JPH06114248A - エンドトキシン除去用多孔質膜及びその製法 - Google Patents

エンドトキシン除去用多孔質膜及びその製法

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JPH06114248A
JPH06114248A JP4270499A JP27049992A JPH06114248A JP H06114248 A JPH06114248 A JP H06114248A JP 4270499 A JP4270499 A JP 4270499A JP 27049992 A JP27049992 A JP 27049992A JP H06114248 A JPH06114248 A JP H06114248A
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JP
Japan
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porous membrane
endotoxin
membrane
polymer compound
ethylene
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Application number
JP4270499A
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English (en)
Inventor
Hisayoshi Yamamori
久嘉 山森
Yoshio Murashige
義雄 村重
Masumi Kobayashi
真澄 小林
Kenji Watari
謙治 亘
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Rayon Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 一般式で示されるメタクリル酸の第4級アンモニウム
塩及びメタクリル酸メチルからなる高分子化合物を多孔
質膜表面に付着させてエンドトキシンを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規な水中エンドトキ
シン除去用多孔質膜及びその製法に関するものであり、
医療分野等における水処理及び輸液等の薬液処理等にお
けるエンドトキシン除去に利用されるものである。
【0002】
【従来の技術】一般に注射薬等に混在するエンドトキシ
ンは細菌汚染に起因する内毒素であり、その本体は主と
してグラム陰性菌に由来するリポ多糖であることが明ら
かにされている。注射薬や輸液等に混在するエンドトキ
シンが血管内に投与されると、体温の上昇を生じさせ、
生体に発熱やショック死等の作用をもたらすことがあ
る。このように人体に及ぼす影響が大きいエンドトキシ
ンが薬剤中へ混入することの防止や溶液中のエンドトキ
シンの不活化あるいは溶液からエンドトキシンを除去す
ることが必要である。
【0003】これまでエンドトキシンの不活化には、加
熱による不活化(250℃、1時間)、酸、アルカリ及
び酸化剤などによる化学的処理がある。一方エンドトキ
シンの除去には、限外ろ過膜によるろ過、活性炭やイオ
ン交換樹脂による吸着除去がある(特開平1−1949
91号、特開平1−242105号等)。また、アフィ
ニティーを利用した吸着除去には、不溶性担体にヒスチ
ジン、ヒスタミン、ポリミキシンBなどを固定化したも
のが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来の加熱や化学的処
理による方法では、薬剤中の有効成分が分解されてしま
うこと、限外ろ過膜によるろ過では、分画分子量が数万
から数百万であり、分子量が数万以上の成分を含む試料
ではエンドトキシンだけでなく有効成分をも除去するた
め適用できない。活性炭やイオン交換樹脂による吸着で
は、非特異的吸着であるため有効成分をも吸着してしま
い損失の大きいこと、またアフィニティーを利用した吸
着除去ではエンドトキシンの吸着容量が小さいなどの問
題点がある。
【0005】また精密ろ過における膜処理では、エンド
トキシンはろ過によって除去できない。精密ろ過膜と加
熱や化学的処理による不活化方法を組み合わせることも
可能であるが、装置や操作が複雑となるため利用しにく
い。従って膜材への吸着によってエンドトキシンが除去
されることが望ましい。そこでエンドトキシンを吸着に
よって捕捉する膜基材が要求されている。
【0006】例えばポリオレフィン多孔質膜はその基材
自体が疎水性であるため、エンドトキシンとの疎水性相
互作用により良好な吸着性能を示す。しかしながら、水
を透過させるためにポリオレフィン多孔質膜に親水化剤
