(2)ポリスルホン/ポリビニルピロリドン混合中空糸膜
含窒素基を有する物質としてポリエチレンイミン(BASF社製、重量平均分子量75万)0.01重量%水溶液を前記の中空糸膜モジュール2の血液導出口4から入れ、透析液の導出口9から出して、中空糸膜に導入した。通液量は1Lとした。またこのとき、血液導入口3および透析液の導入口8には栓をした。その後、ポリエチレンイミンを膜表面ポリビニルピロリドン散漫層の内部に押し込む目的で、純水をポリエチレンイミン水溶液と同様に5L通液し中空糸膜に導入した。この後、25kGyのγ線を照射した。
3.測定方法および試験方法
(1)ポリスルホン中空糸膜のポリエチレンイミン濃度
非イオン性の親水性官能基を有する物質がポリエチレングリコール、含窒素基を有する物質がポリエチレンイミン、基材である中空糸膜がポリスルホンであるため、窒素量の分析により、アミノ基を定量した。
A hollow fiber membrane module 2 for wet type artificial kidney having a hollow fiber inner surface area of 1.6 m 2 as shown in FIG. 1 was prepared in the same manner as the hollow fiber membrane module 1 using 10,000 obtained hollow fiber membranes.
2. Method for Introducing Nitrogen-Containing Group (1) Polysulfone Hollow Fiber Membrane As a substance having a nitrogen-containing group, 0.01% by weight aqueous solution of polyethyleneimine (manufactured by BASF, weight average molecular weight 750,000) is used as the blood guide of the hollow fiber membrane module 1 The gas was introduced from the outlet 4, exited from the dialysate outlet 9, and introduced into the hollow fiber membrane. The flow rate was 1 L. At this time, the blood inlet 3 and the dialysate inlet 8 were plugged. Thereafter, a polyethylene glycol (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., weight average molecular weight 20000) 0.01 wt% aqueous solution as a substance having a nonionic hydrophilic functional group was passed through 1 L in the same manner as the polyethyleneimine aqueous solution, and the hollow fiber membrane Introduced. Thereafter, 25 kGy of γ-rays were irradiated.
(2) Polysulfone / polyvinylpyrrolidone mixed hollow fiber membrane As a substance having a nitrogen-containing group, a 0.01% by weight aqueous solution of polyethyleneimine (manufactured by BASF, weight average molecular weight 750,000) is used as the blood outlet 4 of the hollow fiber membrane module 2. From the dialysis fluid outlet 9 and introduced into the hollow fiber membrane. The flow rate was 1 L. At this time, the blood inlet 3 and the dialysate inlet 8 were plugged. Thereafter, 5 L of pure water was introduced into the hollow fiber membrane in the same manner as the polyethyleneimine aqueous solution for the purpose of pushing polyethyleneimine into the diffused layer of polyvinylpyrrolidone on the membrane surface. Thereafter, 25 kGy of γ-rays were irradiated.
3. Measurement Method and Test Method (1) Polyethyleneimine Concentration of Polysulfone Hollow Fiber Membrane A substance having a nonionic hydrophilic functional group is polyethylene glycol, a substance having a nitrogen-containing group is polyethyleneimine, and a hollow fiber membrane as a base material is polysulfone Therefore, amino groups were quantified by analyzing the amount of nitrogen.

上記2(1)で得られた中空糸膜モジュールの血液側を1L以上の超純水で洗浄した。その後、中空糸をモジュールから切り出し、中空糸膜を凍結させた後、0.5Torr以下で24時間以上乾燥させた。     The blood side of the hollow fiber membrane module obtained in 2 (1) above was washed with 1 L or more of ultrapure water. Thereafter, the hollow fiber was cut out from the module, the hollow fiber membrane was frozen, and then dried at 0.5 Torr or less for 24 hours or more.

