JP2010240614A - Separation membrane device and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation membrane in which fine particles having a function of protein adsorption or the like are filled and fixed. <P>SOLUTION: In the separation membrane device, the fine particles of 10 nm-10 μm of liposome or the like are filled in a porous separation membrane and fixed using polymer gel. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、微粒子が導入された膜デバイスに関するものであり、人工腎臓などの体外循環治療用デバイス、液体・気体からの特定物質の吸着除去カラムとして使用することができる。   The present invention relates to a membrane device into which fine particles are introduced, and can be used as an extracorporeal circulation treatment device such as an artificial kidney or a column for adsorption removal of a specific substance from liquid or gas.

血液などの被処理液から特定の物質を吸着除去する方法は広く知られており、ポリメチルメタクリレートを用いてβ2−ミクログロブリンを除去する膜では、その膜細孔径を最適化することにより、治療に用いる方法が開示されている(特許文献1)。しかしながら、これらの方法では、単に膜自体が吸着できる吸着量に限定されていた。また、微粒子を用いて、特定の物質を除去する方法も知られており、たとえば、水不溶性担体に特定の化
合物を固定してなる吸着材を充填した吸着器ではサイトカイン類を吸着できることが開示さえている(特許文献2)。しかし、この方法においても、体積あたりの粒子の大きさを小さくすると被処理液を流す場合の圧力すなわち圧力抵抗が高くなってしまうという問題があった。また、この圧力損失を低くするために、キトサンゲルなどの大きな粒子の間に、リポソームなどの小さな粒子を充填する試みがなされたが、この方法ではゲルの隙間に入り込む量しか充填できず多くの量を充填することはできなかった(非特許文献1)。一方、中空糸分離膜を介して中空糸膜と容器の間の空間に粒子を流して吸着特性を生かす試みもなされているが、粒子が流出しないような特殊な回路を必要とした(特許文献3)。
A method of adsorbing and removing a specific substance from a liquid to be treated such as blood is widely known. In a membrane that removes β2-microglobulin using polymethyl methacrylate, treatment is performed by optimizing the membrane pore diameter. A method used for this is disclosed (Patent Document 1). However, these methods are limited to the amount of adsorption that the membrane itself can adsorb. In addition, a method for removing a specific substance using fine particles is also known. For example, it is even disclosed that an adsorber filled with an adsorbent obtained by immobilizing a specific compound on a water-insoluble carrier can adsorb cytokines. (Patent Document 2). However, even in this method, there is a problem that if the size of the particles per volume is reduced, the pressure in flowing the liquid to be processed, that is, the pressure resistance, is increased. In addition, in order to reduce this pressure loss, attempts have been made to fill small particles such as liposomes between large particles such as chitosan gel. The amount could not be filled (Non-Patent Document 1). On the other hand, attempts have been made to make use of adsorption characteristics by flowing particles into the space between the hollow fiber membrane and the container through the hollow fiber separation membrane, but a special circuit is required so that the particles do not flow out (Patent Literature). 3).

特開昭63−109871号公報JP-A 63-109871 特再表2003−055545号公報Japanese National Patent Publication No. 2003-055545 特開平9−248334号公報JP-A-9-248334

吉本誠他:ケミカルエンジニアリング,47,761−765(2002)Yoshimoto Makoto et al .: Chemical Engineering, 47, 761-765 (2002) Ariel Fernandez et.al Proc. Natl. Acad. Sci. ,100,6446-6451. (2003)Ariel Fernandez et. al Proc. Natl. Acad. Sci. , 100, 6446-6451. (2003)

本発明の目的は、かかる従来技術の欠点を改良し、分離機能を有する膜に、吸着などの特定機能を付与したデバイスを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a device in which a specific function such as adsorption is imparted to a membrane having a separation function by improving the drawbacks of the prior art.

本発明者らは上記課題を達成するため鋭意検討を進めた結果、下記の(1)〜(7)の構成によって達成される。
1.平均粒径が10nm〜10μmの微粒子が膜の多孔質膜の孔内部に導入されていることを特徴とする分離膜デバイス。
2.前記分離膜が細孔を有し、その細孔径(Dm)とDpがDp≧2×Dmの関係を満たすことを特徴とする前記1に記載の分離膜デバイス。
3.前記微粒子が疎水性ユニットと親水性ユニットからなる分子の集合体であることを特徴とする前記1または2に記載の分離膜デバイス。
4.前記微粒子が脂質2重膜からなることを特徴とする前記3に記載の分離膜デバイス。
5.前記微粒子が、ポリマーゲルによって内包された状態で膜表面に導入されていることを特徴とする前記1〜4のいずれかに記載の分離膜デバイス。
6.前記ポリマーゲルが、カチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーからなることを特徴とする前記5に記載の分離膜デバイス。
7.前記分離膜が、中空糸型分離膜であることを特徴とする前記1〜6のいずれかに記載の分離膜デバイス。
8.平均粒径が10nm〜10μmの微粒子を膜内部に導入した後、ポリマーゲルを封入することによって前記微粒子を前記膜に固定化する分離膜デバイスの製造方法。
9.前記ポリマーゲルを膜内部に封入した後に、架橋させることにより前記ポリマーゲルを不溶化することを特徴とする前記8記載の分離膜デバイスの製造方法。
As a result of intensive studies to achieve the above-mentioned problems, the present inventors have achieved the following configurations (1) to (7).
1. A separation membrane device, wherein fine particles having an average particle size of 10 nm to 10 μm are introduced into pores of a porous membrane.
2. 2. The separation membrane device according to 1, wherein the separation membrane has pores, and the pore diameter (Dm) and Dp satisfy a relationship of Dp ≧ 2 × Dm.
3. 3. The separation membrane device according to 1 or 2 above, wherein the fine particle is an assembly of molecules composed of a hydrophobic unit and a hydrophilic unit.
4). 4. The separation membrane device according to 3 above, wherein the fine particles are made of a lipid bilayer membrane.
5). 5. The separation membrane device according to any one of 1 to 4 above, wherein the fine particles are introduced into the membrane surface in a state of being encapsulated by a polymer gel.
6). 6. The separation membrane device according to 5 above, wherein the polymer gel comprises a cationic polymer and an anionic polymer.
7). 7. The separation membrane device according to any one of 1 to 6, wherein the separation membrane is a hollow fiber type separation membrane.
8). A method for producing a separation membrane device, wherein fine particles having an average particle diameter of 10 nm to 10 μm are introduced into a membrane and then the fine particles are immobilized on the membrane by enclosing a polymer gel.
9. 9. The method for producing a separation membrane device according to claim 8, wherein the polymer gel is insolubilized by encapsulating the polymer gel inside the membrane and then crosslinking the polymer gel.

本発明によって、単なる膜孔の大きさだけによる分離機能に加えて、吸着などの粒子が有する機能を複合化させることが可能となる。さらに、粒子の種類を変え、または組み合わせることにより、多彩な性能を有する製品を間単に創り出すことができる。 According to the present invention, in addition to the separation function based only on the size of the membrane pores, it is possible to combine the functions of particles such as adsorption. Furthermore, products having various performances can be easily created by changing or combining the kinds of particles.

デキストランふるい係数測定に用いる中空糸膜モジュールの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the hollow fiber membrane module used for a dextran sieving coefficient measurement. 微粒子を固定化する時に用いる回路図である。It is a circuit diagram used when fixing microparticles | fine-particles.

