JPH04325161A - Membrane for artificial lung having excellent blood affinity - Google Patents

Membrane for artificial lung having excellent blood affinity

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JPH04325161A
JPH04325161A JP3122574A JP12257491A JPH04325161A JP H04325161 A JPH04325161 A JP H04325161A JP 3122574 A JP3122574 A JP 3122574A JP 12257491 A JP12257491 A JP 12257491A JP H04325161 A JPH04325161 A JP H04325161A
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membrane
blood
excellent blood
lung
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Hideyuki Yokota
英之 横田
Masakazu Tanaka
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Abstract

PURPOSE:To provide the membrane for artificial lungs which has high strength, does not clog, does not induce a wet lung over a long period of time, and has excellent blood affinity and gas permeability. CONSTITUTION:This membrane for artificial lungs consists of hollow fibers of a polyolefin system as a base material and is formed by coating the surface of this base material with polysiloxane or polyurethane or polyurethane urea contg. specific polyether polyol.

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  O
xygenator)などのガス交換器の酸素交換膜に
関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an artificial heart-lung machine used to maintain blood circulation and oxygen supply during open-heart surgery, an artificial lung that takes over the lung function of patients with lung failure, and long-term extracorporeal circulation. ECMO (Extr
a Corporate Membrane O
It relates to oxygen exchange membranes for gas exchangers such as xygenator).

【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)。
[Prior Art] Currently, the gas exchanger (the part that adds oxygen to blood and removes carbon dioxide to convert venous blood into arterial blood) of commercially available heart-lung machines used in open heart surgery Depending on the mechanism, it is roughly divided into the following three types: (1) Gas-
Direct blood contact type (bubble type, film type, etc.); (2) Type that performs gas exchange through small holes (several hundred to several thousand angstroms in diameter) (hollow fiber type, laminated type, etc.); (3)
) Gas diffusion type (a type in which gas dissolves and diffuses into a homogeneous membrane and permeates through the membrane).

【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。
[Problems to be Solved by the Invention] Among the above-mentioned conventional techniques, (1) injects oxygen directly into venous blood in the form of bubbles,
It is the type that causes arterial blood. In this method, direct contact between blood and oxygen gas destroys red blood cell membranes and increases free hemoglobin. In other words, hemolysis is likely to occur. Furthermore, since oxygen gas is directly blown into the blood, this gas remains in the blood in the form of fine bubbles. This is difficult to remove and causes great damage to the blood. Therefore, it is difficult to provide cardiopulmonary function for a long period of 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。
[0004] In the type (2) in which gas exchange occurs through the small holes, there is no direct contact between blood and gas as in the type (1), so there is a risk of damage to the blood or the mixing of gas bubbles into the blood. Such problems will be resolved. However, because water in the blood and plasma components seep out through the small pores, the gas exchange ability decreases over time. Furthermore, the material of such a membrane is
Usually, polypropylene is used, and these materials have poor blood compatibility. In other words, when these materials are used, activation of blood coagulation factors and complement occurs, and furthermore, platelets and white blood cells are likely to aggregate or thaw. To suppress these reactions, it is necessary to administer large amounts of anticoagulants such as heparin. Large doses of heparin tend to cause bleeding, which can be life-threatening. As described above, it is impossible to use the type (2) type gas exchanger for a long period of time because organ failure due to bleeding or damage to blood cell components occurs frequently.

