JP3654362B2 - 微生物を殺し、かつウイルスを失活化させるための深床濾過器及びその使用 - Google Patents
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Description
水、血液又は血液製剤の、またその他の体液又は注射液の精製のために、これらの製品は濾過される。精製と同時に、病原性細菌を殺そうとする場合には、濾過−及び精製工程を、病原性細菌を相応に失活化させる、もしくは殺す効果のある方法と組み合わせなければならない。このために、既に、種々の方法及び装置が公知である。例えば、国際公開WO−92/04031号明細書から、血液、血液誘導体及びその他の体液を、溶解性PVP−ヨード−製剤(ポビドン−ヨード)を用いて病原性細菌を殺すことにより、精製された物質に損傷を与えることなく精製できることが公知である。この目的のために、精製される液体をポビドン−ヨードで処理し、次いで、こうして処理された液体を、濾過器に導通させる。殺された細菌及びその他の不純物は、フィルターケーク中に残留し、一方で、通過した液体は、精製された製品を含有する。このような方法は、全く有効であるが、これは、先ず、溶けたポビドン−ヨードを、精製されるべき液体と一緒にし、引き続き、濾過する多段階方法である。この方法の欠点は、その際、溶けたポビドン(ヨウ素の分離の後にも)が、濾液中に溶け、それ故、実際に、再び除去することができないことである。その結果、これは、腎臓を通過しないポビドンを、なお含有するので、このような方法製品は、もはや直ちに投与することはできない。
ドイツ特許(DE)第4119288号明細書から、更に、薬剤学的又は生物学的及びその他の液体を層濾過により精製することが公知である。このような液体は、精製工程の後に、異質成分、殊に金属イオン不含であるべきであるので、このような濾過器には、金属による濾液の汚染が、予想されない物質のみを使用することができる。従って、ドイツ特許(DE)第4119288号明細書中に、金属イオンの乏しい、かつ有利に、金属イオン不含の濾過助剤、例えば、微細な高分散性ポリマー顆粒、微細化されたセルロース又はこれらの材料の混合物を、濾過活性成分として使用することが提案されている。有効な濾過助剤でありうるケイソウ土又はパーライトは、金属含有に基づき排除される。
国際公開WO93/06911号明細書は、粉末状クロスポビドン−ヨードを用いる血液の濾過法を記載している。これは、床状に、濾過器に施与される。この方法は、40〜150μmの充分に均一な粒度のクロスポビドン−ヨードを必要とする。その製造には、技術的に費用がかかる。更に、殺された微生物が濾液中に残り、それ故、これを除去しなければならない。クロスポビドン−ヨードからの血液の濾別された細胞成分の分離にも、費用がかかり、かつ使用に必要な粒度の狭い粒度分布の故に、大工業的な実現は困難である。
国際公開WO94/00161号明細書中に、血液又は生物学的組織を、殺菌物質としてのポビドン−H2O2−錯体で処理することが記載されており、その際、ポビドンも、クロスポビドンも、錯体のベースとして使用することができる。生物学的物質の処理は、種々の殺菌性物質の層が、相互に重ねられて設置されている装置中で行うことができる。
本発明の課題は、それを用いて、精製及び同時に、液体に含有されている病原性細菌の死滅及びウイルスの失活化を、有利に、かつ多大な費用をかけずに実施することができるような物質からなる深床濾過器を発見することであった。精製水、薬剤学的溶液、殊に注射液及び結晶製品の製造の際に、病原性細菌を殺すためにこのような深床濾過器を使用することが、この課題と関連している。
相応して、冒頭に定義された殺菌性深床濾過器として好適な成形体、1つ以上のこのような成形体からなる層状濾過器並びに微生物及びウイルスを含有する液体中の微生物を殺すための及びウイルスを失活化させるためのその使用を発見した。
