JPS5819264A - 溶液から物質を除去する膜および装置 - Google Patents

溶液から物質を除去する膜および装置

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JPS5819264A
JPS5819264A JP57119683A JP11968382A JPS5819264A JP S5819264 A JPS5819264 A JP S5819264A JP 57119683 A JP57119683 A JP 57119683A JP 11968382 A JP11968382 A JP 11968382A JP S5819264 A JPS5819264 A JP S5819264A
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ペ−タ−・クイエル・ルドルフ・エドマン
ウルフ・ト−マス・グスタフ・ニイレン
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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】 本発明は溶液から物質の除去に関して使用する微細多孔
性、半透性、不均斉膜に関する。この膜は膜の孔に不動
化され、その溶液と拡散接触(diffuslon c
ontact )する生物学的活性物置を含む。
本発明は更に溶液から物質を除去する装置に関する。こ
の装置は上記特゛定タイプの微細多孔性、半透性、不均
斉膜を含む。
本発明による「除去」なる表現はその物質の吸着又は化
学的結合に生物学的活性物質を関与させることによる実
際的除去および生物学的活性物質によりその物質を化学
的又は生物学的に変換させることによる除去を意味する
この物質の実際的除去の適用例は、たとえばスエーデン
特許出願第8104294−7号明細書に記載のような
体液、特に血液の治療処置に関連して見出すことができ
る。この明細書では望ましくない物質、たとえば抗体/
抗原複合体は生物学的活性物質、たとえば蛋白質Aにこ
の物質を結合させることにより除去される。
その物質を化学的又は生物学的変換により除去する適用
例はいわゆる酵素治療に見出すことができる。この場合
、たとえば血液中の望ましくない物質は生物学的活性物
質(酵素)と接触させ、その物質に対する酵素作用によ
り変換される。仙゛の 例は純粋な工業的準備方法に関
連して見出すことができる。その場合轟咳物質を含む溶
液は生物学的活性物質と接触させ、目的化合一にその物
質を変換させる。
従って本発明は広汎且多様の適用範囲を有するとはいえ
、特にいわゆる酵素治療における全血液の処置に関連し
て価値のあることがわかった。以下に最後に述べた適用
に対し強調して記載されるであろう。
酵素治療はたとえば遺伝的条件の病気に関連し、又は成
る種の形のがん、たとえばリンパ芽球腫性白血病の患者
のそう失又は減少した。酵素作用を代替し、所望の酵素
作用を補うよ2に努力する処置形式である。一般に処置
は酵素、たとえばリンパ芽球腫性白血病患者の場合には
基質の酵素破壊をするためにアスパラギナーゼを血液流
中で患者の血液と接触できるように行なわれる。酵素は
腫瘍細胞に必須のアスパラインな破壊することができる
。このことは腫瘍細胞が栄養素の欠乏により死滅するこ
とを意味する。これはアスパラギナーゼを含む溶液を患
者に静脈注射することにより行なうことができる。
上記処置形式は先づ第一にヒトの酵素は入手できないの
で、たとえば哺乳動物又は細菌からの酵素を使用するこ
とを必要とするなど多くの点で満足できない。このよう
なヒトのものでない酵素が血液と接触する場合、当該酵
素に対する患者の血液抗体の小体が形成されるであろう
。その結果酵素は役に立たなくな−る。何故ならば抗体
は急速に酵素の機能を停止させるであろうからである。
成る場合にはアナフィラキシ一様反応を抗体と酵素(抗
