JP4151802B2

JP4151802B2 - ポリスルホン重合体の製法

Info

Publication number: JP4151802B2
Application number: JP30589797A
Authority: JP
Inventors: 和雄寺本; 直人穂苅
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2017-11-07
Also published as: JPH11140189A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、側鎖に活性ハロゲン含有置換基と環状ペプチド構造を導入した芳香核を有するポリスルホン重合体の製法に関するものであり、さらに詳しくは、イオン性物質や生理活性物質・毒素などの吸着、除去などに好適に使用し得る芳香族ポリスルホン重合体の製法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ポリミキシンＢを固定化したポリスチレン繊維は、エンドトキシンを吸着・不活化する性質があり、これを充填した体外循環モジュールは、敗血症の治療に実用されている（特開昭５８−１１２６９５号公報）。また、ポリミキシンＢやグラミシジンＳなどの環状ペプチドを固定化したポリスチレンシャーレは、細胞の活性化作用もあることが知られていて（特開平４−７１４７８号公報）、今後、さらに幅広い応用が期待される重要な分野である。この他、ポリスルホンの成形品の表面に環状ペプチドを固定化した変性ポリスルホン半透膜も知られている（特開平９−２２０４５４号公報）が、これらはいずれも成形品の表面を環状ペプチドの溶液で処理する不均一系反応で製造されたものである。
【０００３】
しかるに、固体・液体系の反応では表面の官能基密度の調整が難しく架橋反応が起きやすい反応のため、不均一系反応で製造した場合、表面と内部では架橋密度や化学構造が異なり、再現性よく製造することが難しい。また、内部で析出した環状ペプチドがある場合、洗浄に手間が掛かるなどの問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、かかる従来技術の問題点に鑑み、均一系で製造できればこれらの問題点が解決できると考え、溶媒に溶ける可溶性のポリスルホンが簡便な方法で得られないか、種々検討した結果、官能基密度の低いハロアセトアミドメチル化ポリスルホンの溶液とポリミキシンＢの溶液を混ぜることによって、可溶性かつ成膜性があり、良好な膜を与えるポリミキシンＢ結合アセトアミドメチル化ポリスルホンの調製に成功し、本発明に到達した。
【０００５】
すなわち、本発明は、イオン性物質や生理活性物質・毒素などの吸着、除去などに好適に使用し得る材料として有用な、活性ハロゲン含有置換基と環状ペプチド殘基を側鎖にもち、かつ、加工性のよい、新規なポリスルホン重合体の製法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
本発明の他の目的は、以下の説明から明らかにされる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のポリスルホン重合体は、主鎖の芳香族ポリスルホンに、側鎖官能基としてアミノ基をもつ環状ペプチド殘基を結合してなることを特徴とするもので、本発明においては、次の好ましい態様を有している。
【００１２】
本発明のポリスルホン重合体の製法は、主鎖の芳香族ポリスルホンに側鎖官能基として活性ハロゲン含有置換基を繰り返し単位あたり０．００１以上、０．１以下の密度で有する重合体の溶液と、アミノ基をもつ環状ペプチド化合物の溶液を混合し反応せしめ、反応混合物を大過剰の希塩酸中に入れることを特徴とするものである。
【００１３】
そして、本発明のポリスルホン重合体の製法で得られるポリスルホン重合体は、これを単独で、または、他の芳香族ポリスルホン等のポリマーとブレンドして成形して成形品とする他、これを既製の他のポリマーからなる成形品にコーティングして使用することもでき、これらは、内毒素除去剤として、好適には体外循環カラムに充填され使用に供される。
【００１４】
本発明でいう、主鎖の芳香族ポリスルホンに、側鎖官能基としてアミノ基をもつ環状ペプチド殘基を結合してなるポリスルホン重合体とは、主鎖に芳環香核とスルホニル基をもつポリスルホン重合体であって、その芳香核の一部が環状ペプチド殘基を結合しているものを示す。好ましい環状ペプチド殘基の結合状態を化学式で表すと、下記一般式(1)
−（ＣＨ₂）n −Ａ−（ＣＨ₂）m −Ｙ（1）
（式中、ｎとｍは０以上２０以下の整数を表し、ｎとｍは同一でも異なっていてもよい。Ａは酸素原子、硫黄原子、窒素原子、尿素基、アミド基またはメチレン基を示し、Ｙはアミノ基をもつ環状ペプチド殘基を示す。）で示される基で表される。