【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 type (3), gas exchange is performed through a homogeneous membrane surface, so there is no problem of damage to blood cells or incorporation of gas bubbles into the blood as in type (1), and (2) Unlike other types, it does not have the disadvantage of exuding water and plasma components. Membranes of this type are usually prepared from silicone rubber (silicone-based polymers). Silicone rubber is said to have relatively good blood compatibility compared to other materials. Thus, among the gas exchangers of types (1) to (3), type (3) is considered to be the most suitable. However, this film also has the following drawbacks. (a) Since silicone rubber alone has low strength, it is necessary to increase the film thickness or fill it with filler as a reinforcing agent to maintain the strength. For this reason, gas diffusion slows down and oxygen exchange capacity is low. (b) The blood compatibility of silicone rubber is still not sufficient, and blood coagulation occurs, so large doses of heparin are required when using it, which can easily cause bleeding, which can be life-threatening. I'm going to call you. (c) Activation of complement causes changes in the blood coagulation system, increased permeability of blood vessel walls (for white blood cells, lymphocytes, etc.), and an increase in white blood cells. As a result, fever and shock symptoms may occur, which can be life-threatening, and recovery after surgery may be delayed. An artificial heart-lung machine having this type of gas exchanger can only be used for two to three days at most, and the survival rate is close to zero if the machine continues to be used for a longer period of time.

【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藻強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60−2415
67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。
For example, the following polymers have been studied as materials that can be used in place of the silicone rubber film in (3) above. Examples for improving the strength of (a) include U.S. Pat.
No. 419,635 discloses the production of silicone polycarbonate copolymers. Additionally, U.S. Patent No. 3767
No. 737 discloses a method for producing a thin film made of the copolymer. JP-A-61-430 discloses a selective gas permeable membrane made of polyurea obtained by reacting diaminoliposiloxane, an isocyanate compound, and a polyvalent amine. Furthermore, JP-A-60-2415
Specification No. 67 (Polymer Basic Technology Research Group Number: PM-80
) discloses a gas selective permeation membrane made of polyurethaneurea obtained by reacting diaminopolysiloxane, an isocyanate compound, and a polyhydric hydroxy compound containing tertiary nitrogen. Although these polymers have relatively high strength, their blood compatibility is still not sufficient.
Problems (b) and (c) above have not yet been solved. Furthermore, the polymers described in JP-A-61-430 and JP-A-60-241,567 have two types of bonds with completely different polarities, siloxane bonds and urea bonds, in their molecules, so when forming a film, It is difficult to select a solvent for this, making it 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。
As a material that can solve the blood coagulation problem described in (b) above, there is a material described in Kobunshi Ronshu, 36, 223 (
(1979) discloses heparin bound to certain polymers through ionic bonds. The polymer used is a tertiary copolymer of dimethylaminoethyl methacrylate, methoxypolyethylene glycol methacrylate, and glycidyl methacrylate, whose tertiary amino groups are quaternized, blended with polyurethane, and crosslinked by heat treatment. . Moldings made from this material slow release of heparin from its surface, thus inhibiting blood clotting. However, the gas permeability is not sufficient and it cannot be used for artificial heart-lung machines. JP-A-58-188458 discloses an antithrombotic elastomer made of polyurethane or polyurethane urea containing polysiloxane in its main chain. but,
The antithrombotic properties of this elastomer cannot be said to be sufficiently high. Furthermore, gas permeability is not sufficient and complement activity is not suppressed, so it cannot be used for the above-mentioned purposes.

【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。
Many materials that can solve the problem of complement activation in blood described in (c) are found in the field of dialysis membranes for dialysis-type artificial kidneys. For example, artificial organs 16(2), 818
-821 (1987), the diethylaminoethylated cellulose membrane has the following properties compared to the original cellulose membrane:
It has been reported that it significantly suppresses complement activation during dialysis. However, this membrane has poor gas permeability and is therefore difficult to be used as a membrane material for oxygenators.

【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。
Furthermore, Japanese Patent Publication No. 54-18518 discloses that a new copolymer containing an aqueous component, a hydrophobic component, and a quaternary ammonium salt component as essential units and heparin exhibits a negative standard membrane potential difference. An anticoagulant medical material is disclosed. However, since this material does not have gas permeable segments, it not only has no gas permeability at all, but even if a gas permeable segment is introduced into this copolymer, it is not mentioned in the text. 5 to 80% by weight of the cationic copolymer in equilibrium with water.
If the copolymer contains water, water and plasma will pass through the membrane made of this copolymer (wet rung), and gas permeability will decrease over time, and active ingredients in the body will leak out. It becomes difficult to sustain the life of living organisms.