原)間の反応の結果として患者に起こすことができる。
ヒトの酵素が処置に対し入手し易い場合でさえ問題は重
大である。何故ならば患者の血液流中の酵素の安定性は
しばしば低く、従って満足すべき治療レベルに酵素活性
を保持することは困難になる。           
       〜Chemical Engineer
ing Communications 2(1975
):1.37〜47頁には、微細多孔性、半透性、不均
斉膜が膜孔に封入された生物学的活性物質(酵素)と共
に使用され、破壊されるか又は同様に溶液から除去され
る物質を含む溶液と拡散接触することによる手法が提案
される。この手法の1つの不利益は高分子酵素に関して
のみ使用できることにある。何故ならばよりlトさい酵
素は膜孔を通して浸透し、こうしてたとえば体液である
ことができる溶液に自由に接近できるからである。更に
別の不利益は安定性を損ない、その結果有効性がより低
下する酵素の再分配(軸の酵素移送(axial en
zyme transport) )であることができ
る。
従って、上記Chemical Engineerin
gCommunications  に記載の手法に従
って溶液から物質を除去することに対し改曳膜および装
置を製造することが本発明の目的である。特に不発明畔
ヒトの酵素、又は哺乳動物又は細菌からの酵素が使用さ
れるかどうかに拘らず、上記不利益を避ける酵素治療の
新形式を供することを目的とする。
上記目的は特許請求の範囲に規定し、以下に記載される
であろう展および装置を使用する本発明により達成され
る。
本発明によれば溶液から物質の除去に関して使用される
微細多孔性、半透性、不均斉膜が供され、この膜は膜孔
に不動化され、その溶液と接触して拡散する生物学的活
性物質を含む。膜は生物学的活性物質が微少顆粒状デル
粒子上に、および/又は内に不動化されることを特徴と
する。
不均斉膜はたとえば米国特許第3615024号明細書
からそれ自体既知であり、従って本明細書には詳細には
記載されないであろう。このような膜に関する更に詳細
の情報に対しては、米国特許第3615024号明細書
に代る引用がなされる。
しかし、本発明の理解を容易にするために、不均斉膜は
一方の側に小孔を有するきわめて薄い層(遮断層)およ
び他方の側により大きい孔を有するより厚い層(支持層
)により形成され、孔は遮断層から、孔がこうして最大
の大きさになる支持層に向って徐々に大きさを増すこと
を挙げるべきである。
本発明によれば不均斉膜は、支持層には十分に大きな孔
を有し不動化生物学的活性物質、特に酵素がその側から
膜孔中に深(容易に浸透し、同時に遮断層側に小孔を十
分に有し、その物質が膜を通して完全に浸透することを
阻止できるようにすべ館である。更に本発明による膜は
遮断層側に十分な小孔を有し、膜が酵素治療において全
血液の処置について使用される場合望ましくない成分を
排除するであろう。
同時に本発明による膜の使用により不動化され封入され
た生物学的活性物質およびその物質を含む溶液間の接触
が避けられるので、その物質を含む溶液および不動化さ
れた活性物質間のきわめて短い拡散距離はその物質を含
む溶液に面する膜の遮断層側に向って膜孔に深く浸透で
きる不動化物質により達成できることは利点である。
本発明による膜孔の適尚な大きさの例は支持層側で〉1
μm、好ましくは〉10μmであり、一方遮断層側は1
50.000ダルトン以下、好ましくは20,000〜
50,000ダルトンのカット−オフを有することがで
きる。
本発明による膜は平らなシート又はしなやかな管の形で
あることができるが、中空繊維形が好ましい。その物質
を含む溶液はこれらの繊維の軸腔を通過させることにな
る。
本発明による膜に使用する材料の例はポリアミド、酢酸
セル日−ス、ポリ哀ルホン、ポリカーボネート、ポリア
クリロニトリル、好ましくはポリアミドであることがで
きる。他の使用できる材料に関しては上記米国特許第3