【００１５】
本発明における芳香族ポリスルホン重合体の具体例としては、その主鎖が市場に広く出回っているポリ（ｐ−フェニレンエーテルスルホン）：−｛（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−ＳＯ_２−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｏ−｝ｎ−やユーデル・ポリスルホン：−｛（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−ＳＯ_２−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｏ−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｃ（ＣＨ_３）_２−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｏ｝ｎ−のほか、−｛（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−ＳＯ_２−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｏ−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｏ｝ｎ−、−｛（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−ＳＯ_２−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｓ−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｏ｝ｎ−、−｛（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−ＳＯ_２−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｏ−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｃ（ＣＦ_３）_２−（ｐ−Ｃ_６Ｈ_４）−Ｏ｝ｎ−などの構造を有する重合体およびこれらの共重合体に対し、その芳香核に、好適には上記一般式（１）で表される環状ペプチド残基を結合させたものであって、かつ、それらが、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ジメチルスルホキシドなどの有機溶媒に可溶であるものを挙げることができる。
【００１６】
上記一般式（1）で表される環状ペプチド残基が、主鎖のポリスルホンに結合している位置はどこでもよく、特に限定はされないが、かかる環状ペプチド残基はアミドメチル化反応によって導入することが容易なので、この場合、主鎖のエーテル基に対してオルト位置に結合したものが得られる。例えば、ビスフールＡとジ（クロルフェニル）スルホンから合成されるユーデル・ポリスルホンでは、ビスフェノールＡの酸素原子からオルトの位置に一般式（１）で表される環状ペプチド残基が入ったものが得られる。
【００１７】
本発明において、可溶性ポリスルホン重合体中における一般式（１）で示される環状ペプチド残基の適正な量、即ち、密度は幹となる重合体の化学構造および用途によって異なるが、少なすぎるとその機能が発現されない。一方、芳香族ポリスルホンの優れた機械的性質は、主鎖分子の凝集性によるところが大きいため、主鎖の芳香核に置換基をたくさん入れすぎると、その優れた機械的性質が失われる。したがって、一般式（１）で表される環状ペプチド残基の量が多すぎると、単独では強靭な膜になりにくく、また、それを補うためにポリスルホンと混合して用いる場合にしても、ポリスルホンとの相溶性が悪くなり、うまく成膜できなくなるので、通常、繰り返し単位当たり０．０００１〜０．５個、とりわけ、０．００１〜０．２個が好ましい。
【００１８】
本発明において、アミノ基をもつ環状ペプチドは、好ましくは２個以上、５０個以下のアミノ酸からなる環状ペプチドであって、その側鎖に１個以上のアミノ基をもち、その側鎖が１個以上あるものであり、その具体例としてはポリミキシンＢ、ポリミキシンＥ、コリスチン、グラミシジンＳあるいはこれらのアルキルあるいはアシル誘導体などをあげることができる。ここでのアミノ基は、吸着の特異性を発揮するためにあると共に、主鎖であるポリスルホンとの結合に利用される。
【００１９】
本発明において、上記重合体（および共重合体）の分子量は、成形できるものであればよく特に制限はないが、通常、５０００以上１００万以下、とりわけ、１万以上２０万以下のものが好ましく用いられる。