該中空糸膜をエポキシ樹脂で包埋してミクロトームにて中空糸長手方向の厚み70nmにスライスした。このサンプルについて、分析電子顕微鏡(日本電子社製、JEM2100F)を用いてエネルギー分散型X線スペクトロスコピー(EDS)にて窒素の分布を測定した。観察倍率は4万倍で行った。その後、点分析を行い、窒素量を定量した。
(2)ポリスルホン/ポリビニルピロリドン混合中空糸膜のアミノ基濃度
含窒素基を有する物質がポリエチレンイミンで窒素原子を有し、中空糸膜にはポリビニルピロリドンが窒素原子をもつため、窒素分析だけでは、両者の区別がつかない。このような場合、アミノ基を修飾した後、分析を行えばよい。ポリエチレンイミンは2価の銅イオンを強くキレートすることが知られているので、中空糸膜に銅イオンをキレートさせた後、分析電子顕微鏡で銅の分布を調べることができた。
The hollow fiber membrane was embedded with an epoxy resin and sliced to a thickness of 70 nm in the longitudinal direction of the hollow fiber with a microtome. About this sample, the distribution of nitrogen was measured by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) using an analytical electron microscope (JEM2100F, manufactured by JEOL Ltd.). The observation magnification was 40,000 times. Thereafter, point analysis was performed to determine the amount of nitrogen.
(2) Amino group concentration of polysulfone / polyvinylpyrrolidone mixed hollow fiber membrane A nitrogen-containing substance is polyethyleneimine and has a nitrogen atom, and polyvinylpyrrolidone has a nitrogen atom in the hollow fiber membrane. There is no distinction between the two. In such a case, analysis may be performed after modifying the amino group. Since polyethyleneimine is known to chelate divalent copper ions strongly, it was possible to examine the distribution of copper with an analytical electron microscope after chelating copper ions with a hollow fiber membrane.

上記3(1)と同様に中空糸膜モジュールを洗浄した後、中空糸膜の血液側および透析液側について、それぞれ0.1mol/Lの硫酸銅水溶液1L通液した。その後、中空糸膜の血液側および透析液側について、同様に純水でそれぞれ1Lで洗浄した。その後、中空糸を取り出し、凍結乾燥させた後、分析電子顕微鏡分析に供し、銅を定量した。このときの観察倍率は4万倍で行った。
(3)中空糸膜のヒト血小板付着試験方法
18mmφのポリスチレン製の円形板に両面テープを貼り付け、そこに中空糸膜を固定した。貼り付けた中空糸膜を片刃で半円筒状にそぎ切り、中空糸膜の内表面を露出させた。中空糸内表面に汚れや傷、折り目などがあると、その部分に血小板が付着し、正しい評価ができないことがあるので注意を要する。筒状に切ったFalcon(登録商標)チューブ(18mmφ、No.2051)に該円形板を、中空糸膜を貼り付けた面が、円筒内部にくるように取り付け、パラフィルムで隙間を埋めた。この円筒管内を生理食塩水で洗浄後、生理食塩水で満たした。人間の静脈血を採血後、直ちにヘパリンを50U/mlになるように添加した。前記円筒管内の生理食塩水を廃棄後、前記血液を、採血後10分以内に、円筒管内に1.0ml入れて37℃にて1時間振盪させた。その後、中空糸膜を10mlの生理食塩水で洗浄し、2.5%グルタルアルデヒド生理食塩水で血液成分の固定を行い、20mlの蒸留水にて洗浄した。洗浄した中空糸膜を常温0.5Torrにて10時間減圧乾燥した。このフィルムを走査型電子顕微鏡の試料台に両面テープで貼り付けた。その後、スパッタリングにより、Pt−Pdの薄膜を中空糸膜表面に形成させて、試料とした。この中空糸膜の内表面をフィールドエミッション型走査型電子顕微鏡(日立社製S800)にて、倍率1500倍で試料の内表面を観察し、1視野中(4.3×103μm2)の付着血小板数を数えた。中空糸長手方向における中央付近で、異なる10視野での付着血小板数の平均値を血小板付着数(個/4.3×103μm2)とした。中空糸の長手方向における端の部分は、血液溜まりができやすいためである。
After washing the hollow fiber membrane module in the same manner as in 3 (1) above, 1 L of a 0.1 mol / L copper sulfate aqueous solution was passed through the blood side and the dialysate side of the hollow fiber membrane. Thereafter, the blood side and the dialysate side of the hollow fiber membrane were similarly washed with 1 L each with pure water. Thereafter, the hollow fiber was taken out and freeze-dried, and then subjected to analytical electron microscope analysis to quantify copper. The observation magnification at this time was 40,000 times.
