JPH0316626A

JPH0316626A - 親水性多孔膜

Info

Publication number: JPH0316626A
Application number: JP1149494A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Toyomoto; 豊本　和雄
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1989-06-14
Filing date: 1989-06-14
Publication date: 1991-01-24

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は製薬工業、一般工業または医療分野において、
蛋白成分を精製分離するのに好適な非特異的吸着性を有
する親水性多孔膜に関する。

（従来の技術）従来、製薬工業においては、その製造された各種薬液よ
り、菌又は微粒子を除去するに当り、多くのミクロフィ
ルターが使用されている。

これらのミクロフィルターには多くのタイプの平膜（デ
ィスク状）又はプリーツ状のカートリ・ソジよりなる親
水性膜が使用されてきた。これらの膜は大部分がｌ回限
りの使用で廃棄されてしまう、いわゆるディスポーザル
タイプの用途にしか適用されないものであって、繰返し
使用するか、長期間連続又は断続的に使用する用途では
適用され得なかった。繰返し使用又は長時間使用のため
の膜として、最近、中空糸状のミクロフィルターが実用
化されつつある。この中空糸状ミクロフィルターは、中
空糸状であるためにクロスフローと呼ばれる平行流方式
の濾過ができ、膜面への懸濁物（菌又は微粒子）の付着
の防止が可能で、かつ、逆洗洗浄等により濾過性能を回
復させることができる。

この中空糸ミクロフィルターの出現により、ノ＜イオリ
アクターへの適用や、無菌化酵素等への応用等、飛躍的
に膜精製の分野が拡大した。ただし、前記の中空糸状膜
はほとんどがポリオレフィンから成る疎水性の膜である
ので、実液に採用する前に、あらかじめエチルアルコー
ル等で一時的に膜を濡らしておく必要があり、その途中
で膜を乾燥させることは極力防がねばならなかった。か
つ、濾過中、溶解威分の膜への吸着が生じることもあり
好ましいものではなかった。

実際に、輸液や注射液は比較的高価なために、膜はでき
るだけホールドアップ量が少なく、かつ、取扱いが簡便
であることが必要で、そのためにも膜が乾燥状態でもそ
のまま直ちに使用できることが必須条件となりづつある
。

なお、このポリオレフィン製の中空糸状膜のほかに、ポ
リビニルアルコール改質膜も上市されているが、この膜
は機械的強度が低く、いったん乾燥するとさらに機械的
強度が低くなり、繰返し安定して使用することは事実上
不可能で、輸液製品のファイナルフィルター等にはほと
んど使用されていない。

一方、ポリオレフィン中空糸状膜を化学修飾することに
よって親水化をはかる方法は数多く提案されている。た
とえば、ポリオレフィンを発煙又は無水硫酸、クロルス
ルホン酸等によりスルホン化する方法、アクリル酸等を
グラフトすることによりスルホン基又はカルボキシル基
を導入する方法、などがある。

しかし、これらの膜で例えば蛋白質、アミノ酸、塩類等
を加えた薬液を精製すると、濾過後、濾液が膜への吸着
、反応等のために変質することがしばしばであった。し
たがって、その優れた機械的性能にも拘わらず、これら
の膜を輸液、注射薬等の精製に使用することが不可能で
あった。

また、特開昭６２−１７９５４０号公報にはポリエチレ
ン膜に酢酸ビニルをグラフトさせたのち、ケン化させた
改質膜が開示されているが、グラフト後に後処理を必要
とし、膜製造が煩雑であった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、製薬工業等の輸液、注射液等の薬液中より菌
又は微粒子を除去精製するに際し、長時間繰返し使用で
き、かつ、膜が乾燥状態のままで直ちに使用可能であり
、さらに濾液を変質させない、極めて有用な多孔膜を提
供することにある。

（問題点を解決するための手段）この発明は、（１）　　ポリオレフィン、またはオレフィンとハロゲ
ン化オレフィンの共重合体からなる基材膜の膜表面およ
び孔の表面に主体的に、多孔膜に対し０．　１〜５０重
量％のボリビニルビロリドンを有する平均孔径が０．０
１〜５μｍ１空孔率が２０〜８０％の親水性多孔膜、お
よび（２）基材膜が実質的に三次元網目構造を有する内径０
．　１〜１０ｍｍ、厚さ０，０５〜５Ｍの中空糸状膜で
ある上記（１）記載の親水性多孔膜に関する。

以下本発明について具体的に説明する。

本発明において基材膜はポリオレフィン、オレフィンと
ハロゲン化オレフィンとの共重合体、ポリフッ化ビニリ
デン等の疎水性の多孔性膜であることが必要で、これは
基材膜として必要な機械的性質の保持に役立つ。

