JP2008264719A - 中空糸膜型人工肺および処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 複数本の中空糸膜がハウジング内に収納された中空糸膜型人工肺であって、中空糸膜の血液接触部の少なくとも一部を、親水性および疎水性を備えたモノマーより製造された水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体により被覆された中空糸膜型人工肺とする。
【選択図】なし
Description
また、(コ)ポリマーを医療用具に塗布する方法としては、一般的にエタノール、テトラヒドロフラン、アセトンなどの有機溶媒に(コ)ポリマーを溶解した後、溶液を医療用具に塗布し、乾燥するなどにより塗布を行っている。しかし、例えば軟質ポリ塩化ビニル製の医療用チューブは可塑剤としてフタル酸エステルなどを含有しており、有機溶媒溶液を接触させると容易に可塑剤が溶け出して硬化したり、チューブ自体が膨潤して変形、クラックが入るなど、製品の品質上問題がある。
すなわち、本発明は以下の特徴を有する。
(1)複数本の中空糸膜がハウジング内に収納された中空糸膜型人工肺であって、中空糸膜の血液接触部の少なくとも一部が水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体により被覆されていることを特徴とする中空糸膜型人工肺。
(2)水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体が、疎水性(メタ)アクリレートおよび親水性(メタ)アクリレートからなる請求項1に記載の中空糸膜型人工肺。
(3)疎水性(メタ)アクリレートが下記一般式1で示されるアルキル(メタ)アクリレートを含む請求項2に記載の中空糸膜型人工肺。
(4)親水性(メタ)アクリレートが下記一般式2で示されるメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートを含む請求項2に記載の中空糸膜型人工肺。
(5)血液を通す中空糸膜の内面に水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体被膜が形成されている内部灌流型である中空糸膜型人工肺。
(6)血液を通す中空糸膜の外面に水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体被膜が形成されている外部灌流型である中空糸膜型人工肺。
(7)血液接触面に被覆形成された水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体が、疎水性(メタ)アクリレートとメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートからなる親水性(メタ)アクリレートとが30〜90/70〜10のモル比で共重合されてなる(メタ)アクリレート共重合体である中空糸膜型人工肺。
(8)疎水性(メタ)アクリレートとメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートからなる親水性(メタ)アクリレートからなる水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体の数平均分子量は2,000以上、200,000以下である。
(9)疎水性(メタ)アクリレートとメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートからなる親水性(メタ)アクリレートとが30〜90/70〜10のモル比で共重合されてなる水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体を、水溶性有機溶媒と水とが3〜45/97〜55の重量比からなる混合溶媒に濃度0.001〜10重量%を溶解してなる処理液により血液接触面が処理されてなる中空糸膜型人工肺の処理法。
以上のように特定をする技術要件の手段により、発明の課題を解決することができたものである。
血液や酸素ガスの出入口となるポート部も前記したハウジングに用いられる疎水性合成樹脂により形成されているのが好ましい。
中空糸膜とハウジングとを液密に接着するポッティング剤としては、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂などを用いることができる。
本発明の共重合体は、親水性(メタ)アクリレートを含む共重合体であるため、ウエットラングを防止する意味で、中空糸膜の血液非接触面側に該共重合体が存在しないのが好ましい。
