JP2962792B2 - セルロース系膜 - Google Patents

セルロース系膜

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    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
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    • B01D71/08Polysaccharides
    • B01D71/10Cellulose; Modified cellulose
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセルロース系膜に関する。
〔従来の技術〕
セルロース系膜はすでに周知であり、透析、殊に血液
透析、電気透析、逆浸透または限外濾過にも使用され
る。
その際、セルロースは酢酸セルロースの鹸化により、
またはアンモニア銅溶液、ビスコース溶液または塩を有
する非プロトン性溶剤の溶液から、並びに第三級アミン
オキシドの溶液から、酸、苛性アルカリ液、塩溶液また
は水で沈殿することにより再生される。
西ドイツ特許第3136573号明細書から、平均重合度500
〜2500を有するセルロースから製造された銅アンモニウ
ムセルロース100重量部とアクリル酸/アルキルアクリ
レートまたは−メタクリレートの混合重合体の、メタク
リル酸/アルキルアクリレート−または−メタクリレー
トの混合重合体および/または10〜70当量パーセントの
カルボン酸基および数平均分子量500〜200000を有する
ポリアルキルアクリレートまたは−メタクリレートの部
分加水分解生成物のアンモニウム−またはアルカリ金属
塩の1〜40重量部とから、温度8〜30℃で製造された液
状混合物を厚さ5〜30μmを有するフィルムまたはフィ
ルム様形成物に成形し、ここに得られた成形物をその凝
縮および再生のため5〜50%の硫酸に浸漬し、その後に
0.1〜20%の強塩基の水溶液に浸漬することによりこの
成形物から重合体のアンモニウム−またはアルカリ金属
塩を洗い出し、それによって成形物においても実質的に
分子量に相応した微細孔を生成する、膜の製造方法が公
知である。
この方法においては添加したポリマーは再生セルロー
ス膜に残留せずに、完全に洗い出されて孔を生成する。
〔発明が解決しようとする課題〕
従って本発明の課題は、独特な性質、特にまた血液透
析膜においても一層良好な生体親和性を有するセルロー
ス膜を見いだすことであった。
〔課題を解決するための手段〕
前記課題は、セルロース系膜において、該膜が、セル
ロースならびに(1)メタクリル酸とブチルメタクリレ
ートとからなるコポリマーあるいは(2)マレイン酸と
スチレンとからなるコポリマーあるいは(3)アクリル
酸とブチルメタクリレートまたはブチルアクリレートと
からなるコポリマーあるいは、 (4) A−B [式中、 Aは、−COOH、−SO3H、−PO3H2、−NH2、−NHR、−N
R2から選択された基であり、その際Rは、炭素原子1〜6
個を有するアルキル基または炭素原子少なくとも10個を
有するアルキル基であり、かつ Bは、炭素原子少なくとも10個を有するアルキル基で
ある]の形の化合物からなる混合物を、セルロース溶剤
での溶液から中空繊維、管またはフィルムに成形し、沈
殿剤で再生したものであり、その際、該混合物中のセル
ロースの割合は、少なくとも65%であることを特徴とす
るセルロース系膜により解決される。
上記のそれぞれのコポリマーまたは化合物A−Bは、
そのつど選択されたセルロース溶剤に可溶性であり、か
つ安定しており、かつセルロースの再生の際に該セルロ
ースと共に沈殿しなくてはならない。このことは例え
ば、再生の際、該セルロース溶剤に、遊離の酸または塩
基に変換する、相応する塩を添加することで達成され
る。
セルロースから膜に再生するために最も頻繁に使用さ
