JP3129469B2 - Artificial lung membrane with excellent blood compatibility - Google Patents

Artificial lung membrane with excellent blood compatibility

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JP3129469B2
JP3129469B2 JP03122574A JP12257491A JP3129469B2 JP 3129469 B2 JP3129469 B2 JP 3129469B2 JP 03122574 A JP03122574 A JP 03122574A JP 12257491 A JP12257491 A JP 12257491A JP 3129469 B2 JP3129469 B2 JP 3129469B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、心臓手術に伴う開心術
において、血液循環および酸素供給を維持するために用
いられる人工心肺装置、肺不全患者の肺機能を代行する
人工肺、長期体外循環に用いられるECMO(Extr
a Corporeal Membrane Oxyg
enator)などのガス交換器の酸素交換膜に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an artificial heart-lung machine used for maintaining blood circulation and oxygen supply in open heart surgery accompanying heart surgery, an artificial lung for substituting a lung function for a patient with lung failure, and a long term extracorporeal circulation. ECMO (Extr) used for
a Corporate Membrane Oxyg
an oxygen exchange membrane of a gas exchanger such as a gas exchanger.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、開心術に用いられている市販の人
工心肺装置のガス交換器(血液に酸素を添加し、炭酸ガ
スを除去して静脈血を動脈血化する部分)は、その酸素
付加機構により次の3種類に大別される:(1)ガス−
血液直接接触型(気泡型、フィルム型など);(2)小
孔(直径数百〜数千オングストローム)を通してガス交
換を行う型(ホローファイバー型、積層型など);
(3)ガス拡散型(均質膜中にガスが溶解・拡散して該
膜を透過する型)。
2. Description of the Related Art At present, a gas exchanger (a part for adding oxygen to blood and removing carbon dioxide to convert venous blood into arterial blood) of a commercially available artificial heart-lung machine used for open heart surgery is provided with the oxygenation. There are three main types according to the mechanism: (1) Gas-
Blood direct contact type (bubble type, film type, etc.); (2) type that performs gas exchange through small holes (several hundreds to several thousand angstroms in diameter) (hollow fiber type, laminated type, etc.);
(3) Gas diffusion type (type in which gas is dissolved and diffused in a homogeneous film and passes through the film).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】前記した、従来技術の
うち(1)は静脈血に直接酸素を気泡化して吹き込み、
動脈血化するタイプである。この方式では血液と酸素ガ
スとが直接接触するために赤血球膜が破壊され、遊離ヘ
モグロビンが増加する。つまり溶血が生じやすい。さら
に、酸素ガスが直接吹き込まれるため、このガスが血液
中に微細な気泡となって残留する。これを除去すること
は困難であり、血液が受ける損傷が大きい。そのため長
期にわたり心肺機能を代行することは困難である。
Among the above-mentioned prior arts, (1) is a method in which oxygen is directly bubbled and injected into venous blood.
It is a type that causes arterial blood. In this method, the blood and oxygen gas come into direct contact, thereby destroying the erythrocyte membrane and increasing free hemoglobin. That is, hemolysis is likely to occur. Further, since oxygen gas is directly blown, this gas remains as fine bubbles in blood. It is difficult to remove it and the blood is severely damaged. Therefore, it is difficult to substitute cardiopulmonary function for a long time.

【0004】(2)の小孔を通してガス交換を行うタイ
プにおいては、(1)のタイプのような血液とガスとの
直接の接触はないため、血液の損傷や血液中へのガス気
泡の混入といった問題は解消される。しかし、小孔を通
して血液中の水分や血漿成分が滲出するためガス交換能
が経時的に低下する。さらに、このような膜の素材は、
通常、ポリプロピレンなどであり、これらは血液適合性
に乏しい。つまり、これらの材料を使用すると血液凝固
因子の活性化や補体の活性化が起こり、さらには血小板
および白血球の凝集、融解などが生じやすい。これらの
反応を抑制するには、例えばヘパリンなどの抗凝固剤を
大量に投与することが必要となる。ヘパリンの大量投与
は出血を引き起こしやすく、生命に危険をおよぼす。こ
のように、(2)のタイプのガス交換器を長時間にわた
り使用することは、出血や血球成分の損傷による臓器不
全が多発するため不可能である。
In the type (2) in which gas is exchanged through small holes, there is no direct contact between the blood and the gas as in the type (1), so that blood is damaged and gas bubbles are mixed into the blood. Such a problem is solved. However, since the water and plasma components in the blood exude through the small holes, the gas exchange ability decreases with time. Furthermore, the material of such a membrane is
Usually, such as polypropylene, which have poor blood compatibility. That is, when these materials are used, activation of blood coagulation factors and activation of complement occur, and further, aggregation and melting of platelets and white blood cells are liable to occur. In order to suppress these reactions, it is necessary to administer a large amount of an anticoagulant such as heparin. High doses of heparin can cause bleeding and can be life-threatening. As described above, it is impossible to use the gas exchanger of the type (2) for a long period of time due to frequent occurrence of organ failure due to bleeding or damage to blood cell components.

【0005】(3)のタイプでは均質な膜面を通してガ
ス交換が行われるため、(1)のタイプのような血球の
損傷および血液中へのガス気泡の混入という問題がな
く、かつ(2)タイプのように水分や血漿成分の滲出と
いう欠点もない。このタイプの膜は、通常シリコーンラ
バー(シリコーン系ポリマー)により調製される。シリ
コーンラバーは他の素材に比べると比較的血液適合性に
優れるとされている。このように、(1)〜(3)のタ
イプのガス交換器においては、この(3)のタイプが最
も好適であると考えられる。しかし、この膜についても
次のような欠点がある。(a)シリコーンラバーは単独
では強度が低いため、強度保持のために膜厚を厚くした
り、補強剤としてフィラーを充填する必要がある。この
ため、ガスの拡散が遅くなり、酸素交換能が低い。
(b)シリコーンラバーの血液適合性は、なお充分であ
るとはいえず、血液凝固が起こるため、使用に際して
は、ヘパリンの大量投与が必要であり、そのため、出血
が起こりやすく、生命に危険をおよぼす。(c)補体の
活性化により、血液凝固系の変化、血管壁の(白血球、
リンパ球などの)透過性の亢進、白血球の増加などが起
こる。その結果、発熱やショック症状が起こるなどして
生命に危険をおよぼしたり、手術後の回復が遅れること
がある。このタイプのガス交換器を有する人工心肺装置
もその使用可能な期間はせいぜい2〜3日間であり、こ
れ以上の期間にわたって使用を継続した場合の救命率は
零に近い。
In the type (3), gas exchange is performed through a uniform membrane surface, so that there is no problem of damage to blood cells and mixing of gas bubbles into blood as in the type (1), and (2). There is no drawback of exudation of water and plasma components as in the type. This type of membrane is usually prepared with silicone rubber (silicone-based polymer). Silicone rubber is said to have relatively better blood compatibility than other materials. Thus, in the gas exchangers of the types (1) to (3), the type (3) is considered to be the most suitable. However, this film also has the following disadvantages. (A) Since silicone rubber alone has low strength, it is necessary to increase the film thickness or to fill a filler as a reinforcing agent to maintain strength. For this reason, the diffusion of the gas becomes slow and the oxygen exchange capacity is low.
(B) The blood compatibility of silicone rubber is not yet sufficient, and blood coagulation occurs. Therefore, large doses of heparin are required for use, and bleeding is likely to occur, which is life-threatening. Effect. (C) The activation of complement causes changes in the blood coagulation system,
Increased permeability (such as lymphocytes), increased white blood cells, etc. occur. As a result, fever and shock symptoms may be life-threatening, or post-operative recovery may be delayed. The usable period of the heart-lung machine having this type of gas exchanger is also at most a few days, and the rescue rate when the device is used for a longer period is close to zero.