本発明の成形体は、微生物を殺し、かつウイルスを失活化させるための殺菌物質として、クロスポビドン−ヨード又はクロスポビドン−過酸化水素(クロスポビドン−H2O2)を含有する。
本発明で使用される架橋されたPVP(PVPP、クロスポビドン)をベースとするヨウ素錯体は、クロスポビドン−ヨードと称される。
錯体に結合しているヨウ素と、遊離のヨウ素は平衡している。有効成分としてのこの割合は、常に、0.5〜6、有利に1〜3ppmの濃度範囲に、錯体のヨウ素プールから補給する。
ヨウ素は、この錯体中に、種々異なる量で結合されていてよい。市販の製品は、有効なヨウ素を、9.0〜12.0重量%含有するが、本発明には、有効なヨウ素1〜20重量%の含有率を有する製品が好適である。クロスポビドン−ヨードの粒度は、0.5〜600μmである。0.5〜250μmの粒度分布を有するクロスポビドン−ヨードを使用するのが有利である。平均粒度は、30〜40μmである。クロスポビドン−ヨード−粒子の比表面積は、0.8〜6、有利に1.8〜2.5m2/g[BET−法]であり、かさ密度は、0.1〜0.35、有利に0.18〜0.25g/mlである。
クロスポビドン−ヨードは、深床濾過器として好適な成形体中に、乾燥成形体の全重量に対して、0.5〜75重量%、有利に10〜50重量%、特に有利に20〜40重量%の量で含有されている。この量は、一方で、クロスポビドン−ヨードに含有されている有効なヨウ素の量に、かつ他方で、精製される物質の種類による。層状濾過器中に、勿論、種々異なる量のクロスポビドン−ヨードを有する深床濾過器を使用することができる。
同様に、殺菌性物質として好適な粒子状のクロスポビドン−H2O2では、H2O2は同様に、架橋されたポリビニルピロリドンに錯化合物として結合されて存在する。クロスポビドン−H2O2の粒度は、0.5〜600μm、有利に0.5〜250μmの範囲である。好適な粒子の比表面積は、0.8〜6.0、有利に1.8〜2.5m2/g[BET−法]であり、かさ密度は、0.1〜0.35、有利に0.18〜0.25g/mlである。クロスポビドン及びH2O2からのこのような錯体の製造は、公知の方法で行うことができる。
殺菌性物質の粒子は、繊維材料からなる成形体中に埋められている。この成形体は、紙−及び濾過器製造のために公知であるような繊維物質、殊にセルロース繊維からなる。好適な繊維物質は、例えば、最大0.3%の灼熱残滓を有する純粋アルファセルロースからなる微粉化セルロースである。使用アルファセルロースの繊維長さは、10〜300μm、有利に18〜200μmであってよく、その際、5〜30μmの平均繊維厚が有利である。
必要な表面電位の調節のために、種々の添加剤を添加することができる。正の表面電位の達成のために、ポリアミド−アミンエピクロロヒドリン−樹脂を、負の表面電位の達成のために、変性されたガラクトマンナン又はポリアクリルアミドを添加することができる。アニオン性保留助剤の使用によっても、負の表面電位を達成することができる。
セルロースの代用物として、又はセルロースに付加的に、ポリオレフィン繊維、例えばポリエチレンフィブリド(PE−フィブリド)を添加するのが有利である。このようなPE−フィブリドは、例えば、50〜500μmの繊維長さ及び0.1〜30μmの繊維厚を有する。添加されるポリエチレン繊維の量は、それぞれの濾過層に含有される全ての成分(乾燥重量)に対して1〜60重量%であり、かつ有利に、5〜25、特に有利に約10重量%である。
深床濾過器は、専ら、繊維材料としてのポリエチレンフィブリドからなっていてもよい。
更に、有利に、濾過層中に、高分散性ポリマー顆粒を導入することができる。このために、例えば、0.1〜5μmの一次粒度及び20+/−5m2/gの比表面積(BET−法)を有する尿素−ホルムアルデヒド−縮合物及び3〜300μmの大きさの一次粒子の凝集物が、特に好適である。このポリマー顆粒は、1〜60重量%、有利に5〜20重量%の量で使用することができる。金属イオンが、それから生じない、又は生じた金属イオンが、濾過器のその他の場所で保持される、又は生じた金属イオンが、得られる濾液を汚染しないことが保証される限り、又は場合によりむしろ望ましい場合には、ケイソウ土又はパーライトも、このポリマー顆粒の代わりに、又はそれに付加的に、1〜60重量%の記載の量の範囲内で添加することができる。