【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。
[0010] In order to improve the above-mentioned conventional drawbacks, as a result of intensive research, we have developed a gas permeable material that has long-term gas permeability without causing wet lungs and has excellent long-term blood compatibility. We succeeded in this and have already applied for a patent. However, since this material has a limited content of polysiloxane, which is a segment having gas permeability, its gas permeability was slightly inferior compared to commercially available silicone rubber membranes. Further, although polyurethane has been introduced to maintain strength, the strength is still not sufficient, and when formed into hollow fibers, there are drawbacks such as clogging in some parts.

【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。
[Means for Solving the Problems] The present invention solves the above-mentioned conventional drawbacks, and its purpose is to provide long-term gas permeability with almost no occlusion and without causing wet rung over a long period of time. It is an object of the present invention to provide a gas exchange membrane for an artificial heart-lung machine, which has the following properties and 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):および必要に応じて他の
ポリアミンまたはポリオール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 oxygenator membrane having excellent blood compatibility of the present invention is made of diisocyanate (DI): a polysiloxane (NOPS) having a hydroxyl group or an amino group capable of reacting with an isocyanate group at the molecular end (NOPS): a tertiary amino group. A polyurethane or polyurethane urea obtained by reacting a polyether polyol (NPO) with: and other polyamines or polyols as necessary, some or all of the tertiary amino groups contained in the polyurethane or polyurethane urea Quaternary chlorinated polyurethane (PU)
Alternatively, it is characterized in that a polyolefin hollow fiber is coated with polyurethane urea (PUU). The total number of carbon atoms contained in the side chain groups bonded to the quaternary chlorinated nitrogen is preferably 7 to 16. The number of carbon atoms in the side chain referred to here refers to the number of carbon atoms in the side chain bonded to the tertiary amine in the NOP of the present invention, for example, as shown in the following chemical formula 1, which is preferably summarized and included in the NOP of the present invention. It refers to the total number of carbon atoms in R2 and the number of carbon atoms in the group from the quaternizing agent. The membrane for an artificial lung having excellent blood compatibility of the present invention is characterized in that a cyclic ether is used as a solvent when coating with the above-mentioned PU or PUU. The oxygenator membrane having excellent blood compatibility of the present invention is characterized in that the proportion of PU and PUU in the coated oxygenator membrane is 1 to 50% by weight. The oxygenator membrane having excellent blood compatibility of the present invention is characterized in that it is obtained by treating the above-mentioned coated oxygenator membrane with heparin.

【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1
0のアルキル基を示す。)
[Chemical 1] (R1 and R3 in Chemical 1 are hydrogen or have 1 carbon number
to 3 alkyl group, R2 has 1 to 1 carbon atoms
0 alkyl group. )

【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 in the polyurethane or polyurethaneurea that is the coating material of the present invention includes diisocyanates (aromatic, aliphatic,
alicyclic) can be utilized. Two or more diisocyanates may be used in combination. Hereinafter, two or more of the components used in the polymer serving as the coating material of the present invention, such as polysiloxane and polyether polyol having a tertiary amino group, may be used in combination.