【0006】上記の(3)のシリコーンラバー膜の代わ
りに用いられ得る素材としては、例えば、次のようなポ
リマーが研究されている。(a)の強度を改善するため
の例としては、米国特許第3419634号および第3
419635号に、シリコーンポリカーボネート共重合
体の製造が開示されている。さらに米国特許第3767
737号にはその共重合体を用いた薄膜の製造法が開示
されている。特開昭61−430号公報にはジアミノリ
ポシロキサン、イソシアネート化合物および多価アミン
を反応させて得られるポリウレアでなる選択性気体透過
膜が開示されている。さらに、特開昭60−24156
7号明細書(高分子基盤技術研究組番号:PM−80)
にはジアミノポリシロキサン、イソシアネート化合物お
よび第3級窒素を有する多価ヒドロキシ化合物を反応さ
せて得られるポリウレタンウレアからなる気体選択透過
膜が開示されている。これらのポリマーは比較的高強度
であるが血液適合性がいまだ充分であるとはいえず、上
記(b)および(c)の問題点を解決するには至ってい
ない。さらに、上記特開昭61−430号公報および特
開昭60−241567号明細書に記載のポリマーは分
子内にシロキサン結合とウレア結合という全く極性の異
なる2種類の結合が存在するため膜形成時の溶剤の選択
が難しく、薄膜化が困難である。
As a material that can be used in place of the silicone rubber film of the above (3), for example, the following polymers have been studied. Examples of improving the strength of (a) include U.S. Pat. No. 3,419,634 and U.S. Pat.
No. 419,635 discloses the production of a silicone polycarbonate copolymer. In addition, US Pat.
No. 737 discloses a method for producing a thin film using the copolymer. JP-A-61-430 discloses a selective gas-permeable membrane made of polyurea obtained by reacting diaminoliposiloxane, isocyanate compound and polyamine. Further, JP-A-60-24156
No. 7 (Polymer Technology Research Group No .: PM-80)
Discloses a gas selective permeable membrane made of a polyurethaneurea obtained by reacting a diaminopolysiloxane, an isocyanate compound and a polyvalent hydroxy compound having a tertiary nitrogen. These polymers have relatively high strength but are not yet sufficiently blood compatible, and have not solved the problems (b) and (c). Further, the polymers described in JP-A-61-430 and JP-A-60-241567 have two kinds of bonds having completely different polarities, ie, a siloxane bond and a urea bond, in the molecule, so that the polymer is not suitable for film formation. Is difficult to select, and it is difficult to form a thin film.

【0007】上記(b)に記載の血液凝固性の問題を解
決しうる材料としては、高分子論文集、36、223
(1979)に、ヘパリンをイオン結合によりある種の
ポリマーに結合させたものが開示されている。使用され
るポリマーは、ジメチルアミノエチルメタクリレート、
メトキシポリエチレングリコールメタクリレートおよび
グリシジルメタクリレートの三元共重合体の第3級アミ
ノ基を4級化した後、ポリウレタンにブレンドし、熱処
理により架橋させたポリマーである。この材料から得ら
れた成形物は、その表面からヘパリンをスロー・リリー
スさせるため、血液凝固が阻止される。しかし、ガス透
過性は充分とはいえず、人工心肺などには利用できな
い。特開昭58−188458号公報には主鎖にポリシ
ロキサンを含むポリウレタンまたはポリウレタンウレア
からなる抗血栓性エラストマーが開示されている。しか
し、このエラストマーの抗血栓性は充分に高いとはいえ
ない。さらに気体透過性も充分ではなく、かつ補体活性
も抑制されないため、上記用途には利用できない。
[0007] Materials which can solve the blood coagulation problem described in the above (b) include Polymer Collection, 36, 223.
(1979) discloses that heparin is bound to a certain polymer by an ionic bond. The polymer used is dimethylaminoethyl methacrylate,
It is a polymer obtained by quaternizing the tertiary amino group of a terpolymer of methoxypolyethylene glycol methacrylate and glycidyl methacrylate, blending the resulting tertiary amino group with polyurethane, and crosslinking by heat treatment. Moldings obtained from this material cause slow release of heparin from its surface, thereby preventing blood clotting. However, the gas permeability is not sufficient and cannot be used for heart-lung machine and the like. JP-A-58-188458 discloses an antithrombotic elastomer composed of polyurethane or polyurethaneurea containing a polysiloxane in the main chain. However, the antithrombotic properties of this elastomer are not sufficiently high. Furthermore, since the gas permeability is not sufficient and the complement activity is not suppressed, it cannot be used for the above purpose.

【0008】(c)に記載の血液中の補体活性化の問題
を解決しうる材料は、透析型人工腎臓用の透析膜の分野
に多く見られる。例えば、人工臓器16(2)、818
−821(1987)にはセルロース膜をジエチルアミ
ノエチル化した膜は、もとのセルロース膜に比較して、
透析中の補体活性化を著しく抑制すると報告されてい
る。しかし、この膜はガス透過性に乏しいため人工肺の
膜材料としては実用に共し難い。
Materials that can solve the problem of complement activation in blood described in (c) are often found in the field of dialysis membranes for dialysis type artificial kidneys. For example, artificial organs 16 (2), 818
In -821 (1987), a membrane obtained by subjecting a cellulose membrane to diethylaminoethylation was compared with the original cellulose membrane.
It has been reported to significantly suppress complement activation during dialysis. However, since this membrane has poor gas permeability, it is hardly practical for a membrane material for an artificial lung.

【0009】さらに、特公昭54−18518には、新
水性成分と疎水性成分と第4級アンモニウム塩成分を必
須単位として含む共重合体とヘパリンからなり且つ標準
膜電位差が負の値を示すことを特徴とする抗凝血性医療
用材料が開示されている。しかし、この材料では気体透
過性のあるセグメントを有さないので、ガス透過性を全
く有さないばかりか、たとえ気体透過性のあるセグメン
トを本共重合体に導入したとしても、本文中に記載のカ
チオン性共重合体が水と平衡にあるとき5〜80重量%
の水を含有した場合は、この共重合体で作製した膜を水
分および血漿が通過(ウェット・ラング)し、経時的に
気体透過性が低下するとともに、体内の有効成分が漏出
するために、生体の生命維持が困難となる。
Further, Japanese Patent Publication No. 54-18518 discloses that heparin and a copolymer containing a new aqueous component, a hydrophobic component and a quaternary ammonium salt component as essential units, and that the standard membrane potential difference shows a negative value. An anticoagulant medical material characterized by the following is disclosed. However, since this material does not have a gas-permeable segment, it does not have a gas-permeable segment at all, and even if a gas-permeable segment is introduced into the present copolymer, it is described in the text. 5 to 80% by weight when the cationic copolymer is in equilibrium with water
When water is contained, moisture and plasma pass through the membrane made of this copolymer (wet rung), and the gas permeability decreases over time, and the active ingredient in the body leaks out. It becomes difficult to maintain the life of the living body.

【0010】上記従来の欠点を改善するため、我々は鋭
意研究の結果、ウェット・ラングを引き起こすこと無く
長期に亘る気体透過性を有し、且つ長期血液適合性に優
れた気体透過性材料の開発に成功し、既に特許として出
願している。しかしながら、この材料は気体透過性を有
するセグメントであるポリシロキサンの含量が限られて
いるため市販のシリコーンラバー膜と比較すると、若干
気体透過性が劣っていた。また、強度保持のためにポリ
ウレタンを導入してはいるもののいまだ強度は充分では
なく、中空糸に成形した場合、一部に閉塞がみられるな
どの欠点があった。
In order to improve the above-mentioned conventional drawbacks, as a result of intensive studies, we have developed a gas permeable material which has a long-term gas permeability without causing a wet rung and has excellent long-term blood compatibility. And has already filed a patent application. However, since this material has a limited content of polysiloxane, which is a gas-permeable segment, the gas permeability was slightly inferior to that of a commercially available silicone rubber film. Further, although polyurethane is introduced to maintain the strength, the strength is still not sufficient, and when formed into a hollow fiber, there is a drawback such that a part of the fiber is blocked.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の欠点
を解決するものであり、その目的としては、閉塞の殆ど
ない、長期間にわたりウェット・ラングを引き起こすこ
と無く長期に亘る気体透過性を有し、且つ長期血液適合
性に優れた、人工心肺装置のガス交換膜を提供すること
にある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks, and has as its object to reduce the gas permeability over a long period of time without causing a wet rung for a long period of time with almost no blockage. An object of the present invention is to provide a gas exchange membrane for a heart-lung machine, which has excellent long-term blood compatibility.