615024号明細書が参考にされる。
適当な微細顆粒状デル粒子はたとえば米国特許第406
14.66号明細書に記載のものであることができる。
好ましくはこれらのrル粒子はポリアクリル酸誘導体、
アガロース又はポリスチレン。
好ましくはポリアクリルアミドの球状粒子である。
本発明によればそのrル粒子は直径〈10μm。
好ましくは0.1〜0.5μm を有する。
使用できる生物学的活性物質の例は抗体、抗原、酵素、
蛋白質A、死滅細菌又はそれらの7ラグメント、好まし
くは酵素であることができる。
本発明によれば溶液から物質の除去装置も供される。こ
の装置は膜孔の内側に不動化された生物学的活性物質を
有する微細多孔性、半透性、不均斉膜を含み、その溶液
と拡散接触する。その装置は生物学的活性物質が微小顆
粒状ザル粒子上に、および/又は粒子内に不動化される
ことを特徴とする。
本発明による上記膜はその不均斉膜として使用するもの
である。このものに関する更に詳細な情報に対しては、
従って上記記載が引用される。
本発明による装置の好ましい態様によれば、膜は繊維の
軸腔と連絡する第1の入口および第1の出口を有する外
側のケーシング内に封入された中空繊維形で使用される
。ケーシングは更に以下に記載されるように、中空繊維
の外側のそのケーシングな通過する液に対し外側の密閉
液体サイクルと連絡する112の入口および第2の出口
より成る。
外側の液体サイクルは好ましくは中空繊維の外側にある
ケーシングな通して流れを鼓動させるポンプをその液体
の輸送用に含む。
小さな鼓動変化により鼓動流を起こさせることにより、
高圧および低圧はケーシングの内側に交互に創り出され
、その結果として封入され、不動化された生物学的活性
物質と接触させるために、その物質を含む溶液の透過7
フクシヨンの輸送、中空繊維の軸腔を通る流れ、中空繊
維壁を通る流れは促進される。
本発明による装置が全血液の処置に対し使用されるもの
である場合、外側の液体サイクルは好ましくはケーシン
グの内側に全血液が漏出するのを発見する検知器を含む
本発明は次に概要図を引用して更に詳細に記載されるで
あろう。図においては。
第1図は本発明による装置の好ましい態様の構成図を示
す。
第2図は第1図に示す装置の部分を形成する本発明によ
る膜の好ましい態様を示す。
第3図はラインitt−mに沿って得た第2図の膜の拡
大横断面である。そして、 第4図は本発明による膜を囲む外側のケーシングの実際
の態様を示し、第1図に示す本発明による装置の部分と
して使用するためのものである。
第1図で明らかなように、本発明による装置は第1の入
口3および第1の出口4、および第2の入口5および第
2の出口6を供された外側の被包ケーシング2を有する
不均斉膜(破線1.1’、1“Kより図示される)を含
む。
ケーシング2Iの第1の入口3はポンプ9を含む導管8
を経てその物質を含む溶液に対する源7に連結される。
一方、ケーシング2の第1の出口4はこの源に溶液を戻
す返還導管10を経てその源7に連結される。ケーシン
グ2の第2の入口5はポンプ12を含む導管11および
外側の封入液体サイクルを形成し、検知器13を経て第
2の出口6に連結される。
第2図および第6図から明らかなように、不均斉展は好
ましくは微小顆粒状ポリアクリルアミド粒子上のキャリ
ア16上に不動化された生物学的活性物質14、たとえ
ば酵素を有する中空繊維1、好ましくはポリアミドの形
であり、ポリアクリルアミド粒子の大きさはそれらが軸
腔18の内壁19(遮断層)から非常に短い距離まで中
空繊維1の支持層側面17上の孔開口部を通して孔15
中に容易に浸透できるような大きさである。中空繊維の
遮断層側間19上の孔開口部は安定化された生物学的活
性物質14を担持するこれらのゲル粒子16が孔15を
通して完全に浸透するのを阻止するに十分なだけ小さい
酵素治療に関してたとえば全血液の処置では、これらの
rル粒子16は10μm以下、好ましくは0.1〜0.