【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 at the molecular end capable of reacting with an isocyanate group is preferably one 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
 および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。)
[Chemical Formula 2] (X and Y in Chemical Formula 2 are each independently -OH,
-NH2 or a substituted amino group having 2 to 10 carbon atoms, R1
and R3 are each independently an alkylene group, oxyalkylene group, aralkylene group, or arylene group having 2 to 10 carbon atoms, and R2 is each independently a carbon number 1 group.
~10 alkyl, aryl, or aralkyl groups, 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
20,000, preferably 500-8,000, more preferably 1,000-4,000. The content of this polysiloxane in the polyurethane or polyurethane urea obtained is between 20 and 95%, preferably between 30 and 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R3 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 、R2 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 polyether polyol (NPO) having a tertiary amino group used in the polyurethane or polyurethane urea serving as the coating material of the present invention is not particularly limited, but preferably NOP containing an amine diol of formula 1.
It can be obtained by polycondensing the amine diol of formula 1 with a strong acid catalyst, but the total number of carbon atoms of R1, R2 and R3 of formula 1 is 2 to 10, preferably 3 to 10.
Preferably, the amine diol No. 8 is used. When the total number of carbon atoms is 3 or less, it has high hydrophilicity, high water and plasma permeability, and high water absorption, so even if it is converted into heparin after quaternization, the heparin release rate is high and it lasts for a long time. Blood compatibility cannot be achieved. Moreover, when the total number of carbon atoms exceeds 10, steric hindrance around the nitrogen atom of the tertiary amino group increases, making quaternization difficult. Furthermore, even if quaternization is allowed to proceed, the steric hindrance is too large, and the salt-forming bond with heparin is weakened, resulting in insufficient heparinization and making it difficult to achieve long-term blood compatibility. Further, it is preferable that R1, R2 and R3 are all 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。
Together with the amine diol represented by formula 1,
Other diols may 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 2,000.

【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
3mmHg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500〜4
000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。
[0020] To prepare the aminopolyether polyol, first, mix other diols as necessary with the amine diol of Chemical Formula 1, add a catalyst, and reduce the amine diol to 150 to 27% under normal pressure.
Heating to 0°C, preferably 200 to 250°C, and distilling off the water produced for 1 to 30 hours, preferably 3 to 20 hours.
Allow to react over time. Then, the pressure is reduced to 10 mmHg or less, preferably 3 mmHg or less, over a period of 0.5 to 6 hours, preferably 1 to 4 hours. When reacted in this reduced pressure state and at the above temperature for 1 to 10 hours, preferably 2 to 7 hours, the molecular weight is 200 to 8000, preferably 500 to 4.
000 aminopolyether polyol is obtained. The basic nitrogen content of this aminopolyether polyol is 1
.. It is 0 to 15.0%, preferably 2.0 to 11.0%. When preparing the polyurethane or polyurethane urea to be used as the coating material of the present invention, the aminopolyether polyol obtained by each of the above methods has 0 tertiary amino groups present in the molecule in the polyurethane or polyurethane urea.
.. 01-3.00 mmol/g, preferably 0.05-3.00 mmol/g
It is used in a proportion of 2.00 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。
[0021]Other polyols or polyamines which may be used as necessary in the preparation of the polyurethane or polyurethane urea to be used as the coating material of the present invention include, for example, low molecular chain extenders and high molecular weight polyols. Low molecular weight chain extenders include diols, diamines and oxyalkylene glycols. The low molecular weight extenders include ethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,
6-hexanediol, neopentyl glycol, ethylene diamine, propylene diamine, 1,4-butylene diamine and 1,6-hexamethylene diamine are preferred. Examples of the high molecular weight polyol include polyoxyalkylene glycol and polyester diol. As polyoxyalkylene glycol, molecular weight is 300
-15,000, preferably 800-8,000 polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol, and the like. Examples of polyester diols include polyester diols obtained from aliphatic diols having 2 to 10 carbon atoms and aliphatic dicarboxylic acids having 6 to 16 carbon atoms, and polyester diols obtained from caprolactones such as ε-caprolactone. Among these high molecular weight polyols, polyester diols are preferred. The content of the high molecular weight polyol in the resulting polymer is 50% or less, preferably 30% or less.

