JPS60137402A - 微多孔質膜 - Google Patents

微多孔質膜

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JPS60137402A
JPS60137402A JP58244617A JP24461783A JPS60137402A JP S60137402 A JPS60137402 A JP S60137402A JP 58244617 A JP58244617 A JP 58244617A JP 24461783 A JP24461783 A JP 24461783A JP S60137402 A JPS60137402 A JP S60137402A
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membrane
phb
film
blood
hydroxybutyric acid
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Takemoto Kamata
健資 鎌田
Ryozo Numazawa
沼沢 亮三
Jun Kamo
純 加茂
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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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3−ヒドロキシ酪酸を主成分とする熱可塑性ポ
リエステルからなる新規な微多孔質膜に関する。
近年高分子膜に関する研究開発の進歩は目覚ましく、用
途に応じて分画特性及び素材の選択等が行われている。
特に血液、血漿等の体液の透析、r過、ガス交換等に利
用される膜は、人工腎臓、人工肝臓、血漿交換療法、人
工肺等の医療分野に急速に利用されつつある。これらの
用途に関して要求される膜の性能としては、分画特性も
重要な因子であるが、さらに重要な因子として生体適合
性及び抗凝血性がある。生体適合性は例えば体内植込み
型の人工臓器を開発する場合に欠くべからず事項であり
、また抗凝血性は体内植込み型のみならず、体外で使用
する人工臓器に対しても必要な事項である。例えば従来
の人工腎臓においては、高分子膜で血液を透析する場合
、−回の使用時間は5〜6時間と比較的短い時間である
が、血液と高分子膜が接触して凝血を起こすため、抗凝
血剤としてヘパリンを患者の血液に添加して透析を行っ
ている。ヘパリンの添加は血液を凝血しにく(するため
患者が出血した場合に出血が止まらず、危険な状態とな
るおそれがあって好ましい方法ではない。
本発明者らは、このような現状に鑑み、生体適合性があ
りかつ抗凝血性の優れた素材を探索し、かつその素材を
微多孔質化する方法を発見して、抗凝血性の優れた微多
孔質膜を得ることに成功した。
本発明は、6′−ヒドロキシ酪酸単位を80モル%以上
含む熱可塑性ポリエステルからなる膜であって、その両
表面並びに内部に互いに連結した微小空孔が存在し、該
膜のエチルアルコール中で測定したバブルポイントが1
.0〜2okg/crn2である微多孔質膜である。
本発明の膜の素材である6−ヒドロキシ酪酸を主成分と
するポリエステルは、主に微生物を利用して製造される
。ある種の微生物例えばアルカリゲネスψユートロフス
、アゾトバクタ−・ビイ・ランディなどを、水性培地中
で水溶性の資化性炭素含有基質例、えばグルコースによ
り培養すると、ある期間微生物内に6−ヒドロキシ酪酸
単位−〇−CH−CH,−C−のみを繰返し単位11 CH,0 とする熱可塑性脂肪族ポリエステル、すなわちポリヒド
ロキシブチレート(以下PHBと略す)が得られる。次
いで微生物を遠心分離等で培養液から分離し、洗浄乾燥
し、クロロホルムで抽出し、抽出液をn−ヘキサン等の
非溶剤中に注ぐことによって、PHBが白色沈殿物とし
て得られる。このようにして得たPHBはアイソタクチ
ックな光学活性を有する結晶性ポリマーで、178°C
近辺に明確な結晶の融点を示す。ポリマーの分子量は培
養条件によって変化し、1〜200万のものを得ること
ができる。PHBはβ−ブチロラクトンの開環重合によ
っても製造できるが、光学活性の結晶性に優れたPHB
を工業的規模で多量に入手することは現段階では困難で
ある。
グルコースを基質とする培養法において、基質としてグ
ルコースと共にプロピオン酸、6−ヒドロキシプロピオ
ン酸、3−エトキシプロピオン酸、2−ヒドロキシ酪酸