本発明の深床濾過器の製造の際には、慣用の濾材の製造に使用されるような方法及び装置を使用する。典型的な方法のために、例えば、製紙工業で慣用のパルプを、好適なパルプ製造機中で製造する。このパルプの製造のために、繊維物質、即ち、例えば予め、好適な粉砕セット(Mahlaggregate)、例えばコニカルリファイナー中でフィブリル化されたセルロース又はポリオレフィン繊維を使用する。次いで、こうして得られた懸濁液に、それぞれの濾過器の形成に好適な物質、即ち、例えば、耐湿性を高め、かつ/又はゼータ電位に影響を与える樹脂並びに粒子状の好適な量のクロスポビドン−ヨード等を添加する。しかし、クロスポビドン−ヨードは、既にパルプに予め添加することもできる。
次いで、処方で規定された全ての内容物を有する水性懸濁液を、ワイヤ上に施与し、かつそこで丁寧に脱水すると、非常に高い混濁吸収能を有する高多孔性構造物が得られる。引き続き、乾燥を常法で、温度調節される多段乾燥機で行い、その際、乾燥温度を、混合物中に含有される温度に不安定な成分が損なわれないように調節する。この場合、乾燥温度は、例えば、濾過器中に含有されるポリオレフィンフィブリドの軟化点(通常、130℃の範囲)未満であるべきである。
クロスポビドン−ヨードを含有する深床濾紙は、一般に、0.1〜10mmの厚さを有する。個々の濾紙のメートル坪量は、広い範囲で変動可能であり、かつ20g/m2〜2500g/m2である。この濾過器の灰分含量は、濾紙中に含有される物質の種類及び量により変動する。これは、濾過器中に保留される物質によらず、濾過の後に得られる濾液の純度によるので厳密ではない。
本発明は、本発明の成形体からなる層状濾過器にも関する。層状濾過器(フィルタープレス)は、従来技術により公知である。これらは、精製される液体が貫流する1つ以上の深床濾過層を有し、その際、層状濾過器を、圧濾器、吸引濾過器及び水圧濾過器としての必要に応じて操作する。通常、深床濾過器を通過させ、その際、例えば、濾過層の種類及び厚さ及び/又は細孔の大きさを変えて、深床濾過器中の層を、様々に形成することができる。1つ以上の深床濾過層もしくは深床濾紙から形成されている本発明の層状濾過器では、濾過層中に、クロスポビドン−ヨードは、有利に10〜50重量%、特に有利に20〜40重量%含有されていて、これは溶解性ポビドン−ヨード−錯体(溶解性PVPをベースとする)と同様に、殺菌、殺真菌及び殺ウイルス特性を有する。
本発明の深床濾過器を実際に使用する場合には、精製される液体、殊に水、注射液又は血漿製剤を、この濾過器上に施与する。一般に、施与を上から、深床濾過器の底部に精製された液体が得られるように行う。その際、全濾過器を通して、上から下に5バールの圧力差で、操作するのが有利である。細菌、真菌又はウイルスを含む、層もしくは構造物の細孔に侵入した粒子は、これらの層中に存在するクロスポビドン−ヨードに殺されるか、もしくは失活化され、かつ残留物は、層の内部表面に、及び空隙中に沈積する。
本発明の深床濾過器の作用法及び効果に関して、深床濾過器を貫流する際に精製される液体の平均滞留時間は、非常に重要である。接触時間は、0.1〜5分、有利に、1〜2分である。この滞留時間は、一方で、貫流される濾過床の厚さ及び個々の濾過層の内部構造に影響される。深床濾過器の所定の厚さで、殺菌、殺真菌及び殺ウイルス特性を得るために充分な最適な滞留時間を設定するよう努める。深床濾過器の構造中での処理される液体とクロスポビドン−ヨード錯体又はクロスポビドン−H2O2−錯体との接触は、深床濾過器の細孔及び溝中で絶えず変化する大抵著しい混乱流動状態に基づき、非常に激しく、従ってその効果は、非常に短い接触時間でも、前記の従来技術の方法の場合に比べて、より高い。クロスポビドン−ヨード含有深床濾過層とクロスポビドン含有深床濾過層との組み合わせ(この順で)により、場合により、なお生成物中に存在するヨウ素を定量的に除去することができる。この組み合わせは、所望の接触時間に従い、2つの別々の装置中で連続して、又はそれらの間でスペーサーを用いて又は用いずに、両方の深床濾過層を重ねて設置することにより作用させることができる。
