KR101256363B1

KR101256363B1 - 혈액으로부터 백혈구의 제거방법

Info

Publication number: KR101256363B1
Application number: KR1020087005691A
Authority: KR
Inventors: 호르스트-디이터 렘케; 프랑크 비에세; 하르텐 보도 폰; 마르틴 쾨닉; 볼프강 램로우
Original assignee: 멤브라나 게엠베하
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-02
Publication date: 2013-04-25
Also published as: US20140008288A1; EP1931404B1; US8501008B2; JP5135221B2; CN101267850B; EP1931404A1; WO2007057065A1; JP2009529924A; CN101267850A; US20080203024A1; ATE518555T1; US9878085B2; KR20080042880A

Abstract

본 발명은, 유기 중합체를 기재로 하는 다수 트레드의 정렬부에서 혈액을 처리함으로써 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법에 따르면, 혈액은 트레드 반대 방향으로 유동하고, 혈중 백혈구는 트레드로의 흡착에 의해 실질적으로 감소한다. 본 발명의 방법은, 유기 중합체를 기재로 하는 다수 트레드가 유입 장치와 배출 장치로 이루어진 하우징 속에 체류되고, 혈액이 유입 장치를 통해 하우징에 공급되고, 유기 중합체로 제조한 다수 트레드로 이루어진 하우징을 통해 유동하며, 배출 장치에서 하우징으로부터 배출됨을 특징으로 한다. 추가로, 트레드의 정렬부는 고도의 순차로 제공되고, 혈액은 트레드의 외부 표면 을 따라 유도되며, 트레드는 보체 활성화 생성물 C5a를 트레드 표면 m²당 10㎍ 이상의 농도로 형성한다.

유기 중합체, 트레드, 혈중 백혈구 수, 유입 장치, 배출 장치, 하우징, 보체 활성화 생성물.

Description

혈액으로부터 백혈구의 제거방법{Method for the elimination of leukocytes from blood}

본 발명은 혈액으로부터 백혈구의 제거방법 및 이러한 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것이다.

혈액은 실질적으로 혈장 및 세포 요소로 이루어져 있다. 여기에는 적혈구(적혈구 세포), 혈소판 및 백혈구(백혈구 세포)가 포함된다. 백혈구 세포는 림파구, 단핵구 및 호중성 과립구(호중구, PMN)를 포함한다. 림파구는 특이적 면역성에 중요한 역할을 담당하고, 단핵구와 호중성 과립구는 염증에 대한 비특이적 면역계 방어 또는 반응에 관여하는 세포 유형이다. 이들의 과제는, 예를 들면, 특정한 내인성 단백질(예: 보체 시스템의 C3b 또는 면역글로불린 G, IgG)에 의해 외래 물질로서 이미 확인된 침략 미생물을 파괴하는 것이다.

세포가 미생물에 접근한 경우, 이들은 산소 라디칼 및 프로테아제를 방출하고, 이러한 수단에 의해 미생물은 이후에 식균되도록 사멸된다. 이러한 반응이 불완전하게 실행되는 경우 또는 이들이 제어되지 않고 만성으로 되는 경우, 신체의 자체 조직은 공격적인 산소 라디칼 및 프로테아제의 방출에 의해 손상될 수 있다. 염증 동안, 그 중에서도, 다양한 사이토킨을 사용한 강력한 전달 및 정합이 모든 세포 유형 사이에서 발생한다. 이러한 반응은 매우 복잡하고, 완전하게 밝혀져 있지 않다. 그러나, 궁극적으로는 팽윤, 홍반 및 고열의 임상적으로 관찰된 염증 징후를 유도한다. 그 중에서도, 골수에서 생성되고 혈액에서 순환하는, 특정한 메신저 및 단핵구 및 호중성 과립구의 증가가 통상적이다. 상기 언급된 염증전 사이토킨 이외에, 보체 성분 C3a 및 C5a는 단백질 C3 및 C5의 활성화에 의해 생성되고, 염증 또는 급성-상 반응 동안 보체 활성화도로서 사용된다.