「アクリル樹脂 合成・設計と新用途開発 中部経営開発センター 昭和60年発行」、「アクリル酸エステルとそのポリマー[II] 株式会社昭晃堂 昭和50年発行」によると、アルキル(メタ)アクリレートの炭素数が増大するにつれ、そのポリマーのガラス転移温度は低下し、ある極小値をむかえた後増大する傾向にある。その極小値はn−アルキルアクリレートでは炭素数が8、n−アルキルメタクリレートでは炭素数が12である。つまり、炭素数8のアルキルアクリレートを共重合成分として組み込むことで共重合体のガラス転移温度を低下させることができることを示している。
医用材料という用途を考慮すれば、未反応のモノマーを、再沈殿方法により、5モル%以下になるように精製したものが適している。
数平均分子量を測定する方法としては、末端基定量法、浸透圧法、蒸気圧オスモメトリー、蒸気圧降下法、氷点降下法、沸点上昇法、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法などがあるが、本発明においては操作の容易さの点でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法を採用する。
即ち、還流塔を装着した攪拌可能な反応装置にモノマーと重合溶媒、開始剤を加え、窒素置換の後加熱することで重合を開始し、一定時間その温度を保つことで重合を進行させる。重合中に窒素をバブリングすることがより好ましい。この重合の際に連鎖移動剤を併用し、分子量をコントロールすることも可能である。重合終了後の溶液より溶媒を除去し、粗(メタ)アクリレート共重合体を得る。引き続き、得られた粗(メタ)アクリレート共重合体を良溶媒に溶解し、攪拌下の貧溶媒中に滴下して精製処理(以下、再沈殿処理ということがある)を行う。精製処理を1〜数回繰り返し(メタ)アクリレート共重合体の純度を上げる。このようにして得られた共重合体を乾燥する。
また、本発明の(メタ)アクリレート共重合体は、単独で用いることもできるし、2種以上を混合して用いることもできる。
C3aの数値が大きいほど補体系が活性化していることを意味し、その数値の比較により、評価方法として有意に利用することができる。
以上の本発明の処理液を要約すれば、疎水性(メタ)アクリレートとメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートからなる親水性(メタ)アクリレートとが30〜90/70〜10のモル比で共重合されてなる水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体を、水溶性有機溶媒と水とが3〜45/97〜55の重量比からなる混合溶媒に濃度0.001〜10重量%を溶解してなる処理液により中空糸膜型人工肺の血液接触面を処理することになる。
以上のような諸事情を考慮すれば、本発明の技術要件とも言える、共重合体の数平均分子量、混合溶媒の有機溶媒、水というその物質、3〜45/97〜55の重量比という組成割合、該共重合体の濃度0.001〜10重量%などは、密接に関連をした、技術的には臨界的な特徴を持った範囲である。
しかし、効率的には、予め人工肺を組み立てた後、人工肺の血液灌流側に上述の(メタ)アクリレート共重合体含有処理液もしくは溶解液を通して血液接触部に上記共重合体を被覆してから、例えば、通風乾燥、加温通風乾燥、減圧乾燥、減圧通風乾燥などの効率的な強制乾燥手法を任意に採用することにより混合溶媒を除去することが推奨される。
本発明を実施するに於いては、以下のような重合方法、性能試験、および測定法に基づく実施することにより、本発明の人工肺の有意性を確認する。
(実施例1)
(1)共重合体の重合
還流塔を装着した攪拌可能な反応装置にメトキシトリエチレングリコールアクリレート(以下、MTEGAと表記する)(新中村化学工業社)33.3gおよび2−エチルヘキシルアクリレート(以下、EHAと表記する)(東京化成工業社)50.7g、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(和光純薬社)0.0815g、エタノール(和光純薬社)84.2gを加え、80℃、20時間の条件で重合反応を行った。重合反応終了後、60℃、1Torrの条件下で4日間エバポレートすることにより重合溶媒を除去し、粗(メタ)アクリレート共重合体を得た。
得られた粗(メタ)アクリレート共重合体2gをテトラヒドロフラン2gに溶解し、攪拌下の貧溶媒(メタノール/水=85/15(重量比))20g中にパスツールピペットを用いて滴下した。沈殿をデカンテーションにて回収し、さらに同重量のテトラヒドロフランを加え溶解し、貧溶媒に滴下する操作を二回繰り返した後、60℃、0.1Torrの減圧条件下にて4日間減圧乾燥を行い、共重合体1を得た。