ここで、前記のポリオレフィン、オレフィンとハロゲン
化オレフィンとの共重合体の具体例としては、ポリオレ
フィン樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リブチレン又は前記の２種以上の混合物、又はエチレン
、プロピレン、ブテン、ヘキセンから選ばれる１種以上
と、テトラフルオ口エチレン、クロロトリフルオ口エチ
レンから選ばれる１種以上からなる共重合体等が採用さ
れる。

ポリビニルピロリドンの含有量は多孔膜に対して０．　
１〜５０重量％、好ましくは１〜２０重量％である。

ここで、ポリビニルピロリドンの量は、膜のかなりマク
ロ的な重量を基準にした値のことであり、膜表面の一部
、または内部の一部だけを取り出した重量のことではな
い。基材膜の優れた機械的性質を保持したまま親水化処
理するには、できるだけ孔の表面により優先的にポリビ
ニルピロリドンを含有させたほうが目的を達しゃすい。

しかし、本発明でいうポリビニルピロリドンの量とは、
膜の全面にわたって平等に加味測定された値を示してお
り、ごく微視的な観点での重量を意味してぃない。

本発明の親水性多孔膜は、平均孔径０．０１μないし５
μの範囲にある。ここで平均孔径とは、ＡＳＴＭ　　Ｆ
３１６−７０に記載されでいる方法で得られた値を指し
ており、通常エアーフロー法と呼ばれ、空気圧を変えて
乾燥膜と湿潤膜の空気透過流束を測定し、その比から求
めるものである。

本発明の多孔膜の平均孔径の範囲は、実用性能上から設
定されたものであり、これ以外の範囲では透過速度もし
くは微粒子除去効果等の点で不適当である。

本発明の多孔膜の空孔率は２０ないし８０％の範囲にあ
る。ここで、空孔率とは、あらか、じめ膜を水等の液体
に浸漬し、その後乾燥してその前後の重量変化から測定
されたものである。空孔率が本発明の範囲以外では、そ
れぞれ透過速度、機械的性質等の点で好ましくない。

本発明の多孔膜のベースとなる基材膜の孔構造としては
、いわゆる延伸法や電子線照射後化学処理するエッチン
グ法などにより得られる直孔貫通型の孔構造よりも、例
えば特公昭５９−３７２９２号公報、特公昭４０−９５
７号公報及び特公昭４７−１７４６０号公報に示された
ミクロ相分離法や混合抽出法などにより形成される三次
元網目構造からなるものが好ましい。特に、特開昭５５
−１３１０２８号公報に示された構造体が好ましい。

基材膜の形状は、平膜状、チューブ状、中空糸膜状のい
ずれも適用可能であるが、内径０．　１ないしｌＯミリ
、厚み０．０５ないし５ミリなる形状を有する中空糸タ
イプのものが好ましい。

この発明の親水性多孔膜は、例えば基材膜にビニルビロ
リドンをグラフト重合することにより得られる。

基材膜にグラフトさせる方法には、化学処理法等の方法
もあるが、電離性放射線を基材膜に照射する方法が最も
良い。この方法は基材膜を化学的に劣化させることが少
ない、フリーの重合体が出来にくい、さらに製造された
多孔膜が機械的、化学的に優れており、濾過性能も良い
というメリットがある。

用いられる電離性放射線は、α線、β線、γ線、加速電
子線、Ｘ線などであるが、実用的には電子線又はγ線が
好ましい。グラフト重合させる方法としては、多孔性基
材膜とモノマーの共存下に放射線を照射し、グラフト重
合させる同時照射法と、基材膜のみにあらかじめ放射線
を照射し、その後基材膜にモノマーを接触反応させてグ
ラフト重合させる前照射法がある。同時照射法では基材
膜へのモノマーのグラフト重合が進行すると同時に、グ
ラフト重合に関与しないモノマーのみが単独重合し、基
材膜の孔を閉塞するという問題が生じるので、前照射法
が好ましい。前照射法では、基材膜にモノマーを接触さ
せる以前に基材膜にあらかじめ放射線を照射し、できる
だけ真空状態にしたのちモノマーと気相中で接触させる
。温度は１００℃以下、好ましくは１５℃〜９０℃の低
温でモノマーと接触させてグラフト重合を行なう。放射
線を照射したのちに基材膜を低温保存しない場合は、生
成ラジカルが急速に減衰し、室温（２５℃）で３０分経
過するとその数は半分に賜る。さらに、それと同時に生
成ラジカルが微量の吸着酸素と反応し、目的物質の耐熱
耐薬品性を損なうという欠陥を生じる。基材膜にグラフ
トされるモノマーとしては、■−ビニル−２−ピロリド
ンが一般的に用いられる。なお、モノマーをグラフトす
ることによる膜の透水量の低下は、特開昭６２−２５８
７１）号、同６２−２９８４０５号各公報に記載された
方法などにより防止することができる。