本発明における微粒子とは、平均粒径が10nm〜10μmのものである。その作製には様々な方法が知られている。例えば、科学的凝縮法が知られており、物質を溶媒に溶解後、水などの非溶媒中に注ぎ入れる方法が開示されている。また、ポリマー微粒子を界面活性剤の存在下で重合して得る乳化重合法なども良く知られている方法である。さらに、電気炉法、プラズマ法等の気相法またはフリーズドライ法、スプレードライ法等の液相法での調整も良く知られている。この微粒子の成分は単一であっても良いが、親水性のユニットと疎水性のユニットなどの異なる成分からなる粒子は親水性ユニット部分にて水に対して親和性を有すると共に、疎水性ユニット部分にて疎水性の物質を封入したり、疎水性のタンパク質などの疎水性物質を吸着させやすい機能を併せ持つことができるために好ましい。これらの微粒子は、粒子の表面(シェル)と内部(コア)が異なったポリマーで構成されたコア−シェル型ポリマー微粒子、リポソームに代表される脂質2重膜のような特殊な構造を有する微粒子などが良く知られている。とくに、リポソームは生体の細胞表面を形成する物質であり、ドラッグデリバリーシステム(DDS)などの薬剤の分野にて広く使用されており、さらに複数の物質を混合することにより、種々の機能を発現することが知られている。脂質2重膜は表面は親水性であり生体成分になじみやすく、細胞やタンパク質の過度な吸着を抑えることができるが、内部の疎水性成分に疎水性成分を取り込みやすいので、選択的な除去が可能な好ましい構造である。。   The fine particles in the present invention are those having an average particle diameter of 10 nm to 10 μm. Various methods are known for its production. For example, scientific condensation methods are known, and a method in which a substance is dissolved in a solvent and then poured into a non-solvent such as water is disclosed. An emulsion polymerization method obtained by polymerizing fine polymer particles in the presence of a surfactant is also a well-known method. Furthermore, adjustment by a gas phase method such as an electric furnace method or a plasma method or a liquid phase method such as a freeze drying method or a spray drying method is also well known. The fine particle component may be a single component, but particles composed of different components such as a hydrophilic unit and a hydrophobic unit have affinity for water in the hydrophilic unit portion, and the hydrophobic unit. This is preferable because a hydrophobic substance can be encapsulated in the portion and a function of easily adsorbing a hydrophobic substance such as a hydrophobic protein can be provided. These fine particles include core-shell type polymer fine particles composed of polymers having different surface (shell) and inside (core), fine particles having a special structure such as a lipid bilayer typified by liposome, etc. Is well known. In particular, liposomes are substances that form the surface of living cells, and are widely used in the field of drugs such as drug delivery systems (DDS). Furthermore, by mixing a plurality of substances, various functions are expressed. It is known. Lipid bilayers have a hydrophilic surface and are easy to adapt to biological components, and can suppress excessive adsorption of cells and proteins, but they can easily incorporate hydrophobic components into the internal hydrophobic components, allowing selective removal. Possible preferred structure. .

微粒子の径は小さいほど体積あたりの表面積を多くすることができるため、小さい方が好ましく10μm以下であることが必要である。さらに、1μm以下であれば浄水器用途などで市販されている膜を使い、表面積の大きなデバイスを作成できるため好ましい。ただし、小さすぎる場合には膜に充填した状態でも細密に充填されすぎてタンパク質などの物質が間隙に流れなくなってしまったり、ポリマーゲルに固定化されにくく、溶出してしまう懸念があるために10nm以上であることが必要である。30nm以上の粒子は作りやすいのでより好ましい。   Since the surface area per volume can be increased as the diameter of the fine particles is smaller, the smaller one is preferably 10 μm or less. Furthermore, if it is 1 micrometer or less, since the membrane with a large surface area can be created using the marketed film for the water purifier use etc., it is preferable. However, if it is too small, there is a concern that even if it is filled in the membrane, it will be packed too finely so that substances such as proteins will not flow into the gap, or it will be difficult to immobilize in the polymer gel and will elute. That is necessary. Particles of 30 nm or more are more preferable because they are easy to make.

次に本発明に係る微粒子のサイズ及びその分布について詳述する。ここでの平均粒径(Dp)は平均直径を意味する。このDpは光散乱法を用いて行うのが一般的であり、アルゴンやヘリウム−ネオンレーザーを分散液に照射し散乱光を測定することにより求めることができる。この時、粒子の分布が一山であればDpは体積基準の計算により求めることができる。もし、分布に複数のピークを有する多相性があったり、不均一である場合は適宜ピークを分割して体積基準の粒径を求める。   Next, the size and distribution of fine particles according to the present invention will be described in detail. The average particle diameter (Dp) here means an average diameter. This Dp is generally performed using a light scattering method, and can be obtained by irradiating the dispersion with an argon or helium-neon laser and measuring the scattered light. At this time, if the particle distribution is a mountain, Dp can be obtained by volume-based calculation. If the distribution has multiple phases having a plurality of peaks or is not uniform, the peaks are appropriately divided to obtain a volume-based particle size.

次にリポソームについて述べる。リポソームについては、当業者が利用可能ないかなる方法で形成してもよい。形成法の例としては、Ann.Rev.Biophys.Bioeng.,9,467(1980)、“Liposomes”(M.J.Ostro編、MARCELL DEKKER、INC.)等に記載されている。具体例としては、超音波処理法、エタノール注入法、フレンチプレス法、エーテル注入法、コール酸法、カルシウム融合法、凍結融解法、逆相蒸発法等が挙げられるが、これに限られるものではない。リポソームの構造は特に限定されず、ユニラメラまたはマルチラメラ等のいずれの形態でもよい。また、リポソームの内部に適宜の化合物の1種または2種以上を配合することも可能である。   Next, the liposome will be described. Liposomes may be formed by any method available to those skilled in the art. Examples of the forming method include Ann. Rev. Biophys. Bioeng. 9, 467 (1980), “Liposomes” (edited by MJ Ostro, MARCELL DEKER, INC.) And the like. Specific examples include sonication, ethanol injection, French press method, ether injection method, cholic acid method, calcium fusion method, freeze-thaw method, reverse phase evaporation method, etc. Absent. The structure of the liposome is not particularly limited, and may be any form such as unilamellar or multilamellar. Moreover, it is also possible to mix | blend the 1 type, or 2 or more types of an appropriate compound inside a liposome.