をコーティングして膜基材が親水化剤で被われた場合
は、その疎水性相互作用の減少によりエンドトキシンは
膜に吸着され難くなることが確認されている。従って膜
表面が親水性であってエンドトキシンを吸着し得る膜表
面を持つことが必要であり、またこの場合疎水性相互作
用以外の効果により膜面に吸着されることが望ましい。
【0007】本発明者らは、上記従来技術の問題点を改
善し、多孔質膜の表面に陽電荷を有する高分子化合物及
び高い親水性を有する高分子化合物を同時に付着させる
ことにより、親水性の精密ろ過膜でありながら水中のエ
ンドトキシンを吸着除去できる機能を付与することを可
能にした。本発明は、精密ろ過時において、水中のエン
ドトキシンを効率良く除去することができ、しかもその
処理方法が簡単に行うことができる多孔質膜とその製造
方法を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】水中のエンドトキシンは
第4級アンモニウム塩と相互作用を示すことが知られて
おり、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【0009】すなわち本発明の要旨は以下の通りであ
る。 (1)下記一般式で示される構成単位
【化3】 〔式中nは1〜20の整数、X- はF- 、Cl- 、Br
- 若しくはI- 、Y+ は窒素原子を中心とする第4級ア
ンモニウム塩の陽イオンであり、その窒素原子には直鎖
状あるいは環を形成するような脂肪族あるいは芳香族の
残基が結合する〕及びメタクリル酸メチル単位から成る
高分子化合物を多孔質膜表面の少くとも一部に付着させ
たことを特徴とするエンドトキシン除去用多孔質膜。 (2)請求項1記載の高分子化合物及び親水性高分子を
多孔質膜表面の少くとも一部に付着させたことを特徴と
する請求項1記載の多孔質膜。 (3)親水性高分子がエチレン−ビニルアルコール共重
合体であることを特徴とする請求項2記載の多孔質膜。 (4)親水性高分子がポリビニルアルコールであること
を特徴とする請求項2記載の多孔質膜。 (5)親水性高分子がエチレン単位、酢酸ビニル単位及
びビニルアルコール単位の三つの構成単位からなる共重
合体であることを特徴とする請求項2記載の多孔質膜。 (6) 請求項1記載の一般式(I)の高分子化合物
が、n=2、Y+
【化4】 - がCl- であるような構成単位及びメタクリル酸メ
チル単位から成る高分子化合物であることを特徴とする
請求項3記載の多孔質膜。 (7)請求項1記載の高分子化合物とエチレン−ビニル
アルコール共重合体をエタノール水溶液に同時に溶解さ
せ、その溶液に多孔質膜を浸漬することを特徴とする請
求項3記載の多孔質膜の製造方法。
【0010】本発明で用いる一般式(I)で示される構
成単位及びメタクリル酸メチル単位から成る高分子化合
物は次のようにして得ることができる。エステル部分に
第4級アンモニウム塩を有するメタクリル酸エステルと
メタクリル酸メチルの共重合によって目的の高分子化合
物を容易に得ることができる。一般式(I)で示される
+ の陽イオンには、その中心の窒素原子に直鎖または
分岐鎖を有する低級脂肪族アルキル基、アルケニル基、
フェニル基等が結合しているものが挙げられ、またこれ
らの基に水酸基、カルボキシル基、アミノ基、チオール
基、カルボニル基、エーテル結合、エステル結合、アミ
ド結合等が導入されているものも挙げられる。さらに該
窒素原子を含む複素環を形成しているものも挙げられ
る。
【0011】前記一般式(I)で示される構成単位及び
メタクリル酸メチル単位を有する高分子化合物をメタノ
ールやエタノール等の極性有機溶媒と水の混合溶媒に溶
解させ、その溶液中に多孔質膜を浸漬することによっ
て、該高分子化合物を多孔質膜表面に付着させ、該高分
子層を形成することができる。
【0012】本発明における多孔質膜を構成する素材と
しては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフ
ィンまたはその誘導体、ポリスルホン、セルロースまた
はその誘導体が挙げられる。またこれらの多孔質膜に親
水化処理を加えたものも含まれる。
【0013】本発明に用いる多孔質膜には、中空糸膜、
管状膜並びに平膜等を挙げることができ、孔径は0.0
1〜5μm、空孔率は20〜90%、膜厚は20〜20
0μm程度のものが選択できる。また分画分子量が10
0万〜1万の限外ろ過膜に対しても本発明を適用するこ
とができる。
【0014】一般式(I)で示される構成単位及びメタ
クリル酸メチル単位を有する高分子化合物と同時に親水
性高分子を多孔質膜に付着させる場合、その親水性高分
子にはポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコ
ール共重合体、エチレン−酢酸ビニル−ビニルアルコー