5μmの大きさのものであり、一方中空繊維の支持層側
面17上の孔は1μm より太き(、好ましくは10μ
m より大きい。中空繊維の遮断層19は150.00
0ダルトン以下、好ましくは20,000〜50.00
0ダルトンのカット−オフを有し、その結果として、中
空繊維の軸腔IF3を通過させるための全血液中の望ま
しくない物質は孔15に浸透して生物学的活性物質、た
とえばアスパラギナーゼと接触することを阻止される。
第1の入口3はケーシング2の内側の中空繊維1.1’
、1“の軸腔18を経て第1の出口4と連絡し、第2の
入口5はケーシング2および中空繊維1.1’、1“の
外側との藺に形成される空間を経て第2の出口6と連絡
することは上記から明らかである。
第4図では不均斉膜を封入する第1図に示す外側ケーシ
ングの実際的態様が示される。第1〜第6図のものと同
じ引用数字は第4図においても相尚子る部材に対し使用
されたが、「a」の文字を付加した。明らかなように、
ケーシング2aは第1の入口3aおよび第1の出口45
L%および第2の入口5aおよび第2の出口6aを供さ
れた通例の繊維透析器の形である。入口3aはこれらの
繊維の軸腔を経て出口4aに連結され、一方人口5aは
ケーシング2aおよび封入された中空繊維1a=1’a
e1“aの外側との間に形成される空間を経て出口5a
に連結される。
装置は次のように機能する:酵素変換させるその物質を
含むS液は導管8を経てその源7カ・らケーシング2の
入口3にポンプ9により運搬され、そし【出口4および
導管、10を経てその源7に繊維の軸腔を通して返還さ
れる。同時に液体たとえば生理的塩溶液は中空繊維1.
1’、1“の外側にある入口5および出口6を経てケー
シングな通ってポンプ12により遮断された外側の液体
サイクルに送られる。溶液が中空繊維1.1’、1“の
軸腔を通過中、その物質を含む溶液の透過部分は孔15
に浸透し、生物学的活性物質14、好ましくは酵素と接
触し、その物質を酵素変換させる。全血液に関しては抗
体のような溶液中の望ましくない物質は孔15に浸透す
るのを阻止され1、その結果、これらの物質と封入され
た生物学的活性物質14との間の直接接触は阻・止され
る。溶液の透過フラクションの浸透はポンプ12により
達成される外側液体サイクル中の鼓動流により促進され
る。検知器により溶液、たとえばケーシング12の内側
の血液の何らかの急速な漏洩は迅速に発見され、システ
ムは停止する。
本発明は次の具体例により更に例示されるであろう。す
べての例においてGambro からの中空繊維タイプ
(ポリアミy)のヘモr過ユニット(haemofil
tration unit )が使用される。
例1〜3 これらの例1〜3において、生物学的活性物質は上記方
法で中空繊維孔に封入した微小顆粒状ポリアミド粒子(
0,2〜0.5M)上に安定化したイー、コリ(!ii
、coli )からの酵素アスパラヤナーゼ(Cras
nitin 、 Bayer )より成る。血漿アスパ
ラギンは螢光法により測定する( D、A、Coone
y *R,L、Capizzi and R,R,Ha
ndschumacher 、 Cancer“Re5
earch  30.929〜93’5.1970)。
例1では犬(体重12に9 ) )!5 D OU  
L−yxパ、ラヤナーゼを含むエニットにょ6処置する
。血漿中のL−アスパルタ−ゼ含量は225分処置後4
6nモル/1111から2nモル/−に減少する。
例2では例1と同じへ七f過二ニットを111jKつき
50nモルL−アスパラヤンを含むL−アスパルタ−ゼ
溶液(2j )、に使用した。L−7スパフイン含量は
150〜2001117/分の流速で60〜40分内に
実際的に1.l1番完全に減少する。
例3では羊(体重40ゆ)は例1および2と同じタイプ
であるが、しかし、微小顆粒状ポリアクリルア叱°ド粒
子に2000tr  r:−アスパラギナーゼを含むヘ
モf過工ニットにより処置する。L−アスパルタ−ゼ含
量は150〜200iLl/分の血液流速で120分処
置後に通常40〜50nモル/−から10nモル/−に
減少する。
純工業的方法に本発明の適用を示す七五以上の例は次の
とおりである: 例4−細菌酵素による立体特異性アミノ酸の製造。
アミン化反応によるフマール酸アンモニワムのL−アス
パライン酸への立体特異性転位。反応はイー、コリから
の酵素アスパルターゼにより接触させる。酵素は上記タ
イプの微小粒子(9,25〜0.5μN@)に不動化し