현재, 체외 치료는 일련의 염증 질환, 즉 급성 대장염, 크론병 및 류마티스성 관절염에 사용된다. 종래 기술에 따르면, 소정 수의 세포(생각컨대, 특히 단핵구 및 호중성 과립구)는 환자의 혈액을 체외로 재순환시키고 이를 세포 필터로 처리함으로써 환자로부터 제거된다. 예를 들면, 셀룰로즈 아세테이트의 입자 또는 비드로 충전된 컬럼은 백혈구 필터로서 사용된다. 이 경우, 당해 제거는 주로 비드 표면 위에서 세포의 세포 흡착을 통해 일어난다. 이러한 생성물은 이미 상업적으로 시판되고 있다. 이러한 경우, 혈액은 셀룰로즈 아세테이트 비드를 함유하는 컬럼을 통해 유도된다. 셀룰로즈 아세테이트 비드는 특히 흡착에 의해 혈액에 함유된 과립구 및 단핵구를 감소시킨다.

미국 특허 제6,498,007호에는 담체로의 흡착을 통해 혈액으로부터 백혈구를 제거하는 방법이 기재되어 있다. 당해 방법에 있어서, 혈액은 이러한 담체와 접촉 상태, 바람직하게는 소위 비드 형태로 존재하고, 이로써 담체는 비감염성, 불활성화된 또는 비결함성 백혈구보다는 감염성, 활성화된 또는 결함성 백혈구에 보다 높은 친화성을 나타낸다.

또는, 부직포 또는 직조 직물은 백혈구 필터에서 체외 제거에 사용된다. 예를 들면, 부직포 직물을 기재로 하는 생성물은 수혈을 위해 보존된 혈액 성분(예: 적혈구 또는 혈소판 농축물)으로부터 백혈구의 제거에 사용되고, 여기서 생성물 중의 세포 제거는 부직포 직물에 의한 기계적 여과를 통해 주로 발생한다. 통상적으로, 수혈을 위해, 혈액 500ml 배치는 30분 이내에 여과된다. 이러한 방법은 중력으로 유도되고, 단일 경로로 순환 없이 실시한다. 세포 필터를 체외 순환에 사용하기 위해서는, 펌프 유도된 혈액 약 1 내지 6ℓ가 수시간 동안 여과될 수 있어야 한다. 전방 말단에 공급 접속부 및 반대 말단에 배출 접속부를 갖는 원통상 하우징 중의 폴리프로필렌 부직포 직물이 이러한 목적을 위해 상업적으로 시판되고 있다. 사용된 부직포 직물에 의해, 백혈구는 여과 및 흡착 효과로 인해 체류된다.

유럽 특허공보 제1 230 940호에 따르면, 혈액으로부터 백혈구를 제거하기 위한 필터가 사용된다. 이러한 필터는 부직포 직물, 직조 직물, 또는 다공성 플랫 또는 중공 섬유 막일 수 있다. 처리되는 혈액은 부직포 직물, 직조 직물 또는 다공성 막을 통해 유동한다. 필터 재료는 친수성의 합성 중합체로 제조된 피복물을 갖는다. 이러한 피복물은 흡착을 통해 백혈구를 제거함과 동시에 필터를 통해 혈소판을 통과시킨다.

국제 공개공보 제WO95/18665호에는 혈장 또는 다른 혈액 분획으로부터 백혈구 및 바이러스 불활성화 물질을 제거하는 필터 및 방법이 기재되어 있다. 이러한 필터는 직물 섬유로 제조한 망상조직을 기재로 한다. 바이러스 불활성화 물질 또는 백혈구에 대해 높은 친화성을 갖는 리간드가 망상조직에 공유 결합된다. 이는 선택적 방법이지만 기술적으로 매우 복잡한 방법에 관한 것인데, 왜냐하면 리간드는 직접 또는 링커를 통해 중합체 매트릭스에 연결되어야 하기 때문이다.

이러한 필터에 의한 백혈구의 체류는 부직포 직물 내에서의 세포 포획 및 섬유 표면 위에서의 세포의 다소 강력한 흡착을 토대로 한다. 그러나, 이러한 방법에서 다양한 혈액 세포는 높은 기계적 응력으로 처리되고, 이러한 처리는 세포 활성화 또는 혈액 세포의 파괴를 유도할 수 있다.

