JPS58116362A - 血液透析用吸着剤組成物 - Google Patents

血液透析用吸着剤組成物

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JPS58116362A
JPS58116362A JP57074449A JP7444982A JPS58116362A JP S58116362 A JPS58116362 A JP S58116362A JP 57074449 A JP57074449 A JP 57074449A JP 7444982 A JP7444982 A JP 7444982A JP S58116362 A JPS58116362 A JP S58116362A
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スチ−ブン・ア−ル・アツシユ
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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】 カチオン交換体,ウレアーゼ U+型の脂肪族カルボン
酸樹脂,水,および懸濁剤から成る吸着剤懸濁可逆透析
用組成物に関する。
吸着剤懸濁可逆透析装置(Sorbent Suspe
nsionReciprocating Dialyz
er MSSRD )とは、単一血液流路を有する平板
型の透析装置であって,/97♂年/月3/日付の米国
特許第久071’l’l’l号に開示されている。乙の
透析装置では弾力性のある半透膜がいくつも積層されて
おり,それぞれガスケットとスペイサ−(spaeer
)で隔てられて中心軸から血液を流入出来るようにセッ
トされている。弾力性のある半透膜を積み重ねたものを
透析槽となっている密閉容器に入れる。この透析槽には
吸着剤組成物として水,活性炭,リン酸ジルコニウム。
酸化シルコニウム,およびウレアーゼが含マれている。
/979年♂月27日付のベルギー特許第ざ7久1/−
29号にはSSRD用吸着用紙着剤組成物が開示されで
いる。この特許に開示されている吸着剤組成物は炭素(
charcoal)+ウレアーゼ,カチオン交換体,好
ましくはカルシウムが負荷されたゼオライト,および懸
濁剤で構成されている。本発明の好ましい実施態様では
,カルシウムが約50%負荷され,残りの交換部位にナ
トリウムもしくはカリウムが負荷されたゼオライトまた
はぜオライト混合物が用いられる。
このたび下記成分を含有する組成物が透析に有用である
ことが見い出された。
イ)尿毒性物質を吸着し得る表面吸着剤。
口) 水。
ハ)懸濁剤。
二)カチオン交換体。
ホ)H+型の脂肪族カルボン酸樹脂,およびへ)ウレア
ーゼ。
さらに、尿毒性物質を吸着し得る表面吸着剤。
+ ウレアーゼ,カチオン交換体,およびH型の脂肪族カル
ボン酸樹脂から成る混合物を水中で懸濁剤に懸濁し,半
透膜の片側にこの懸濁液を,反対側に血液を導入して尿
毒性物質を透析することによって人工腎臓において尿毒
性物質を除去する方法も見い出された。
本発明の新規吸着剤組成物(Sorbent Comp
osition)は特に米国特許第’/−,07に++
<2号に開示されている平板型単針透析装置に適する。
本発明の吸着剤組成物は透析槽(/j)内の透析物質(
/乙)に置き換わるものである(この先行技術の透析物
質は水。
活性炭,リン酸ジルコニウム,酸化ジルコニウム。
およびウレアーゼで構成されている)。多層膜を入れた
透析槽に患者の血液′を導入し,膜の反対側に透析物質
または吸着剤を入れて血液中の種々の毒性物質,特に尿
素とクレアチニンを透析する。
即ち,毒性物質は膜を透過して吸着剤組成物に透析され
,そこで除去されるか,あるいは少なくとも汲置性物質
濃度を低下させて毒性物質の除去を促進する。
一般に,前記毒性物質は小さな有機分子であって,その
濃度は透析膜の吸着剤側よりも血液側の方が高い。従っ
て,膜を透過し得る毒性物質は平衡状態に達するまで透