、イソ酪酸、アクリル酸等を使用することによって、繰
返し単位(1)及び(II)を含む熱可塑性脂肪酸ポリ
エステルを得ることができる。
(+) −o・CH(CH3)・CH2CCl −(I
l) −〇・CR’ Ft2・(CR3R’)n−Co
 −nは0又は1以上の整数、R1、R2、R3、R4
はそれぞれ水素、炭化水素基、ヒドロキシ置換炭化水素
基又はヒドロキシ基であって、ただしn=1そしてR2
== 1:t3= R’= Hであるときは、R1はメ
チル基でないものとする。
こうして得られたポリエステルを用いて微多孔質膜を製
造する。多孔質膜の形態としては、フィルム状、中空繊
維状、チューブ状等のいずれの形態とするかはその用途
によって異なる。
血液の濾過や透析を目的とした医療用途には、中空繊維
状のものが好門しい。高分子素材から多孔質膜を得るに
は、高分子を溶剤に溶解させて製膜原液を調製し、成形
後、脱溶剤する方法(湿式法、乾式法)があるが、溶融
方法が好ましい。すなわりポリマーをその結晶の融点以
上に加熱溶融し、適切なダイスあるいはノズルより押出
し、冷却固化させる。PHBの場合は結晶化速度が遅い
ため、溶融押出し温度は必ずしも結晶の融点以上で行う
必要はな(、一度融点以上で加熱溶融したのち、融点以
下の温度で押出すことも可能である。冷却固化の段階で
ポリマーは結晶化を起こすが、この段階で延伸すること
によって配向結晶化を促進させることが望ましい。この
ようにして配向結晶化させた膜を、必要ならば熱処理を
行って、さらに結晶化を進行させることができる。
結晶化温度としては、50℃以上融点以下の温度が好ま
し〜・。次いでこの膜をその長さ方向に延伸する。延伸
は1段又はそれ以上の多段延伸で行われるが、いずれの
場合も1段目の延伸は90°d以下好ましくは50℃以
下で行われる。
2段目以降の延伸は高温で行うのが好ましく、その場合
は100℃以上融点以下の温度が好適である。延伸倍率
は1.6倍以上6倍以下が好ましい。大きな孔径を有す
る微多孔質膜を得るためには、多段延伸を行うことが好
ましく、その場合、1段目の延伸は2倍以下にすること
が好ましい。この延伸過程で膜中に多数の微小空孔が形
成される。最後に延伸膜を熱処理することが、膜の形態
安定性の面から好ましい。この最終熱処理温度は100
℃以上融以上下が好ましい。熱処理は定長状態あるいは
緩和状態のどちらの状態でも行うことができる。
本発明の微多孔質膜を得るためには、上記のごとく結晶
性の高いポリマーを延伸配向させた中空繊維又はフィル
ムを形成させる必要がある。
本発明者らの検討によれば、6−ヒドロキシ酪酸単位を
80モル%以上含むポリエステルであれば、このような
構造を形成させることができ、可能となる。溶融押出し
により配向結晶化させる場合は、結晶化を促進させるた
め炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク等の無機
化合物又はステアリン酸ナトリウム、安息香酸ナトリウ
ム等の有機塩を、結晶の核形成剤又は結晶化速度促進剤
として加えることもできる。本発明に用いる熱可塑性脂
肪族ポリエステルは、そのポリマー末端にカルボン酸基
が存在して、加熱溶融時に加水分解の触媒として作用す
るため、分子量の低下を起こす。したがって分子量の低
下を望まない場合は、カルボン酸基をエステル化して用
いることが好ましい。
伸倍率、延伸温度等によって変化する。高度に延伸配向
させ、室温で第1段延伸、高温で高倍率に第2段以降の
延伸をすることによって、バブルポイントが低くかつ空
孔率の高い膜が得られる。なおバブルポイントが高いと
より小さい粒径のものを阻止し、バブルポイントが低い
とより大きい粒径のものを透過する。バブルポイントの
測定法は後述する。このようにして得られた膜は、膜の
両表面並びに内部に微小空孔を多数有している。
本発明では膜中に存在する空孔の大きさをバブルポイン
トで規定する。バブルポイントをP(kg/cm2)、
膜中のバブルポイントに達した孔の孔径をdとすると、
下記の関係が成り立つ。
d−C×γ・cosφ/P (1) C:孔の形状因子 γ:液体の表面張力 φ:液体と膜素材の接触角 式(1)は、孔の形状が円筒と仮定しくC=1)、液体
が膜素材を完全に濡らす(θ=0)と仮定すると、次式
のように簡略化される。
d=γ/p (2) しかし本発明の膜の場合は、電顕による空孔観察では孔
形状が円筒と仮定しがたく、式(2)でバブルポイント
がら空孔をめるのは実質上意味がない。したがってバブ
ルポイントそのものを空孔の大きさの目安とした。また