(3) Human platelet adhesion test method of hollow fiber membrane A double-sided tape was affixed to an 18 mmφ polystyrene circular plate, and the hollow fiber membrane was fixed thereto. The attached hollow fiber membrane was cut into a semicylindrical shape with a single blade to expose the inner surface of the hollow fiber membrane. If dirt, scratches, folds, etc. are present on the inner surface of the hollow fiber, platelets will adhere to the part and may not be evaluated correctly. The circular plate was attached to a Falcon (registered trademark) tube (18 mmφ, No. 2051) cut into a cylindrical shape so that the surface on which the hollow fiber membrane was attached was inside the cylinder, and the gap was filled with parafilm. The cylindrical tube was washed with physiological saline and then filled with physiological saline. Immediately after collecting human venous blood, heparin was added to 50 U / ml. After discarding the physiological saline in the cylindrical tube, 1.0 ml of the blood was placed in the cylindrical tube and shaken at 37 ° C. for 1 hour within 10 minutes after blood collection. Thereafter, the hollow fiber membrane was washed with 10 ml of physiological saline, blood components were fixed with 2.5% glutaraldehyde physiological saline, and washed with 20 ml of distilled water. The washed hollow fiber membrane was dried under reduced pressure at room temperature of 0.5 Torr for 10 hours. This film was attached to a sample stage of a scanning electron microscope with double-sided tape. Thereafter, a thin film of Pt—Pd was formed on the surface of the hollow fiber membrane by sputtering to prepare a sample. The inner surface of the hollow fiber membrane was observed with a field emission type scanning electron microscope (S800, manufactured by Hitachi, Ltd.) at a magnification of 1500 times. In one field of view (4.3 × 10 3 μm 2 ) The number of adhered platelets was counted. In the vicinity of the center in the longitudinal direction of the hollow fiber, the average value of the number of adhering platelets in 10 different visual fields was defined as the number of adhering platelets (pieces / 4.3 × 10 3 μm 2 ). This is because the end portion in the longitudinal direction of the hollow fiber is likely to form a blood pool.

なお、血小板付着試験においては、試験が適切に行われているかどうかを確認するために、ポジティブコントロールとネガティブコントロールを実験毎に水準に入れる。ポジティブコントロールとは、血小板付着が多いことがわかっている既知のサンプルである。また、ネガティブコントロールとは、血小板付着が少ないことがわかっている既知のサンプルである。ポジティブコントロールとしては東レ社製人工腎臓“フィルトライザー”BG−1.6Uの中空糸膜、ネガティブコントロールとしては川澄化学社製人工腎臓PS−1.6UWの中空糸膜とする。上記の実験条件で血小板付着数が、ポジティブコントロールとして、40(個/4.3×10μm)以上、かつ、ネガティブコントロールとして、5(個/4.3×10μm)以下であったときに、測定値を採用する。コントロールの血小板付着数が上記範囲からはずれた場合は、血液の鮮度が欠けていたり、血液の過度な活性化が生じていることなどが考えられるので、試験をやり直す。 In addition, in the platelet adhesion test, positive control and negative control are put into the standard for each experiment in order to confirm whether the test is properly performed. A positive control is a known sample known to have a high platelet adhesion. A negative control is a known sample known to have low platelet adhesion. The positive control is a hollow fiber membrane of Toray's artificial kidney “Filtizer” BG-1.6U, and the negative control is a hollow fiber membrane of Kawasumi Chemical's artificial kidney PS-1.6UW. Under the above experimental conditions, the platelet adhesion number was 40 (pieces / 4.3 × 10 3 μm 2 ) or more as a positive control and 5 (pieces / 4.3 × 10 3 μm 2 ) or less as a negative control. When there is, the measured value is adopted. If the control platelet adhesion number is out of the above range, blood freshness may be lacking or excessive activation of blood may occur, so the test is repeated.