メトキシポリエチレングリコールアクリレート(MPEGA、エチレンオキシドの平均重合度9)(新中村化学工業社)95.2gおよびエチルアクリレート(EA)(東京化成工業社)5.1gにアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(和光純薬社)0.125gを加え、イソプロピルアルコール(東京化成工業社)250g中で80℃、20時間の条件で重合反応を行った。重合反応終了後、反応液をn−ヘキサンに滴下し沈殿させ、生成物を単離した。生成物をイソプロピルアルコールに溶解し、n−ヘキサンに滴下する操作を二回行い、精製した。これを一昼夜60℃にて減圧乾燥し、共重合体2を得た。
2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)(東京化成工業社)22.3gにアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(和光純薬社)0.0467gを加え、酢酸エチル(東京化成工業社)100g中で80℃、20時間の条件で重合反応を行った。重合反応終了後、反応液をメタノールに滴下し沈殿させ、生成物を単離した。生成物をn−ヘキサンに溶解し、メタノールに滴下する操作を二回行い、精製した。これを一昼夜60℃にて減圧乾燥し、単独重合体1を得た。
還流塔を装着した攪拌可能な反応装置にメトキシモノエチレングリコールアクリレート(MMEGA)(東京化成工業社)25.6gにアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(和光純薬社)0.0246g、ジメチルアセトアミド(キシダ化学社)119.1gを加え、80℃、20時間の条件で重合反応を行った。得られた重合溶液をパスツールピペットにて攪拌下のノルマルヘキサンに滴下することにより粗ポリマーを得た。粗ポリマー2gをテトラヒドロフラン2gに溶解し、攪拌下の貧溶媒(ノルマルヘキサン)20g中にパスツールピペットを用いて滴下した。沈殿をデカンテーションにて回収し、さらに同重量のテトラヒドロフランを加え溶解し、貧溶媒に滴下する操作を二回繰り返した後、60℃、0.1 Torrの減圧条件下にて4日間減圧乾燥を行い、単独重合体2を得た。
メトキシトリエチレングリコールアクリレート(以下、MTEGAと表記する)(新中村化学工業社)33.3gおよび2−エチルヘキシルアクリレート(以下、EHAと表記する)(東京化成工業社)50.7g、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(和光純薬社)0.0815g、エタノール(和光純薬社)33.7gを加え、80℃、20時間の条件で重合反応を行った。重合反応終了後、60℃、1Torrの条件下で4日間エバポレートすることにより重合溶媒を除去し、粗(メタ)アクリレート共重合体を得た。得られた粗(メタ)アクリレート共重合体2gをテトラヒドロフラン2gに溶解し、攪拌下の貧溶媒(メタノール/水=85/15(重量比))20g中にパスツールピペットを用いて滴下した。沈殿をデカンテーションにて回収し、同様の操作で再沈殿精製を二回繰り返した後、60℃、0.1Torrの減圧条件下にて4日間減圧乾燥を行い、共重合体3を得た。
メトキシトリエチレングリコールアクリレート(以下、MTEGAと表記する)(新中村化学工業社)33.3gおよび2−エチルヘキシルアクリレート(以下、EHAと表記する)(東京化成工業社)50.7g、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(和光純薬社)0.0654g、エタノール(和光純薬社)126gを加え、80℃、20時間の条件で重合反応を行った。重合反応終了後、60℃、1Torrの条件下で4日間エバポレートすることにより重合溶媒を除去し、粗(メタ)アクリレート共重合体を得た。得られた粗(メタ)アクリレート共重合体2gをテトラヒドロフラン2gに溶解し、攪拌下の貧溶媒(メタノール/水=85/15(重量比))20g中にパスツールピペットを用いて滴下した。沈殿をデカンテーションにて回収し、同様の操作で再沈殿精製を二回繰り返した後、60℃、0.1Torrの減圧条件下にて4日間減圧乾燥を行い、共重合体4を得た。
メトキシトリエチレングリコールアクリレート(以下、MTEGAと表記する)(新中村化学工業社)33.4gおよびラウリルアクリレート(以下、LAと表記する)(東京化成工業社)38.9g、アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)(和光純薬社)0.0747g、酢酸エチル(東京化成工業社)72.5gを加え、80℃、20時間の条件で重合反応を行った。重合反応終了後、60℃、1Torrの条件下で4日間エバポレートすることにより重合溶媒を除去し、粗(メタ)アクリレート共重合体を得た。得られた粗(メタ)アクリレート共重合体2gをテトラヒドロフラン2gに溶解し、攪拌下の貧溶媒(メタノール/水=85/15(重量比))20g中にパスツールピペットを用いて滴下した。沈殿をデカンテーションにて回収し、同様の操作で再沈殿精製を二回繰り返した後、60℃、0.1Torrの減圧条件下にて4日間減圧乾燥を行い、共重合体5を得た。