過する。標準的透析装置(人工腎臓)では毒性物質を洗
い流すことによって平衡状態になるのを回避している。
即ち,多量の水を膜から流出槽に流すのである。ある種
の人工腎臓では水をリサイクル(recirculat
ed)出来るようにカラムを用いて精製している。携帯
用の内装単針透析′装置では膜を透過した毒性物質を洗
い流すことによって平衡状態となるのを回避することは
出来ないので,透析水の精製および再使用が必要となる
ことは明白である。同じ考えは,最近開発された連続可
動腹腔透析(continuous ambulato
ryperitoneal dialysis)に用い
られる携帯用装置にも適用出来る。
クレアチニンのような有機毒性物質は,シリカのように
強い表面活性を有する物質で吸着することによって透析
液(dialysate)から除去される。
吸着剤組成物の非特異性表面活性成分としては活性炭が
好ましい。腎臓疾患に見られる最も多い毒性物質は勿論
尿素であって,大量に透析される化学物質の一つである
。尿素は透析液中,ウレアーゼによって二酸化炭素(炭
酸水素塩もしくは炭酸塩トして)1モルとアンモニア(
モジくはアンモニウムイオン)2モルに分解される。こ
れらの変性された物質、炭酸塩、およびアンモニウムイ
オンの濃度は血液中よりも透析液中の方が高いので。
これらの物質は膜を透過して血液中に透析され。
除去される。アンモニウムイオンはリン酸ジルコニウム
またはNa  もしくはに型のイオン交換樹脂を用いる
と効果的に除去される。しかしながら。
イオン交換体によってアンモニウムイオンを透析液から
除去するためには他のイオンと置き換える必要があるの
で、放出されたイオンが透析液側で過剰となり、血液に
流入する。従って、Na+もしくは?型の樹脂を用いた
場合にはNa+もしくはに+が過剰(通常血液中に含ま
れている量と比較して)となり、血液中に流入する。血
液中に発生する過剰のNa+およびピは望ましくない副
作用の原因となる。従って、これらの第三物質が膜を透
過して血流に流入する前に除去する操作が必要である。
同様に、酸型の樹脂を用いた場合には、アンモニウムイ
オンの吸着によって得られるH+が血液中に流入してア
シド−シス(aeidosis)が生じる。同様に、尿
素にウレアーゼが作用して得られるCO,−は過剰の炭
酸塩もしくは炭酸水素塩として得られ。
血液中に流入してアルカリ症の原因となる。この過剰量
に得られるイオンを最少にするためにはカルシウムを充
分に負荷したゼオライト、即ち、交換可能部位の約半分
がカルシウムイオンで負荷され、残りの半分がNa”(
但し、所望であればに+ )で負荷されたゼオライトを
用いるのが好ましい。
カルシウムが充分に負荷された合成ゼオライト(交換可
能部位約7j%)はユニオン・カーバイド社(Unio
n CarbideCorporation、Lind
eDivision、Tarrytown、N、 Y、
 )から入手し得る。
この合成ゼオライトは、Na  もしくはHよりもCa
   が高率で負荷されているように製造されている。
これらの高カルシウム負荷ゼオライトには。
Ca   が約弘6モル当量/gおよびNa+が約73
モル当量/f含まれている。通常は、Ca++を50%
負荷した樹脂を製造する場合には CIL+ +−Na
  負荷比が約jθ−50となるまで75%Ca0負荷
樹脂にNa 溶液(水酸化ナトリウムもしくは炭酸ナト
リウム)を滴加する。また、 Na −K  が負荷さ
れた別のゼオライトを加えて最終的に得られるゼオライ
ト混合物が約50%の交換可能なCa++と50%のN
a”−に+を有するように製造することも出来る。単一
ゼオライドあるいは二種類以上のゼオライトから成る混
合物には、IQあたりユざ〜3.2モル当量、好ま[7
くは約30モル当量のCa   、Q3〜30モル当量
、好ましくは約25モル当量のNa  、およびθ〜1
モル当量、好ましくは約05モル当量のKが含まれてい
る。カルシウムまたはナトリウム−カリウムを負荷され
た少量のゼオライトは後記するようにウレアーゼに結合
されている。