종래 시스템 및 방법의 실질적인 단점은 다양한 세포 유형이 표적화되거나 특이적으로 흡착될 수 없고 림파구, 혈소판 및 적혈구가 단핵구 및 과립구와 함께 흡착된다는 것이다. 이는, 각 경우의 지시에 따르면, 불필요할 수 있거나, 환자에게 유해할 수 있다. 혈소판의 흡착은 특별한 경우를 나타낸다. 활성화 후, 혈소판은 혈액 응고에서 중심 역할을 담당한다. 이는 혈액 응고가 체외 순환 도중에 발생하지 않도록 항응고제로서 헤파린의 투여 등과 같이 의학적으로 방해받지 않으면 안 된다. 항응고제에도 불구하고 발생하는 혈액 응고는 필터를 막히게 한다.

종래의 백혈구 필터의 추가의 단점은 종종, 예를 들면, 탈기와 관련하여 임상 사용 전에 이들을 설정하는 것이 매우 어렵다는 것이다. 체외 순환에서 공기 버블은 잠재적으로 환자에게 위험을 나타내고, 따라서 매우 바람직하지 않다. 필터에 존재하는 공기의 제거 가능성이 보다 단순해지는 동일한 등급과 비교하여, 필터의 설정은 보다 양호해지고, 이의 사용은 보다 안전해진다.

따라서, 본 발명의 목적은, 종래기술의 단점을 적어도 최소화시키고 혈액을 온화하게 처리하며 또는 목적하는 방식으로 다양한 세포 유형을 제거하는, 혈액으로부터 백혈구를 감소시키는 방법을 이용할 수 있게 하는 것이다. 본 발명의 추가의 목적은 이러한 방법을 실시하기 위한 장치를 이용할 수 있게 하는 것이다.

이러한 목적은, 다수 섬유를 유입 정렬부 및 배출 정렬부를 갖는 하우징 속에 고정시키고, 혈액을 유입 정렬부를 통해 하우징으로 전달한 다음, 하우징을 통해 유동시키고, 이에 의해 혈액을 이들의 외부 표면 상의 섬유 주변으로 유동시키고, 마지막으로 배출 정렬부를 통해 하우징으로부터 배출시키는, 유기 중합체를 기재로 하는 다수 섬유의 정렬부에서 혈액을 처리하여 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법으로서, 혈액이 외부 표면 주변으로 유동하는 경우에 보체 활성화 생성물 C5a를 섬유 표면 m²당 10㎍ 이상의 농도로 생성하는 섬유가 사용되고, 섬유의 정렬부가 고도의 순차를 나타냄을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법에 의해 달성된다.

본 발명은 또한, 유기 중합체를 기재로 하는 다수 섬유를 유입 정렬부 및 배출 정렬부를 갖는 하우징 속에 포함하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키기 위한 장치로서, 섬유 정렬부가 고도의 순차를 나타내고, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유가 보체 활성화 생성물 C5a를 섬유 표면 m²당 10㎍ 이상의 농도로 생성함을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키기 위한 장치를 포함한다.

C5a는 혈장 단백질 C5의 분해 생성물이다. 따라서, 혈중 C5a 농도의 최대값은 혈장 중의 C5의 농도에 의해 제한되며, 이로써 혈장 중의 C5 농도는 개별적으로 크게 변동하고, 약 40 내지 150mg/ℓ일 수 있다. C5 대 C5a의 몰량 비에 기초하여, 이는 혈액에서 C5a 9mg/ℓ의 이론적 최대 농도를 생성한다.