【0012】本発明の血液適合性に優れた人工肺用膜
は、ジイソシアネート(DI)、イソシアネート基と反
応しうる水酸基またはアミノ基を分子末端に有するポリ
シロキサン(NOPS)、第3級アミノ基を有するポリ
エーテルポリオール(NPO)を反応させて得られる、
ポリウレタンまたはポリウレタンウレアを、該ポリウレ
タンまたはポリウレタンウレアに含まれる一部または全
部の第3級アミノ基を4級塩化したポリウレタン(P
U)またはポリウレタンウレア(PUU)を用いて、ポ
リオレフィン系のホローファイバーを被覆することを特
徴とするものである。この、4級塩化した窒素に結合し
ている側鎖の基に含まれる炭素数の合計は7から16で
あることが望ましい。ここで言う側鎖の炭素数とは、本
発明のNOP中の3級アミンに結合している側鎖の炭素
数で、たとえば本発明のNOPに好ましく摘要され含ま
れる下記の化1で示されるR2 の炭素数と4級化剤から
の基の炭素数の合計を指す。 本発明の血液適合性に優
れた人工肺用膜は、上記のPU、PUUを用いた被覆の
際の溶媒として、環状エーテル類を用いることを特徴と
する。本発明の血液適合性に優れた人工肺用膜は、上記
の被覆済み人工肺用膜においてPU、PUUの割合が1
から50重量パーセントであることを特徴とする。本発
明の血液適合性に優れた人工肺用膜は、上記の被覆済み
人工肺用膜をヘパリン類で処理することによって得られ
ることを特徴とする。
[0012] The artificial lung membrane excellent in blood compatibility according to the present invention comprises diisocyanate (DI), polysiloxane (NOPS) having a hydroxyl group or an amino group capable of reacting with an isocyanate group at the molecular terminal, and a tertiary amino group. Obtained by reacting a polyether polyol (NPO) having
Polyurethane or polyurethane urea obtained by quaternizing some or all of the tertiary amino groups contained in the polyurethane or polyurethane urea (P
U) or polyurethane urea (PUU) is used to coat polyolefin hollow fibers. The total number of carbon atoms contained in the side chain group bonded to the quaternary chlorinated nitrogen is desirably 7 to 16. The number of carbon atoms in the side chain as used herein refers to the number of carbon atoms in the side chain bonded to the tertiary amine in the NOP of the present invention, and is represented by the following formula 1, which is preferably included in the NOP of the present invention. It refers to the sum of the carbon number of R 2 and the carbon number of the group from the quaternizing agent. The artificial lung membrane having excellent blood compatibility according to the present invention is characterized in that a cyclic ether is used as a solvent when coating with PU or PUU. The membrane for oxygenator excellent in blood compatibility according to the present invention has a ratio of PU and PUU of 1 in the coated membrane for oxygenator.
To 50% by weight. The oxygenator membrane excellent in blood compatibility of the present invention is obtained by treating the above-mentioned coated oxygenator membrane with heparins.

【0013】[0013]

【化1】 (化1におけるR1 とR3 は水素または炭素数が1から
3のアルキル基を示し、R2 は炭素数が1から10のア
ルキル基を示す。)
Embedded image (R 1 and R 3 in Chemical Formula 1 represent hydrogen or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and R 2 represents an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.)

【0014】本発明の被覆剤となるポリウレタンまたは
ポリウレタンウレアに用いられるジイソシアネートとし
ては、ポリウレタンまたはポリウレタンウレアの調製に
通常用いられるジイソシアネート類(芳香族、脂肪族、
脂環族)が利用され得る。ジイソシアネートは2種以上
が混合されて用いられ得る。以下、ポリシロキサン、第
3級アミノ基を有するポリエーテルポリオールなど本発
明の被覆剤となるポリマーに使用される成分は、それぞ
れについて2種以上が混合されて用いられ得る。
The diisocyanate used for the polyurethane or polyurethane urea used as the coating agent of the present invention includes diisocyanates (aromatic, aliphatic, and aliphatic) usually used for preparing polyurethane or polyurethane urea.
(Alicyclic). Two or more diisocyanates may be used as a mixture. In the following, two or more components used for the polymer serving as the coating agent of the present invention, such as polysiloxane and polyether polyol having a tertiary amino group, may be used as a mixture of two or more.

【0015】イソシアネート基と反応し得る水酸基もし
くはアミノ基を分子末端に有するポリシロキサンは次の
化2で示されるものが好ましい。
The polysiloxane having a hydroxyl group or an amino group capable of reacting with an isocyanate group at the molecular terminal is preferably represented by the following formula (2).

【0016】[0016]

【化2】 (化2におけるXおよびYはそれぞれ独立して−OH、
−NH2 または炭素数2〜10の置換アミノ基、R1
よびR3 はそれぞれ独立して炭素数2〜10のアルキレ
ン基、オキシアルキレン基、アラルキレン基、またはア
リーレン基、R2 はそれぞれ独立して炭素数1〜10の
アルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、n
は5〜300の整数である。)
Embedded image (X and Y in Chemical Formula 2 are each independently -OH,
—NH 2 or a substituted amino group having 2 to 10 carbon atoms, R 1 and R 3 are each independently an alkylene group, oxyalkylene group, aralkylene group, or arylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R 2 are each independently An alkyl group, an aryl group or an aralkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and n
Is an integer of 5 to 300. )

【0017】このポリシロキサンの分子量は、200〜
20000、好ましくは500〜8000、さらに好ま
しくは1000〜4000である。得られるポリウレタ
ンまたはポリウレタンウレア中のこのポリシロキサンの
含量は20〜95%、好ましくは30〜85%である。
The molecular weight of this polysiloxane is from 200 to
It is 20,000, preferably 500-8000, more preferably 1000-4000. The content of this polysiloxane in the resulting polyurethane or polyurethaneurea is from 20 to 95%, preferably from 30 to 85%.

【0018】本発明の被覆剤となるポリウレタンまたは
ポリウレタンウレアに用いられる第3級アミノ基を有す
るポリエーテルポリオール(NPO)は、特に限定され
ないが、好ましくは化1のアミンジオールを含むNOP
であり、そのものは化1のアミンジオールを強酸触媒に
より重縮合させて得られるが、化1のR1 、R2 および
3 の炭素数の合計が2〜10、好ましくは3〜8のア
ミンジオールを用いることが好ましい。合計の炭素数が
3以下の場合は、親水性が大きく、水および血漿の透過
性が大きくなると同時に高吸水性のため、4級化後ヘパ
リン化しても、ヘパリンの放出速度が速く長期に亘る血
液適合性が得られない。また炭素数合計が10を越える
と第3級アミノ基の窒素原子の回りの立体障害が大きく
なり、4級化が困難となる。またたとえ4級化を進行さ
せたとしても立体障害が大きすぎるために、ヘパリンと
の造塩結合が弱くなり、ヘパリン化が不十分となり長期
の血液適合性を達成することが困難である。またR1
2 およびR3 いずれも直鎖のアルキル基であることが
好ましい。
The tertiary amino group-containing polyether polyol (NPO) used in the polyurethane or polyurethane urea used as the coating agent of the present invention is not particularly limited, but is preferably a NOP containing an amine diol of the formula (1).
Which is obtained by polycondensation of the amine diol of Chemical Formula 1 with a strong acid catalyst, wherein the total number of carbon atoms of R 1 , R 2 and R 3 of Chemical Formula 1 is 2 to 10, preferably 3 to 8 It is preferred to use a diol. When the total number of carbon atoms is 3 or less, the hydrophilicity is high, the permeability of water and plasma is high, and at the same time, due to the high water absorption, even if heparinized after quaternization, the release rate of heparin is fast and long. Blood compatibility is not obtained. On the other hand, when the total number of carbon atoms exceeds 10, steric hindrance around the nitrogen atom of the tertiary amino group increases, and quaternization becomes difficult. Even if the quaternization is advanced, the steric hindrance is too large, so that the salt-forming bond with heparin is weakened, the heparinization is insufficient, and it is difficult to achieve long-term blood compatibility. R 1 ,
Both R 2 and R 3 are preferably linear alkyl groups.

【0019】化1で示されるアミンジオールとともに、
必要に応じて他のジオールが用いられ得る。そのような
ジオールとしては、炭素数2〜20の脂肪族または脂環
族ジオールおよび/または分子量150〜2000のポ
リオキシアルキレングリコールがある。
Along with the amine diol represented by Chemical formula 1,
Other diols can be used if desired. Such diols include aliphatic or alicyclic diols having 2 to 20 carbon atoms and / or polyoxyalkylene glycols having a molecular weight of 150 to 2000.