(1)数平均分子量の測定
共重合体1〜5および単独重合体1、2;15mgに3mLのGPC測定用の移動相を加えて溶解し、0.45μmの親水性PTFE(Millex−LH;日本ミリポア社)でろ過を行った。GPC測定は510高圧ポンプ、717plus自動注入装置(日本ウォーターズ社)、RI−101(昭和電工社)の測定装置を用い、カラム;PLgel 5μMIXED−D(600x7.5 mm)(Polymer Laboratories社)、カラム温度は常温で行い、移動相は0.03重量%のジブチルヒドロキシトルエン(BHT)を添加したテトラヒドロフラン(THF)を用いた。RIにて検出を行い、50μL注入した。分子量校正は単分散PMMA(Easi Cal: Polymer Laboratories社)で行った。
NMR用試験管(規格;N−5、日本精密化学社)中に共重合体1〜5および単独重合体1、2;50 mgをパスツールピペットにて加えた後、重クロロホルム(和光純薬社)0.7 mLを加え十分に混和し、試料用キャップ(規格;NC−5、日本精密化学社)で蓋をした。重合組成比は、VARIAN社のGEMINI−200を用いて室温下1H NMR測定を実施し、共重合組成比を算出した。共重合組成比は、アルキル(メタ)アクリレートの末端メチル基由来プロトンの積分比および、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートの末端メトキシ基由来のプロトン積分比を用いて決定した。
重合体の仕込みモノマーの総重量に対する、再沈殿及び乾燥後の重合体重量比を収率として算出した。収率が50〜90%の範囲内に入れば、良好と評価した。
NMR用試験管(規格;N−5、日本精密化学社)中に共重合体1〜5および単独重合体1、2;50 mgをパスツールピペットにて加えた後、重クロロホルム(和光純薬社)0.7 mLを加え十分に混和し、試料用キャップ(規格NC−5、日本精密化学社)で蓋をした。共重合組成比は、VARIAN社のGEMINI−200を用いて室温下1H NMR測定を実施し、算出した。算出には、未反応モノマー由来の二重結合に存在するプロトン積分比(M1)および、ポリマー中のメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートとアルキル(メタ)アクリレート由来プロトンの積分比の和(P1)による、M1/(P1+M1)×100の演算式を用いた。モノマー含有量が5mol%以下となれば、良好と評価した。
50 mLバイアル中に共重合体1〜5および単独重合体1、2;500mgを加えた後、エタノール2 mLを加え室温にて48時間静置したのち、目視により溶解を確認した。
示差走査熱量計(島津DSC−50)を用いた。共重合体1〜5および単独重合体1、2;10 mgをセル(Alセル,6mmφ,島津製作所)につめ、蓋をして、シーラ・クリンパ(島津製作所)でクリンプおよびシールした後、測定機器にセットして測定を行った。サンプルを30℃から300℃まで50℃/minにて昇温し5min保持した後、10℃/minにて−100℃まで冷却し、5min保持した。その後の−100℃から300℃までの熱履歴によりガラス転移温度(Tg)を算出した。
(1)血小板粘着試験用サンプル調整−エージング処理
共重合体1〜5および単独重合体1、2;0.2 gにエタノール19.8 gを加えて溶解することで1重量%のエタノール溶液を調整し、処理液を得た。各処理液中に25x25x1mmの軟質塩ビシートを浸漬した後、軟質塩ビシートを取り出し、60℃で24 h乾燥させた。さらに、37℃生理食塩水中で30日間エージングを行い、血液適合性試験用エージングサンプルとした。30日間エージング後のサンプルについて、重量減少率を測定した。重量減少率が20重量%以下のものを○、20重量%より大きいものを×とした。重量減少が20%以上の場合は測定誤差を考慮しても有意に生理食塩水に溶解したと判断できる。
ウサギより脱血した加クエン酸新鮮血60mLを50mL遠沈管二本に等分し、それを1000rpmにて10分間遠心分離した。その上澄みを10mL遠沈管四本に等分した。それをさらに1500rpmで10分間遠心分離した後、上澄みを除去し、沈殿である血小板ペレットを分離した。その中にHBSS(ハンクス平衡塩溶液)を添加して希釈することで、血小板濃度3.0x108/mLの血小板溶液を得た。血小板濃度は血球カウンター(KX−21 シスメックス社)で確認した。この濃度の血小板溶液を試験液とした。得られた試験液を0.2mLとり、60x15mmのシャーレ(コーニング社、ポリスチレン製)内の前項記載のサンプル上面に滴下した後、蓋をして37℃で1時間インキュベートした。その後、2.5重量%のグルタルアルデヒド水溶液5mLを加え、室温で24時間静置した。水でシャーレ内の溶液を置換する操作を3回行った後、排水した。水で洗浄した塩ビシートを−5℃で24h凍結させた後、0.1Torrにて24h乾燥させた。塩ビシートから血小板液滴下部位から10x10 mm分を切り出し、走査型電子顕微鏡(SEM)用サンプル台に両面テープではりつけ、測定サンプルとした。イオン蒸着を行ったサンプルを用いてSEMにて粘着血小板の様子を撮影した。撮影したSEM写真(x3000倍)を目視により比較観察した。付着血小板数が50以下であれば、撮影部位の血小板分布を加味しても有意に血小板が粘着しないとみなすことができるため良好とし、50より多い場合を不良とした。