高カルシウム負荷ゼオライトを用いた場合の利点は、C
a  が炭酸と反応して(炭酸塩−炭酸水素塩−二酸化
炭素平衡を経て)水に比較的難溶(室温における溶解度
f7X#)  ”)な炭酸カルシウムを形成する点にあ
る。従って、Ca   との交換によってゼオライトか
ら遊離した洲だけでは≠ なく、交換されたCa  の一部も透析膜を透過して血
液中に逆流入する。さらに、ウレアーゼによって得られ
る二酸化炭素の多くは炭酸カルシウムとして沈澱し、炭
酸水素イオンとして血流に流入してアルカリ症(alk
alosis)を発症することはない。
本発明の新規透析組成物に含まれるウレアーゼ濃度は約
2,0国際軍位/ mlであるが、下記のようにウレア
ーゼをゼオライトに結合させるのが好ましい。
fy JL/シウム交換体イオンシブ(Ionaiv 
)W (ユニオン・カーバイド社製のゼオライト’x;
ooyを乳鉢で磨砕してjj’cで約11t、r時間乾
燥した。
摩砕したゼオライトを/2.%γ−アミノプロピルトリ
エトキシシラン/トルエン溶液(v/v)2000ml
に懸濁して約95°Cで一夜攪拌し、 Wh a tm
a n應/瀘紙を用いて濾過した。炉腹したゼオライト
をトルエンjθOxiに懸濁してスラリーt、、再濾過
する操作で3回洗浄した。さらにアセトンjO0Mlを
用いて同様に2回洗浄した。但し、 Wh atma 
n1b4t1F3紙を使用した。続いて塩化カルシウム
を00θ1モル含む0θjモル炭酸水素ナトリウム溶液
90θIII/、を用いて同様に3回洗浄した。洗浄し
たゼオライトを同じ炭酸水素ナトリウム−塩化カルシウ
ム溶液/Lに懸濁してグ°Cで一夜放置し。
前記炭酸水素ナトリウム−塩化カルシウム溶液乙jθθ
g/’を加えてスラリーした。これにグJレタルアルデ
ヒドを充分加えて最終濃度がλ、j%C″/v)となる
ようにした。この混液を常温で約3時間攪拌し−Vb 
a t ma n &/F紙を用いてゼオライトを戸数
した。ゼオライトを前記炭酸水素ナトリウム−塩化カル
シウム溶液りθθtxlに懸濁してWhat−ma n
 IEt l/lF紙で再濾過する操作を繰り返して5
回洗浄した。アルデヒドを検出するトレンス・テスト(
Tollens tegt)を行なうとわずかに陽性を
示した。次に粗ウレアーゼの充分量を前記と同じ炭酸水
素ナトリウム−塩化カルシウム溶液200θmlに溶解
して濃度10Nf//mlとした。このウレアーゼ溶液
はクツ・ゼータ九フィルター(Cuno Zeta+f
ilter)で濾過した。前記ゼオライトをこの溶液に
懸濁して常温で2時間攪拌し、11t’cで一夜放置し
た。ウレアーゼが結合したゼオライトをWb a t 
−ma n  A / P紙で炉取し、前記と同様に炭
酸水素ナトリウム−塩化カルシウム溶液9oθmlで5
回洗浄してWhatman  A’l瀘紙で回収した。
2回洗浄後にアル′デヒドを検出するトレンス・テスト
を行なうと陰性を示した。最終洗浄後、湿潤ウレアーゼ
−ゼオライトを充分量の炭酸水素ナトリウム−塩化カル
シウム溶液に懸濁し、最終容積が/’t00itとなる
ようにした。この懸濁液の特性は以下のとおりであった
固体総量   :  033 / 3  f/ /ml
ウレアーゼ活性:  /10  mu/mlゼオライト
に結合したウレアーゼ活性の単位総量は総出発単位の乙
7%であった。
ウレアーゼが結合したゼオライトを炉底して乾燥すると
その得量はグ乙3Iryであった。
同様な方法でカルシウムが負荷されたゼオライトF−t
rO,ゼオライトW−♂j、灰十字沸石(Philli
psite)もしくはクリノプチライト(C1inop
−Xtilite)にウレアーゼを結合させる。このよ
うな場合、ウレアーゼが結合したカルシウム負荷ゼオラ
イトは要求されているカルシウム負荷ゼオライト総量の
一部に割り当てられる。
ウレアーゼは溶解して毒性成分を最少にしてからゼオラ
イトに結合させる。ウレアーゼを精製する方法の一つに
下記方法がある。ジャック豆粉(Jack bean 
meal)弘00 fを蒸留水20Lで抽出し、混液を