【0020】アミノポリエーテルポリオールを調製する
には、まず、化1のアミンジオールに必要に応じて他の
ジオールを混合し、触媒を加え、常圧下で150〜27
0℃、好ましくは200〜250℃に加熱し、生成する
水を留去しながら、1〜30時間、好ましくは3〜20
時間に亘り反応させる。ついで、0.5〜6時間、好ま
しくは1〜4時間かけて、10mmHg以下好ましくは3
mmHg以下の減圧とする。この減圧状態、かつ上記温度
下で1〜10時間、好ましくは2〜7時間反応させる
と、分子量200〜8000、好ましくは500〜40
00のアミノポリエーテルポリオールが得られる。この
アミノポリエーテルポリオールの塩基性窒素含量は1.
0〜15.0%好ましくは2.0〜11.0%である。
本発明の被覆剤となるポリウレタンまたはポリウレタン
ウレアの調製時には、上記各方法で得られたアミノポリ
エーテルポリオールは、分子内に存在する第3級アミノ
基が、該ポリウレタンまたはポリウレタンウレア中に
0.01〜3.00mmol/g、好ましくは0.05〜2.
00mmol/gとなるような割合で使用される。
In order to prepare the aminopolyether polyol, first, the amine diol of the formula (1) is mixed with other diols as required, a catalyst is added thereto, and the mixture is added under normal pressure at 150 to 27.
While heating to 0 ° C, preferably 200 to 250 ° C, and distilling off generated water, 1 to 30 hours, preferably 3 to 20 hours.
Let react over time. Then, over a period of 0.5 to 6 hours, preferably 1 to 4 hours, 10 mmHg or less, preferably 3 mmHg.
Reduce the pressure to not more than mmHg. When the reaction is carried out for 1 to 10 hours, preferably 2 to 7 hours under the reduced pressure and the above temperature, the molecular weight is 200 to 8000, preferably 500 to 40.
An amino polyether polyol of 00 is obtained. The aminopolyether polyol has a basic nitrogen content of 1.
0 to 15.0%, preferably 2.0 to 11.0%.
At the time of preparing the polyurethane or polyurethane urea to be the coating agent of the present invention, the aminopolyether polyol obtained by each of the above methods has a tertiary amino group present in the molecule in the polyurethane or polyurethane urea. -3.00 mmol / g, preferably 0.05-2.
It is used at a rate of 00 mmol / g.

【0021】本発明の被覆剤となるポリウレタンまたは
ポリウレタンウレアの調製に、必要に応じて用いられる
他のポリオールまたはポリアミンは、例えば低分子鎖延
長剤や高分子量ポリオールである。低分子量鎖延長剤と
してはジオール類、ジアミン類およびオキシアルキレン
グリコール類がある。この低分子量延長剤としては特
に、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、
1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、
エチレンジアミン、プロピレンジアミン、1,4−ブチ
レンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミンが好ま
しい。上記高分子量ポリオールとしては、ポリオキシア
ルキレングリコールやポリエステルジオールが挙げられ
る。ポリオキシアルキレングリコールとしては、分子量
300〜15000、好ましくは800〜8000のポ
リエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポ
リテトラメチレングリコールなどがある。ポリエステル
ジオールとしては、炭素数2〜10の脂肪族ジオールと
炭素数6〜16の脂肪族ジカルボン酸類とから得られる
ポリエステルジオール、ε−カプロラクトンなどのカプ
ロラクトン類から得られるポリエステルジオールなどが
ある。これら高分子量ポリオールのうちではポリエステ
ルジオールが好適である。高分子量ポリオールは、得ら
れるポリマー中の含量は50%以下、好ましくは30%
以下である。
Other polyols or polyamines used as needed in preparing the polyurethane or polyurethane urea used as the coating agent of the present invention are, for example, low molecular chain extenders and high molecular weight polyols. Low molecular weight chain extenders include diols, diamines and oxyalkylene glycols. In particular, ethylene glycol, 1,4-butanediol,
1,6-hexanediol, neopentyl glycol,
Ethylenediamine, propylenediamine, 1,4-butylenediamine, and 1,6-hexamethylenediamine are preferred. Examples of the high molecular weight polyol include polyoxyalkylene glycol and polyester diol. Examples of the polyoxyalkylene glycol include polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol having a molecular weight of 300 to 15,000, preferably 800 to 8000. Examples of the polyester diol include a polyester diol obtained from an aliphatic diol having 2 to 10 carbon atoms and an aliphatic dicarboxylic acid having 6 to 16 carbon atoms, and a polyester diol obtained from caprolactones such as ε-caprolactone. Of these high molecular weight polyols, polyester diols are preferred. The high molecular weight polyol has a content in the obtained polymer of 50% or less, preferably 30% or less.
It is as follows.

【0022】本発明の被覆剤となるポリウレタンまたは
ポリウレタンウレアは、いずれも公知の方法で調製され
得る。例えば、溶液重合法によりポリウレタンを調製す
るには、まず、化2で示され、分子末端に水酸基または
アミノ基を有するポリシロキサン、およびジイソシアネ
ート、さらに必要に応じて上記高分子量ポリオールをイ
ソシアネート基に不活性な溶媒に溶解させ、30〜15
0℃、好ましくは40〜120℃で5〜300分間、好
ましくは15〜120分間に亘り、窒素気流気下にて攪
拌しながら反応を行う。これに前記のアミノポリエーテ
ルポリオール(NPO)および必要に応じて上記低分子
量鎖延長剤(低分子量ジオール)を添加し0〜100
℃、好ましくは5〜80℃において15〜300分間反
応させて鎖延長し、高分子量化を行う。
The polyurethane or polyurethane urea used as the coating agent of the present invention can be prepared by any known method. For example, to prepare a polyurethane by a solution polymerization method, first, a polysiloxane having a hydroxyl group or an amino group at a molecular terminal represented by the chemical formula 2, and a diisocyanate, and if necessary, the above-mentioned high-molecular-weight polyol is converted into an isocyanate group. Dissolve in active solvent, 30-15
The reaction is carried out at 0 ° C., preferably 40 to 120 ° C., for 5 to 300 minutes, preferably 15 to 120 minutes, with stirring under a nitrogen stream. The above-mentioned aminopolyether polyol (NPO) and, if necessary, the above-mentioned low-molecular-weight chain extender (low-molecular-weight diol) are added thereto.
The chain is extended by reacting at 15 ° C., preferably 5 to 80 ° C. for 15 to 300 minutes to increase the molecular weight.

【0023】ここで使用される溶媒としてはジオキサ
ン、テトラヒドロフラン、クロロホルム、四塩化炭素、
ベンゼン、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、
N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセ
トアミド、N−メチルピロリドン、これらの混合物など
が挙げられる。特に、ジオキサン、テトラヒドロフラ
ン、メチルエチルケトン、N,N−ジメチルホルムアミ
ド、N,N−ジメチルアセトアミドおよびこれらの混合
物が好ましい。反応時には、必要に応じて重合触媒が加
えられる。触媒としては、ジブチルチンジラウレートな
どの錫系触媒、テトラブトキシチタンのようなチタン系
触媒または他の金属触媒が挙げられる。触媒は、反応液
中に1〜500ppm、好ましくは5〜100ppmの
含有で添加される。ポリウレタンの調製には、使用され
る上記各モノマー成分を1度に仕込んで溶融重合する方
法も採用され得る。
The solvent used here is dioxane, tetrahydrofuran, chloroform, carbon tetrachloride,
Benzene, toluene, acetone, methyl ethyl ketone,
N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, a mixture thereof and the like. Particularly, dioxane, tetrahydrofuran, methyl ethyl ketone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and a mixture thereof are preferable. During the reaction, a polymerization catalyst is added as needed. Catalysts include tin based catalysts such as dibutyltin dilaurate, titanium based catalysts such as tetrabutoxytitanium or other metal catalysts. The catalyst is added to the reaction solution at a content of 1 to 500 ppm, preferably 5 to 100 ppm. For the preparation of the polyurethane, a method in which the above-mentioned monomer components to be used are charged at a time and then melt-polymerized may be employed.