リポソームの粒径の調整は、処方またはプロセス条件で行うことができる。例えば、上記の超臨界の圧力を大きくすると形成される微粒子の粒径は小さくなる。微粒子の粒子径の分布をより狭い範囲に揃えるには、作製される微粒子の懸濁液を一定サイズの孔径を有する濾過膜、好ましくはポリカーボネート膜等に強制的に透過させてもよい。この場合、濾過膜として0.01〜0.4μm、好ましくは0.05〜0.2μm、さらに好ましくは0.05〜0.2μmの孔径のフィルターを装着した静圧式押出し装置に通すことにより、微粒子がリポソームである場合はリポソーム多重層膜の脂質膜枚数を減らすとともに、中心粒径として100〜300nmの最適寸法を有する均一なリポソームを効率よく調製することができる。具体的には、各種の静圧式押出し装置、例えば「エクストルーダー」(商品名、日油リポソーム製)等を使用して、フィルターを強制的に透過させる。フィルターは、ポリカーボネート系、セルロース系等のタイプを適宜使用することができる。このような「押出し」操作工程を取り入れることにより、上記サイジングに加えて、微粒子分散液の交換、濾過滅菌も併せて可能になるという利点もある。   Adjustment of the particle size of the liposome can be performed by formulation or process conditions. For example, when the supercritical pressure is increased, the particle size of the formed fine particles is decreased. In order to align the particle size distribution of the fine particles in a narrower range, the produced fine particle suspension may be forcibly permeated through a filtration membrane having a fixed pore size, preferably a polycarbonate membrane. In this case, by passing through a hydrostatic extrusion apparatus equipped with a filter having a pore size of 0.01 to 0.4 μm, preferably 0.05 to 0.2 μm, more preferably 0.05 to 0.2 μm as a filtration membrane, When the fine particles are liposomes, the number of lipid membranes in the liposome multilayer membrane can be reduced, and uniform liposomes having an optimum size of 100 to 300 nm as the center particle size can be efficiently prepared. Specifically, the filter is forced to permeate using various hydrostatic extrusion apparatuses such as “Extruder” (trade name, manufactured by NOF Liposome). As the filter, a polycarbonate type, a cellulose type or the like can be appropriately used. By incorporating such an “extrusion” operation step, there is also an advantage that in addition to the above sizing, exchange of the fine particle dispersion and filtration sterilization are also possible.

本発明においては、これらの微粒子を、血液などの被処理流体中の物質を吸着して特定の物質を除去させたり、被処理流体中で起きる酸化、還元などの反応を加速もしくは抑制するために用いるものである。例えば、血液中で変性した疎水性のタンパク質に親和性を有する微粒子、感染症などの病気中に発生するインターロイキン−6などのサイトカインに親和性を有する微粒子を用いることにより、血液中から高効率にこれらの物質を除去し、治療を行うことができる。また、リポソームを用いてリポソームの有するタンパク質との相互作用を用いて、インシュリン等のタンパク質を選択的に吸着除去を行うことも期待でき、特に水素結合不安定性(ρ値)(非特許文献2記載)の低いタンパク質とリポソームの結合は強く、ρ値の低いタンパク質を選択的に除去することが期待できる。水素結合不安定性が低いタンパク質としては、インシュリン(ρ値4.2)やアミロイド性のIgライトチェーン(ρ値4.8)、β−ミクログロブリン(ρ値5.2)、Igライトチェーン(ρ値5.3)などがあげられ、ρ値が5.5より小さいものが吸着除去するタンパク質として好ましい。この他にも、リポソームに特定の物質を封入して徐放させるような使用方法もとることができる。 In the present invention, these fine particles are used to adsorb substances in the fluid to be treated such as blood to remove specific substances, or to accelerate or suppress reactions such as oxidation and reduction that occur in the fluid to be treated. It is what is used. For example, by using microparticles having affinity for hydrophobic proteins denatured in blood and microparticles having affinity for cytokines such as interleukin-6 generated during diseases such as infectious diseases, high efficiency can be obtained from blood. These substances can be removed and treated. In addition, it can be expected to selectively adsorb and remove proteins such as insulin using the interaction with the protein of the liposome using the liposome, particularly hydrogen bond instability (ρ value) (described in Non-Patent Document 2). ) Is strongly bound to a liposome and it can be expected to selectively remove a protein having a low ρ value. Proteins with low hydrogen bond instability include insulin (ρ value 4.2), amyloid Ig light chain (ρ value 4.8), β 2 -microglobulin (ρ value 5.2), Ig light chain ( ρ value 5.3) and the like, and those having a ρ value smaller than 5.5 are preferable as the protein to be adsorbed and removed. In addition to this, it is possible to use such a method that a specific substance is encapsulated in the liposome and sustainedly released.

本発明において、微粒子が膜の内部に導入されている状態とは、多孔質膜の多孔部分の内部に微粒子が存在している状態であり、微粒子の導入固定化は、使用している間に容易に脱離してしまわないように、膜内に化学的もしくは物理的に導入され、膜に保持されている状態であれば良く特には限定しないが、いくつかの方法を例示することができる。例えば、分離膜表面にカチオン性基もしくはアニオン性基を付与し、それと反応する官能基を有する微粒子を反応させて固定化する方法、粒子自体にカチオン性基もしくはアニオン性基を付与し、その官能基に反応する架橋性物質を用いて粒子群を架橋させて固定化する方法、粒子の周りをポリマーゲルで覆って閉じこめる方法などが考えられる。この時、膜の内部のみに存在している必要はなく、膜の内表面部分もしくは外表面部分に微粒子が付着もしくは結合されていてもかまわない。また、微粒子を導入する量としては、微粒子や膜の種類にもよるが、多孔質膜の空孔体積の5%以上が効果を発現するためにも好ましい。ただし、導入する量が多すぎる場合は、ポリマーを導入する工程でポリマーが膜内に入りにくくなったり、膜内部に導入した微粒子が流出してしまう恐れがあるために、60%未満であることが好ましい。   In the present invention, the state in which the fine particles are introduced into the inside of the membrane is a state in which the fine particles are present inside the porous portion of the porous membrane, and the introduction and fixation of the fine particles are performed during use. Although it is not particularly limited as long as it is introduced into the film chemically or physically and held in the film so as not to be easily detached, several methods can be exemplified. For example, a method of immobilizing a cationic group or an anionic group on the surface of a separation membrane and reacting and immobilizing fine particles having a functional group that reacts therewith, and adding a cationic group or an anionic group to the particle itself, A method of cross-linking and fixing a group of particles using a crosslinkable substance that reacts with a group, a method of covering the particles with a polymer gel and confining the particles can be considered. At this time, it is not necessary to exist only in the inside of the film, and fine particles may be attached or bonded to the inner surface part or the outer surface part of the film. The amount of the fine particles to be introduced depends on the kind of the fine particles and the film, but 5% or more of the pore volume of the porous film is preferable because the effect is exhibited. However, if the amount to be introduced is too large, it may be difficult for the polymer to enter the film in the process of introducing the polymer, or the fine particles introduced into the film may flow out, so that it is less than 60%. Is preferred.

上記ポリマーゲルで覆って閉じこめる方法としては、微粒子よりも小さい細孔径を有する分離膜を用いて、微粒子を有する懸濁液を一方の側から濾過をかけながら膜内に充填し、同時もしくは粒子充填後にポリマーゲルの材料も濾過をかけながら充填した後に架橋させて固定化させる方法が挙げられる。粒子を充填する順番は先にポリマーゲルを導入した場合には後に粒子が入りづらくなるため、先に微粒子を導入してから、ポリマーゲルを導入することが好ましい。この順番に導入することによれば、ポリマーゲルは導入しにくいが、ポリマーゲルによって粒子が覆われ、より安定した導入を行うことができる。平均粒径(Dp)は分離膜の細孔径(Dm)よりも大きいことが好ましい。Dpが大きいことにより、膜に粒子が捕捉されて導入効率を高くすることができる。さらに、DpがDmの2倍以上の場合には、捕捉される割合を高めることができるため好ましく、5倍以上の場合は実質的にほとんどの粒子を捕捉できるためにさらに好ましい。Dmは直径を示し、デキストランを用いてふるい係数をもとめ、このふるい係数が50%に相当するデキストラン分子量の大きさを微粒子径に換算して測定することができる。換算式は実施例にて後述するとおりである。   As a method of covering and confining with the above polymer gel, using a separation membrane having a pore size smaller than fine particles, a suspension containing fine particles is filled into the membrane while filtering from one side, and simultaneously or filled with particles. The polymer gel material can be filled later while being filtered, followed by crosslinking and immobilization. Since the order of filling the particles makes it difficult for the particles to enter later when the polymer gel is introduced first, it is preferable to introduce the polymer gel after introducing the fine particles first. According to the introduction in this order, it is difficult to introduce the polymer gel, but the particles are covered with the polymer gel, so that more stable introduction can be performed. The average particle diameter (Dp) is preferably larger than the pore diameter (Dm) of the separation membrane. When Dp is large, particles are trapped in the film, and the introduction efficiency can be increased. Furthermore, when Dp is 2 times or more of Dm, the capture ratio can be increased, and when it is 5 times or more, it is more preferable because substantially most particles can be captured. Dm represents a diameter, and a sieving coefficient can be obtained using dextran, and the dextran molecular weight corresponding to 50% of the sieving coefficient can be converted into a fine particle diameter. The conversion formula is as described later in the examples.