膜素材が液体に完全に濡れるように液体としてエタノー
ルを選んで、20℃で膜面から泡が一様に出はじめる時
の圧力を測定した。このような測定によれば、本発明の
膜はバブルポイントとして1〜20 (kg/1yn2
)の範囲を有する微多孔質膜であることが認められた。
他方、膜の空孔率は水銀圧入法によって評価した。
膜のf過膜としての性能を確認するためには、実際に水
や溶液を1過してみる必要がある。空孔の大きさや空孔
率をめただけでは、空孔が膜の表面から裏面へ互いに連
結して貫通しているかどうかは不明だからである。本発
明の膜は透水速度が0.01〜10−g/yyi2−、
hr−mmHgの値を有するように構成されることが好
ましい。バブルポイントの高いものは透水速度が低く、
小さい分子の溶質を限外1過することが可能である。
本発明の膜は優れた抗凝血性を示す。凝血性の試験には
種々の方法が提案されているが、本発明者は5ahl 
i −Fon i O法によって行った。すなわちフィ
ルム状の膜の上に新鮮な血液を滴下し、注射針の先で滴
下血液を持ち上げ、血液が固まって糸を引き始めるまで
の時間゛を計測することによって判定した。その結果に
よって本発明の多孔質膜は、市販の医療用チューブとし
て用(・られているシリコンチューブよりも凝血時間が
長いことが証明された。
参考例1 アゾトバクタ−・″ビネランディー(IFo 1358
1)を、脱イオン水1L当り次の組成を有する培地7!
を入れた10沼容積の発酵槽で、pH17,60℃、7
2時間の好気培養によって増殖させた。
グル’j −ス3%(wt、/vol)K21i PO
40,1% CaC1□0.11% MgSO4・7H200,4% Fe50.・7H200,1112% (ンζH4)6 !40t Q、・4H200,01%
ンぐacl 0.4% CaCO3o、o 1% ZnOO,002% ]、fpC1・4 H2C0,01% CuC1□・4H200,001% CaCl2・6H200,001% 培養終了後、培養液から遠心分離(600Orpm )
によって菌体を分離し、これを更に脱イオン水及びアセ
トンで洗浄し、遠心分離を繰り返して80gの菌体を得
た。この菌体な3石のクロロホルム中に懸濁させ、4時
間煮沸したのち、菌体を濾過し、P液を6石のn−へキ
サン中に注ぎ、凝固物を分離し、乾燥して32.?の白
色粉末を得た。この物質は元素分析、NMpj及びIR
による分析の結果、純粋なPHBであることが確認され
た。
参考例2 バチルス・セレウス(IF03866)ヲ、脱イオン水
1石当り次の組成を有する培地7沼を入れた10石容積
の発酵槽で、pH7,2,30℃、4の 8時鳳好気培養によって増殖させた。
グルコース 6%(Wt/vO1) 肉エキス 0.1% (NH4)2So40.1% MgSO4−7H200,4% FeSO4” 7 H2C0,012%(NI(4)e
 Mo702.・4H200,01%NaC10,4% CaCO30,01% ZnO0,002% MnCl2・2H20,0,0’1% CuCl2・2H200,001% CaCl2・6 H2C0,0’01%培養終了後、実
施例1と同様の操作により20gのPHBホモポリマー
を得た。
参考例6 オン水1!当り次の組成を有する培地7.、eを入れた
10石晩容積の発酵槽で、プロピオン酸を7!97日の
割合で添加し、0.1M苛性ソーダ及び0.1M塩酸で
pHを72に調整しながら、600Cで48時間好気培
養によって増殖させた。−り/l/ コー ス2 % 
(wt/vol )肉エキス 0.1% (NH4)2 S 04 0.1% MgSO4・7H200,4% Fe50. ・7H200,012% (Nに)6MO□024・4H200,01%NaC1
O,4% CaCO30,01% ZnOO8002% MnCl2 ・2H200,001% CuC12・2 H2C0,001% CaCl2 @ 6H200,001%培養終了後、実
施例1と同様の操作により15gの白色粉末を得た。こ
れを硫酸酸性で加水分解し、ガスクロマトグラフィ法で
分析すると、6−ヒドロキシ酪酸単位85%及び3−ヒ
ドロキシバレリアン酸単位15%を含有していた。
実施例1 参考例1で合成したPHBを用いて微多孔質膜な以下の
方法で調製した。PHBをクロロホルムに溶解してPH
Hの3重量%溶液を作り、ここれをガラス板上に流延し
、クロロホルムを蒸発させて膜厚70μのフィルムを得
た。このフィルムを延伸機に固定し、熱板上でフィルム
を加温した。フィルムの溶融と同時に該フィルムを熱板