【0024】上記重合反応において、各成分の混合モル
比は次の通りである。ポリシロキサンポリオールと、ア
ミノポリエーテルポリオールのモル比は100/1〜1
/3、好ましくは20/1〜1/5;ポリシロキサンポ
リオール、およびアミノポリエーテルポリオールすなわ
ちNOPS+NPOと、(必要に応じて使用される)低
分子量鎖延長剤であるポリオールとのモル比は1/10
0〜1/1、好ましくは1/30〜1/2;全ポリオー
ルとジイソシアネートとのモル比は10/8〜8/1
0、好ましくは10/9〜9/10である。
In the above polymerization reaction, the mixing molar ratio of each component is as follows. The molar ratio between the polysiloxane polyol and the aminopolyether polyol is 100/1 to 1
/ 3, preferably 20/1 to 1/5; the molar ratio between the polysiloxane polyol and the aminopolyether polyol, ie NOPS + NPO, and the polyol (optionally used) which is a low molecular weight chain extender is 1 / 10
0 to 1/1, preferably 1/30 to 1/2; molar ratio of total polyol to diisocyanate is 10/8 to 8/1
0, preferably 10/9 to 9/10.

【0025】本発明の被覆剤となるポリウレタンウレア
は、いずれも公知の方法で調製され得る。そのなかでも
特に溶液重合法が好適である。溶液重合法によりポリウ
レタンウレアを調製する場合に、ポリシロキサンポリオ
ール、アミノポリエーテルポリオールそれに必要に応じ
て高分子量ポリオールなどが用いられる。この場合に
は、これらとジイソシアネートを不活性溶媒に溶解させ
る。これを上記ポリウレタンの場合と同様に0〜150
℃、好ましくは10〜100℃で5〜300分間、好ま
しくは15〜120分間に亘り反応させる。これを0〜
40℃、好ましくは5〜20℃に冷却し、前記化2で示
され、末端にアミノ基を有するポリシロキサン、および
必要に応じて低分子量鎖延長剤(低分子量ジアミン)を
不活性溶媒に溶解させたものを滴下し、反応させると所
望の分子量のポリウレタンウレアが得られる。この反応
においては、生成するポリマーがウレア結合を有するた
め、使用する溶媒としてはN,N−ジメチルホルムアミ
ド、N,N−ジメチルアセトアミドおよびN−メチルピ
ロリドンのようなアミド系溶媒;またはそれらとジオキ
サン、テトラヒドロフランなどとの混合溶媒が好適であ
る。生成するポリマーの溶解性を高める目的で、LiC
l、LiBr、CaCl2 などの塩類を添加することも
推奨される。各成分の配合割合など、その他の条件につ
いては、ポリウレタンの場合に準じる。
The polyurethaneurea used as the coating agent of the present invention can be prepared by any known method. Among them, the solution polymerization method is particularly preferable. When preparing a polyurethane urea by a solution polymerization method, a polysiloxane polyol, an aminopolyether polyol, and if necessary, a high molecular weight polyol and the like are used. In this case, these and the diisocyanate are dissolved in an inert solvent. This is 0 to 150 as in the case of the above polyurethane.
C., preferably at 10 to 100.degree. C. for 5 to 300 minutes, preferably for 15 to 120 minutes. This is 0
After cooling to 40 ° C., preferably 5 to 20 ° C., the polysiloxane having an amino group at the terminal represented by the above formula (2) and, if necessary, a low molecular weight chain extender (low molecular weight diamine) are dissolved in an inert solvent. By dropping and reacting the resultant, polyurethaneurea having a desired molecular weight is obtained. In this reaction, since the resulting polymer has a urea bond, the solvent used is an amide-based solvent such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; A mixed solvent with tetrahydrofuran or the like is suitable. In order to enhance the solubility of the resulting polymer, LiC
It is also recommended to add salts such as 1, LiBr, CaCl 2 . Other conditions such as the mixing ratio of each component are the same as in the case of polyurethane.

【0026】この様にして得られるポリウレタンまたは
ポリウレタンウレアは、その分子内の第3級アミノ基を
4級化すること、そしてそれにヘパリンもしくはその類
似化合物(以下ヘパリン類とする)を結合させることが
必要である。そのようにすることにより血液適合性がさ
らに向上する。ヘパリン類の結合は、ポリウレタンまた
はポリウレタンウレアを4級化剤で処理することにより
分子内の第3級アミノ基を4級化し、次にヘパリン類で
処理してポリイオンコンプレックスを形成させることに
より行われる。このような4級化剤としては炭素数1〜
10、好ましくは2〜8のアルキルハライド、アラルキ
ルハライド、アリールハライドおよび活性エステルのう
ちすくなくとも1種が用いられる。これら4級化剤のう
ち、炭素数1〜10、好ましくは2〜8のアルキルハラ
イドが好適である。4級化剤は、ポリマー中の第3級ア
ミノ基に対して0.1〜10.0モル倍、好ましくは
0.5〜5.0モル倍の割合で用いられる。ポリウレタ
ンまたはポリウレタンウレアの4級化には、例えば、こ
れらのポリマーを適当な溶媒に融解させて、これに上記
4級化剤溶液を加える方法が好ましい。例えば、ポリウ
レタンまたはポリウレタンウレアの重合終了後の溶液に
4級化剤を添加し、20〜100℃、好ましくは40〜
80℃で0.1〜60時間、好ましくは1〜30時間反
応させる。このようにして4級化された第3級アミノ基
の4級化率は1〜100%、好ましくは10%以上であ
る。
The polyurethane or polyurethane urea thus obtained can be quaternized with a tertiary amino group in the molecule, and bound with heparin or a similar compound (hereinafter referred to as heparins). is necessary. Doing so further improves blood compatibility. The binding of heparins is performed by treating the polyurethane or polyurethane urea with a quaternizing agent to quaternize the tertiary amino groups in the molecule, and then treating with heparins to form a polyion complex. . Such a quaternizing agent has 1 to 1 carbon atoms.
At least one of 10, preferably 2 to 8, alkyl halides, aralkyl halides, aryl halides and active esters is used. Among these quaternizing agents, alkyl halides having 1 to 10, preferably 2 to 8 carbon atoms are suitable. The quaternizing agent is used in an amount of 0.1 to 10.0 times, preferably 0.5 to 5.0 times, the mole of the tertiary amino group in the polymer. For the quaternization of polyurethane or polyurethane urea, for example, a method in which these polymers are dissolved in an appropriate solvent and the above quaternizing agent solution is added thereto is preferable. For example, a quaternizing agent is added to the solution after the polymerization of polyurethane or polyurethane urea, and the temperature is 20 to 100 ° C, preferably 40 to 100 ° C.
The reaction is carried out at 80 ° C. for 0.1 to 60 hours, preferably 1 to 30 hours. The quaternization ratio of the tertiary amino group thus quaternized is 1 to 100%, preferably 10% or more.

【0027】4級化されたアミノ基を含有するポリウレ
タンまたはポリウレタンウレアは環状エーテル系溶媒に
溶解され、既存のポリオレフィン系多孔質ホローファイ
バーに被覆される。該ポリウレタンまたはポリウレタン
ウレアに対して不活性で、且つ良好な溶解性を示す溶媒
としてはN,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメ
チルアセトアミドおよびN−メチルピロリドンのような
アミド系溶媒;テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラ
ン、ジオキサンのような環状エーテル系溶媒;アセト
ン、メチルエチルケトンのようなケトン系溶媒;クロロ
ホルム、塩化メチレンのようなハライド系溶媒などが挙
げられるが、ポリオレフィン系多孔質ホローファイバー
に対する溶媒の濡れ性を考慮すると環状エーテル系溶媒
を用いることが望ましい。特にテトラヒドロフランが好
適である。環状エーテル系溶媒に溶解された、4級化ア
ミノ基を含有するポリウレタンまたはポリウレタンウレ
アの濃度は0.5〜20重量%、好ましくは1〜15重
量%となるよう調製される。
The quaternized amino group-containing polyurethane or polyurethane urea is dissolved in a cyclic ether-based solvent and coated on the existing polyolefin-based porous hollow fiber. Solvents which are inert to the polyurethane or polyurethaneurea and exhibit good solubility include amide solvents such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; tetrahydrofuran, tetrahydrofuran Cyclic ether solvents such as pyran and dioxane; ketone solvents such as acetone and methyl ethyl ketone; halide solvents such as chloroform and methylene chloride; and the like. Consideration of solvent wettability with polyolefin porous hollow fibers. Then, it is desirable to use a cyclic ether solvent. Particularly, tetrahydrofuran is preferred. The concentration of the quaternary amino group-containing polyurethane or polyurethane urea dissolved in the cyclic ether solvent is adjusted to 0.5 to 20% by weight, preferably 1 to 15% by weight.