本実験で血小板付着数が20(個/4.3×10μm)以下であれば、血液適合性が良好であると考えられる。
(4)酸化低密度リポタンパク質(酸化LDL)吸着除去試験方法
酸化LDLは、酸化低密度リポタンパク質(LDL)が酸化変性したものである。酸化LDLは、動脈硬化との関係が指摘されており、体内から除去されるべき物質である。
(a)抗酸化LDL抗体の作製
板部ら(H.Itabe et al.,J.Biol.Chem.269:15274、1994)の方法に従って作成した。すなわち、ヒト粥状硬化病巣ホモジェネートをマウスに注射して免疫し、そのマウスの脾臓からハイブリドーマを作製し、硫酸銅処理LDLと反応するものを選別して、抗酸化LDL抗体を得た。得られた抗酸化LDL抗体の抗体クラスは、マウスIgMで、未処理LDL、アセチルLDL、マロンジアルデヒドLDLとは反応しない。一方、該抗酸化LDL抗体は、フォスファチジルコリンのアルデヒド誘導体やヒドロペルオキシドを含めていくつかのフォスファチジルコリン過酸化反応生成物と反応する。該抗酸化LDL抗体を150mMのNaClを含む10mMほう酸緩衝液(pH8.5)に溶解したものを用いた(蛋白質濃度0.60mg/ml)。
(b)酸化LDLの調製
市販のLDL(HUMAN,Biomedical Technologies Inc.社製)を脱塩カラム(HiTrap Desalting, Pharmacia製)にかけ、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)を除去するとともに、0.2mg/mlとなるようにリン酸緩衝液(以下、PBSと略記)で希釈した。その後、Falcon(登録商標)チューブ(18mmφ、No.2051)に2mlずつ分注した。37℃で3分間保温した。0.5mM硫酸銅水溶液を2wt%添加し、37℃で5時間反応させた。このとき、0.5mM硫酸銅水溶液は用事調製した。また、37℃で5時間反応させている間は、チューブに蓋をせず、空気と触れるようにしておき、1時間おきに2,3度ピペッティングを行った。得られた溶液に、25mMのエチレンジアミン四酢酸(EDTA)を1wt%、10wt%アジ化ナトリウムを0.02wt%となるように添加したものを酸化LDL標品とした。この酸化LDLの総タンパク質量は0.171mg/ml、マロンジアルデヒド量は86.3nM/mgLDLであった。
(c)酸化LDL濃度の測定
前記抗酸化LDL抗体をPBSで5μg/mlに希釈し、96穴のプレートに100μl/ウェルずつ分注した。室温で2時間震盪した後、4℃にて一晩以上放置し、抗体を壁に吸着させた。
In this experiment, if the platelet adhesion number is 20 (pieces / 4.3 × 10 3 μm 2 ) or less, it is considered that blood compatibility is good.
(4) Oxidized Low Density Lipoprotein (Oxidized LDL) Adsorption Removal Test Method Oxidized LDL is an oxidized low density lipoprotein (LDL) that is oxidatively denatured. Oxidized LDL has been pointed out to be related to arteriosclerosis and is a substance to be removed from the body.
(A) Preparation of antioxidant LDL antibody The antibody was prepared according to the method of Itabe et al. (H. Itabe et al., J. Biol. Chem. 269: 15274, 1994). That is, human atherosclerotic lesion homogenate was injected into a mouse for immunization, a hybridoma was prepared from the spleen of the mouse, and one that reacted with copper sulfate-treated LDL was selected to obtain an antioxidant LDL antibody. The antibody class of the obtained antioxidant LDL antibody is mouse IgM and does not react with untreated LDL, acetyl LDL, or malondialdehyde LDL. On the other hand, the antioxidant LDL antibody reacts with several phosphatidylcholine peroxidation products including aldehyde derivatives of phosphatidylcholine and hydroperoxide. The antioxidant LDL antibody dissolved in 10 mM borate buffer (pH 8.5) containing 150 mM NaCl was used (protein concentration 0.60 mg / ml).
(B) Preparation of oxidized LDL Commercially available LDL (HUMAN, Biomedical Technologies Inc.) was applied to a desalting column (HiTrap Desalting, manufactured by Pharmacia) to remove ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) and 0.2 mg / ml. The solution was diluted with a phosphate buffer (hereinafter abbreviated as PBS). Thereafter, 2 ml each was dispensed into a Falcon (registered trademark) tube (18 mmφ, No. 2051). Incubated at 37 ° C. for 3 minutes. 2 wt% of 0.5 mM copper sulfate aqueous solution was added and reacted at 37 ° C. for 5 hours. At this time, a 0.5 mM aqueous copper sulfate solution was prepared. During the reaction at 37 ° C. for 5 hours, the tube was not covered, but was in contact with air, and pipetting was performed every 2 hours. A solution obtained by adding 25 mM ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) to 1 wt%, 10 wt% sodium azide to 0.02 wt% to the obtained solution was used as an oxidized LDL preparation. The total protein amount of this oxidized LDL was 0.171 mg / ml, and the malondialdehyde amount was 86.3 nM / mg LDL.