本発明において、ポリスルホン重合体は、主鎖の芳香族ポリスルホンに、側鎖官能基として、活性ハロゲン含有置換基を、繰り返し単位あたり０．００１以上、０．５以下の密度で有する重合体の溶液と、アミノ基をもつ環状ペプチド化合物の溶液を混合せしめ反応させることにより、製造することができる。具体例をあげると、ハロアセトアミドメチル化ポリスルホンの溶液中に対応したアミノ基をもつ環状ペプチドを加えて、０〜１００℃の温度で反応させることにより、容易に製造することができる。
【００２０】
環状ペプチドの量は、ハロアセトアミドメチル基に対し等モルあればよく、特に制限はないが、再現性よく、ポリスルホン重合体を得るためには２倍モル以上用いることが望ましい。とりわけ、環状ペプチドがポリミキシンＢのように分岐のあるポリアミンの場合は、重合体を得るためにはポリミキシンＢを大過剰用いることが好ましい。
【００２１】
また、反応溶媒としては、均一系で反応させる場合には、テトラヒドロフラン、ジメチルスルホキシド、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−メチルピロリドンなどのポリスルホン誘導体とアミノ基をもつ環状ペプチドの両者を溶解する溶媒が好ましく用いられる。
【００２２】
本発明で得られるポリスルホン重合体は、ジメチルスルホキシド、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−メチルピロリドン等の溶媒に可溶性のポリスルホン重合体であり、それ自体で繊維、フィルム、中空糸および粒体などに成形し成形体とし、吸着剤、あるいは、より高度な機能をもつ吸着剤の製造中間体として用いることができ、また、ナイロン、ポウレタン、ポリイミドなどの繊維、フィルム、中空糸などの成形品の表面に塗布して用いることもてきる。本発明の実施においては、ポリスルホン重合体を単独で成形あるいは塗布に用いることもできるが、他のポリマー、例えば、他の芳香族ポリスルホン、ポリウレタン、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド等のポリマーとブレンドして使用することもできる。
【００２３】
これらは、エンドトキシンに対する吸着性があるので、細胞培養用器具、体外循環用カラム、人工血管、カテーテル等への用途に好適であるが、本発明ではこれらの用途に限定されるものではない。
【００２４】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本実施例中の赤外線吸収スペクトルとアミノ酸分析の評価方法は、以下に従った。
【００２５】
１．赤外線吸収スペクトル：
島津フーリエ変換赤外分光光度計ＦＴ−ＩＲ４３００を用い、フィルム状またはＫＢｒ錠剤に成形して測定した。
【００２６】
２．アミノ酸分析：
０．１ｇのポリマーを１０ｍＬの６Ｎ塩酸とともにガラス封管に封入し、１１５℃で１５時間加熱して、加水分解した後、減圧濃縮した。この液についてアミノ酸分析を行なって、含まれているペプチドの量を求めた。
【００２７】
［実施例１］
ニトロベンゼン２１ｍＬと硫酸４２ｍＬの混合溶液を０℃に冷却後、５．７ｇのＮ−メチロール−α−クロルアセトアミドを加えて溶解し、これに１Ｌの冷ニトロベンゼンを加えた後、これに、２００ｇのユーデルポリスルホンＰ３５００（ポリマーの分子量は３万）を１Ｌのニトロベンゼンに溶かした溶液を、よく撹拌しながら加えた。そして、これをさらに室温で３時間撹拌した。その後、反応混合物を大過剰の冷メタノール中に入れ、得られたポリマーを沈殿させた。沈殿物をメタノールでよく洗った後、乾燥して、２０４ｇの置換率０．１のα−クロルアセトアミドメチル化ポリスルホン（重合体−Ａ）を得た。このポリマーは赤外線吸収スペクトルで１６７０ｃｍ^-1にアミド基の吸収を示した。
【００２８】
次に、ポリミキシンＢ硫酸塩８ｇを２８０ｍＬのジメチルスルホキシドと２００ｍＬのジメチルアセトアミドの混合溶媒に溶かし、５Ｎ−水酸化ナトリウム５ｍＬを加えた溶液に、上記で得た重合体−Ａの１６ｇを２００ｍＬのジメチルアセトアミドと２００ｍＬのジメチルスルホキシド２００ｍＬからなる混合溶媒に溶かしたものを加え、室温で４８時間撹拌した。反応混合物を大過剰の希塩酸中に入れ、ポリマーを沈殿させ、沈殿物を水でよく洗った後、乾燥して、１７．５ｇの本発明の重合体−１を得た。このポリマーをアミノ酸分析した結果、ポリミキシンＢ結合量はポリマー１ｇあたり２４０ｍｇであった。
【００２９】
このポリマーはジメチルホルムアミドとジメチルアセトアミドによく溶けるものであった。このポリマーのジメチルホルムアミド溶液をガラス上に塗布し、真空乾燥したところ、強靭なフィルムが得られた。
【００３０】
［実施例２］