【0028】上記溶解ポリウレタンまたはポリウレタン
ウレアに人工肺用ポリオレフィン系多孔質ホローファイ
バーを浸せきした後これを引き上げ、10℃から100
℃、好ましくは15℃〜60℃で、1〜180分、好ま
しくは5〜90分乾燥する。この操作を少なくとも1度
行うことにより、乾燥後の被覆済みホローファイバーに
おいて、被覆剤であるポリウレタンまたはポリウレタン
ウレアの含量が1〜50重量%となるようにする。
A polyolefin porous hollow fiber for an artificial lung is immersed in the above-mentioned dissolved polyurethane or polyurethane urea, and then lifted up.
C., preferably at 15-60.degree. C. for 1-180 minutes, preferably 5-90 minutes. This operation is performed at least once so that the content of the polyurethane or polyurethane urea as the coating agent in the dried hollow fiber after drying is 1 to 50% by weight.

【0029】4級化されたアミノ基を含有するポリウレ
タンまたはポリウレタンウレアを被覆した人工肺用ポリ
オレフィン系多孔質ホローファイバーは、ヘパリン類を
接触させることにより該ヘパリン類を結合させる(ヘパ
リン化する)。例えば上記被覆済み人工肺用ポリオレフ
ィン系多孔質ホローファイバーを、ヘパリン類を0.1
〜10%,好ましくは0.5〜5%の割合で含有する溶
液に20〜100℃、好ましくは40〜80℃で、0.
1〜40時間、好ましくは0.5〜30時間に亘り浸せ
きすることによりヘパリン化が行われる。ここで用いる
溶媒としては水、もしくは環状エーテル類、アミド類、
ケトン類、アルコール類などの水溶性溶媒と水との混合
物が好ましく、特にテトラヒドロフランと水、テトラヒ
ドロピランと水、N,N−ジメチルホルムアミドと水、
N,N−ジメチルアセトアミドと水の混合物が好適であ
る。また、ここで言うヘパリン類とは、ヘパリン、コン
ドロイチン硫酸、−SO3 H、−NHSO3 H基などを
有する天然または合成高分子化合物などを包含して指
す。
The polyolefin porous hollow fiber for artificial lung coated with a quaternized amino group-containing polyurethane or polyurethane urea is bonded (heparinized) by contacting the heparin with the heparin. For example, the coated polyolefin-based porous hollow fiber for oxygenator is
At a temperature of 20 to 100 ° C, preferably 40 to 80 ° C, in a solution containing 10 to 10%, preferably 0.5 to 5%.
Heparinization is performed by soaking for 1 to 40 hours, preferably 0.5 to 30 hours. The solvent used here is water, or cyclic ethers, amides,
A mixture of water and a water-soluble solvent such as ketones and alcohols is preferable, and particularly, tetrahydrofuran and water, tetrahydropyran and water, N, N-dimethylformamide and water,
Mixtures of N, N-dimethylacetamide and water are preferred. The term “heparins” as used herein refers to natural or synthetic polymer compounds having heparin, chondroitin sulfate, —SO 3 H, —NHSO 3 H groups, and the like.

【0030】本発明の材料人工心肺装置における酸素交
換膜として利用すると、酸素/炭酸ガス交換が有利に行
われる。且つ該材料は血液適合性に優れるため血液凝固
や補体の活性化に起因するショック症状などがきわめて
起こりにくい。ヘパリン化した材料を使用すると、ポリ
マー上のヘパリン類がスロー・リリースされるため、さ
らに抗凝固性に優れる。このように本発明の材料は、例
えば、長期間肺機能を代行するECMOにも効果的に利
用され得る。さらに本発明は、呼吸器系患者の酸素吸入
療法に用いられる医療用酸素富化膜などに利用され得
る。
When used as an oxygen exchange membrane in the material heart-lung machine of the present invention, oxygen / carbon dioxide exchange is advantageously performed. In addition, the material is excellent in blood compatibility, so that blood coagulation and shock symptoms caused by activation of complement are extremely unlikely to occur. When a heparinized material is used, heparins on the polymer are slow-released, so that the anticoagulability is further improved. In this way, the material of the present invention can be effectively used, for example, for ECMO that performs long-term lung function. Further, the present invention can be used for a medical oxygen-enriched membrane used for oxygen inhalation therapy for respiratory patients.

【0031】[0031]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。実
施例中の部は重量部を意味する。 <実施例1> 3−n−ブチル−3−アザ−1,5−ペンタンジオール
8738部および亜燐酸10.3部をオートクレーブに
仕込み、攪拌しながら、窒素気流下、常圧で200〜2
30℃にて26時間加熱し、生成水を留去しながら反応
を行った。次いで、230℃で760mmHgから0.3mm
Hgで3時間反応を継続させた。このようにして、OH価
58.7、塩基性窒素6.30mmol/gのアミノポリエー
テルポリオール(a)を得た。数平均分子量1800の
下記化3で表されるポリジメチルシロキサンジオール3
240部、ジブチルチンジラウレート0.3部、4,
4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(以下MDI
と略記する)1195部、上記アミノポリエーテルポリ
オール827.3部および1,4−ブタンジオール19
1.1部をテトラヒドロフラン(以下THFと略記す
る)3802部とN,N−ジメチルホルムアミド(以下
DMFと略記する)7604部との混合溶媒に溶解し、
窒素気流下、20℃で1時間、40℃に昇温して20時
間反応させて、固形分32%、粘度1830ポイズ(3
0℃)のベースポリマー溶液(A)を得た。この溶液に
DMFを追加し、攪拌して5%溶液とした。5%溶液1
0gを水平に保った100cm2 のガラス上に均一に塗
布した後、40℃で1時間、60℃で2時間、窒素気流
下で乾燥後、60℃で減圧乾燥を15時間行い、50μ
m厚のベースポリマーフィルム(A)を得た。さらに、
ベースポリマー溶液(A)100部に沃化ヘキシル8.
14部を加え、60℃で攪拌しながら反応させて、ベー
スポリマー中の第3級アミノ基の4級化を行った。この
4級化ポリマー溶液(A)をジオキサンで希釈して5%
溶液とし、上記ベースポリマー溶液(A)の場合と同様
にして、50μm厚の4級化ポリマーフィルムを得た。
このベースポリマーフィルム(A)および4級化ポリマ
ー溶液(A)約0.2gを正確に秤量し、ジオキサン/
エタノール(7/3容量比)混合溶媒50mlに溶解し電
位差滴定装置(平沼製作所製、Comtite−7)を
用いて、N/10−HC104 ジオキサン溶液で滴定
し、その変曲点より塩基性窒素含量を測定したところ、
ベースポリマーフィルム(A)の塩基性窒素含量は0.
67mmol/g、4級化ポリマーフィルム(A)のそれは
0.25mmol/gであった。この結果より、4級化率は約
63%であることがわかる。
The present invention will be described below with reference to examples. Parts in the examples mean parts by weight. <Example 1> 8738 parts of 3-n-butyl-3-aza-1,5-pentanediol and 10.3 parts of phosphorous acid were charged into an autoclave, and the mixture was stirred at room temperature under a nitrogen stream under normal pressure while stirring.
The mixture was heated at 30 ° C. for 26 hours to carry out a reaction while distilling off generated water. Then, at 230 ° C, 760 mmHg to 0.3 mm
The reaction was continued at Hg for 3 hours. Thus, an aminopolyether polyol (a) having an OH value of 58.7 and a basic nitrogen of 6.30 mmol / g was obtained. Polydimethylsiloxane diol 3 having a number average molecular weight of 1800 and represented by the following formula 3
240 parts, dibutyltin dilaurate 0.3 parts, 4,
4'-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter MDI
1195 parts), 827.3 parts of the above aminopolyether polyol and 1,4-butanediol 19
1.1 parts was dissolved in a mixed solvent of 3802 parts of tetrahydrofuran (hereinafter abbreviated as THF) and 7604 parts of N, N-dimethylformamide (hereinafter abbreviated as DMF),
The mixture was reacted at 20 ° C. for 1 hour and at 40 ° C. for 20 hours under a nitrogen stream, and the solid content was 32% and the viscosity was 1830 poise (3
(0 ° C.) to obtain a base polymer solution (A). DMF was added to this solution and stirred to give a 5% solution. 5% solution 1
0 g was uniformly applied on a 100 cm 2 glass kept horizontally, dried at 40 ° C. for 1 hour, at 60 ° C. for 2 hours, under a nitrogen stream, and then dried under reduced pressure at 60 ° C. for 15 hours to obtain 50 μm.
An m-thick base polymer film (A) was obtained. further,
7. Hexyl iodide in 100 parts of base polymer solution (A)
14 parts were added and reacted while stirring at 60 ° C. to quaternize the tertiary amino group in the base polymer. This quaternized polymer solution (A) is diluted with dioxane to give 5%
A quaternized polymer film having a thickness of 50 μm was obtained in the same manner as in the case of the base polymer solution (A).
About 0.2 g of the base polymer film (A) and the quaternized polymer solution (A) are accurately weighed, and
It was dissolved in 50 ml of a mixed solvent of ethanol (7/3 volume ratio), and titrated with a N / 10-HC104 dioxane solution using a potentiometric titrator (committe-7, manufactured by Hiranuma Seisakusho). When we measured,
The basic nitrogen content of the base polymer film (A) is 0.5.
67 mmol / g, that of the quaternized polymer film (A) was 0.25 mmol / g. From this result, it can be seen that the quaternization ratio is about 63%.