、ヘモF’[−Wエラ(、たとえば不均斉膜を有する例
1〜3で使用したタイプの外部9所に設置する。この例
では7マール酸アンモニワムである物質を含む溶液を二
ニットを通してポンプで送り、その物質はアスパルター
ゼと拡散により接触させ、L−アスパライン酸に変換し
 。
その後単離する。
例5−6−アミノペニシラン酸(6−APA)の製造。
生物学的活性物質、尿例ではイー、コリからのペニシリ
ンアシラーぜは記載のヘモr過二ニットの不均斉膜に不
動化し、そこで粗ペニシリンを含む溶液は二ニットを通
し゛てポンプで送る。ペニシラム(Penicillu
m )培養物から得る粗ペニシリンは反応器内で6−ア
ξノペニシラン酸に変換し、その後単離し、特定合成ペ
ニシリンに使用することができる。
例6−乳糖からグルコースおよびガラクトースの製造。
本例ではイー、ブリ又は酵母菌からのβ−ガラクトシダ
ーゼを本発明による生物学的活性物質として使用し、方
法は上記と同じである。従って乳糖を含む溶液はヘモr
過ユニットの内側の不動化生物学的活性物質と接触させ
ることによりグルコースおよびガラクトースを形・成す
るであろう・本発明による装置および事は体液の治療処
置又は分析および酵素変換を含む工業的方法におけるよ
うに、たとえば溶液に會まれる物質の酵素変換に関し適
用でする。
・特に1実際の物質を生物学的活性物質へ吸着又は化学
的納会させることにより、又は生物学的活性物質と接触
させることにより物質を化学的又は生物学的変換をさせ
ることにより溶液から物質な除去することが望ましい場
合、処置又は方法の異るタイプに関し一価値がある。前
者の適用例は望ま、シ(ない物質、たとえば血液中の抗
体/抗原複合体を生物学的活性物質、たとえばたん白質
Aに結合させることにより除去する場合の血液の治療処
置に関し見出すことができる。後者の適用例は望ましく
ない物質、たとえば体液、特に全血液を生物学的活性物
質(酵素)と接触させ酵素変換により除去することによ
るいわゆる酵素治療に関し見出すことができる。それ以
上の例は生物学的活性物質と接触°させる当該物質を生
物学的又は化学的変換反応により所望化合管に変換する
場合純粋に工業的予備方法に関し見出すことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による装置の好ましい態様図を示す。 第2図はj111図に示す装置の部分を形成する膜の好
ましい態様を示す・ #13図は第2図における膜の線■−■による拡大断面
図を示す◎ 第4図は第1図に示す装置の膜を被5ケーシングの実際
的態様を示す。 代理人 浅 村   皓 外4名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (I)#液からの物質の除去に使用する微細多孔性、半
    透性、不均斉膜であり、この膜はその溶液と拡散接触す
    る膜孔に封入された不動化生物学的活性物質(14)を
    含む膜であって、生物学的活性物質(14)は微小顆粒
    状ゲル粒子(16)上に、および/又は粒子内に不動化
    されることを特徴とする、上記不均斉膜。 (2)膜(1)は、物質を含む溶液に面する膜面(19
    )からの方向に孔の大きさが増大する孔(15)を有す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の膜
    。 (3)膜は中空繊維形であり、物質を含む溶液はこれら
    の繊維の軸腔(18)を通過させることを特徴とする特
    許請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載の膜0 (4)中空繊維の最小孔の大きさは不動化した生物学的
    活性物質を含む封入された微小顆粒状デル粒子(16)
    の大きさより小さいことを特徴とする特許請求の範囲第
    (3)項記載の膜。 (5)物質を含む溶液から離れた中空繊維の側面(1γ
    )上の孔の大きさは〉11On、好ましくは〉10胸で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第(3)項又は第
    (4)項記載の膜。 (6)中空繊維は< 150.000ダルトン、好まし
    くは20.000〜50.000ダルトンのカット−オ
    フを有することを特徴とする特許請求の範囲第(3)項
    から第(5)項のいずれが1項に記載の膜。 (7)ゲル粒子(16)はく10μm、好ましくは0.