(C) Measurement of oxidized LDL concentration The above-mentioned oxidized LDL antibody was diluted with PBS to 5 μg / ml and dispensed into a 96-well plate at 100 μl / well. The mixture was shaken at room temperature for 2 hours and then allowed to stand at 4 ° C. overnight or longer to allow the antibody to be adsorbed on the wall.

ウェル中の抗体溶液を捨て、1%Bovine Serum Albmin(BSA、フラクションV、生化学工業)を含むトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)を200μl/ウェルずつ分注した。室温で2時間震盪して壁をブロッキングした後、ウェル中のBSA溶液を捨て、酸化LDLを含んだ血漿および検量線作成用のスタンダードを100μl/ウェルずつ分注した。その後、室温で30分震盪した後、4℃で一晩放置した。   The antibody solution in the well was discarded, and Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 1% Bovine Serum Albumin (BSA, Fraction V, Seikagaku Corporation) was dispensed at 200 μl / well. After blocking the wall by shaking for 2 hours at room temperature, the BSA solution in the well was discarded, and 100 μl / well of plasma containing oxidized LDL and a standard for preparing a calibration curve were dispensed. Then, after shaking at room temperature for 30 minutes, it was left at 4 ° C. overnight.

室温に戻し、ウェル中の溶液を捨て、0.05%トゥイーン(登録商標)−20を含むトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)でウェルを3回洗浄した。洗浄したウェルにPBSで2000倍に希釈したヒツジ抗アポB抗体100μl/ウェルずつ分注した。室温で2時間震盪した後、ウェル中の抗アポB抗体を捨て、0.05%トゥイーン−20を含むトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)でウェルを3回洗浄した。洗浄したウェルに2%ブロックエース(大日本製薬社製)を含むトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)で2000倍に希釈したアルカリ性フォスファターゼ標識ロバ抗ヒツジIgG抗体を100μl/ウェルずつ分注し、室温で2時間震盪した。その後、ウェル中の標識抗体を捨て、0.05%トゥイーン−20を含むトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)でウェルを3回洗浄し、さらにトリス−塩酸緩衝液(pH8.0)で2回洗浄した。続いて、p−ニトロフェニルリン酸の1mg/ml溶液(0.0005M MgCl2、1Mジエタノールアミン緩衝液、pH9.8)を100μl/ウェルずつ分注した。適当な時間室温で反応させた後、波長415nmにおける吸光度をプレートリーダーで測定した。スタンダードの結果から検量線を引き、酸化LDL濃度を決定した。
(d)酸化LDL吸着除去率の測定
健常者血漿(日本人、30歳、LDL(βリポ蛋白)濃度275mg/dl,HDL−コレステロール濃度70mg/dl)に、上記酸化LDLを濃度2μg/mlとなるように添加した。
After returning to room temperature, the solution in the well was discarded, and the well was washed 3 times with Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 0.05% Tween®-20. 100 μl / well of sheep anti-apo B antibody diluted 2000 times with PBS was dispensed into the washed wells. After shaking at room temperature for 2 hours, the anti-apo B antibody in the well was discarded, and the well was washed three times with Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 0.05% Tween-20. Alkaline phosphatase-labeled donkey anti-sheep IgG antibody diluted 2000 times with Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 2% Block Ace (Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.) was dispensed at 100 μl / well into the washed wells. Shake for 2 hours at room temperature. Thereafter, the labeled antibody in the wells is discarded, and the wells are washed three times with Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing 0.05% Tween-20, and further 2 with Tris-HCl buffer (pH 8.0). Washed twice. Subsequently, a 1 mg / ml solution of p-nitrophenyl phosphate (0.0005 M MgCl 2, 1 M diethanolamine buffer, pH 9.8) was dispensed at 100 μl / well. After reacting at room temperature for an appropriate time, absorbance at a wavelength of 415 nm was measured with a plate reader. A calibration curve was drawn from the standard results to determine the oxidized LDL concentration.
(D) Measurement of adsorption removal rate of oxidized LDL Healthy plasma (Japanese, 30 years old, LDL (β lipoprotein) concentration of 275 mg / dl, HDL-cholesterol concentration of 70 mg / dl) and oxidized LDL at a concentration of 2 μg / ml It added so that it might become.