ル共重合体、ポリビニルピロリドン及びポリ−2−ヒド
ロキシエチルメタクリレート等が挙げられる。
【0015】エチレン−ビニルアルコール共重合体はエ
チレン含量が10〜90mol%のもの、エチレン−酢
酸ビニル−ビニルアルコール共重合体はエチレン含量が
10〜55mol%、酢酸ビニル含量が0〜30mol
%及びビニルアルコール含量が15〜45mol%のも
のが好ましい。
【0016】以下前記一般式(I)でn=2、Y+
【化5】 及びX- がCl- である構成単位及びメタクリル酸メチ
ル単位から成る高分子化合物、すなわち下記一般式(I
I)で示される高分子化合物
【化6】 及びエチレン−ビニルアルコール共重合体が共に膜表面
に存在する多孔質膜について述べる。
【0017】前記一般式(II)で示される高分子化合物
は、メタクリル酸メチル(以下MMAと略記する)とメ
タクリル酸2−トリメチルアンモニオエチルクロライド
(以下DMAMCと略記する)を所定の混合比で溶液中
において共重合させることによって容易に得ることがで
きる。一方ポリビニルアルコールあるいはエチレン−ビ
ニルアルコール共重合体は市販品として入手でき、エチ
レン−ビニルアルコール共重合体のエチレン含量は10
〜90wt%のものを用いる。
【0018】上述したMMAとDMAMCの共重合体
(以下「MMA−DMAMC」と記述する)及びエチレ
ン−ビニルアルコール共重合体を同時に75%エタノー
ル−水溶液に溶解する。溶質としての高分子化合物の割
合は双方併せて1〜15wt%であり、そのうちMMA
−DMAMCの溶質全体に対する割合は10〜90wt
%である。これら双方の高分子化合物が溶解している溶
液中に多孔質膜を室温〜60℃で30分〜3時間浸漬す
ることによって該高分子化合物を付着させることができ
る。
【0019】このようにして処理された多孔質膜は、そ
の膜表面の少くとも一部にエチレン−ビニルアルコール
共重合体とMMA−DMAMCが共に付着しており、親
水性でありかつ電気的に陽性であるような膜面である。
このような多孔質膜を用いて、エンドトキシンが混在す
る水系液体のろ過を行う。
【0020】この際透過させる水系液体には糖、塩、ア
ルコールなどが水に混和している液体を指す。
【0021】本発明によって得られた膜でエンドトキシ
ンを含む水をろ過すると、ろ液中のエンドトキシン濃度
は、原液中のそれに比較して減少していることがわかっ
た。本発明における多孔質膜の孔径は、エンドトキシン
の大きさより十分大きいことより、水中のエンドトキシ
ンはろ過でなく吸着によって水より除去されているとい
える。
【0022】
【作用】本発明において、膜面に第4級アンモニウム塩
を有する膜にエンドトキシンの混在する水系液体を透過
させることによって、エンドトキシンは多孔質膜上の第
4級アンモニウムイオンとの間に相互作用が生じる。第
4級アンモニウムイオンは陽イオンであり、電気的に陰
性を呈するエンドトキシンとの間に静電相互作用を及ぼ
す。従って親水性の膜でありながらこのような静電相互
作用により、エンドトキシンを膜面に吸着させ原液から
除去することができる。
【0023】
【実施例】実施例により本発明を具体的に説明する。 実施例 1 MMA70gとDMAMC30gを100gのエタノー
ルに溶解させ、ラジカル重合により両者の共重合体であ
る「MMA−DMAMC」を得た。「MMA−DMAM
C」4.5gを300mlの75%エタノール−水溶液
に溶解させた(この溶液を以下「1.5%MMA−DM
AMC」と記述する)。またエチレン−ビニルアルコー
ル共重合体(日本合成化学工業(株)製ソアノールDC
3203、エチレン単位32mol%)4.5gを75
%エタノール−水溶液に溶解させた(この溶液を以下
「1.5%EVOH」と記述する)。「1.5%MMA
−DMAMC」と「1.5%EVOH」を量比3/7で
混合した(この溶液を以下「3/7溶液」と記述す
る)。
【0024】「3/7溶液」を50℃に昇温した後、ポ
リエチレン多孔質中空糸膜(三菱レイヨン(株)製EH
F−270T、内径270μm、外径380μm)を3
2本ごと束ねて、その1.856gを「3/7溶液」の
溶液に浸漬し、50℃で40分間静置した。その後、中
空糸膜を溶液から取り出し、300rpm、5分間遠心
させることによって中空糸に付いている余剰の溶液を取
り除いた。
【0025】この中空糸膜を60℃で30分間乾燥し、
中空糸膜の膜表面に前記一般式(II)の共重合体及びエ
チレン−ビニルアルコール共重合体を共に付着させた
(この中空糸膜を以下「DMEV3/7」と記述す
る)。なおこの中空糸膜において付着している共重合体
(「MMA−DMAMC」とエチレン−ビニルアルコー
ル共重合体をあわせたもの)の付着率は10.9wt%
であった。
【0026】「1.5%MMA−DMAMC」と「1.