【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。
[0022] The polyurethane or polyurethane urea used as the coating material of the present invention can be prepared by any known method. For example, to prepare polyurethane by a solution polymerization method, first, a polysiloxane represented by Chemical Formula 2 and having a hydroxyl group or an amino group at the molecular end, a diisocyanate, and if necessary, the above-mentioned high molecular weight polyol are added to the isocyanate group. Dissolved in active solvent, 30-15
The reaction is carried out at 0°C, preferably 40-120°C, for 5-300 minutes, preferably 15-120 minutes, with stirring under a nitrogen stream. To this, the above-mentioned aminopolyether polyol (NPO) and, if necessary, the above-mentioned low molecular weight chain extender (low molecular weight diol) were added and heated to 0 to 100°C.
, preferably at 5 to 80°C for 15 to 300 minutes to extend the chain and 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。
Solvents used here include dioxane, tetrahydrofuran, chloroform, carbon tetrachloride, benzene, toluene, acetone, methyl ethyl ketone, N
, N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, mixtures thereof, and the like. In particular, dioxane, tetrahydrofuran,
Methyl ethyl ketone, N,N-dimethylformamide,
N,N-dimethylacetamide and mixtures thereof are preferred. During the reaction, a polymerization catalyst is added as necessary. 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 concentration of 1 to 500 ppm, preferably 5 to 100 ppm. For the preparation of polyurethane, a method may also be adopted in which the above-mentioned monomer components to be used are charged at once and melt-polymerized.