グラフト重合により親水性基を基材膜に結合させた多孔
膜は化学的に安定で、処理によって親水性が低下するこ
とがない。本発明の最も好ましい態様は、基材膜の膜表
面および孔の表面に主体的に、ポリビニルビロリドンを
含有する側鎖がグラフト結合された膜である。

他の態様としては、基材膜の膜表面および孔表面に、コ
ーティング、または表面モノマー重合と架橋処理によっ
てポリビニルピロリドンが含有されているものがあげら
れる。

以下、実施例により本発明の構成及び効果を具体的に述
べるが、いずれも本発明を限定するものではない。

実施例及び比較例微粉硅酸（エアロジル）２３．１重量部、ジブチルフタ
レート（ＤＢＰ）５５．４重量部、ポリエチレン樹脂粉
末〔旭化成ＳＨ−８００グレード）２１．５重量部の組
成物をあらかじめ予備混合した後、３０ミリニ軸押出機
で内径０．７ｍｍ，厚み０．２５ｍｍの中空糸状に押出
した後、ｌ，　ｌ，　１，一トリクロルエタン〔クロロ
セン　ＶＧ（商品名）〕中に６０分間浸漬しＤＢＰを抽
出した後、更に温度６０℃の苛性ソーダ４０％水溶液中
に約２０分浸漬して微粉珪酸を抽出したあと、水洗、乾
燥した。

得られた多孔性膜に、電子加速器（加圧電圧１．５Ｍｅ
Ｖ、電子線電流１ｍ．Ａ）を用いて窒素雰囲気下１００
ＫＧＹで照射した後、あらかじめ溶存酸素を０．　１　
ｐｐｍ以下にしたｌ−ビニル−２−ピロリドン蒸気をあ
ててグラフトさせた。

得られたグラフト膜（実施例膜）は、平均孔径０．２５
μｍ１空孔率６２％、ポリビニルビロリドンの重量が５
．　０重量％であった。また、透水量は純水２５℃で５
　０　０　１／ｈｒ・ｒｒｒ　（内面積）・ａｔｍであ
った。

比較のため、実施例膜とほぼ同じ透水量が得られるよう
に基材膜の原料組或比を調整し、実施例と同様な条件下
で中空糸状に押出し、微粉硅酸の抽出を行った。得られ
た未処理ポリエチレン中空糸膜（比較例膜（Ａ））は、
平均孔径０．２７μｍ、空孔率６５％、透水量は５　２
　０　ｆ／ｈｒ・ｒｒｒ−ａｔｍであった。

さらに、上記比較例膜（Ａ）に、特・開昭６２−１７９
５４０号公報の実施例１に示される方法でポリビニルア
ルコールをグラフトし、ポリビニルアルコールのグラフ
ト量６０％、平均孔径０．２６μｍ、空孔率６４％、透
水量４　８　０　／／ｈｒ−ｒｄ−ａｔｍの比較例膜（
Ｂ）を得た。なお、グラフト量は重量法によった。

得られた３種類の膜の性能は以下のようであった。

以下　余白である。

比較例膜（Ａ）０１００１）乾燥膜での透水量（１ｋｇ７０圧時）／エタノール
浸漬膜の透水量（ｌｋｇ／７０圧時）単糸２０ｃｍで２
５℃で測定。

２）比較例膜（Ａ）の吸着量を１００としたときの値。

膜をエタノール浸漬後、ｐＨ７．２のリン酸緩衝生理食
塩水（Ｐ　Ｂ　Ｓ）で置換し、牛血清γ−グロプリン溶
液（ｌｋｇ／ｇ　　ＰＢＳ）に浸漬し測定。

上表に示されるように、実施例膜は未処理の比較例膜（
Ａ）に比べて蛋白非吸着性にすぐれており、ほぼ同量の
ポリビニルアルコールをグラフトさせた比較例膜（Ｂ）
に比べてもすぐれている。

（発明の効果）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリオレフィン、またはオレフィンとハロゲン化
オレフィンの共重合体からなる基材膜の膜表面および孔
の表面に主体的に、多孔膜に対し０．１〜５０重量％の
ポリビニルピロリドンを有する平均孔径が０．０１〜５
μｍ、空孔率が２０〜８０％の親水性多孔膜。
（２）基材膜が実質的に三次元網目構造を有する内径０
．１〜１０ｍｍ、厚さ０．０５〜５ｍｍの中空糸状膜で
ある請求項（１）記載の親水性多孔膜。