上記方法における架橋の方法としては、γ線を照射して架橋させる方法、化学的な反応を用いて架橋させる方法があり、γ線を用いて架橋させる場合はポリマーゲルとしてポリピニルピロリドンやポリビニルアルコールなどのγ線によって架橋する物質を用いることができる。一方、化学的な反応を用いて架橋させる場合は、カチオン性のポリマーとアニオン性のポリマーを反応させてゲルを作成する方法などが挙げられる。   As a crosslinking method in the above method, there are a method of crosslinking by irradiating γ rays and a method of crosslinking using a chemical reaction. When crosslinking using γ rays, polypinylpyrrolidone or polyvinyl is used as a polymer gel. A substance that crosslinks with γ rays such as alcohol can be used. On the other hand, in the case of crosslinking using a chemical reaction, a method of preparing a gel by reacting a cationic polymer and an anionic polymer can be used.

本発明におけるカチオン性ポリマーは、その分子中にカチオン性基を有しているものであれば特に制限はない。そして、カチオン性ポリマーは、水に溶解または膨潤することが可能な程度の親水性を有し、水中でカチオン性基がプラスの電荷を帯びるという特性を有するものが好ましく使用される。カチオン性基としては、例えばアミノ基;メチルアミノ基、エチルアミノ基等のモノアルキルアミノ基;ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等のジアルキルアミノ基;イミノ基;グアニジノ基などが挙げられ、カチオン性ポリマーとしては、1分子中に2個以上のアミノ基を有するポリマーが好ましい。カチオン性ポリマーとしては、キトサン、部分脱アセチル化キチン、アミノ化セルロース等の塩基性多糖類;ポリリジン、ポリアルギニン、リジンとアルギニンの共重合体等の塩基性アミノ酸の単独重合体または共重合体;ポリビニルアミン、ポリアリルアミン等の塩基性ビニルポリマー、およびこれらの塩類(塩酸塩、酢酸塩等)などのカチオン性ポリマー、ポリエチレンイミンなどのポリマーを挙げることができる。さらに、これらのカチオン性ポリマーを架橋することによって得られる架橋ポリマーを用いることもできる。カチオン性ポリマーを架橋する方法としては、公知の方法のいずれも用いることができる。カチオン性ポリマーがアミノ基を有する場合には、カチオン性ポリマーのアミノ基をジカルボン酸またはジカルボン酸無水物と縮合反応させることにより架橋する方法が好ましい。カチオン性ポリマーの分子量は特に制限されないが、分子の大きさが、膜の細孔径よりも小さい場合には、膜内に保持しやすくなることから、水中での大きさが、膜細孔径よりも小さいことが好ましい。この分子の大きさは、GPC−MALLS方などにより測定することができる。また、本発明では2種類以上のポリカチオン性ポリマーを用いることもできる。   The cationic polymer in the present invention is not particularly limited as long as it has a cationic group in its molecule. The cationic polymer is preferably used so that it has such hydrophilicity that it can be dissolved or swelled in water and that the cationic group has a positive charge in water. Examples of cationic groups include amino groups; monoalkylamino groups such as methylamino groups and ethylamino groups; dialkylamino groups such as dimethylamino groups and diethylamino groups; imino groups; guanidino groups and the like. Is preferably a polymer having two or more amino groups in one molecule. Examples of the cationic polymer include basic polysaccharides such as chitosan, partially deacetylated chitin, and aminated cellulose; homopolymers or copolymers of basic amino acids such as polylysine, polyarginine, and a copolymer of lysine and arginine; Examples thereof include basic vinyl polymers such as polyvinylamine and polyallylamine, and cationic polymers such as salts thereof (hydrochloride, acetate, etc.) and polymers such as polyethyleneimine. Furthermore, a crosslinked polymer obtained by crosslinking these cationic polymers can also be used. Any known method can be used as a method of crosslinking the cationic polymer. When the cationic polymer has an amino group, a method in which the amino group of the cationic polymer is crosslinked by a condensation reaction with a dicarboxylic acid or dicarboxylic anhydride is preferable. The molecular weight of the cationic polymer is not particularly limited, but when the molecular size is smaller than the pore size of the membrane, it is easily retained in the membrane, so the size in water is larger than the membrane pore size. Small is preferable. The size of this molecule can be measured by GPC-MALLS method or the like. In the present invention, two or more kinds of polycationic polymers can also be used.