【0032】[0032]

【化3】 4級化ポリマー溶液(A)をTHFで希釈して1%、7
%とし、これらの各溶液に既存の人工肺用ポリプロピレ
ン製多孔質ホローファイバーを浸せきした後引き上げ、
40℃で1時間乾燥することによって4級化ポリマーを
被覆した。被覆操作前後のホローファイバーは重量を測
定し、被覆剤固定率を求めた。被覆剤固定率の算出は次
式を用いて行った。 [被覆剤固定率(%)]=[(W−D)/W]×100 上式でWは被覆剤みホローファイバー(A)の重量、D
は被覆前のホローファイバーの重量を示す。(表1中に
おいても同じ。)結果は下記の表1に示す。
Embedded image The quaternized polymer solution (A) was diluted with THF to give 1%, 7%
%, And immerse the existing porous hollow fiber made of polypropylene for artificial lungs in each of these solutions, then pull it up.
The quaternized polymer was coated by drying at 40 ° C. for 1 hour. The hollow fiber before and after the coating operation was weighed to determine the coating agent fixing rate. The calculation of the coating agent fixing rate was performed using the following equation. [Coating agent fixation rate (%)] = [(WD) / W] × 100 where W is the weight of the coating-only hollow fiber (A), D
Indicates the weight of the hollow fiber before coating. (The same applies in Table 1.) The results are shown in Table 1 below.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】各々の被覆剤みホローファイバー(A)を
2%ヘパリン溶液(溶媒はTHF/水=1/9重量比)
に浸せきして60℃で12時間ヘパリン化を行い、ヘパ
リン化ホローファイバー(A)を得た。
Each hollow fiber (A) was coated with a 2% heparin solution (the solvent was THF / water = 1/9 by weight).
And heparinized at 60 ° C. for 12 hours to obtain a heparinized hollow fiber (A).

【0035】上記ヘパリン化ホローファイバーを家兎の
大腿静脈内に留置してin vivoで抗血栓性を評価
した。詳細な実験方法は下記の通りである。家兎(日本
白色種、♂、2.5〜3.0Kg)をペントバルビタール
麻酔下で、大腿静脈を剥離し、末梢側を糸で結紮し、糸
より2〜3cmの所を血管鉗子でクランプした後、糸より
5mmの所を眼科剪刀で血管径の1/4 〜1/3 まで切り、そ
こより試験に用いるホローファイバーを17cm中枢側に
向かって挿入した。挿入位置より1cm程度のところで、
血管外に出ているホローファイバーの端部に縫いつけ、
ホローファイバーが流されるのを防止した。剥離した部
位は縫合し、抗生物質を投与し、以降、試料取り出しま
で2週間飼育した。取り出しは、ヘパリン加ペントバル
ビタールで麻酔下、正中切開を施し、腹部大動脈より適
当なチューブを用いて脱血して犠死させた後、ホローフ
ァイバー挿入部を血管と一緒に切開して取り出して血管
を切開し、ホローファイバーと血管内部とを写真に撮る
とともに、目視でホローファイバーを観察し5段階評価
を行った。結果は表2に示す。
The above heparinized hollow fiber was placed in the femoral vein of a rabbit, and the antithrombotic properties were evaluated in vivo. The detailed experimental method is as follows. Under rabbit anesthesia with pentobarbital, the femoral vein was peeled off from a rabbit (Japanese white, ♂, 2.5-3.0 Kg), the peripheral side was ligated with a thread, and a portion 2-3 cm from the thread was clamped with vascular forceps. After that, a portion 5 mm from the thread was cut to 1/4 to 1/3 of the blood vessel diameter with an ophthalmic scissor, and a hollow fiber to be used for the test was inserted toward the center of 17 cm from there. About 1cm from the insertion position,
Sew it on the end of the hollow fiber that is out of the blood vessel,
The hollow fiber was prevented from being washed away. The detached area was sutured, antibiotics were administered, and the animals were reared for 2 weeks until the samples were removed. A median incision is made under anesthesia with heparinized pentobarbital, and blood is removed from the abdominal aorta using an appropriate tube and sacrificed.The hollow fiber insertion part is then incised together with the blood vessel and taken out. Was cut, and the hollow fiber and the inside of the blood vessel were photographed, and the hollow fiber was visually observed to evaluate it on a 5-point scale. The results are shown in Table 2.

【0036】前記ヘパリン化ホローファイバーを90回
巻きのループにして束ね、一方の端を適当な素材の円筒
型の容器に収め、エポキシ系、乃至ウレタン系のポッテ
ィング剤を流し込んで固めた後、この固めた部分をすべ
てのホローファイバーが切断されるような位置で円筒型
容器もろとも切断して、気体透過性測定用のモジュール
を作った。このモジュールを気密な構造を持ち、円筒型
容器部分を所定の位置にセットすることによってホロー
ファイバーの内壁が外気と通じるように設計された、金
属製の圧力容器にセットして、1.0Kg/cm2 の圧力で
酸素、または炭酸ガスを送り込み、ホローファイバー壁
面を透過して圧力容器外部に導き出される気体の量を測
定することにより、試料の気体透過性を測定した。結果
は表2に示す。
The heparinized hollow fibers are bundled in a loop of 90 turns, one end of which is placed in a cylindrical container of an appropriate material, and an epoxy or urethane potting agent is poured into the container and hardened. The solidified portion was cut at the position where all the hollow fibers were cut to form a module for measuring gas permeability. The module is set in a metal pressure vessel, which has an airtight structure and is designed such that the hollow fiber inner wall communicates with the outside air by setting the cylindrical vessel portion in a predetermined position, and is set at 1.0 kg / kg. Oxygen or carbon dioxide gas was fed at a pressure of cm 2 , and the gas permeability of the sample was measured by measuring the amount of gas that permeated through the hollow fiber wall and led out of the pressure vessel. The results are shown in Table 2.

【0037】[0037]

【表2】 表2において、抗血栓性の欄における、aは血小板凝
集、血栓、フィブリン、ともに生成のないこと、bはフ
ィブリンまたは血小板凝集は見られるが血栓の生成はな
いこと、cはbと同様であるが血栓の生成が少し見られ
ること、dはbと同様であるが血栓の生成がかなり見ら
れること、eはbと同様でかつ血栓の生成が大量に見ら
れることを各々示すものである。
[Table 2] In Table 2, in the column of antithrombotic properties, a indicates that platelet aggregation, thrombus, and fibrin were not formed together, b indicates that fibrin or platelet aggregation was observed, but no thrombus was generated, and c was the same as b. Indicates that a small amount of thrombus formation is observed, d indicates that the formation of thrombus is similar to b, but considerable formation of thrombus is observed, and e indicates that a large amount of thrombus formation is observed as in b.