れるセルロース溶剤は、アンモニア銅溶液(Cuoxam)
(銅アンモニウム錯耐、シュバイツァー試薬)である。
該混合物のために必要とされる化合物の大部分は前記の
必要条件を満たし、従って塩としてアンモニア銅溶液中
で良好に溶解し、安定である。
それに応じて本発明の実施形態は、該セルロース溶剤
がアンモニア銅溶液で、その際、Aが塩基性基である場
合には特別な態様で、沈殿剤は8〜15%のアルカリ金属
水酸化物溶液であり、Aが酸性基である場合には沈殿剤
は希釈酸であるという特徴がある。有利には該希釈酸は
5〜12%の硫酸である。
また混合物の再生のためには特別な溶液が適してお
り、その場合、該セルロース溶剤は非プロトン性溶剤お
よび元素Li、Caおよび/またはMgの塩からなる混合物で
ある。非プロトン性溶剤は、有利にはジメチルアセトア
ミドおよび/またはジメチルスルホキシドである。有利
な実施態様ではLiClを、別の有利な実施態様では、CaCl
2を使用する。有利な沈殿剤はこの場合は水である。
同様に良好なセルロース系膜、セルロース溶剤として
第三級アミンオキシド中の溶液から再生することにより
得られる。その際該溶液に有利にはまたセルロースを溶
解しない希釈剤、例えば水を加える。沈殿剤としては同
様に水が有利である。
本発明による膜の主な使用分野は透析器であり、特に
人工腎臓である。その際膜の生誕親和性は特に有利であ
る。
合成もしくは天然のポリマーからなる透析膜を人工腎
臓に使用する際、相応する薬の処理で十分阻止される
が、血液の凝固が非常に容易に引き起こされうるという
事情と並んで、再生されたセルロースからなる透析膜の
場合、セルロース膜を有する透析器で腎臓患者を処置す
る際に、透析治療の初期に頻繁に一時的な白血球の減少
が現れる。この作用は白血球減少症と称する。
白血球減少症は血液循環系における白血球数の低下で
ある。人間における白血球の数は約4000〜12000個/mm3
である。
透析における白血球減少症は、開始の後15〜20分に最
も強く現れ、その際好中球(これは中性の、または同時
に酸性および塩基性の色素で染色できる白血球)がほぼ
完全に消失する場合がある。この後で白血球の数は約1
時間以内に再度ほぼ出発値に回復するか、またはこれを
上回る。
白血球の回復後に新しい透析器を接続すると、再度同
程度で白血球減少症が生じる。
セルロース系膜は、顕著な白血球減少症を引き起こ
す。白血球減少症の臨床的意味が化学的に解明されてい
ないとしても、それにもかかわらず白血球減少症の作用
を示さず、かつそれによって再生セルロースからなる透
析膜の他の非常に望ましい特性が損なわれることのない
血液透析用透析膜が望まれる。
また再生セルロースからなる膜を使用して血液透析を
行う際に、白血球減少症と並んで、顕著な補体活性化が
確認された。血清内部の補体系は複雑な、多くの要素か
ら成り立っている血漿酵素系であり、種々の方法で侵入
する外来の細胞(バクテリアなど)による損傷の防御に
役立つ。侵入する外来細胞に対する抵抗が体内に存在す
るときは、抗体は補体特異的に、複合体により外来細胞
の抗原構造で活性化されうる。他の場合には別の方法で
外来細胞の独特の表面特徴により、補体の活性化が生ず
る。この補体系は数多くの血漿−たんぱく質に基づく。
活性化の後にこれらのたんぱく質は特異的に一定の順序
で互いに反応し、最終的に細胞を侵害する複合体が生成
され、該複合体が外来細胞を破壊する。
個々の成分からはペプチドが放出され、炎症現象を起
こし、時としてまた生体にとって望ましくない病理学上
の結果をもたらすことがある。血液透析において、再生
セルロースによる活性化は、代替経路を介して行われる
ことが想定される。これらの補体の活性化は補体のフラ
グメントC3aC5aを測定することにより客観的に確認する
ことができる。
この関係では次の研究が注目される。
D.E. Chenoweth et al., Kidney International