本発明におけるアニオン性ポリマーとしては、その分子中にアニオン性基を有しているものであればよい。アニオン性基としては、例えばカルボキシル基、硫酸基、スルホン酸基、リン酸基などが挙げられ、アニオン性ポリマーとしては、分子中にカルボキシル基を有するポリマーが好ましく、酸性多糖類がより好ましい。酸性多糖類としては、アルギン酸、ヒアルロン酸、コンドロイチン硫酸、デキストラン硫酸、ペクチン、キサンタンガム、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルデキストラン、カルボキシメチルデンプン、カルボキシメチルキトサン、硫酸化セルロース、硫酸化デキストラン、カルボキシメチルセルロース酢酸エステル、カルボキシメチルデキストラン酢酸エステル、アルギン酸エチレングリコールエステル、アルギン酸プロピレングリコールエステル、ヒアルロン酸エチレングリコールエステル、ヒアルロン酸プロピレングリコールエステル等が挙げられる。これらの中でもキサンタンガムなどの分岐型のポリマーは水中で膨潤しやすいので好ましい。また、カルボキシル基の量が多いと反応はしやすくなるが、高分子ゲルは収縮してしまうためにくり分子量200あたりのカルボキシル基量が1個未満であることが好ましい。アニオン性ポリマーの分子量は特に制限されないが、分子の大きさが、膜の細孔径よりも小さい場合には、膜内に保持しやすくなることから、水中での大きさが、膜細孔径よりも小さいことが好ましい。この分子の大きさは、GPC−MALLS法などにより測定することができる。
アニオン性ポリマーを架橋する方法としては、公知の方法のいずれも用いることができる。アニオン性ポリマーがカルボキシル基を有する場合には、アニオン性ポリマーのカルボキシル基をアミンと反応させることにより架橋する方法が好ましい。カルボキシル基を含有するポリマーを活性化する方法としては、公知の手法、例えば、水溶性カルボジイミドである1−(3−Dimethylaminopropyl)−3 ethylcarbodiimide(EDC)とN−Hydroxysuccinimide(NHS)により活性化する方法、EDC単独で活性化する方法、ウロニウム塩、ホスホニウム塩、又はトリアジン誘導体のいずれかの化合物を用いてカルボキシル基を活性化する方法、カルボジイミド誘導体又はその塩で活性化し、水酸基を有する含窒素ヘテロ芳香族化合物、電子吸引性基を有するフェノール誘導体又はチオール基を有する芳香族化合物のいずれかの化合物を用いてカルボキシル基を活性化する方法等を好ましく用いることができる。また、EDCを用いて反応させる場合、1−Hydroxy−1H−benzotriazole, monohydrate(HOBt)などを加えて反応効率を高めることも良い方法である。これらの手法で活性化されたカルボキシル基を含有するポリマーを、アミノ基と反応させることで、架橋ゲルを作製することができる。
As an anionic polymer in this invention, what has an anionic group in the molecule | numerator should just be. Examples of the anionic group include a carboxyl group, a sulfuric acid group, a sulfonic acid group, and a phosphoric acid group. As the anionic polymer, a polymer having a carboxyl group in the molecule is preferable, and an acidic polysaccharide is more preferable. Acidic polysaccharides include alginic acid, hyaluronic acid, chondroitin sulfate, dextran sulfate, pectin, xanthan gum, carboxymethylcellulose, carboxymethyldextran, carboxymethyl starch, carboxymethylchitosan, sulfated cellulose, sulfated dextran, carboxymethylcellulose acetate, carboxymethylcellulose acetate Examples include methyl dextran acetic acid ester, alginic acid ethylene glycol ester, alginic acid propylene glycol ester, hyaluronic acid ethylene glycol ester, hyaluronic acid propylene glycol ester and the like. Among these, branched polymers such as xanthan gum are preferable because they easily swell in water. In addition, when the amount of carboxyl groups is large, the reaction is facilitated, but since the polymer gel contracts, it is preferable that the amount of carboxyl groups per 200 molecular weight is less than one. The molecular weight of the anionic polymer is not particularly limited, but when the molecular size is smaller than the pore size of the membrane, it is easily retained in the membrane, so the size in water is larger than the membrane pore size. Small is preferable. The size of this molecule can be measured by the GPC-MALLS method or the like.
Any known method can be used as a method of crosslinking the anionic polymer. When the anionic polymer has a carboxyl group, a method of crosslinking by reacting the carboxyl group of the anionic polymer with an amine is preferable. As a method for activating a polymer containing a carboxyl group, for example, a method using a water-soluble carbodiimide such as 1- (3-dimethylaminopropyl) -3 ethylcarboimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS). , A method of activating with EDC alone, a method of activating a carboxyl group using any compound of uronium salt, phosphonium salt, or triazine derivative, a nitrogen-containing heteroaromatic having a hydroxyl group activated with a carbodiimide derivative or a salt thereof A method of activating a carboxyl group using any one of a group compound, a phenol derivative having an electron-withdrawing group, or an aromatic compound having a thiol group can be preferably used. Moreover, when making it react using EDC, it is also a good method to add 1-Hydroxy-1H-benzotriazole, monohydrate (HOBt) etc., and to improve reaction efficiency. A crosslinked gel can be prepared by reacting a polymer containing a carboxyl group activated by these techniques with an amino group.

これらの微粒子を充填する操作およびポリマーを導入する操作は、分離膜を溶液に浸漬して行うことも可能であるが、分離膜をモジュールの形にしてから濾過をかけながら行うことにより、それぞれの物質を安定して導入することができるので、好ましい。   The operation of filling these fine particles and the operation of introducing a polymer can be performed by immersing the separation membrane in a solution, but each of the operations can be performed by filtering the separation membrane after applying it to a module. Since the substance can be introduced stably, it is preferable.

次にここで用いられる分離膜について説明する。ここで用いる分離膜は特に限定されるものではなく、公知のものを使用することができる。特に、ポリスルホンを用いた分離膜は人工腎臓、浄水器などに広く使用されている。   Next, the separation membrane used here will be described. The separation membrane used here is not particularly limited, and known ones can be used. In particular, separation membranes using polysulfone are widely used in artificial kidneys, water purifiers and the like.

ポリスルホンの具体例としては、ユーデル(登録商標)ポリスルホンP−1700、P−3500(テイジンアモコ社製)、ウルトラソン(登録商標)S3010、S6010(BASF社製)、ビクトレックス(登録商標)(住友化学)、レーデル(登録商標)A(テイジンアモコ社製)、ウルトラソン(登録商標)E(BASF社製)等のポリスルホンが挙げられる。また、本発明で用いられるポリスルホンは上記式(1)および/または(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。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 (registered trademark) Polysulfone P-1700, P-3500 (manufactured by Teijin Amoco), Ultrason (registered trademark) S3010, S6010 (manufactured by BASF), Victrex (registered trademark) (Sumitomo) Chemistry), Radel (registered trademark) A (manufactured by Teijin Amoco), Ultrason (registered trademark) E (manufactured by BASF) and the like. 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). It may be polymerized. The other copolymerization monomer is preferably 10% by weight or less.

分離膜とは特定の孔を有する多孔質体であり、物質を大きさによってふるい分けすることができる膜である。分離膜の形態としては、中空糸膜、平膜などが挙げられ特に限定されないが、中空糸膜であれば、被処理液に対して広い膜面積を設け易いために好ましい。   A separation membrane is a porous body having specific pores, and is a membrane capable of sieving substances according to size. Examples of the form of the separation membrane include a hollow fiber membrane and a flat membrane, and are not particularly limited. However, a hollow fiber membrane is preferable because a wide membrane area can be easily provided for the liquid to be treated.

これらの分離膜は公知の方法によって、ケースに収納され、液体を流すことができるようにノズルを設けてモジュールと呼ばれるデバイスに組み立てた後に使用する。人工腎臓や家庭用浄水器はその代表例である。   These separation membranes are housed in a case by a known method, and used after being assembled into a device called a module by providing a nozzle so that a liquid can flow. Artificial kidneys and household water purifiers are typical examples.

中空糸膜の作成方法としては、溶液紡糸や溶融紡糸などが挙げられる。   Examples of the method for producing the hollow fiber membrane include solution spinning and melt spinning.

例えば、溶液紡糸で、多孔質中空糸膜を作成する方法としては、以下のような方法が挙げられる。ポリスルホンとポリビニルピロリドン(重量比率20:1〜1:5が好ましく、5:1〜1:1がより好ましい)をポリスルホンの良溶媒(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)および貧溶媒の混合溶液に溶解させた製膜原液(濃度は、10〜50重量%が好ましく、15〜40重量%がより好ましい)を二重環状口金から吐出する際に内側に注入液を流し、乾式部を走行させた後、凝固浴へ導く。   For example, as a method for producing a porous hollow fiber membrane by solution spinning, the following methods may be mentioned. Polysulfone and polyvinylpyrrolidone (weight ratio 20: 1 to 1: 5 is preferable, 5: 1 to 1: 1 is more preferable) polysulfone good solvent (N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide, dimethylformamide, N-methyl) When a film-forming stock solution (concentration is preferably 10 to 50% by weight, more preferably 15 to 40% by weight) dissolved in a mixed solution of pyrrolidone, dioxane and the like is discharged from the double annular die The infusion is poured inside and the dry section is run and then introduced into the coagulation bath.