(補体評価−サンプル調製)
共重合体1〜5および単独重合体1、2;0.2gにエタノール19.8gを加えて溶解することにより得られた溶液を処理液とし、各処理液中に直径1mmのガラスビーズ1gを10秒間浸漬後、排液し、60℃にて24時間乾燥させ、さらに37℃水中で30日間エージングを行ったのち乾燥させることにより、補体(補体価、C3a)評価用サンプルとした。
50mLポリプロピレン製遠沈管(IWAKI社)内に分取したヒト新鮮血10mLを室温にて静置することで凝固させ、3000rpmにて30分間遠心(LC06、TOMY SEIKO CO. LTDを使用)させることにより血清3.5mL得た。前記の方法で、共重合体1〜5および単独重合体1、2にて表面処理を行った直径1mmのガラスビーズ1gに希釈液0.1mLを添加した後、37℃にて1時間インキュベートした。得られた血清0.2mLを添加し、同様に37℃にて1時間インキュベートを行った。希釈液2.6mL、接触した血清12.5μL及び感作ヒツジ赤血球0.4mLを十分混合した後、37℃にて1時間インキュベートを行い、0℃にて10分冷却した後、2000rpmにて遠心し、上澄み2mLの吸光度を541nmにて測定した(U−2000 Spectrometer、HITACHI社を使用)。同時に希釈液2.6mLおよび感作ヒツジ赤血球0.4mLを添加したものを溶血なしのものとしてデータを差し引いた。測定にはオートCH50−L「生研」(統一商品番号400437・希釈液52mL、感作ヒツジ赤血球6mL)を用いた。表面処理を行わないガラスビーズの吸光度を1としての相対的な吸光度を算出した。1.2以上であれば良好と判断した。1.2未満の場合は測定誤差を考慮しても有意に補体が活性化したと判断できる。
50mLポリプロピレン製遠沈管(IWAKI社)内に分取したヒト新鮮血10mLと3.2重量%のクエン酸三ナトリウム水溶液1mLとを十分混合したのち、2000rpmにて30分間遠心(LC06、TOMY SEIKO CO. LTDを使用)させることにより血漿を4.5mL得た。前記の方法で共重合体1〜5および単独重合体1、2にて表面処理を行った直径1mmのガラスビーズ4.6gに生理食塩水0.5mLを添加した後、37℃にて1時間インキュベートし、得られた血漿1mLを添加して同様に37℃にて1時間インキュベートを行い、うち0.5mLを評価検体とした。検体は速やかに−20℃以下に冷却し、測定まで保存した。評価はHuman Complement C3a Des Arg[125I] Biotrak Assay System,code PRA518(Amersham Biosciences社)を用い、添付マニュアルに従って行った。データ数3の平均値として算出した。未処理評価検体の値が94ng/mLであったことから、C3a値が100ng/mL以上の場合は、測定誤差を考慮しても有意に補体が活性化されたとみなせるため、不良と評価した。
以上の実施例1〜4および比較例1〜3の測定結果を表1に列挙する。本発明の共重合体の性能は人工肺としての要件を満たしていることがわかる。
(1)人工肺の製造
内径195μm、外径295μm、空孔率約35%の多孔質ポリプロピレン製中空糸膜約20,000本をハウジングに収納し、膜面積1.8m2である、外部灌流型中空糸膜人工肺を作成した。後述する各処理液を人工肺の中空糸膜外側部に充填し、排液後、血液流入側から窒素ガスを約1kgf/cm2の圧力で送り、水およびエタノールの混合溶媒を除去して人工肺を製造する。
上記、実施例1〜4、および比較例1〜3により製造された(共)重合体を使用して、処理液を調製する実施例、および比較例を示す。
実施例1の共重合体1;0.6gをエタノール;36.9gに溶解させ、次いで水;262.5gに添加混合することにより、実施例1の操作に従って処理液を製造した。該処理液は共重合体が混合液に分散した状態、いわゆる懸濁液であった。これを処理液1とする。
実施例1の共重合体1;0.6gをエタノール;299.4gに溶解させることにより、実施例1の操作に従って処理液を製造した。これを処理液2とする。この場合、溶媒が有機溶媒単独のため、共重合体は均一溶解した溶液状態となっていた。そのためか、人工肺を該処理液にて処理した際に、血液非接触側にも若干の処理液の浸潤がみられた。