本発明で、クロスポビドン−ヨウ素又はクロスポビドン−H2O2を有する深床濾過層もしくは濾紙は、フィルタープレス中で使用してもよいし、又は濾過層モジュール又は細菌濾過器に、プリーツにされた形で、導入することもできる。
実験で、本発明の深床濾過器で、有効に、水、生物学的又は薬剤学的又は化学的液体、殊に、注射液及び血液製剤から、病原性細菌を除去することができ、その際、殺された微生物の残留物(残骸)は、濾過器中に残留することが判明した。前記の液体には、そもそも少なくとも1つの濾過工程が必要なので、クロスポビドン−ヨードを含有する深床濾過器の使用により、精製を、簡単で時間及び費用を節約する方法で実施することができる。
請求の深床濾過器は、処理された濾液中に、ポビドンが存在しない利点も有する。粒子状の成分/セルフラクションが、媒体中に含有されている場合には、これらは、濾過の際に、助剤と混合することはない。従って、濾過残留物の後処理に関して、費用のかかる助剤の分離除去に必要な全ての工程が除かれる。
1.製造例
生物学的液体、例えば血漿フラクションを精製するための深床濾過層を次のように製造する:
落葉樹及び針葉樹の高漂白亜硫酸−及び硫酸塩パルプからなるパルプ混合物を、水性懸濁液(パルプ)で、約40oSR(ショッパー−リーグラー)の叩解度までコニカルリファイナー中で叩解した。
このパルプ混合物50重量部(乾燥物質に対して)に、ポリエチレンフィブリド(PEフィブリド、Schwarzwaelder Textilwerke社のESS21タイプ)5重量部、粒子状尿素−ホルムアルデヒド−縮合物(凝集物6〜60mm)10重量%及びクロスポビドン−ヨード(粒度分布0.5〜250mm)35重量%を添加した。耐湿化を、ポリアミンエピクロロヒドリン−樹脂約0.5重量%の添加により行った。これらの内容物の均質な懸濁液を、連続走行長網を使用して、約30〜35%TSまで脱水すると、著しい多孔構造が生じる。引き続き、この湿った濾過層を、130〜140℃で、連続作動多段乾燥器中で、残留湿度<1%まで乾燥させ、かつその後、裁断した。製品は、耐湿性で、殺菌、殺真菌及び殺ウイルス効果のある、0.05〜30μmの細孔分布(その際、全細孔の90%は、4〜6mmである(測定原理:CoulterポロメータII))、1200±50g/m2のメートル坪量及び4+0.5mmの厚さを有する精濾過(Feinfiltaration)のための濾過層である。
使用クロスポビドン−ヨードの特性:
名称: クロスポビドン−ヨード:
窒素含有率 :9.1〜11.5%
重金属含有率:≦10ppm
乾燥損失 :≦6%
灰 :<0.3%
有効なヨウ素:9〜12.0%
遊離ヨウ素 :1〜3ppm
(H2O中10重量%懸濁液)
2.使用例
細菌−含有媒体の殺菌
このように製造された深床濾過層を、細菌株霊菌(Serratia marcescens)を用いて評価した。試験法として、Arbeitkreis Technik/Analytikにより、Europaeischen Fachvereinigung Tiefenfiltration e.V.中で提案されている方法(処方番号4.2:力価減少)を使用した。("Filtrieren und Separieren"(1994)、第5巻、248〜250号)。この実験法は、DIN58355、第3部”薄膜フィルタの細菌保留能”に則っていた。
実施試験の際に、製造例と同様に製造された濾過層を、クロスポビドン−ヨード−分を、パルプ混合物と交換した同様の濾過層及びクロスポビドン−ヨード−分を、0.1ダルシーの透気度(方法1.3"透気度”、Arbeitkreis Technik/Analytik、Europaeischen Fachvereinigung Tiefenfiltration e.V.中)を有する微細なケイソウ土混合物と交換して、同じ同様に製造された濾過層と比較した。