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をすることで、外表面近傍での相中空糸挙動を速め、多孔質膜の細孔径を拡大するが、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、細孔径が小さくなる。細孔径をコントロールする一例である。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、80重量%以下、70重量%以下が好ましく、さらに60重量%以下の水溶液が好適に用いられる。   At this time, since the humidity of the dry part has an effect, rehydration from the outer surface of the membrane during running of the dry part speeds up the behavior of the phase hollow fiber near the outer surface and reduces the pore diameter of the porous membrane. However, if the relative humidity is too high, solidification of the stock solution on the outer surface becomes dominant and the pore diameter becomes small. This is an example of controlling the pore diameter. The relative humidity is preferably 60 to 90%. Moreover, it is preferable to use what consists of a composition based on the solvent used for the undiluted | stock solution as an injection | pouring liquid composition from process suitability. For example, when dimethylacetamide is used, the injection solution concentration is preferably 80% by weight or less and 70% by weight or less, and more preferably 60% by weight or less.

このようにして得られた中空糸膜は、多孔質構造を有している。さらに、このような多孔質構造は、ポリスルホンとポリビニルピロリドンが相分離し、ポリビニルピロリドンが脱離して細孔となることで形成される。そのため、残存したポリビニルピロリドンは、多孔質体の表面を覆う形になる。   The hollow fiber membrane thus obtained has a porous structure. Furthermore, such a porous structure is formed by polysulfone and polyvinyl pyrrolidone being phase-separated and desorbing polyvinyl pyrrolidone to form pores. Therefore, the remaining polyvinyl pyrrolidone has a shape covering the surface of the porous body.

なお、製膜後に中空糸膜を乾燥収縮させることで、細孔を小さくすることができる。細孔径をコントロールする一例である。   The pores can be reduced by drying and shrinking the hollow fiber membrane after membrane formation. This is an example of controlling the pore diameter.

内表面のポリビニルピロリドン量を多くするには、原液中のポリビニルピロリドン量を増やすことや、原液中のポリビニルピロリドンを高分子量タイプのものを用いることが挙げられる。重量平均分子量が5万以上のものが良い。また、注入液にポリビニルピロリドンを添加しても良い。   In order to increase the amount of polyvinyl pyrrolidone on the inner surface, it is possible to increase the amount of polyvinyl pyrrolidone in the stock solution or to use a high molecular weight polyvinyl pyrrolidone in the stock solution. Those having a weight average molecular weight of 50,000 or more are preferable. Further, polyvinylpyrrolidone may be added to the injection solution.

内表面のポリビニルピロリドン量の測定は、XPS(X線光電子分光法)によって求めることができる。測定角としては90°で測った値を用いる。また、測定個所は3箇所の平均値を用いる。ポリビニルピロリドン由来の窒素量と、ポルスルホン由来の硫黄量の比から、ポリビニルピロリドン量を求めることができる。   The measurement of the amount of polyvinyl pyrrolidone on the inner surface can be obtained by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). A value measured at 90 ° is used as the measurement angle. Moreover, the average value of three places is used for a measurement place. The amount of polyvinylpyrrolidone can be determined from the ratio of the amount of nitrogen derived from polyvinylpyrrolidone and the amount of sulfur derived from porsulfone.

また、親水性ポリマーが高エネルギーによる架橋型のポリマーである場合、高エネルギー処理をすることは、架橋により、構造が固定化するので好ましい。ポリマー分子は運動ここで言うところの高エネルギーとは、加熱や放射線照射、例えばα線、β線、γ線、X線、紫外線、電子線などを指す。照射線量としては5kGy以上、好ましくは15kGy以上が、架橋が起きるために好適である。一方で、照射線量が高すぎると分解反応が優勢になるので、100kGy以下、好ましくは50kGy以下である。   When the hydrophilic polymer is a high-energy cross-linked polymer, it is preferable to perform high-energy treatment because the structure is fixed by cross-linking. High molecular energy as used herein refers to heating and radiation irradiation, such as α rays, β rays, γ rays, X rays, ultraviolet rays, electron rays, and the like. An irradiation dose of 5 kGy or more, preferably 15 kGy or more is suitable because crosslinking occurs. On the other hand, if the irradiation dose is too high, the decomposition reaction becomes dominant, so that it is 100 kGy or less, preferably 50 kGy or less.

なお、中空糸膜をモジュール化する方法としては、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 for modularizing the hollow fiber membrane is not particularly limited, but an example is as follows. First, the hollow fiber membrane is cut into a required length, bundled in a necessary number, and then put into a cylindrical case. Thereafter, 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.

なお、中空糸膜の膜厚としては、薄すぎると耐久性などに問題が生じ、厚すぎると熱交換効率の低下に繋がる。従って5〜500μm、好ましくは10〜100μm、さらには20〜50μmが好ましい。   If the hollow fiber membrane is too thin, there will be a problem in durability and the like, and if it is too thick, the heat exchange efficiency will be reduced. Therefore, 5-500 micrometers, Preferably it is 10-100 micrometers, Furthermore, 20-50 micrometers is preferable.