【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10/8〜8/10
、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 of polysiloxane polyol and aminopolyether polyol is 100/1 to 1
/3, preferably 20/1 to 1/5; the molar ratio of the polysiloxane polyol and aminopolyether polyol, i.e. NOPS+NPO, and the polyol (used if necessary) as a low molecular weight chain extender is 1/3. 10
0 to 1/1, preferably 1/30 to 1/2; molar ratio of total polyol to diisocyanate is 10/8 to 8/10
, 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0〜4
0℃、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者を滴下し、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、LiCl、
LiBr、CaCl2 などの塩類を添加することも推
奨される。各成分の配向割合など、その他の条件につい
ては、ポリウレタンの場合に準じる。
[0025] Any polyurethane urea to be used as a coating material of the present invention can be prepared by a known method. Among these, solution polymerization method is particularly suitable. When polyurethane urea is prepared by solution polymerization, polysiloxane polyols, aminopolyether polyols, and, if necessary, high molecular weight polyols are used. In this case, these and the diisocyanate are dissolved in an inert solvent. This is heated to 0 to 150°C as in the case of polyurethane above.
, preferably at 10 to 100°C for 5 to 300 minutes, preferably 15 to 120 minutes. This is 0-4
Cool to 0°C, preferably 5 to 20°C, and dissolve the polysiloxane shown in Chemical Formula 2 above and having an amino group at the end, and optionally a low molecular weight chain extender (low molecular weight diamine) in an inert solvent. A polyurethane urea having a desired molecular weight is obtained by adding the solution dropwise and reacting. In this reaction, since the resulting polymer has urea bonds,
The solvent used is N,N-dimethylformamide,
Amide solvents such as N,N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; or mixed solvents of these with dioxane, tetrahydrofuran, etc. are suitable. For the purpose of increasing the solubility of the resulting polymer, LiCl,
Addition of salts such as LiBr, CaCl2 is also recommended. Other conditions such as the orientation 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40〜8
0℃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 prepared by quaternizing the tertiary amino group in the molecule and by bonding heparin or a similar compound thereof (hereinafter referred to as heparins) to it. is necessary. By doing so, blood compatibility is further improved. Binding of heparins is carried out by treating 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 a carbon number of 1 to
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 carbon atoms, preferably 2 to 8 carbon atoms are suitable. The quaternizing agent is used in an amount of 0.1 to 10.0 times the tertiary amino group in the polymer, preferably 0.
.. It is used at a ratio of 5 to 5.0 moles. For quaternization of polyurethane or polyurethane urea, for example, these polymers are melted in a suitable solvent, and the above-mentioned 4.
A method of adding a grading agent solution is preferred. For example, in a solution of polyurethane or polyurethane urea after polymerization,
Add a grading agent and heat to 20-100°C, preferably 40-8°C.
The reaction is carried out at 0°C for 0.1 to 60 hours, preferably 1 to 30 hours. The quaternization rate 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。
[0027] The polyurethane or polyurethane urea containing quaternized amino groups is dissolved in a cyclic ether solvent and coated on an existing polyolefin porous hollow fiber. Solvents that are inert and exhibit good solubility for the polyurethane or polyurethane urea include amide solvents such as N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; tetrahydrofuran and tetrahydrofuran. Examples include 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; however, consider the wettability of the solvent to the polyolefin porous hollow fiber. In this case, it is desirable to use a cyclic ether solvent. Tetrahydrofuran is particularly suitable. The concentration of the polyurethane or polyurethane urea containing a quaternized amino group dissolved in the cyclic ether solvent is adjusted to be 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。
[0028] After immersing a polyolefin porous hollow fiber for an oxygenator in the above-mentioned dissolved polyurethane or polyurethane urea, it was pulled up and heated at 100°C from 10°C.
Dry at 15 to 60°C, preferably 1 to 180 minutes, preferably 5 to 90 minutes. By performing this operation at least once, the content of polyurethane or polyurethane urea as a coating agent in the coated 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。
A polyolefin porous hollow fiber for an oxygenator coated with polyurethane or polyurethane urea containing a quaternized amino group is brought into contact with heparin to bind the heparin (heparinization). For example, the coated polyolefin porous hollow fiber for oxygenator lungs is coated with 0.1 heparin.
to 10%, preferably 0.5 to 5%, at 20 to 100°C, preferably 40 to 80°C.
Heparinization is carried out by soaking for 1 to 40 hours, preferably 0.5 to 30 hours. The solvent used here is water, cyclic ethers, amides,
Mixtures of water and water-soluble solvents such as ketones and alcohols are preferred, particularly tetrahydrofuran and water, tetrahydropyran and water, N,N-dimethylformamide and water,
A mixture of N,N-dimethylacetamide and water is preferred. Furthermore, the term "heparins" as used herein includes heparin: natural or synthetic polymer compounds having chondroitin sulfate, -SO3H, -NHSO3H 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 the material of the present invention is utilized as an oxygen exchange membrane in an artificial heart-lung machine, oxygen/carbon dioxide gas exchange is advantageously carried out. Moreover, since the material has excellent blood compatibility, shock symptoms caused by blood coagulation and complement activation are extremely unlikely to occur. The use of heparinized materials provides even better anticoagulant properties due to the slow release of heparins on the polymer. In this way, the material of the present invention can be effectively used, for example, in ECMO, which replaces lung function for a long period of time. Furthermore, the present invention can be utilized for medical oxygen enrichment membranes used in 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200〜230℃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760mm
Hgから0.3mmHg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6.30m
mol/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3240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191.1部をテトラホドロフラ
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(30℃)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10g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、50μm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50
mlに溶解し電位差滴定装置(平沼製作所製、Comt
ite−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製窒素含量を測
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。
[Examples] The present invention will be explained below using 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 heated at 200 to 230°C at normal pressure under a nitrogen stream while stirring. The mixture was heated for 26 hours to carry out the reaction while distilling off the produced water. Then 760mm at 230℃
The reaction was continued for 3 hours at 0.3 mmHg. In this way, OH number 58.7, basic nitrogen 6.30 m
mol/g of aminopolyether polyol (a) was obtained. 3240 parts of polydimethylsiloxane diol represented by the following formula 3 having a number average molecular weight of 1800, 0.3 part of dibutyltin dilaurate, 1195 parts of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (hereinafter abbreviated as MDI), 827 parts of the above aminopolyether polyol .3 parts and 1
, 191.1 parts of 4-butanediol were dissolved in a mixed solvent of 3802 parts of tetrafodrofuran (hereinafter abbreviated as THF) and 7604 parts of N,N-dimethylformamide (hereinafter abbreviated as DMF), and the mixture was dissolved under a nitrogen stream. , 1 hour at 20℃,
After raising the temperature to 40°C and reacting for 20 hours, the solid content was 32%,
A base polymer solution with a viscosity of 1830 poise (30°C) (
A) was obtained. DMF was added to this solution and stirred to make a 5% solution. After uniformly applying 10 g of a 5% solution onto a 100 cm2 glass plate held horizontally, it was dried at 40°C for 1 hour and at 60°C for 2 hours under a nitrogen stream, and then dried under reduced pressure at 60°C for 15 hours to form a 50 μm layer. A thick base polymer film (A) was obtained. Furthermore, 8.14 parts of hexyl iodide was added to 100 parts of the base polymer solution (A) and reacted with stirring at 60° C. to quaternize the tertiary amino groups in the base polymer. This quaternized polymer solution (A) was diluted with dioxane to make a 5% solution, and the above base polymer solution (A)
A 50 μm thick quaternized polymer film was obtained in the same manner as in the case of Example 1. Accurately weigh about 0.2 g of this base polymer film (A) and quaternized polymer solution (A),
Dioxane/ethanol (7/3 volume ratio) mixed solvent 50
Potentiometric titration device (manufactured by Hiranuma Seisakusho, Comt
When the basic nitrogen content of the base polymer film (A) was titrated with N/10-HC104 dioxane solution and measured from the inflection point, the basic nitrogen content of the base polymer film (A) was 0.67 mmol/g. , that of the quaternized polymer film (A) was 0.25 mmol/g. From this result, it can be seen that the quaternization rate 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。
[Chemical 3] The quaternized polymer solution (A) was diluted with THF to give 1%, 7
%, and after soaking the existing polypropylene porous hollow fiber for oxygenator lungs in each of these solutions,
The quaternized polymer was coated by drying at 40° C. for 1 hour. The weight of the hollow fibers before and after the coating operation was measured to determine the coating agent fixation rate. The coating agent fixation rate was calculated using the following formula. [Coating agent fixation rate (%)] = [(WD)/W] x 100
In the above formula, W is the weight of the coating material hollow fiber (A), D
indicates the weight of the hollow fiber before coating. (The same applies to 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。
[0034] Each coating hollow fiber (A) was mixed with a 2% heparin solution (solvent: THF/water = 1/9 weight ratio).
The fibers were immersed in water for heparinization at 60° C. for 12 hours to obtain heparinized hollow fibers (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1
cm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-mentioned heparinized hollow fiber was placed in the femoral vein of a rabbit, and its antithrombotic properties were evaluated in vivo. The detailed experimental method is as follows. A domestic rabbit (Japanese white, male, 2.5-3.0 kg) was anesthetized with pentobarbital, the femoral vein was dissected, the distal end was ligated with a thread, and the part 2-3 cm from the thread was clamped with vascular forceps. After that,
Use ophthalmological scissors to cut 5 mm from the thread to 1/4 to 1/4 of the blood vessel diameter.
3, and the hollow fiber used for the test was inserted 17 cm toward the central side from there. 1 from the insertion position
It was sewn to the end of the hollow fiber protruding outside the blood vessel at a distance of about 1.5 cm to prevent the hollow fiber from being washed away. The avulsed area was sutured and antibiotics were administered.
Thereafter, the animals were kept for 2 weeks until sample removal. To take out,
Under anesthesia with heparinized pentobarbital, a midline incision is made, blood is removed from the abdominal aorta using an appropriate tube, and the patient is sacrificed.The hollow fiber insertion site is incised and removed along with the blood vessel, and the blood vessel is incised. In addition to taking photographs of the hollow fibers and the inside of the blood vessels, the hollow fibers were visually observed and evaluated on a five-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 into a 90-turn loop, one end is placed in a cylindrical container made of a suitable material, and an epoxy or urethane potting agent is poured in and hardened. A module for measuring gas permeability was created by cutting the solidified part along with the cylindrical container at a position where all the hollow fibers were cut. This module was set in a metal pressure vessel with an airtight structure and designed so that the inner wall of the hollow fiber communicated with the outside air by setting the cylindrical vessel part in a predetermined position. The gas permeability of the sample was measured by feeding oxygen or carbon dioxide gas at a pressure of cm2 and measuring the amount of gas that permeated through the hollow fiber wall surface and led out to the outside 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 antithrombotic column, a means no platelet aggregation, thrombus, or fibrin formation, b means fibrin or platelet aggregation but no thrombus formation, c means b d is the same as b, but a large amount of thrombus formation is observed; e is the same as b, but a large amount of thrombus formation is observed. It is something.