この結果を、LRV−値で記載する。
(LRV=対数換算値)
結果:
1.クロスポビドン−ヨード35%を LVR
有する深床濾過器 10
2.クロスポビドン−ヨード不含の
深床濾過器 2
3.ケイソウ土混合物35%を
有する深床濾過器 5
これは、クロスポビドン−ヨード35%を有する深床濾過器(1)は、濾過面積20cm2当たり未濾液100ml中の細菌108個を負荷した場合にも(霊菌)、なお無菌濾液をもたらすことを示している。同様の負荷で、セルロース層(2)は、100ml中に細菌10個を有する濾液をもたらし、かつケイソウ土35%を有する精清澄層(3)は、100ml当たり細菌105個を有する濾液をもたらす。即ち、クロスポビドン−ヨード含有深床濾過層は、通常のケイソウ土含有濾過層に比べて105程、良好な殺菌能力を有する。
ウイルスの失活化
本発明の深床濾過器による濾過でのウイルス懸濁液の失活化を、次に記載のように、定量的に測定した。
ウイルス懸濁液の伝染性を、濾過の前及び後に、細胞培養中の指標細胞により、ウイルスの細胞変性効果を決定することにより測定した。力価減少は、ウイルス活性の度合いを示す。
材料:
a)実験ウイルス
− 単純ヘルペス−ウイルス1型:HSV−A株Mc Intyre
− HIV−1:当初HTLV−III Bと称された分離株(Gallo−Popovic)
b)ウイルス株製造及び力価測定のための細胞培養
− ヒトの線維芽細胞α1
− アフリカミドリサル(african green monkey)−腎臓細胞(GMK)
−MT−2−もしくはMT−4−T−リンパ腫細胞株
c)細胞培養媒体
−ウシ胎児血清(FKS;5%)、ペニシリン(100E/ml)及びストレプトマイシン(0.1mg/ml)を有するイーグルMEM(セロメド(Seromed)/生体色素)。
− RPM I−媒体(セロメド(Seromed)、生体色素);FKS10%、抗生物質:ペニシリン(40E/ml)、ストレプトマイシン(0.04mg/ml)。
d)濾過媒体
FKS10%を有するもしくは有さないイーグルMEM、FKS10%を有するもしくは有さないRPM I
e)装置
Schenk Filterbau社の濾過保持器及びぜん動性ポンプ。
セルロース及びクロスポビドン−ヨード20重量%もしくは40重量%から製造された濾過器並びに比較のためにクロスポビドン−ヨードを有さない濾過器。
実験:
使用細胞株に対する濾液の場合による毒性を、クロスポビドン−ヨード40%及び20%含有セルロース層で実験した。この濾過層を、FKSを有さない濾過媒体イーグルMEMですすいだ。初めに濾過された100ml(濾液A)及び次の100ml(濾液B)を集めた。この培養を、続く5日間、細胞成長及び細胞形態学の変化に関して検査した。
20%濾過層からの濾液A及びBでは、細胞への毒性は、観察されなかった。40%濾過層からの濾液Aでは、α1−及びGMK−細胞に対する毒性が、系列希釈の第1段階で観察された。濾液Bでは、毒性は、確認されなかった。MT−2−細胞は、40%クロスポビドン−ヨードを有する濾過器からのFKSを有さない濾液により、最初の力価測定工程で、成長が阻害されたが、損傷は受けなかった。FKSを有する同様の濾液では、細胞成長及び細胞形態は変化しなかった。従って、失活化実験において、実験ウイルスを、媒体200もしくは250mlの通過の後に初めて、濾過器に通過させた。
ウイルスが、所望のように濾過層中で失活化せずに、濾過の後に初めて濾液中で、失活化するのを防ぐために、濾液A及びBに、HSV−1−株懸濁液を添加し、次いで、力価測定した。濾液Aで、力価は、半分のlog10に減少したが、濾液Bでは、同じ力価が、相応して希釈された株懸濁液で測定された。従って、濾液による失活化はなかった。
更に、ウイルスが、クロスポビドン−ヨードを有さない濾過層に吸収されるかどうかを試験した。このために、HSV−株懸濁液を、クロスポビドン−ヨード不含濾過層での濾過の前及び後に、力価測定した。