以下実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

以下実施例と比較例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
・測定方法
(1)リポソームの準備
POPC (1−Palmitoyl−2−oleoyl −sn−glycero−3−phosphocholine) リポソームを次の方法にて調整した。リン脂質をクロロホルム/メタノール(2:1)で可溶化し,溶剤を減圧留去の後,得られた脂質薄膜を少なくとも3時間,真空中で乾燥した.脂質薄膜はバッファー溶液ないし100mM カルセイン溶液によって水和し,多重層リポソーム(MLV:multilamellar vesicle)を調製した.MLV溶液に,凍結(−80℃)−融解(相転移温度以上)を5回繰り返し,100nmの孔径のポリカーボネートフィルタを用いて,粒径を調整した.
粒径Dpの測定は、調製したリポソーム試料を濾過処理した0.1 M Tris−HCl緩衝液で希釈して行った。リポソームの平均粒径ならびに粒径分布をアルゴンレーザー励起型のDLS−700 Ar System (大塚電子製)を用いて解析した.リポソームの多分散性を検証するために60〜120℃で散乱角を変化させた.全ての測定は25℃で行った.ピークが一つである単分散である事を確認して、体積基準の平均粒径を求めた。
(2)デキストランを用いた分離膜の細孔径(Dm)の測定
図1に細孔径の測定に用いた装置の概要図を示す。細孔径はデキストランを用いたふるい係数を微粒子径に換算して測定した。中空糸膜モジュール1のデキストラン溶液入り側(Bi)から後述するデキストラン溶液2を流速3×10−4/sで流し、デキストラン溶液濾過側(F)から1.2×10−5/sで濾液を取り出しながら、1時間の循環濾過を行った。一時間後、デキストラン溶液出側(Bo)から流れ出るデキストラン溶液の濃縮液とF側から流れ出る濾液を15分間採取した。また、このサンプリング開始5分後にデキストラン溶液の原液をBi側から5ml採取した。
これらのデキストラン溶液を東ソー社製GPC(HLC−8220GPC)装置で同社製TSK−GEL(G3000PWXL)カラムを使用し、FLOW RATE1.0ml、カラム温度40℃での条件で処理し、その結果得られた示差屈折率からデキストランの重量平均分子量を求めた。
なお、デキストラン溶液の原液は、FULKA社製、重量平均分子量〜1200〔No.31394〕、〜6000〔No.31388〕、15000〜20000〔No.31387〕、〜40000〔No.31389〕、〜60000〔31397〕、〜200000〔No.31398〕をそれぞれ0.5mg/mlになるように作成した。溶質全体では3.0mg/mlにした。
ふるい係数は以下の式で求めた。
デキストランふるい係数(%)=(2×C)×100/(CBi+CBo
ここで、C=濾液濃度、CBi=原液濃度、CBBo=濃縮液濃度とした。
細孔径(Dm)は、篩い係数が50%のデキストラン分子量を以下の式を用いて計算して算出した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated, this invention is not limited by these examples.
Measurement method (1) Preparation of liposome POPC (1-Palmitoyyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine) Liposomes were prepared by the following method. The phospholipid was solubilized with chloroform / methanol (2: 1), the solvent was distilled off under reduced pressure, and the resulting lipid film was dried in vacuum for at least 3 hours. The lipid film was hydrated with a buffer solution or 100 mM calcein solution to prepare multilamellar vesicles (MLV). Freezing (−80 ° C.)-Thawing (above the phase transition temperature) was repeated 5 times in the MLV solution, and the particle size was adjusted using a 100 nm pore size polycarbonate filter.
The particle size Dp was measured by diluting the prepared liposome sample with a filtered 0.1 M Tris-HCl buffer. The average particle size and particle size distribution of the liposomes were analyzed using an argon laser excited DLS-700 Ar System (manufactured by Otsuka Electronics). In order to verify the polydispersity of the liposomes, the scattering angle was varied from 60 to 120 ° C. All measurements were performed at 25 ° C. After confirming monodispersion with one peak, the volume-based average particle diameter was determined.
(2) Measurement of pore diameter (Dm) of separation membrane using dextran FIG. 1 shows a schematic diagram of an apparatus used for measurement of pore diameter. The pore size was measured by converting the sieving coefficient using dextran into the fine particle size. A dextran solution 2 described later is flowed from the dextran solution containing side (Bi) of the hollow fiber membrane module 1 at a flow rate of 3 × 10 −4 m 3 / s, and 1.2 × 10 −5 m 3 from the dextran solution filtration side (F). Circulating filtration was performed for 1 hour while taking out the filtrate at / s. One hour later, the concentrated dextran solution flowing out from the dextran solution outlet side (Bo) and the filtrate flowing out from the F side were collected for 15 minutes. Moreover, 5 ml of a stock solution of dextran solution was collected from the Bi side 5 minutes after the start of the sampling.
These dextran solutions were processed using a TSK-GEL (G3000PWXL) column manufactured by Tosoh Corporation GPC (HLC-8220GPC) under the conditions of FLOW RATE 1.0 ml and column temperature 40 ° C., and the results were obtained. The weight average molecular weight of dextran was determined from the differential refractive index.
In addition, the stock solution of a dextran solution is a product made from FULKA, weight average molecular weight-1200 [No. 31394], ~ 6000 [No. 31388], 15000-20000 [No. 31387], to 40000 [No. 31389], ˜60000 [31397], ˜200000 [No. 31398] were prepared to 0.5 mg / ml each. The total solute was 3.0 mg / ml.
The sieve coefficient was determined by the following formula.
Dextran sieve coefficient (%) = (2 × C F ) × 100 / (C Bi + C Bo )
Here, C F = filtrate concentration, C Bi = stock solution concentration, and CB Bo = concentrate concentration.
The pore diameter (Dm) was calculated by calculating the dextran molecular weight having a sieving coefficient of 50% using the following formula.

Dm(nm)=0.04456×2×(デキストラン分子量)0.43821
(3)透水性試験
プラスチック管に中空糸膜を通して両端を接着剤で固定した有効長10cmのプラスチック管モジュールを作製(以下、ミニモジュール)し、中空糸膜の内側に水圧1.3×104Paをかけ、外側に流出してくる単位時間あたりの濾過量を測定した。透水性能は下記の式で算出した。
Dm (nm) = 0.04456 x 2 x (dextran molecular weight) 0.43821
(3) Water permeability test A plastic tube module having an effective length of 10 cm in which both ends are fixed with an adhesive through a hollow fiber membrane (hereinafter referred to as a mini module), and a water pressure of 1.3 × 104 Pa is applied to the inside of the hollow fiber membrane. The amount of filtration per unit time flowing out was measured. The water permeability was calculated by the following formula.

透水性能(mL/hr/mmHg/m2)=QW/(T×P×A)
ここで、QWは濾過量(mL)、Tは処理時間(hr)、Pは圧力(mmHg)、Aは中空糸膜の内表面積(m)を意味する。
Water permeability (mL / hr / mmHg / m2) = QW / (T × P × A)
Here, QW is the filtration amount (mL), T is the treatment time (hr), P is the pressure (mmHg), and A is the inner surface area (m 2 ) of the hollow fiber membrane.

(実施例1)
ポリスルホン(アモコ社 Udel−P3500)18重量部、ポリビニルピロリドン(インターナショナルスペシャルプロダクツ社;以下ISP社と略す)K30 3重量部、ポリビニルピロリドン(ISP社K90)6重量部をジメチルアセトアミド72部、水1部を加熱溶解し、製膜原液とした。
Example 1
18 parts by weight of polysulfone (Amoco Udel-P3500), 3 parts by weight of polyvinylpyrrolidone (International Special Products Co .; hereinafter referred to as ISP) K30, 6 parts by weight of polyvinylpyrrolidone (ISP K90), 72 parts of dimethylacetamide, 1 part of water Was dissolved by heating to obtain a stock solution.

この原液を温度50℃の紡糸口金部へ送り、環状スリット部の外径0.35mm、内径0.25mmの2重スリット管から芯液としてジメチルアセトアミド63重量部、水37重量部からなる溶液を吐出させ、中空糸膜を形成させた後、温度30℃、露点28℃である長さ350mmのドライゾーン雰囲気を経て、ジメチルアセトアミド20重量%、水80重量%からなる温度40℃の凝固浴を通過させ、水洗工程を得て中空糸膜を巻き取り束とした。中空糸膜の内径は200μmであった。またこの膜の篩い係数50%のデキストラン分画分子量は15000であり、Dmは6.2nmであった。   This stock solution is sent to a spinneret part at a temperature of 50 ° C., and a solution comprising 63 parts by weight of dimethylacetamide and 37 parts by weight of water as a core liquid from a double slit tube having an outer diameter of 0.35 mm and an inner diameter of 0.25 mm of the annular slit part After discharging and forming a hollow fiber membrane, a coagulation bath having a temperature of 40 ° C. comprising 20% by weight of dimethylacetamide and 80% by weight of water is passed through a dry zone atmosphere having a length of 350 mm having a temperature of 30 ° C. and a dew point of 28 ° C. The hollow fiber membrane was wound into a bundle by passing through and obtaining a water washing step. The inner diameter of the hollow fiber membrane was 200 μm. The molecular weight of the dextran fraction having a sieving coefficient of 50% was 15000, and Dm was 6.2 nm.