比較例1の共重合体2;0.6gをエタノール;299.4gに溶解させることにより、実施例1の操作に従って混合溶液を製造した。これを処理液3とする。この場合、溶媒が有機溶媒単独のため、共重合体は均一溶解した溶液状態となっていた。そのためか、人工肺を該処理液にて処理した際に、血液非接触側にも若干の処理液の浸潤がみられた。
比較例2の単独重合体1;0.6gをエタノール;299.4gに溶解させ、実施例1の操作に従って混合溶液を製造した。これを処理液4とする。この場合、溶媒が有機溶媒単独のため、重合体は均一溶解した溶液状態となっていた。そのためか、人工肺を該処理液にて処理した際に、血液非接触側にも若干の処理液の浸潤がみられた。
比較例3の単独重合体2;0.6gを水/エタノール/メタノール=179.7g/89.8g/29.9gの混合溶媒に溶解させ、実施例1の操作に従って混合溶液を製造した。これを処理液5とする。この場合、溶媒が有機溶媒単独のため、重合体は均一溶解した溶液状態となっていた。そのためか、人工肺を該処理液にて処理した際に、血液非接触側にも若干の処理液の浸潤がみられた。
比較例1の共重合体2;0.6gをメタノール;299.4gに溶解させ、実施例1の操作を従って混合溶液を製造する。これを処理液6とする。この場合、溶媒が有機溶媒単独のため、重合体は均一溶解した溶液状態となっていた。そのためか、人工肺を該処理液にて処理した際に、血液非接触側にも若干の処理液の浸潤がみられた。
実施例2の共重合体3;0.6gをエタノール;36.9gに溶解させ、次いで水;262.5gに添加混合することにより、実施例1の操作に従って処理液を製造した。該処理液は共重合体が混合液に分散した状態、いわゆる懸濁液であった。これを処理液7とする。
実施例3の共重合体4;0.6gをエタノール;36.9gに溶解させ、次いで水;262.5gに添加混合することにより、実施例1の操作に従って処理液を製造した。該処理液は共重合体が混合液に分散した状態、いわゆる懸濁液であった。これを処理液8とする。
実施例4の共重合体5;0.6gをエタノール;36.9gに溶解させ、次いで水;262.5gに添加混合することにより、実施例1の操作に従って処理液を製造した。該処理液は共重合体が混合液に分散した状態、いわゆる懸濁液であった。これを処理液9とする。
(コーティング中空糸膜の補体評価)
50mLポリプロピレン製遠沈管(IWAKI社)内に分取したヒト新鮮血10mLを室温にて静置することで凝固させ、3000rpmにて30分間遠心(LC06、TOMY SEIKO CO. LTDを使用)させることにより血清3.5mL得た。人工肺のPP製中空糸膜0.02g(長さ1.5cm)を前記の各処理液に10秒間浸漬し、60℃にて3時間乾燥させた。さらに、10mLPP製スピッツの内面も同様に表面処理を行い、乾燥させ、さらに表面処理を行った中空糸およびスピッツを、37℃水中で30日間エージングを行ったのち乾燥させ、評価サンプルとした。該表面処理済のスピッツ内にコーティングした中空糸膜を封入し、検体とした。検体に希釈液0.1mLを添加した後、37℃にて1時間インキュベートした。得られた血清0.2mLを添加し、同様に37℃にて1時間インキュベートを行った。希釈液2.6mL、接触した血清12.5μL及び感作ヒツジ赤血球0.4mLを十分混合した後、37℃にて1時間インキュベートを行い、0℃にて10分冷却した後、2000rpmにて遠心し、上澄み2mLの吸光度を541nmにて測定した(U−2000 Spectrometer、HITACHIを使用)。同時に希釈液2.6mLおよび感作ヒツジ赤血球0.4mLを添加したものを溶血なしのものとしてデータを差し引いた。測定にはオートCH50−L「生研」(統一商品番号400437・希釈液52mL、感作ヒツジ赤血球6mL)を用いた。表面処理を行わないガラスビーズの吸光度を1としての相対的な吸光度を算出した。1.2以上の場合は良好とし、1.2未満の場合は不良とした。1.2未満の場合は測定誤差を考慮しても有意に補体が活性化したと判断できる。
50mLポリプロピレン製遠沈管(IWAKI社)中の加クエン酸牛血45mLを、2000rpmにて30分間遠心(LC06、TOMY SEIKO CO. LTDを使用)することによりウシ血漿を8mL得た。先述の方法で表面処理を行った直径1mmのガラスビーズ1gおよび、同様に内面を表面処理した10mLポリスチレン製遠沈管を、37℃水中で30日間エージングを行ったのち乾燥させ、評価サンプルとした。該ガラスビーズが封入された同遠沈管内に、ウシ血漿1.8mLを添加後、37℃にて3分間インキュベートし、0.125NのCaCl2水溶液0.2mLを添加、混合した直後を反応開始とし、37℃にてインキュベートした。反応開始後10秒間隔でゲル化完了の有無を確認し、ゲル化時間を計測した。N数を3とし、その平均値を求めた。表面未処理のサンプルの凝固時間は635秒であったことから、測定誤差を考慮しても有意に凝固系を活性化させていると判断できる600秒未満を、良好と評価した。なお、実験に用いたウシ血漿中のタンパク濃度が凍結乾燥後の秤量値により算出され、82mg/mLであった。