室温で3θ分間攪拌し、g’cで30分間遠心分離(/
4θOOxg)する。上澄液をステンレス・スチール・
パンに入れて真空オーブン中。
30”C,で凍結乾燥する。前記量の豆粉から得られる
粗ウレアーゼは約1001であって、その特異活性はプ
ロティン/Wあたり約30μである。酵素の平均得量は
豆粉/fあたり約33θθ単位である。
次に粗ウレアーゼ301を、07M塩化ナトリウムおよ
び000 / MNa 2EDTAを含む滅菌済み07
M緩衝液(声7 )3.OLに溶解し、クツ・ゼータ”
・フィルター・カートリッジで減圧沢過して透明な溶液
とする。この瀘過によって透明な溶液が得られるだけで
なく、粗抽出物中に存在するある種のエンドトキシンも
除去さNる。この溶液を室温において90分間、同じ緩
衝液で予め平衡状態にしておいた活性チオール−セファ
ローズ4B(activated thiol−8ep
harose 4tB)!; Ofと共に攪拌する。活
性チオール−セファローズ4tBは。
22−ジピリジルジスルフィドとCNBr−活性セファ
ローズ&Hにカップリングさせたグルタチオンとによっ
て形成される琵合ジスルフィドである。
ウレアーゼを結合させた後、混液を多孔質焼結ガラス枦
斗を用いて吸引濾過する。P斗上で洗浄する代わりにセ
ファローズを緩衝液(pH7)25θmlに3回再懸濁
する。次に0 / M NaC1およびC00/ M 
Na J EDTAを含む滅菌θ/Mリン酸緩衝液C粧
♂)で平衡状態にする。効果的に平衡化を行なうために
数回洗浄し9合計約/Lの緩衝液を使用する。ウレアー
ゼは、L−システィン中0θ2jMの緩衝液(Zf)3
tθmlと共に室温で30分間攪拌することにより溶出
される。得られた混液を焼結ガラスP斗で濾過し、繰り
返し5回溶出させる。溶出し得るウレアーゼの96〜9
f%は最初の3回の溶出液中に含まれており、ウレアー
ゼの安定化を助長するために最終濃度が0/W/ytt
lとなるまで加える。この溶液をビスキング・チューブ
(Visking tubing )で20時間攪拌し
ながら透析する。その操作はグ°Cで25容積の07M
塩化ナトリウムに対して行なわれ、システィン。
シスチン、およびリン酸の大部分が除去される。
最後の透析溶出液は、内装人工腎臓もしくはゼオライト
への結合に用いる透析液用スラリーのウレアーゼ源とし
て用いられる。
得られるC 、 −1−+および塩基濃度はアルカリ症
もしくは過カルシウム血症などのための尿毒症患者に対
しては高すぎる。この過カルシウム血症によるアルカリ
症の発症のおそれを軽減するために。
脂肪族カルボキシル基がイオン交換基であるH+型のイ
オン交換樹脂を使用する。有用な脂肪族カルボン酸樹脂
はメタアクリル酸を重合し、得られた重合体をさらにジ
ビニルベンゼンで架橋結合させて製造する。このような
樹脂は商標名バイオレックス−70(Biorex−7
0;Biorad Labs、 ) 。
ゼオカJレブ22乙(Zeocarb 22.gHPe
rmutit Co。
)、アンバーライトIRP−乙グおよびIRP−乙グM
(Amberlite  IRP=6’A  and 
 IRP−gψ■;Rohm  andHaas)で市
販されている。これら後者の樹脂は実質的にIRC−3
Qの無水粉末型であって、市販されている樹脂よりも一
定の粒子径を有するようにスクリーンもしくはシーブさ
れたものである。IRP−6グ は1型の700メツシ
ユ樹脂であって200メツシユ・スクリーンの最大保持
力は3θ%であり、残りの物質はおよそ200−’/−
00メツシュである。IRP−ggMはその90%が3
25メツシユ・スクリーンを通過する物質である。この
ような樹脂のことを′医薬品級′の樹脂と称する。
本発明の吸着剤組成物には懸濁剤が含まれていることが
望ましい。この懸濁剤としてはデキストラン、ヒドロキ
シエチル澱粉、およびメチルセルロースが有用である。
懸濁剤は透析されてはならないので、メチルセルロース
をθ/〜/%9通常は約05%の濃度で用いるのが好ま
しい。この吸着剤組成物は永続的に懸濁液であるわけで