実施例１で得られた重合体−１の２ｇを１８ｍＬのジメチルアセトアミドに溶かし、ガラス板上にキャストした後、水の中に入れて凝固させ、成膜したところ、ポリスルホンを成膜したものと変わらぬ柔軟な半透膜（厚さ２００μｍ）が得られた。
【００３１】
この膜を直径４２ｍｍのポンチで打ち抜き、円板状の膜を得た。円板状の膜１枚をエンドトキシンの牛胎児血清溶液（Ｅ．ｃｏｌｉＯ１１１：Ｂ４を１０ｎｇ／ｍＬ濃度に溶かしたもの）１５ｍＬ中に入れ、１時間振盪した後、溶液のエンドトキシンを和光純薬製のリムラスＥＳテストワコー試薬とトキシノメーターを用いて測定したところ、エンドトキシン濃度が１ｎｇ／ｍＬまで低下していた。
［実施例３］
実施例１で得られた重合体−１の１ｇを５０ｍＬのジメチルホルムアミドに溶かした溶液に、ナイロン６繊維（７０デニール−５２フィラメント）の筒編み６ｇを１日浸した後、遠心脱水し、次いで、５０℃で真空乾燥して、コーティング糸の編み地を得た。この編み地０．２ｇを、エンドトキシンの牛胎児血清溶液（Ｅ．ｃｏｌｉＯ１１１：Ｂ４を１０ｎｇ／ｍＬ濃度に溶かしたもの）１５ｍＬ中に入れ、１時間振盪した後、溶液のエンドトキシンを和光純薬製のリムラスＥＳテストワコー試薬とトキシノメーターを用いて測定したところ、エンドトキシン濃度が１ｎｇ／ｍＬまで低下していた。
【００３２】
［実施例４］
ニトロベンゼン１０ｍＬと硫酸２１ｍＬの混合溶液を０℃に冷却後、２．９ｇのＮ−メチロール−α−クロルアセトアミドを加えて溶解し、これに１Ｌの冷ニトロベンゼンを加えた後、これに、２００ｇのユーデルポリスルホンＰ３５００を１Ｌのニトロベンゼンに溶かした溶液を、よく撹拌しながら加えた。さらに、室温で３時間撹拌した。その後、反応混合物を大過剰の冷メタノール中に入れ、ポリマーを沈殿させた。沈殿物をメタノールでよく洗った後、乾燥して、２０１ｇの置換率０．０５のα−クロルアセトアミドメチル化ポリスルホン（重合体−Ｂ）を得た。
ポリミキシンＢ硫酸塩４ｇを１５０ｍＬのジメチルスルホキシドと１５０ｍＬのジメチルアセトアミドの混合溶媒に溶かし、５Ｎ−水酸化ナトリウム３ｍＬを加えた溶液に、上記で得た重合体−Ｂの１６ｇを２００ｍＬのジメチルアセトアミドと２００ｍＬのジメチルスルホキシド２００ｍＬからなる混合溶媒に溶かしたものを加え、室温で４８時間撹拌した。反応混合物を大過剰の希塩酸中に入れ、ポリマーを沈殿させ、沈殿物を水でよく洗った後、乾燥して、１６．０ｇの本発明重合体−２を得た。このポリマーをアミノ酸分析した結果、ポリミキシンＢ結合量はポリマー１ｇあたり１０５ｍｇであった。
【００３３】
このポリマーはジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドによく溶けるものであった。このポリマーのジメチルホルムアミド溶液をガラス上に塗布し、真空乾燥したところ、強靭なフィルムが得られた。
【００３４】
このポリマーのジメチルアセトアミド溶液をガラス上に塗布し、水の中に入れて成膜した結果、ポリスルホンの場合と比較して機械的特性の変わらない半透膜が得られた。
【００３５】
［実施例５］
グラミシジンＳ塩酸塩１ｇを５０ｍＬのジメチルアセトアミドに溶かし、５Ｎ−水酸化ナトリウム１ｍＬを加えた溶液に、実施例１で得た重合体−Ａの４ｇを５０ｍＬのジメチルアセトアミドに溶かしたものを加え、室温で４８時間撹拌した。反応混合物を大過剰の希塩酸中に入れ、ポリマーを沈殿させ、沈殿物を水でよく洗った後、乾燥して、４ｇの本発明重合体−３を得た。このポリマーをアミノ酸分析した結果、グラミシジンＳ結合量はポリマー１ｇあたり２３５ｍｇであった。
【００３６】
このポリマーはジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドによく溶けるものであった。このポリマーのジメチルホルムアミド溶液をガラス上に塗布し、真空乾燥したところ、強靭なフィルムが得られた。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、加工性に優れ、エンドトキシンなどの生理活性物質の吸着、分離材料として有用な可溶性芳香族ポリスルホン重合体が得られる。
【００３８】
また、この芳香族ポリスルホン重合体は、シャーレ、瓶、膜、繊維、中空糸、粒状物またはこれらを用いた組み立て品などの成形品の形で、アフィニティークロマトグラフ用吸着剤、治療用血液処理剤として好適に使用することができる。

Claims

主鎖の芳香族ポリスルホンに、側鎖官能基としてハロアセトアミドメチル基を繰り返し単位あたり０．００１以上、０．１以下の密度で有する重合体の溶液と２個以上、５０個以下のアミノ酸からなる環状ペプチドであって、その側鎖に１個以上のアミノ基をもち、その側鎖が１個以上あるものの溶液を混合し反応せしめ、反応混合物を大過剰の希塩酸中に入れることを特徴とするポリスルホン重合体の製法。