【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> 5.99 parts of ethyl iodide was added to 100 parts of the base polymer solution (A) obtained in Example 1, and the mixture was reacted with stirring at 60°C. The primary amino group was quaternized. This quaternized polymer solution (B) was diluted with dioxane to make a 5% solution,
In the same manner as in Example 1, a 50 μm thick quaternized polymer film (B) was obtained. The basic nitrogen content of this quaternized polymer film (B) was 0.20 mmol/g. This result shows that the quaternization rate is about 70%. A porous hollow fiber made of polypropylene for use in an oxygenator lung was coated with the quaternized polymer film (B) to obtain a coating material-containing hollow fiber (B). The coating agent fixation rate is shown in Table 1. Further, a heparinized hollow fiber (B) was obtained in the same manner as in Example 1, and its antithrombotic properties 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> Commercially available porous hollow fibers made of polypropylene for artificial lungs were left untreated in Example 1.
Antithrombotic properties and gas permeability were measured in the same manner as 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(12
0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19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)
After thoroughly mixing acrylamide (89 parts) with dimethyl sulfoxide (126 parts), dodecyl mercaptan (0.2 parts) as a chain transfer agent and bromoform as a polymerization initiator were added, and the mixture was heated at a distance of 10 cm from a 100 W high-pressure mercury lamp. By irradiating the polymer with light for 7 hours, the photopolymerized stock solution was poured into a large amount of methanol and precipitated and coagulated to obtain a backbone polymer (24.4 parts). 10 g of the backbone polymer thus obtained was mixed with dimethyl sulfoxide (12
0 parts), added dimethylaminoethyl methacrylate, and photografted by irradiating with light from a 100 W mercury lamp at a distance of 10 cm for 19 hours,
The stock solution was poured into methanol to cause precipitation and coagulation to obtain a graft polymer (12.8 parts). The thus obtained graft polymer was dissolved in dimethylformamide and quaternized by adding ethyl bromide, and then coated on a polypropylene porous membrane for oxygenator lungs in the same manner as in the example, and coated with a hollow fiber (R). I got it. This coating material hollow fiber (
Regarding R), the coating agent fixation rate was determined in the same manner as in Example 1,
Antithrombotic properties and gas permeability were measured. The results are shown in Table 1.
, shown in Table 2.