Vol. 24, 764頁以降、1993、およびD.E. Chenoweth,
Asaio−Journal Vol. 7、44頁以降、1984。
本発明の範囲内において補体の活性化をフラグメント
C5aに基づき評価した。そのために試験管中でヘパリン
化した血漿を4時間にわたって血漿流量100ml/分で実効
変換面積1m2を有する透析器を通じて循環させた。血漿
においてC5aフラグメントをRIA法(UP Joho−Test)を
使用して測定した。試料採取の時点の濃度および初期値
からの比率を100分率で構成することにより、そのつど
の測定時点に対する相対補体−活性化を計算した。評価
のために4時間の循環時間後の測定値を引用いた。平面
膜はヘパリン化した血漿で3時間培養し、引き続きC5a
フラグメントを測定した。
平均重合度DPは、DIN54270によりCuen−溶液中で測定
した。
〔実施例〕
本発明を以下の例に基づき詳細に説明する。
例1 リンターセルロースおよびポリメタクリル酸ブチルメタ
クリレート−コポリマーからの膜 A.ポリマー合成:ポリメタクリル酸ブチルメタクリレー
トナトリウム塩 撹拌機、滴下漏斗および冷却器を有する1lの3口フラ
スコにメチルイソブチルケトン400mlを装入した。この
装置を窒素で洗浄した後、メチルイソブチルケトンを90
℃に加熱し、メタクリル酸51.6g(0.06モル)、ブチル
メタクリレート56.8g(0.40モル)、ベンゾイルペルオ
キシド0.9gの溶液をメチルイソブチルケトン200mlに2
時間以内に滴加した。該混合物をなおさらに90℃で22時
間窒素の下に撹拌し、その際ポリマーが沈殿した。冷却
後に該混合物をエタノール500mlで希釈しこの反応生成
物を、30mlの水に溶解した水酸化ナトリウム24.0g(0.6
モル)で中和した。このポリマーを吸引濾過し、エタノ
ールで洗浄し、60℃で真空乾燥器中で乾燥させた。
収量:110.5g(理論値の90.9%) B.膜の製造 通常の組成のアンモニア銅溶液にリンターセルロース
(重合度=1400、Cuen中で測定)70部および前に得たポ
リマー(例1A)30部を溶解し、公知の方法で平面膜に加
工した。この膜は純粋なセルロースからの膜に比較して
際めて僅少の補体活性化を示した。C5a−還元は97%で
あった。
例2〜4 リンターセルロースおよび例1Aのポリマーから例1Bと
同様に、異なったポリマー含有量を有する平面膜を製造
し、その補体活性化をフラグメントC5aに基づいて測定
した(表1)。
例5 リンターセルロースおよびポリスチレンマレイン酸−コ
ポリマーからなる膜 例1Bと同様にリンターセルロース85部および公知の方
法で製造したポリスチレンマレイン酸ナトリウム塩15部
から平面膜を製造した。純セルロースからなる膜に比較
してC5a−還元は100%であった。
例6 リンターセルロースおよびポリスチレンマレイン酸−コ
ポリマーからなる膜 例1Bと同様にリンターセルロース90部および公知の方
法により製造したポリスチレンマレイン酸ナトリウム塩
10部から平面膜を製造した。純粋なセルロース膜とは対
照的にこれらはC5a−活性化を有していなかった。
例7 リンターセルロースおよびポリアクリル酸ブチルメタク
リレート−コポリマーからの膜 A.ポリマー合成:ポリアクリル酸ブチルメタクリレート
ナトリウム塩 例1Aと同様にアクリル酸43.2g(0.60モル)およびメ
チルイソブチルケトン中のブチルメタクリレート56.8g
(0.40モル)からポリアクリル酸ブチルメタクリレート
ナトリウム塩104.4gを合成した。
B.膜の製造 例1Bと同様にリンターセルロース95部および前に得た
ポリマー(例7A)5部から平面膜を製造した。純粋なセ
ルロースからなる膜に比較してC5a還元は80%であっ
た。
例8 リンターセルロースおよびポリアクリル酸ブチルアクリ
レート−コポリマーからの膜 A・ポリマー合成:ポリアクリル酸ブチルアクリレート