    1〜0.5μmの直径を有することを特徴とする特許請
    求の範囲第(1)項から第(6)項のいずれか1項に記
    載の膜。 (8)ゲル粒子(16)はポリアクリルアミド、アガロ
    ースおよびポリスチレンから選択し、好ましくはポリア
    クリルアミドであることを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)項から第(7)項のいずれか1項に記載の膜。 (9)rル粒子はポリアミY1酢酸セルロース、ポリス
    ルホン、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリルから
    選択し、好ましくはポリアミドであることを特徴とする
    特許請求の範囲第(1)項から第(8)項のいずれか1
    項に記載の膜。 OI  生物学的活性物質は抗体、抗原、蛋白質A。 死滅細菌又はそのフラグメントおよびアスパラギナーゼ
    、大腸菌からのアスパルターゼ、大腸菌力らのペニシラ
    ン酸、大腸菌および酵母菌からのβ−ガラクトシダーゼ
    から選択することを特徴とする特許請求の範囲!(11
    項から! (9)項のいずれか1項に記載の膜。 aυ 溶液から物質を除去する装置、この装置はその溶
    液と拡散接触する膜孔の内側に不動化された生物学的活
    性物質(14)を有する微小多孔性、半透性、不均斉膜
    (1,1’、1“; 1 a、 1/ a/。 1“a)を含む装置であって、生物学的活性物質は微小
    顆粒状ゲル粒子(16)上に、および/又は粒子内に不
    動化されることを特徴とする、上記装置。 Hll(1)+*膜ノー11m(191’らの方Nk孔
    の大きさが増大する孔(15)を有することを特徴とす
    る特許請求の範囲第03項記載の装置@a3  膜は中
    空線−形であり、物質を含む溶液はこれらの繊維の軸腔
    (18)を通過さ、せることを特徴とする特許請求の範
    S第0υ項又は−〇−拳記載の装置。 a尋 中空繊維は線維の軸腔と連絡する第1の入口(3
    :3m)および縞1の出口(4:4a)を有する外側の
    ケーシング(2:2a)内に封入されることを特徴とす
    る特許請求の範囲第03項記載の装置。 (l噌  ケーシング(2:2a)は中空繊維の外側の
    ケーシングな通過する液体に対し外側の液体サイクルと
    それぞれ連絡する第2の人口(5: 5a )および第
    2の出口(6:6a)を含むことを特徴とする特許請求
    の範vsta+a41項記載の装置。 (1句  外側の液体サイクルはこのサイクルの液の循
    環に対しポンプ(12)、好ましくはいわゆるローラー
    ポンプを含むことを特徴とする特許請求の範囲第a5項
    記載の装置。 Q71  外側のサイクルはケーシング(2:2a)内
    で物質を含む溶液の見込まれる漏洩を検知する検知器(
    13)を含むことを特徴とする特許請求の範囲第051
    項又は第ae項記載の装置。
JP57119683A 1981-07-10 1982-07-09 溶液から物質を除去する膜および装置 Pending JPS5819264A (ja)

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SE82002312 1982-01-18

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4948620A (en) * 1988-09-14 1990-08-14 Nestec S. A. Process for the manufacture of reformed fish products

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4948620A (en) * 1988-09-14 1990-08-14 Nestec S. A. Process for the manufacture of reformed fish products
US5009918A (en) * 1988-09-14 1991-04-23 Nestec S.A. Reformed fish products

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