主実験:
濾過層を、イーグルMEM(HSV−1で実験の場合)又はRPM I媒体(HIV−1)200〜250mlで予めすすぐ。濾過速度は、16ml/分である。濾過を中断することなく、ウイルス懸濁液1mlを、20秒かけて、濾過器の液体供給口に注入した。この後、濾液100mlを、無菌で集めた(第1濾液)。注入−及び濾過工程を、同じ濾過器で、2回繰り返した(第2及び第3濾液)。未濾過のウイルス懸濁液を、濾液と平衡して力価測定した:
24−ウェル−プレート中で、log10−希釈段階(HSVに関して4倍)で;HIVを、96−ウェル−プレート中で、3倍の希釈段階で、かつ3つの平衡混合物で力価測定した。ウイルスに由来する典型的な細胞変性効果もしくは融合細胞形成が、HIVで、5日間に渡り観察された。
細胞培養−感染単位−50(TCID50[組織培養感染量50%])を、Spearman及びKaerberの統計方法により算出した。感染力の減少は、log10TCID50/mlの形で示す。
HSV−1の失活化実験の結果を、次の第1表中に記載した。
濾液を、記載のように力価測定した。濾過の前に、ウイルス容量は、108.5(実験1)もしくは107(実験2)TCID50/mlであった。実験1を、FKSの存在下で実施した。力価減少を、10を底とする対数で記載した。
HIV−1での失活化実験の結果を、第2表中に記載した。
濾液中の伝染性単位の数を記載した(TCID50)。
従って、濾過により、105の感染性単位が失活化された。
Claims (16)
- 殺菌物質としての架橋クロスポビドン−ヨードを粒子の形で含有している濾紙の形であり、繊維物 質と高分散性ポリマー顆粒としての尿素−ホルムアルデ ヒド−縮合生成物と架橋クロスポビドン−ヨード粒子を 製紙して製造し、その粒子が、繊維物質からなる成形体中に埋め込まれている、殺菌深床濾過器として好適な成形体。
- 有効なヨウ素1〜20重量%を有するクロスポビドン−ヨードを含有する、請求項1に記載の成形体。
- 成形体の全重量に対して、0.5〜75重量%のクロスポビドン−ヨードを含有する、請求項2に記載の成形体。
- 0.5〜600μmの範囲のクロスポビドン−ヨード−粒子の粒度分布を有する、請求項2又は3に記載の成形体。
- 30〜40μmのクロスポビドン−ヨード−粒子の平均粒度を有する、請求項2から4のいずれかに記載の成形体。
- 繊維成分として、セルロース及び/又は化学繊維を含有する、請求項1から5のいずれかに記載の成形体。
- フィブリル化されたセルロース繊維及び/又はポリオレフィン繊維からなる繊維成分を有する、請求項1から6のいずれかに記載の成形体。
- 1〜100μmの粒度を有する乾式粉砕により製造されたセルロース粉末を、全重量(乾燥)に対して1〜60重量%の量で含有する、請求項1から7のいずれかに記載の成形体。
- 深床濾過層が、0.1〜10mmの厚さ及び20〜3500g/m2のメートル坪量を有する、請求項1から8のいずれかに記載の成形体。
- 深床濾過層として、1つ以上の請求項1〜9のいずれかに記載の成形体を有する、層状濾過器。
- クロスポビドン−ヨード含有濾過層の前又は後に、クロスポビドン−ヨード不含の更なる濾過層を含有する、請求項10に記載の層状濾過器。
- 深床濾過層を、層状モジュールの形で含有する、請求項10又は11に記載の層状濾過器。
- 深床濾紙を、ひだのあるフィルターシリンダーの形で有する、請求項10から12のいずれかに記載の層状濾過器。
- 液体中に含有されている微生物を殺し、かつウイルスを失活化させるための、請求項1から8のいずれかに記載の深床濾過器の使用。
- 水、薬剤学的又は生物学的液体を処理することを特徴とする、請求項10に記載の使用。
- 精製される液体が、注射液であるか、又は血漿製剤を含有することを特徴とする、請求項11に記載の使用。
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