はなく。
やがては活性岸とゼオライトが沈澱する。しかしながら
、この程度の懸濁は、可動性吸着剤組成物を、膜の運動
によって常に新鮮な吸着剤が透析膜に接するように保持
するのに充分である。この方法を用いると、吸着剤成分
が透析膜に積層あるいはバッキングするのを防ぐことが
出来る。透析膜がバッキングされた場合には血液中に含
まれる毒性物質の透析速度が低下し、透析膜付近に飽和
された吸着剤が生じ、そして飽和されていない吸着剤ま
で毒性物質が到着する距離が増加するなどの障害が生じ
る。
患者にもともとアルカリ症がある場合に。
HCOj−Cを中和するために用いる有機緩衝液は。
多くの有機酸もしくはそのイオンが透析膜を通過するの
で1代謝され得るものでなければならない。
このような代謝され得る酸としては酢酸、クエン酸、お
よび酒石酸を用いることも出来るが、一般には乳酸およ
びジエチルマロン酸のように[i作用力許容重量(bu
ffering power permit weig
ht ”)の犬きい酸を用いる方が好ましい。
本発明の吸着剤組成物の特性でコントロールを必要とす
るものには他に粒子径がある。粒子径が小さいほどすぐ
れた懸濁液が得られ、吸着剤の表面積の増大により、ま
た、アンモニウムイオンがCa   もしくはNa  
を負荷されたゼオライトに吸着点を見い出すのに要する
時間あるいは尿素分子う がカップリングされたウレアーゼ分子と出物ρに要する
時間を短縮し、吸着剤粒子に到達するか。
あるいは浸透するのに要する拡散距離を短縮することに
よって全体の効率を良くし得ることは明白である。しか
しながら、前記市販のゼオライトをさらに微粉砕すると
凝集のような所望でない結果を生じる。市販のゼオライ
トは直径/〜10Eクロンの粒子から成っており、その
形はほぼ球状からサイコロ形である。一定サイズの樹脂
もしくはゼオライトの凝集傾向を測定するには流速を変
数とする方程式 T : ym (但し、Tは時間、■は重力流速計(gravity 
flowmeter)で測定した容積を表わす。)を用
いる(Barile et al、、AICE Abs
tracts−Chicago  Meeting  
November  /乙−20,/910を参照〕。
指数#イは実験的に求められる値で常に/よりも大きい
が、出来るだけ/に近似していることが望ましい。この
m値が決定されると。
5SRDを用いた場合に1日の透析に要する時間。
即ち、弘時間以内にいずれの吸着剤スラリーが凝集しな
いかを決めることが出来夕。
5SRDを用いた透析は以下のように実施される。
粉末活性炭7wt%、カルシウム−ナトリウム(約jθ
−jO)を負荷したイオンシブW(ユニオン・カーバイ
ド社製Lz0wt%、それに共有結合しているウレアー
ゼ(吸着剤懸濁液/ mlあたり20単位)、aS%メ
チルセルロースおよび3%グルコースから成る吸着剤水
性組成物を調製し、必要であれば炭酸水素ナトリウムg
+ミリモルを加えてpHJJ〜j/に調整する。
混液/Lあたり10〜qOgの割合でH型のカルボン酸
交換樹脂を加え、得られた吸着剤懸濁液は。
血液槽にベタシン(Betadine、PVP −ヨウ
素)を注入した後に透析膜を取り囲んでいる固定槽に移
す。イリゲーション滅菌液(sterile irri
gationfluid)を用いて血液槽を洗浄する。
PVP−ヨウ素が放出するヨウ素が膜を通して稀釈され
、拡散することによる淡褐色の着色を脱色するには操作
を数回反復しなければならない。左腎副除術を行ない、
右腎臓に達する動脈を結索したモングレル犬のA−V流
路(頚動脈、頚静脈)の近くに透析血液流入口をセット
する。透析槽に備えられている受容器に減圧ポンプをセ
ットし、タイマーによってあら′i!5−しめ決めてお
いたサイクル(通常、流入グ2秒、流出30秒)にコン
トロールされる。ヘパリンを血流路に導入(初期に10
00〜2θθO単位)して凝血時間を延長する。針で穴
をあけられるゴム管を装着して流入および流出する血液
をサンプリングするための準備をしておく。そしてポン