【0038】<実施例2>実施例1で得られたベースポ
リマー溶液(A)100部に沃化エチル5.99部を加
え、60℃で攪拌しながら反応させて、ベースポリマー
中の第3級アミノ基の4級化を行った。この4級化ポリ
マー溶液(B)をジオキサンで希釈して5%溶液とし、
実施例1の場合と同様にして、50μm厚の4級化ポリ
マーフィルム(B)を得た。この4級化ポリマーフィル
ム(B)の塩基性窒素の含量は0.20mmol/gであっ
た。この結果より4級化率は約70%であることがわか
る。4級化ポリマーフィルム(B)を用いて人工肺用ポ
リプロピレン製多孔質ホローファイバーの被覆を行い、
被覆剤みホローファイバー(B)を得た。被覆剤固定率
は表1に示す。さらに実施例1と同様にしてヘパリン化
ホローファイバー(B)を得、実施例1の方法によって
抗血栓性、気体透過性を測定した。結果は表2に示す。
Example 2 To 100 parts of the base polymer solution (A) obtained in Example 1, 5.99 parts of ethyl iodide was added, and the mixture was reacted at 60 ° C. with stirring to obtain a third polymer in the base polymer. The quaternary amino group was quaternized. This quaternized polymer solution (B) is diluted with dioxane to form a 5% solution,
In the same manner as in Example 1, a quaternized polymer film (B) having a thickness of 50 μm was obtained. The content of basic nitrogen in this quaternized polymer film (B) was 0.20 mmol / g. The results show that the quaternization ratio is about 70%. Using a quaternized polymer film (B) to coat a porous hollow fiber made of polypropylene for artificial lung,
A hollow fiber (B) was obtained with the coating agent. Table 1 shows the coating agent fixing rates. Further, heparinized hollow fiber (B) was obtained in the same manner as in Example 1, and the antithrombotic property and gas permeability were measured by the method of Example 1. The results are shown in Table 2.

【0039】<比較例1>市販の人工肺用ポリプロピレ
ン製多孔質ホローファイバーを未処理のまま、実施例1
と同様の方法で抗血栓性、気体透過性を測定した。結果
は表2に示す。
<Comparative Example 1> A commercially available porous hollow fiber made of polypropylene for artificial lung was left untreated in Example 1.
The antithrombotic properties and gas permeability were measured in the same manner as described above. The results are shown in Table 2.

【0040】<比較例2>アクリロニトリル(24部)
と、アクリルアミド(89部)をジメチルスルホキシド
(126部)とよく混合した後、連鎖移動剤としてドデ
シルメルカプタン(0.2部)重合開始剤としてブロモ
ホルムを加えて、100W高圧水銀灯より10cmの距離
にて、7時間光照射することにより、光重合させた重合
原液を大量のメタノール中に流し込んで沈澱凝固させて
幹ポリマー(24.4部)を得た。このようにして得ら
れた幹ポリマー10gをジメチルスルホキシド(120
部)に溶解せしめ、ジメチルアミノエチルメタクリレー
トを加えて、100Wの水銀灯より10cmの距離にて1
9時間光照射することにより、光グラフトさせて、原液
をメタノール中に流し込んで沈澱凝固させ、グラフトポ
リマー(12.8部)を得た。かくして得られたグラフ
ト重合体をジメチルホルムアミドに溶解し臭化エチルを
加えて4級化した後、実施例と同様にして人工肺用ポリ
プロピレン多孔質膜を被覆し、被覆剤みホローファイバ
ー(R)を得た。この被覆剤みホローファイバー(R)
について、実施例1と同様の方法で被覆剤固定率、抗血
栓性、気体透過性を測定した。結果はそれぞれ表1、表
2に示す。
Comparative Example 2 Acrylonitrile (24 parts)
And acrylamide (89 parts) were thoroughly mixed with dimethyl sulfoxide (126 parts). Then, dodecyl mercaptan (0.2 part) as a chain transfer agent and bromoform as a polymerization initiator were added, and a distance of 10 cm from a 100 W high-pressure mercury lamp was added. By irradiating with light for 7 hours, the photopolymerized stock solution was poured into a large amount of methanol and precipitated and solidified to obtain a trunk polymer (24.4 parts). 10 g of the stem polymer thus obtained was added to dimethyl sulfoxide (120 g).
Part), add dimethylaminoethyl methacrylate, and add 1
By irradiating with light for 9 hours, photografting was performed, and the stock solution was poured into methanol to precipitate and coagulate, thereby obtaining a graft polymer (12.8 parts). The graft polymer thus obtained was dissolved in dimethylformamide, quaternized by adding ethyl bromide, and then coated with a polypropylene porous membrane for artificial lungs in the same manner as in the Example. I got This coating only hollow fiber (R)
For each sample, the coating agent fixing rate, antithrombotic property, and gas permeability were measured in the same manner as in Example 1. The results are shown in Tables 1 and 2, respectively.

【0041】以上の結果から明らかなように、ポリジメ
チルシロキサン単位を含まないポリマーで被覆した比較
例2のホローファイバーは気体透過性に乏しく、抗血栓
性も充分ではない。比較例1のポリマーは被覆を行って
いない多孔質膜であるため気体透過性は優れているが、
抗血栓性はかなり劣っている。これに対して実施例のホ
ローファイバーは抗血栓性、気体透過性とも良好であ
る。すなわち、本発明の人工肺用膜は良好な気体透過性
および長期間の血液適合性を有する素材として、きわめ
て有用であることが明かである。
As is apparent from the above results, the hollow fiber of Comparative Example 2 coated with a polymer containing no polydimethylsiloxane unit has poor gas permeability and insufficient antithrombotic properties. Although the polymer of Comparative Example 1 is a porous membrane without coating, it has excellent gas permeability,
The antithrombotic properties are quite poor. On the other hand, the hollow fibers of the examples have good antithrombotic properties and gas permeability. That is, it is clear that the artificial lung membrane of the present invention is extremely useful as a material having good gas permeability and long-term blood compatibility.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明の特定のポリウレタンまたはポリ
ウレタンウレアを被覆した人工肺用膜は、良好な気体透
過性を有しており、閉塞のない、且つ長期間の血液適合
性を有するものであり、人工心肺装置、人工肺、ECM
Oなどの素材として、優れた適性を有している。
The artificial lung membrane coated with the specific polyurethane or polyurethaneurea of the present invention has good gas permeability, has no obstruction, and has long-term blood compatibility. , Heart-lung machine, artificial lung, ECM
As a material such as O, it has excellent suitability.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ジイソシアネート(DI)、イソシアネ
ート基と反応しうる水酸基またはアミノ基を分子末端に
有するポリシロキサン(NOPS)、第3級アミノ基を
有するポリエーテルポリオール(NPO)を反応させて
得られる、ポリウレタンまたはポリウレタンウレアを、
該ポリウレタンまたはポリウレタンウレアに含まれる一
部または全部の第3級アミノ基を4級塩化したポリウレ
タン(PU)またはポリウレタンウレア(PUU)を用
いて、ポリオレフィン系のホローファイバーを被覆した
ことを特徴とする血液適合性に優れた人工肺用膜。
1. A polyisocyanate obtained by reacting a diisocyanate (DI), a polysiloxane (NOPS) having a hydroxyl group or an amino group capable of reacting with an isocyanate group at a molecular terminal, and a polyether polyol (NPO) having a tertiary amino group. , Polyurethane or polyurethane urea,
Polyolefin hollow fibers are coated with polyurethane (PU) or polyurethane urea (PUU) in which some or all of the tertiary amino groups contained in the polyurethane or polyurethane urea are quaternized. An artificial lung membrane with excellent blood compatibility.
【請求項2】 請求項1におけるPU、PUUを用いた
被覆の際の溶媒として、環状エーテル類を用いたことを
特徴とする血液適合性に優れた人工肺用膜。
2. A membrane for an artificial lung having excellent blood compatibility, wherein a cyclic ether is used as a solvent for coating with PU or PUU according to claim 1.
【請求項3】 請求項1および請求項2の人工肺用膜に
おいてPU、PUUの割合が1から50重量パーセント
であることを特徴とする血液適合性に優れた人工肺用
膜。
3. The artificial lung membrane having excellent blood compatibility, wherein the ratio of PU and PUU is 1 to 50% by weight in the artificial lung membrane according to claim 1.
【請求項4】 請求項1、請求項2および請求項3のP
UまたはPUUをさらにヘパリン類で処理することによ
って得られることを特徴とする血液適合性に優れた人工
肺用膜。
4. The P according to claim 1, 2 or 3,
An artificial lung membrane excellent in blood compatibility, which is obtained by further treating U or PUU with heparins.
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KR101609640B1 (en) * 2014-05-22 2016-04-06 노동현 Pellet burner

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