5%EVOH」の1/1及び7/3の混合溶液に中空糸
膜を浸漬して、共重合体を付着させた(これらをそれぞ
れ以下「DMEV1/1」、「DMEV7/3」と記述
する。これらのDMEV糸をそれぞれ32本をU字型に
束ねて端部をウレタン樹脂で固め、有効ろ過面積45c
2 の中空糸膜モジュールを製作した。
【0027】実施例 2 実施例1で製作した中空糸膜モジュールにエンドトキシ
ンの混在した水を透過させ、ろ過前とろ過後で水中のエ
ンドトキシン濃度の比較を行った。中空糸膜モジュール
への通水方法は、タンクに水を貯め、タンクからサイフ
ォンの原理で水をモジュールまで導いた。流量は7ml
/分に調整し、所定の時間ごとにタンク内の水並びにろ
液を採取した。それぞれ採取したサンプルの水中エンド
トキシン濃度をエンドトキシン定量試薬(パイロディッ
ク、帝国臓器製薬(株))を用いて、定量を行った。
【0028】表1にDMEV糸のモジュールでろ過され
た水のエンドトキシン濃度並びにろ過前のエンドトキシ
ン濃度を示した。なおこの表でEVOHは中空糸膜にエ
チレン−ビニルアルコール共重合体のみを付着させたも
のであり、DMEV糸の場合と同膜面積のモジュール
で、同条件で通水を行った結果である。本発明方法にて
得られたDMEV糸を用いた膜モジュールに通水した場
合、水中のエンドトキシンを効率よく除去できることが
わかる。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】本発明における第4級アンモニウム塩を
有する高分子化合物を付着させた多孔質膜は、水中のエ
ンドトキシンを除去するのに適しており、医療分野等に
おいて、薬液の処理や手洗い水の処理などの際に、特に
その効力を発揮するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亘 謙治 愛知県名古屋市東区砂田橋四丁目1番60号 三菱レイヨン株式会社商品開発研究所内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記で示される構成単位 【化1】 〔式中nは1〜20の整数、X- はF- 、Cl- 、Br
    - 若しくはI- 、Y+ は窒素原子を中心とする第4級ア
    ンモニウム塩の陽イオンであり、その窒素原子には直鎖
    状あるいは環を形成するような脂肪族あるいは芳香族の
    残基が結合する。〕及びメタクリル酸メチル単位から成
    る高分子化合物を多孔質膜表面の少くとも一部に付着せ
    しめたことを特徴とするエンドトキシン除去用多孔質
    膜。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の高分子化合物及び親水性
    高分子を多孔質膜表面の少くとも一部に付着せしめたこ
    とを特徴とする請求項1記載の多孔質膜。
  3. 【請求項3】 親水性高分子がエチレン−ビニルアルコ
    ール共重合体であることを特徴とする請求項2記載の多
    孔質膜。
  4. 【請求項4】 親水性高分子がポリビニルアルコールで
    あることを特徴とする請求項2記載の多孔質膜。
  5. 【請求項5】 親水性高分子がエチレン単位、酢酸ビニ
    ル単位及びビニルアルコール単位の三つの構成単位から
    なる共重合体であることを特徴とする請求項2記載の多
    孔質膜。
  6. 【請求項6】 請求項1記載の一般式(I)の高分子化
    合物がn=2、Y+が 【化2】 - がCl- であるような構成単位及びメタクリル酸メ
    チル単位から成る高分子化合物であることを特徴とする
    請求項3記載の多孔質膜。
  7. 【請求項7】 請求項1記載の高分子化合物とエチレン
    −ビニルアルコール共重合体をエタノール水溶液に同時
    に溶解させ、その溶液に多孔質膜を浸漬することを特徴
    とする請求項3記載の多孔質膜の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001300308A (ja) * 2000-04-28 2001-10-30 Kuraray Co Ltd エンドトキシン吸着材
WO2009087571A3 (en) * 2008-01-07 2009-09-03 Novartis Ag Lipopolysaccharide decontamination
JP2012515577A (ja) * 2009-01-22 2012-07-12 フレセニウス メディカル ケア ドイチェランド ゲーエムベーハー エンドトキシン用着収剤

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Effective date: 20040427

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