から室温雰囲気へ戻し、直ちに延伸機により所定の倍率
まで延伸し、その状態で(室温下)20分間放置し、延
伸したフィルムを延伸機から取りはずした。こうして得
られたフィルムは、延伸倍率と共に配向結晶化している
様子がX線回折像から確かめられた。このように配向結
晶化させたフィルムを熱風乾燥機中で、自由長下に熱風
温度100℃で60分間熱処理(第1段熱処理)を行っ
た。
次いでこの熱処理フィルムを延伸機に固定し、室温で所
定の倍率まで延伸しく第1段延伸)、延伸状態のまま1
20℃の熱風乾燥機中で10分間熱処理(第2段熱処理
)を行った。室温延ことか観察された。他方側のフィル
ムについて室温で延伸し、続いて130 ’Cの熱風乾
燥機中でさらに延伸(第2段延伸)を行い、同時にそ水
速塵の測定を行った結果を第1表にまとめて示す。
実施例2 参考・例1の方法を拡大して合成したPHBを用いて微
多孔質中空糸を製造した。中心に空気吐出孔を有する円
環状オリフィスを用いてPHBを190°Cで溶融した
のち、オリフィス吐出温度を160’Cとして円環状オ
リフィスより、中空糸状に80℃の空気雰囲気中に押出
し、冷却させながらドラフト比600で空中糸を巻取っ
た。
得られた中空糸は外径250μ、内径200μであった
。またX線回折写真より繊維軸方向に配向結晶化してい
ることが判明した。
この中空糸を90℃の熱風乾燥機中で60分間第1段熱
処理を行った。室温に冷却したのち、該中空糸を延伸機
に固定し、繊維の長さ方向に所定の倍率と室温で1.2
倍延伸しく第1段延伸)、次いで120°Cの熱風乾燥
機中で所定の倍率に熱延伸しく第2段延伸)、その状態
で10分間熱処理を行った。得られた中空糸は均一に白
化しており、空孔が中空糸壁に形成されていることが電
子顕微鏡の観察より判明した。得られた中空糸のバブル
ポイント及び空孔率を水銀圧ス人法で測定した。また中
空糸をV字状に束ね、接着剤で7字端を固定して中空糸
膜沢過器を作成し、外圧法により透水速度並びにγ−グ
ロブリンを0.1重量%含む水溶液の限外濾過実験を行
い、透過液の濃度を280 nmの吸光度を測定して膜
による阻止率をめた。その結果を第2表に示す。
実施例3 実施例1の実験番号8で得たフィルムを用いて、5ah
li−Fonio法で抗凝血性を調べた。即ちフィルム
上に成人男子より採血した血液を0゜5 m1滴下し、
注射針で滴下血液と接触するフィルム面をこすりながら
注射針を持ち上げ、血液が凝血して糸状物を引き始める
時間を計測した。
なお計測開始時間は注射器で採血を終了した時点とした
。比較のためガラス板、シリコーン板(ダウ・コーニン
グ社製医療用チューブ5HA11を切開し、平板状に固
定したもの)についても同様に試験した。その結果を第
6表に示す。
この結果よりPHBの抗凝血性は市販医療用シリコーン
チューブよりも優れていることが判明した。
第3表

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.6−ヒドロキシ酪酸単位を80モル%以上含む熱可
    塑性ポリエステルからなる膜であって、その両表面並び
    に内部に互いに連結した微小空孔が存在し、該膜のエチ
    ルアルコール中で測定したバブルポイントが1.0〜2
    0 kg/ crrt’であることを特徴とする微多孔
    質膜。 2、 膜を通しての透水速度が0.01〜10 l/m
    2・hr−mmHgであるように構成された特許請求の
    範囲第1項に記載の微多孔質膜。
JP58244617A 1983-12-27 1983-12-27 微多孔質膜 Granted JPS60137402A (ja)

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JP58244617A JPS60137402A (ja) 1983-12-27 1983-12-27 微多孔質膜

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JPH0470938B2 JPH0470938B2 (ja) 1992-11-12

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0754467A1 (en) * 1988-06-27 1997-01-22 Astra Aktiebolag A novel surgical material
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