内径195μm、外径295μm、空孔率約35%の多孔質ポリプロピレン中空糸膜約20000本をハウジングに収納し、膜面積1.8m2の血液外部灌流型中空糸膜人工肺を作成した。処理液1〜9を人工肺の中空糸膜外側に充填し排液後、血液流入側から窒素ガスを1kgf/cm2の圧力で流し、処理液がガス透過側から10分以内に流出するかどうかを目視にて確認した。処理液が漏出しない場合、中空糸膜の親水化による血漿リークおよび細孔の目詰まりによるガス透過性の低下を最大限に抑制することができると判断できる。該方法により、それぞれ人工肺1〜9を得た。
人工肺1〜9に水を充填し、37℃にて7日間エージングを行った後に乾燥し、人工肺10〜18を得た。
(抽出)
各人工肺の重合体被覆側に70℃の蒸留水を充填し、70℃にて30分静置させ、250mLの抽出液を回収し、以下の溶出物試験における試験液とした。また、70℃にて30分静置した蒸留水を空試験液とした。
pHメーターの電源をONにし、電極を注射用蒸留水で洗浄し、キムワイプでふきとった。pH7の標準液をセットして磁気攪拌子をスターラーにて回転させ、校正を行った。pH4の標準液を同様に校正した。試験液20mLをホールピペットを用いて測定用ガラス瓶に採取した。塩化カリウム溶液を1mLホールピペットを用いて、試験液の入った測定用ガラス瓶に採取し、ついでスターラーチップを入れた。試験液をセットしてスターラーを回した。下記式により、pHを決定した。
pH=pH(試験液)−pH(空試験液)
pH変化の絶対値が0.2未満であるとアクリレート側鎖の加水分解等によるアクリル酸構造の露出が軽微であると判断できるため、良好とし、0.2以上を不良とした。
電熱器にスライダックスを接続し、コンセントを接続した。電熱器600Wスライダックス40Vに設定して1時間予熱を行った。ホールピペットで試験液10mLを100mL共栓付き三角フラスコに採取した。1/100N過マンガン酸カリウム溶液20mLを三角フラスコ内に添加した。10%希硫酸1mLを三角フラスコ内に添加した。共栓をし、振とうして均一に混合した。100mL三角フラスコに沸石をいれセットし、15分間煮沸した。沸騰を始めて3分間さらに煮沸した。フラスコを取り出し包装紙を挟んで共栓をし、専用冷却器を用いて5分間冷却した。100g/Lヨウ化カリウム溶液を1mL添加し、共栓をして振とうして混合し、10分間静置した。デンプン指示薬を滴瓶から直接5滴加えて振とうして混和した。1/100Nチオ硫酸ナトリウム溶液を入れて滴定し、暗青色が完全になくなった点を終点とした。試験液を空試験液に換えて、同様の測定を実施した。下記式より、試験液の還元性物質量とした。
還元性物質量(mL)=試験液の滴定量(mL)−空試験液の滴定量(mL)
還元性物質量が0.8mL以下であれば、ポリマー構造が安定に存在するといえるため良好とし、0.8mLを超える場合は不良とした。
50mLビーカーを器具乾燥機により105℃で2時間乾燥させた。ピンセットを70%エタノールで消毒し、ビーカーを器具乾燥器から取り出しデシケーター中で20分間放置放冷した。ビーカーを1個ずつデシケーターから取り出して精秤した。試験液20mLを精秤した50mLビーカーに採取し、105℃にて60分間乾燥させたのち、ビーカーをデシケーター内で20分間放冷させた。ビーカーをデシケーターより取り出して精秤し、空ビーカー重量から差し引き、蒸発残留物量とした。蒸発残留物量が10mg以下であると血液中への溶出が十分抑制できると判断できるため良好とし、10mgを超える場合は不良とした。
測定は島津原子吸光/フレーム分光光度計AA−670(島津製作所社)を用いて行った。1000ppm標準液を希釈して検量線の濃度調整は亜鉛(0.2、0.5、1.0ppm)、鉛(0.5,1.0,2.0ppm)、カドミウム(0.05,0.1,0.2ppm)で行った。検量線を作成後、試験液における濃度定量を実施した。亜鉛濃度が0.8ppm、鉛濃度が0.4ppm、カドミウム濃度が0.04ppm以下であると生体への危険性を回避できるため良好とし、それぞれの規定値を超える場合を不良とした。
メスシリンダーで試験液を10mL量り取った。ろ紙(白色及び緑色)をフィルターの上に置き、その上からろ過器を置いてクランプでとめ、試験液をろ過した。ろ過器からろ紙を取り出し、ペトリ皿に入れ、ふたをした。空試験液も同様に行った。ろ過を終えたろ紙上の異物数を、拡大鏡(オリンパス製)を用いてカウントし、次式により算出した。