中空糸膜を70本束ね、直径約7mm、長さは12cmのガラス管モジュールケースに挿入した。中空糸膜の両末端を、中空糸膜中空部を閉塞しないようにエポキシ系ポッティング剤で固定し、ミニモジュール(内表面積53cm2)を作成した。ミニモジュールを超純水で37℃で30分間洗浄した。その後、ミニモジュールの両端に内径7mm(外径10mm)、長さ2cmのシリコーンチューブ(製品名ARAM(登録商標))と異形コネクターを介して、内径0.8mm、外径1mm、長さ37cmのシリコーンチューブ(製品名ARAM(登録商標))をつなぎ、上記血漿1.5mlを窒素雰囲気下で0.5ml/分の流量で25℃、4時間中空糸膜内に灌流した。中空糸膜表面積1m2あたりの血漿量は2.8×102ml/m2であった。さらにミニモジュールをつけずにシリコーンチューブのみで灌流操作も行った。灌流前後の血漿中の酸化LDL濃度を定量することにより、それぞれの吸着除去率を下記式により算出した。   70 hollow fiber membranes were bundled and inserted into a glass tube module case having a diameter of about 7 mm and a length of 12 cm. Both ends of the hollow fiber membrane were fixed with an epoxy potting agent so as not to block the hollow portion of the hollow fiber membrane, and a mini module (inner surface area 53 cm 2) was prepared. The mini module was washed with ultrapure water at 37 ° C. for 30 minutes. Then, the inner diameter of 0.8 mm, the outer diameter of 1 mm, and the length of 37 cm are connected to both ends of the mini-module through a silicone tube (product name: ARAM (registered trademark)) having an inner diameter of 7 mm (outer diameter of 10 mm) and a length of 2 cm and a deformed connector. A silicone tube (product name: ARAM (registered trademark)) was connected, and 1.5 ml of the plasma was perfused into the hollow fiber membrane at a flow rate of 0.5 ml / min at 25 ° C. for 4 hours under a nitrogen atmosphere. The amount of plasma per square meter of hollow fiber membrane surface area was 2.8 × 10 2 ml / m 2. Furthermore, the perfusion operation was also performed only with the silicone tube without attaching the mini module. By quantifying the oxidized LDL concentration in plasma before and after perfusion, each adsorption removal rate was calculated by the following equation.

酸化LDL吸着除去率(%)=ミニモジュールでの酸化LDL吸着除去率(%)−シリコーンチューブのみでの酸化LDL吸着除去率(%)
酸化LDL吸着除去率(%)=100×(灌流前の濃度−灌流後の濃度)/灌流前の濃度
(実施例1)
前記2(1)で得られた中空糸膜モジュールから、中空糸を切り出し、分析電子顕微鏡分析に供した。その結果、表面から200〜400nm深さの窒素の濃度は、0〜200nm以内の窒素の2倍であり、ポリエチレンイミンの上部にポリエチレングリコールが存在する構造を確認できた。さらに、ヒト血小板付着試験および酸化LDL吸着除去試験方法を行った。その結果、表1に示された通り、ポリエチレンイミン由来のアミノ基による酸化LDLの吸着と、ポリエチレングリコールによる血小板付着の抑制が両立できた。
(実施例2)
前記2(2)で得られた中空糸膜モジュールから、中空糸を切り出し、分析電子顕微鏡分析に供した。その結果、表面から400〜600nm深さの銅イオン(アミノ基を表す)の濃度は、0〜200nm以内の銅イオン(アミノ基を表す)の3倍であり、ポリエチレンイミンがポリビニルピロリドン散漫層内部に潜り込んだ構造をしていることが確認できた。さらに、ヒト血小板付着試験および酸化LDL吸着除去試験方法を行った。その結果、表1に示された通り、ポリエチレンイミン由来のアミノ基による酸化LDLの吸着と、ポリビニルピロリドンによる血小板付着の抑制が両立できた。
(比較例1)
前記2(1)で、ポリエチレンイミンとポリエチレングリコールの導入の順序を逆にした以外は、同様の方法で中空糸膜モジュールを作成した。中空糸膜モジュールから中空糸を切り出し、分析電子顕微鏡分析に供した。その結果、0〜200nm深さの窒素の濃度が、それよりも深い領域の窒素の濃度に比べて、もっとも高かった。さらに、ヒト血小板付着試験および酸化LDL吸着除去試験方法を行った。その結果、ポリエチレンイミン由来のアミノ基が存在するため酸化LDLは吸着したが、該アミノ基が表面から深さ0nm〜200nmに多くあるため血小板も付着した。
(比較例2)
前記2(2)で、純水で通液しなかった以外は、同様の方法で中空糸膜モジュールを作成した。中空糸膜モジュールから中空糸を切り出し、分析電子顕微鏡分析に供した。その結果、0〜200nm深さの銅イオン(アミノ基を表す)の濃度が、それよりも深い領域の銅イオン(アミノ基を表す)の濃度に比べて、もっとも高かった。さらに、ヒト血小板付着試験および酸化LDL吸着除去試験方法を行った。その結果、ポリエチレンイミン由来のアミノ基が存在するため酸化LDLは吸着したが、該アミノ基が表面から深さ0nm〜200nmに多くあるため血小板も付着した。
(比較例3)
前記2(1)で、ポリエチレンイミン水溶液およびポリエチレングリコールの代わりに、純水を用いた以外は、同様の方法で中空糸膜モジュールを作成した。中空糸膜モジュールから中空糸を切り出し、分析電子顕微鏡分析に供した。その結果、どの深さ領域でも、ごく微量の銅イオンが観測された。これは、膜に物理的にトラップされた分であると思われる。さらに、ヒト血小板付着試験および酸化LDL吸着除去試験方法を行った。その結果、アミノ基がないため酸化LDLは吸着せず、非イオン性の親水性官能基がないため血小板も付着した。
Oxidized LDL adsorption / removal rate (%) = Oxidized LDL adsorption / removal rate (%) in the mini module-Oxidized LDL adsorption / removal rate (%) only in the silicone tube