上記中空糸膜100本からなるミニモジュールを作製した。5mmφのポリカーボネートケースを用意してこれに上記中空糸膜100本を充填して作製した。さらに、このモジュールを内径1mm、トータル長さ130cmのシリコン製チューブ回路に接続した。このときのトータルボリュームは3mlであった。送液ポンプにはアトー社製AC−2120ペリスタリックポンプを用いた。圧力計はろ液側に設置した。使用前には不純物を取り除くためにモジュールを洗浄して用いた。   A mini module composed of 100 hollow fiber membranes was produced. A polycarbonate case of 5 mmφ was prepared and filled with 100 hollow fiber membranes. Further, this module was connected to a silicon tube circuit having an inner diameter of 1 mm and a total length of 130 cm. The total volume at this time was 3 ml. An AC-2120 peristaltic pump manufactured by ATTO Corporation was used as the liquid feed pump. The pressure gauge was installed on the filtrate side. Prior to use, the module was washed and used to remove impurities.

リポソームの固定化は以下の手順にて実施した。まず、回路全体に水を充填する。ついで、リザーバー10にカルセイン入り30mMのPOPCリポソームを2ml入れる。なお、ここで用いたリポソームのDpは30nmであった。2台のポンプスイッチを入れて、約20分間濾過循環する。この時リザーバーの液量は約1mlになるように水を補充しながらコントロールする。1.5mlの容器にキサンタンガム水溶液0.2mlと水を0.05ml加え、さらにEDC(同仁化学研究所)100mgとHOBt(同仁化学研究所)100mgを1.5mlの容器に入れ、エタノール1mlを加えて溶解したEDC/HOBt液0.05mlを加えて激しく混合する。中空糸の外側にこの液をポンプで吸い上げながら、注入する。次に20分間濾過循環し、ここでも、リザーバーの液量は約1mlにコントロールする。最後にポリエチレンイミン(和光純薬工業、分子量75万)水溶液0.1mlを中空糸外側から吸い上げてさらに30分間濾過循環し、リポソーム固定化中空糸膜デバイスを作製した。   The liposome was immobilized by the following procedure. First, the entire circuit is filled with water. Next, 2 ml of 30 mM POPC liposomes containing calcein is placed in the reservoir 10. In addition, Dp of the liposome used here was 30 nm. Turn on the two pump switches and filter and circulate for about 20 minutes. At this time, control while replenishing water so that the volume of the reservoir is about 1 ml. Add 0.2 ml of xanthan gum aqueous solution and 0.05 ml of water to a 1.5 ml container, and then add 100 mg of EDC (Dojindo Laboratories) and 100 mg of HOBt (Dojindo Laboratories) to the 1.5 ml container and add 1 ml of ethanol. Add 0.05 ml of dissolved EDC / HOBt solution and mix vigorously. This liquid is injected outside the hollow fiber while being sucked up by a pump. Next, the filter is circulated for 20 minutes, and again, the liquid volume in the reservoir is controlled to about 1 ml. Finally, 0.1 ml of an aqueous solution of polyethyleneimine (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., molecular weight: 750,000) was sucked from the outside of the hollow fiber and further filtered and circulated for 30 minutes to produce a liposome-immobilized hollow fiber membrane device.

作製された中空糸膜デバイスを水で洗浄後、透水性を測定したところ2000mL/hr/mmHg/mであった。タンパク質レベルでの効果を確認するために,インシュリンとリゾチームを用いて吸着特性を確認した.水素結合安定性(ρ値)が6.0と高いリゾチームでの吸着率は40%であったが、ρ値が4.2と低いインシュリンにおいては,70%の吸着を示し、インシュリンをより選択的に吸着除去できることが確認できた。 When the produced hollow fiber membrane device was washed with water and measured for water permeability, it was 2000 mL / hr / mmHg / m 2 . In order to confirm the effect at the protein level, the adsorption properties were confirmed using insulin and lysozyme. Adsorption rate of lysozyme with high hydrogen bond stability (ρ value) of 6.0 was 40%, but insulin with low ρ value of 4.2 showed 70% adsorption, and more insulin was selected It was confirmed that the adsorption can be removed.

(比較例1)
実施例1と同様の中空糸膜モジュールを作成し、リポソームは固定化せずにタンパク質の吸着実験を実施したところ、リゾチームでの吸着率は40%であったが、ρ値の低いインシュリンにおいては40%の吸着しか示さなかった。
(Comparative Example 1)
A hollow fiber membrane module similar to that in Example 1 was prepared, and a protein adsorption experiment was performed without immobilizing liposomes. The adsorption rate with lysozyme was 40%, but in an insulin with a low ρ value, Only 40% adsorption was shown.

1:ミニモジュール
2:デキストラン溶液
10 リザーバー
20 中空糸外側ポンプ
30 中空糸内側ポンプ
40 圧力計
50 廃棄ライン
Bi:デキストラン溶液入り側
Bo:デキストラン溶液出側
F:デキストラン溶液濾過側
1: Mini module 2: Dextran solution 10 Reservoir 20 Hollow fiber outer pump 30 Hollow fiber inner pump 40 Pressure gauge 50 Disposal line Bi: Dextran solution entry side Bo: Dextran solution outlet side F: Dextran solution filtration side

Claims (9)

平均粒径が10nm〜10μmの微粒子が多孔質膜の孔内部に導入されていることを特徴とする分離膜デバイス。 A separation membrane device, wherein fine particles having an average particle diameter of 10 nm to 10 μm are introduced into pores of a porous membrane. 前記分離膜が細孔を有し、その細孔径(Dm)とDpがDp≧2×Dmの関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の分離膜デバイス。 The separation membrane device according to claim 1, wherein the separation membrane has pores, and the pore diameter (Dm) and Dp satisfy a relationship of Dp ≧ 2 × Dm. 前記微粒子が疎水性ユニットと親水性ユニットからなる分子の集合体であることを特徴とする請求項1または2に記載の分離膜デバイス。 The separation membrane device according to claim 1 or 2, wherein the fine particles are an assembly of molecules composed of a hydrophobic unit and a hydrophilic unit. 前記微粒子が脂質2重膜からなることを特徴とする請求項3に記載の分離膜デバイス。 The separation membrane device according to claim 3, wherein the fine particles are made of a lipid bilayer membrane. 前記微粒子が、ポリマーゲルによって内包された状態で膜表面に導入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分離膜デバイス。 The separation membrane device according to any one of claims 1 to 4, wherein the fine particles are introduced into the membrane surface in a state of being encapsulated by a polymer gel. 前記ポリマーゲルが、カチオン性ポリマーとアニオン性ポリマーからなることを特徴とする請求項5に記載の分離膜デバイス。 The separation membrane device according to claim 5, wherein the polymer gel comprises a cationic polymer and an anionic polymer. 前記分離膜が、中空糸型分離膜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分離膜デバイス。 The separation membrane device according to claim 1, wherein the separation membrane is a hollow fiber type separation membrane. 平均粒径が10nm〜10μmの微粒子を膜内部に導入した後、ポリマーゲルを封入することによって前記微粒子を前記膜に固定化する分離膜デバイスの製造方法。 A method for producing a separation membrane device, wherein fine particles having an average particle diameter of 10 nm to 10 μm are introduced into a membrane and then the fine particles are immobilized on the membrane by enclosing a polymer gel. 前記ポリマーゲルを膜内部に封入した後に、架橋させることにより前記ポリマーゲルを不溶化することを特徴とする請求項8記載の分離膜デバイスの製造方法。 9. The method of manufacturing a separation membrane device according to claim 8, wherein the polymer gel is insolubilized by crosslinking after the polymer gel is sealed inside the membrane.
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