【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 clear from the above results, the hollow fiber of Comparative Example 2 coated with a polymer not containing polydimethylsiloxane units has poor gas permeability and does not have sufficient antithrombotic properties. The polymer of Comparative Example 1 has excellent gas permeability because it is a porous membrane that is not coated.
Antithrombotic properties are quite poor. In contrast, the hollow fibers of Examples have good antithrombotic properties and gas permeability. That is, it is clear that the membrane for oxygenator lungs 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。
[Effects of the Invention] The membrane for oxygenator lungs coated with the specific polyurethane or polyurethane urea of the present invention has good gas permeability, is free from occlusion, and has long-term blood compatibility. , artificial heart-lung machine, artificial lung, ECM
It has excellent suitability as a material such as O.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[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)、および必
要に応じて他のポリアミンまたはポリオールを反応させ
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。
Claim 1: Diisocyanate (DI), polysiloxane (NOPS) having a hydroxyl group or amino group at the molecular end that can react with an isocyanate group, polyether polyol (NPO) having a tertiary amino group, and optionally Polyurethane or polyurethane urea obtained by reacting other polyamines or polyols 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 converted into quaternary chlorides. ) is used to coat polyolefin-based hollow fibers, and has 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, characterized in that a cyclic ether is used as a solvent when 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. A membrane for an oxygenator lung having excellent blood compatibility, characterized in that the proportion of PU and PUU in the membrane for an oxygenator lung according to claims 1 and 2 is 1 to 50% by weight.
【請求項4】  請求項1、請求項2および請求項3の
PU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. An artificial lung membrane having excellent blood compatibility, which is obtained by further treating the PU or PUU of claims 1, 2, and 3 with heparin.
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