Oxidized LDL adsorption removal rate (%) = 100 × (concentration before perfusion−concentration after perfusion) / concentration before perfusion (Example 1)
A hollow fiber was cut out from the hollow fiber membrane module obtained in 2 (1) and subjected to analysis electron microscope analysis. As a result, the concentration of nitrogen at a depth of 200 to 400 nm from the surface was twice that of nitrogen within 0 to 200 nm, and a structure in which polyethylene glycol was present on top of polyethyleneimine could be confirmed. Furthermore, human platelet adhesion test and oxidized LDL adsorption removal test method were conducted. As a result, as shown in Table 1, adsorption of oxidized LDL by the amino group derived from polyethyleneimine and suppression of platelet adhesion by polyethylene glycol were compatible.
(Example 2)
A hollow fiber was cut out from the hollow fiber membrane module obtained in 2 (2) above and subjected to analysis electron microscope analysis. As a result, the concentration of copper ions (representing amino groups) at a depth of 400 to 600 nm from the surface is three times that of copper ions (representing amino groups) within 0 to 200 nm, and polyethyleneimine is present inside the polyvinylpyrrolidone diffuse layer. It was confirmed that the structure was embedded in Furthermore, human platelet adhesion test and oxidized LDL adsorption removal test method were conducted. As a result, as shown in Table 1, it was possible to achieve both adsorption of oxidized LDL by an amino group derived from polyethyleneimine and suppression of platelet adhesion by polyvinylpyrrolidone.
(Comparative Example 1)
A hollow fiber membrane module was prepared by the same method except that the order of introduction of polyethyleneimine and polyethylene glycol was reversed in 2 (1). A hollow fiber was cut out from the hollow fiber membrane module and subjected to analytical electron microscope analysis. As a result, the concentration of nitrogen at a depth of 0 to 200 nm was the highest compared to the concentration of nitrogen in a deeper region. Furthermore, human platelet adhesion test and oxidized LDL adsorption removal test method were conducted. As a result, the oxidized LDL was adsorbed due to the presence of an amino group derived from polyethyleneimine, but platelets also adhered because the amino group was abundant at a depth of 0 nm to 200 nm from the surface.
(Comparative Example 2)
A hollow fiber membrane module was prepared in the same manner as in 2 (2) except that pure water was not passed. A hollow fiber was cut out from the hollow fiber membrane module and subjected to analytical electron microscope analysis. As a result, the concentration of copper ions (representing amino groups) at a depth of 0 to 200 nm was the highest compared to the concentration of copper ions (representing amino groups) in a deeper region. Furthermore, human platelet adhesion test and oxidized LDL adsorption removal test method were conducted. As a result, the oxidized LDL was adsorbed due to the presence of an amino group derived from polyethyleneimine, but platelets also adhered because the amino group was abundant at a depth of 0 nm to 200 nm from the surface.