プを所望時間連続作動させて透析を開始する。
上記吸着系を用いると大部分の患者に塩基(炭酸水素塩
)あるいはカルシウム交換体が殆んどまたは全くみとめ
られない。一方、尿素、アンモニウムイオン、クレアチ
ニン等は前記のように効果的に除去される。しかしなが
ら、一部の患者の場合には透析に際して炭酸水素塩の逆
透過率が高すぎることがある。この値をほぼOに近づけ
るために9本発明では透析液/Lに対して約/jfの割
合で乳酸もしくはジエチルマロン酸のような有機緩衝液
を加える。いずれの緩衝液も体内で代謝され得る。ゼオ
ライトと共にジエチルマロン酸を用いた場合に得られる
スラリーのpH値は透析開始時で72である。
すでに指摘したように、カルシウム−ナトリウム(30
−!;0)が負荷されたゼオライトは、カルシウム−ナ
トリウム(73−23”)負荷ゼオライト(イオンシブ
W)とナトリウム−カリウム(90−10)負荷ゼオラ
イト(イオンシブF)との混合物(,2:/)で置き換
えることも出来る。
本発明の新規吸着系を用いて透析すると、血中濃度22
(1/Lにおいて尿素を、また血中濃度θ2Q/Lにお
いてクレアチニンをそれぞれ!;θ%除去することが出
来、逆透過される力Jレシウム。
ナトリウム、もしくは炭酸水素塩は無視出来る量である
(流入量と流出量の差、θ〜jモル当量/L)。
本発明の新規吸着剤組成物は5SRDを例に示したが、
腹腔透析液を腹腔に流入および流出するサイクルに用い
られる適当な透析装置による腹腔透析や中空フィルター
型の装置にも有用である。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)以前性物質を吸着し得る表面吸着剤、水。 懸濁剤、カチオン交換体、W型の脂肪族カルボン酸樹脂
    、およびウレアーゼから成る透析用組成物。
  2. (2)表面吸着剤が炭素である特許請求の範囲(1)記
    載の透析用組成物。
  3. (3)懸濁剤カメチルセルロース、ヒドロキシエチル澱
    粉、またはデキストランである特許請求の範囲(1)ま
    たは(2)記載の透析用組成物。
  4. (4)  カチオン交換体がイオンシブF−♂θ、イオ
    ンシー)W−1r3.灰十字沸石、またはクライノブチ
    ロライトである特許請求の範囲(1)乃至(3)記載の
    透析用組成物。
  5. (5)カチオン交換体がカルシウムを負荷されているゼ
    オライトカチオン交換体である特許請求の範囲(1)乃
    至(4)記載の透析用組成物。
  6. (6)カチオン交換体が約jθ%のカルシウムを負荷さ
    れているゼオライトである特許請求の範囲(1)乃至(
    5)記載の透析用組成物。
  7. (7)ゼオライト/gあたりの交換可能なカルシウムイ
    オンがQf〜3.2ミリモル当量となるように、カルシ
    ウムを負荷されたゼオライトとナトリウムもしくはナト
    リウム−カリウムを負荷されたゼオライトIとの混合物
    をカチオン交換体として用いる特許請求の範囲(1)乃
    至(6)記載の透析用組成物。
  8. (8)カルボン酸樹脂がジビニル架橋メタアクリル酸重
    合体である特許請求の範囲(1)乃至(7)記載の透析
    用組成物。
  9. (9)  ウレアーゼがゼオライトの一種に固定されて
    いる特許請求の範囲(1)乃至(8)記載の透析用組成
    物。 α1 以前性物質を吸着し得る表面吸着剤、ウレアーゼ
    、カチオン交換体、およびt型の脂肪族カルボン酸樹脂
    から成る混合物を水中で懸濁剤に懸濁し、半透膜の片側
    にこの懸濁液を9反対側に血液を導入して以前性物質を
    透析することを特徴とする人工腎臓における以前性物質
    除去方法。
JP57074449A 1981-05-04 1982-04-30 血液透析用吸着剤組成物 Pending JPS58116362A (ja)

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