−ナトリウム塩 例1Aと同様にアクリル酸28.4g(0.4モル)およびメチ
ルイソブチルケトン中のブチルアクリレート76.8g(0.6
モル)からポリアクリル酸ブチルアクリレート−ナトリ
ウム塩112.7gを合成した。
B.膜の製造 例1Bと同様にリンターセルロース85部および前に得た
ポリマー(例8A)15部から平面膜を製造した。純粋なセ
ルロースからの膜に比較してC5a−還元は58%であっ
た。
例9 1lの3口フラスコ中でセルロース(DP=1400、溶剤Cu
en中で測定)16.2g(0.10モル)をジメチルアセトアミ
ド354g(4.07モル)に懸濁させ、145℃で30分間、窒素
下で活性化した。100℃に冷却後、LiCl30g(0.70モル)
を添加したが、その際室温は5〜10℃上昇した;引き続
きすばやく室温(RT常時20〜25℃)に冷却し一夜撹拌し
た。この透明で粘稠な溶液にステアリン酸5.8g(0.2モ
ル)を添加した。この溶液を濾過し、脱気して平面膜に
加工した。純セルロース膜に比較してC5a−還元は92%
であった。
例10〜15 例9と同様にリンターセルロースおよび添加物から表
2に挙げた膜を製造した。

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セルロース系膜において、該膜が、セルロ
    ースならびに(1)メタクリル酸とブチルメタクリレー
    トとからなるコポリマーあるいは(2)マレイン酸とス
    チレンとからなるコポリマーあるいは(3)アクリル酸
    とブチルメタクリレートまたはブチルアクリレートとか
    らなるコポリマーあるいは (4) A−B [式中、 Aは、−COOH、−SO3H、−PO3H2、−NH2、−NHR、−N
    R2から選択された基であり、その際Rは、炭素原子1〜6
    個を有するアルキル基または炭素原子少なくとも10個を
    有するアルキル基であり、かつ Bは、炭素原子少なくとも10個を有するアルキル基であ
    る]の形を化合物からなる混合物を、セルロース溶剤で
    の溶液から中空繊維、管またはフィルムに成形し、沈殿
    剤で再生したものであり、その際、該混合物中のセルロ
    ースの割合は、少なくとも65%であることを特徴とする
    セルロース系膜。
  2. 【請求項2】該セルロース溶剤が銅アンモニア溶液であ
    る請求項1記載のセルロース系膜。
  3. 【請求項3】Aは塩基性基および沈殿剤は8〜15%のア
    ルカリ金属水酸化物溶液である請求項2記載のセルロー
    ス系膜。
  4. 【請求項4】Aは酸性基、沈殿剤は希釈酸である請求項
    2記載のセルロース系膜。
  5. 【請求項5】希釈酸は5〜12%の硫酸である請求項2記
    載のセルロース系膜。
  6. 【請求項6】セルロース溶剤が非プロトン性溶剤および
    元素Li、Caおよび/またはMgの塩からなる混合物である
    請求項1記載のセルロース系膜。
  7. 【請求項7】該非プロトン性溶剤がジメチルアセトアミ
    ドおよび/またはジメチルスルホキシドである請求項6
    記載のセルロース系膜。
  8. 【請求項8】該リチウム塩がLiClである請求項6または
    7記載のセルロース系膜。
  9. 【請求項9】カルシウム塩がCaCl2である請求項6また
    は7記載のセルロース系膜。
  10. 【請求項10】沈殿剤が水である請求項6から9までの
    いずれか1項記載のセルロース系膜。
  11. 【請求項11】セルロース溶剤が第三級アミンオキシド
    であり、場合によりセルロース不溶の希釈剤を添加する
    請求項1記載のセルロース系膜。
  12. 【請求項12】沈殿剤が水である請求項11記載のセルロ
    ース系膜。
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