(Comparative Example 3)
A hollow fiber membrane module was prepared in the same manner as in 2 (1) except that pure water was used instead of the polyethyleneimine aqueous solution and polyethylene glycol. A hollow fiber was cut out from the hollow fiber membrane module and subjected to analytical electron microscope analysis. As a result, a very small amount of copper ions was observed in any depth region. This appears to be physically trapped in the membrane. Furthermore, human platelet adhesion test and oxidized LDL adsorption removal test method were conducted. As a result, oxidized LDL did not adsorb because there was no amino group, and platelets also adhered because there was no nonionic hydrophilic functional group.

Figure 2006280460
Figure 2006280460

本発明に用いられる人工腎臓の一態様を示す。1 shows an embodiment of an artificial kidney used in the present invention.

Claims (11)

表面から深さ方向に5μmの領域の中に、含窒素基、スルホン酸基、カルボキシル基、リン酸基および炭化水素基のいずれかの官能基が存在し、表面から深さ方向に0〜200nm厚みの領域における前記官能基の濃度よりも、表面から深さ方向に200nm〜5μmの領域の中に、前記官能基の濃度が高い200nm厚みの領域が存在していることを特徴とする改質基材。 A functional group of any one of a nitrogen-containing group, a sulfonic acid group, a carboxyl group, a phosphoric acid group and a hydrocarbon group exists in a region of 5 μm in the depth direction from the surface, and 0 to 200 nm in the depth direction from the surface. The modification is characterized in that a region having a thickness of 200 nm is present in a region having a high concentration of the functional group in a region having a thickness of 200 nm to 5 μm in the depth direction from the surface than the concentration of the functional group in the thickness region. Base material. 前記含窒素基がアミノ基、ピロール基、ピラゾール基、イミダゾール基、インドール基、ピリジン基、ピリダジン基、キノリン基、ピペリジン基、ピロリジン基、チアゾール基およびプリン基から選ばれることを特徴とする請求項1に記載の改質基材。 The nitrogen-containing group is selected from amino group, pyrrole group, pyrazole group, imidazole group, indole group, pyridine group, pyridazine group, quinoline group, piperidine group, pyrrolidine group, thiazole group and purine group. 2. The modified base material according to 1. 表面から深さ方向に0〜200nm厚みの領域において、水酸基、エーテル基、アミド基およびエステル基のいずれかが存在していることを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の改質基材。 3. The modification according to claim 1, wherein any one of a hydroxyl group, an ether group, an amide group and an ester group exists in a region having a thickness of 0 to 200 nm in the depth direction from the surface. Base material. 前記水酸基がポリビニルアルコール由来、エーテル基がポリアルキレングリコール由来、アミド基がポリビニルピロリドン由来、エステル基がデキストラン由来もしくはプルラン由来であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の改質基材。 The modification according to any one of claims 1 to 3, wherein the hydroxyl group is derived from polyvinyl alcohol, the ether group is derived from polyalkylene glycol, the amide group is derived from polyvinyl pyrrolidone, and the ester group is derived from dextran or pullulan. Base material. 請求項1に記載の改質基材において放射線照射されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の改質基材。 The modified base material according to any one of claims 1 to 4, wherein the modified base material according to claim 1 is irradiated with radiation. 前記改質基材が医療用基材であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の改質基材。 The modified base material according to claim 1, wherein the modified base material is a medical base material. 前記医療用基材が血液浄化用モジュールに内蔵されていることを特徴とする請求項6に記載の改質基材。 The modified base material according to claim 6, wherein the medical base material is built in a blood purification module. 前記医療用基材が人工腎臓に内蔵されていることを特徴とする請求項6または7に記載の改質基材。 The modified base material according to claim 6 or 7, wherein the medical base material is built in an artificial kidney. 前記医療用基材が分離膜であることを特徴とする請求項6〜8のいずれかに記載の改質基材。 The modified substrate according to any one of claims 6 to 8, wherein the medical substrate is a separation membrane. 前記医療用基材が中空糸膜であることを特徴とする請求項6〜9のいずれかに記載の改質基材。 The modified substrate according to any one of claims 6 to 9, wherein the medical substrate is a hollow fiber membrane. 前記分離膜がポリスルホン系ポリマーであることを特徴とする請求項9または10に記載の改質基材。 The modified base material according to claim 9 or 10, wherein the separation membrane is a polysulfone-based polymer.
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