異物数(個)=カウント数(個)/(10(mL)/250(mL))x1/2
異物数が20以下の場合は異物混入の恐れを回避できるため良好とし、20を超える場合を不良とした。20以下の場合は適合と判断をする。
抽出液5mLを試験管に採取し、共栓をした。共栓付試験管を1秒以内に5回上下に激しく振ったのち、該試験管を試験管立てに静置した。振とうを停止した時点から2分後の泡の状態を以下の基準により評価した。A;泡が全域にわたり層をなしている。B;泡がリング状に存在する。C;泡の存在は全周にわたらない。泡の数は10粒以上。D;泡は存在するが、その数は10粒未満。E;泡は全く存在しない。2分後に泡が10粒未満の場合となるDおよびEについては溶出成分がないと判断できるため良好とし、10粒以上のA〜Cを不良とした。
220nmにおける吸光度を、ブランクに水を用いて測定した。吸光度が0.2以下の場合は抽出誤差を加味しても溶出成分がないと判断できるため良好とし、0.2を超える場合は不良とした。
各実施例および比較例に示す人工肺を体外循環回路中に組み込み、クエン酸加牛血1100mLと乳酸リンゲル液1900mLを充填し、37℃で1L/minで8時間灌流し、血漿リークの有無を目視にて確認した。
以上の主な人工肺としての性能に関する、主な結果の結果を表2に示す。
Claims (9)
- 複数本の中空糸膜がハウジング内に収納された中空糸膜型人工肺であって、中空糸膜の血液接触部の少なくとも一部が水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体により被覆されていることを特徴とする中空糸膜型人工肺。
- 水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体が、疎水性(メタ)アクリレートおよび親水性(メタ)アクリレートからなる請求項1に記載の中空糸膜型人工肺。
- 疎水性(メタ)アクリレートが下記一般式1で示されるアルキル(メタ)アクリレートを含む請求項2に記載の中空糸膜型人工肺。
- 親水性(メタ)アクリレートが下記一般式2で示されるメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートを含む請求項2または3に記載の中空糸膜型人工肺。
- 血液を通す中空糸膜の内面に水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体被膜が形成されている内部灌流型であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の中空糸膜型人工肺。
- 血液を通す中空糸膜の外面に水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体被膜が形成されている外部灌流型であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の中空糸膜型人工肺。
- 血液接触面に被覆形成された水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体が、疎水性(メタ)アクリレートとメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートからなる親水性(メタ)アクリレートとが30〜90/70〜10のモル比で共重合されてなる(メタ)アクリレート共重合体であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の中空糸膜型人工肺。
- 疎水性(メタ)アクリレートとメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートからなる親水性(メタ)アクリレートからなる水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体の数平均分子量は2,000以上、200,000以下であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の中空糸膜型人工肺。
- 疎水性(メタ)アクリレートとメトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレートからなる親水性(メタ)アクリレートとが30〜90/70〜10のモル比で共重合されてなる水不溶性の(メタ)アクリレート共重合体を、水溶性有機溶媒と水とが3〜45/97〜55の重量比からなる混合溶媒に濃度0.001〜10重量%で添加されてなる処理液により血液接触面が処理されてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の中空糸膜型人工肺の処理方法。
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