혈장 중의 보체 활성화 생성물 C5a의 농도는 독일 마르부르크 소재의 디알지 디아그노스틱스(DRG Diagnostics)사가 생산한 샌드위치 ELISA(효소 결합 면역 흡착 분석)를 사용하여 측정한다. 섬유를 사람 공여체 혈액(5U/헤파린 ml)와 접촉시킨 후, 혈액 1.8ml를 다양한 시간에서 제거하고, 100mM EDTA 용액 0.2ml로 중단시킨다. 분석에 앞서, 제조업자의 지시에 따라, C5를 침전시킨다(200㎕ 혈장 + 200㎕ 침전 시약). 상청액 50㎕를 측정에 사용한다. 분석물의 검출 감도는 0.02㎍/ℓ 미만이고, 혈장 중의 C5a의 회수율은 86 내지 114%이며, 편차 계수는 5 내지 8%(분석물내) 및 6 내지 10%(분석물간)이다. 측정된 C5a 농도는 혈액 용적 및 섬유 표면에 의존적이다. 따라서, 섬유의 외부 표면에 대한 C5a 농도의 측정에 있어서, 샘플 중의 절대 C5a 함량은 외부 섬유 표면에 대하여 측정되고 존재하여야 한다. 따라서, 혈액 용적(V) 대 섬유 표면적(A)의 비(V/A)는 0.3ℓ/m²으로 유지되어야 한다. 면적 관련 C5a 농도의 측정은 3시간의 처리 시간 후에 실시되며, 즉 혈액 샘플은 섬유의 외부 표면을 따라 3시간 동안 전달되고, 이때 5 내지 30cm/분의 선형 유속이 유지되어야 한다. 시험 결과는 공여체 의존적, 개별적 변동으로 처리하고, 샘플의 수(N)는 2 이상이어야 하며, 샘플의 평균 값이 제시되어야 한다.

이론에 국한시키고자 하는 것은 아니지만, 중요한 관련성은 염증 질환의 치료에서 보체 활성화에 따르고, 보체 활성화와 조합된 백혈구 수의 감소는 백혈구 수 단독의 감소보다 현저하게 보다 효과적일 것으로 추측된다. 이를 위해, 혈중 C5a의 농도에 의해 측정된 보체 활성화는 본 발명에 따르는 역치값 이상이어야 한다.

파라미터 백혈구 계수와 C5a의 결합은 아마도 특정한 백혈구가 C5a에 의해 활성화될 수 있다는 사실에 기인하는 것 같다. C5a 및 기타 인자에 의한 활성화는 세포가 보다 접착성(보다 점착성)으로 되게 하여 C5a 생성 표면에 대한 결합을 향상시키는 효과를 갖는다.

따라서, 섬유는 섬유 표면 m²당 75㎍ 이상의 농도로 보체 활성화 생성물 C5a의 생성을 추가로 증가시키는 것이 바람직하다.

섬유는 섬유 표면 m²당 100㎍ 이상의 농도로 보체 활성화 생성물 C5a를 생성하는 것이 특히 바람직하다.

혈액에 함유된 세포의 손상을 방지하기 위해, 혈액은 섬유 재료를 현저하게 투과하지 않고 섬유 재료를 통해 유동하지 않는 것이 중요하다. 따라서, 섬유 재료 또는 섬유는 불투과성 표면을 갖는 것, 또는 다공성 표면의 경우에 최대 기공 크기가 0.1㎛인 것이 바람직하다.

유기 중합체를 기재로 하는 섬유는 멀티필라멘트 섬유, 즉 다수의 개개 필라멘트로 이루어진 섬유일 수 있고, 바람직하게는 섬유는 모노필라멘트 섬유, 즉 하나의 단일 필라멘트로 이루어져 있다.

본 발명의 방법에 요구되는 C5a의 생성은 중합체에 의존할 뿐만 아니라, 중합체의 혼합물 또는 치환도에 의존하며, 용어 "유기 중합체를 기재로 하는"은 중합체 재료 자체, 이의 치환체 및 혼합물, 이들 재료의 공중합체 뿐만 아니라 임의로 첨가된 보조제 재료 또는 첨가물, 예를 들면, 친수성화제를 포함한다.

본 발명과 관련하여, 고도의 순차는 섬유가 서로에 대해 유사한 정렬부에 존재하거나, 섬유 대부분이 이들의 연장 방향을 따라 서로 인접하게 정렬되어 있는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이론적으로는, 서로 평행한 직선 섬유의 다발은 최고도의 순차를 갖는다. 섬유 다발 중의 섬유 모두가 동일한 연장 방향을 나타내는 주름지거나 곱슬곱슬한 섬유의 다발은 본 발명과 관련하여 고도의 순차를 갖는다. 본 발명과 관련하여, 루프에 존재하는 섬유 다발은 또한 고도의 순차를 갖는다. 이 경우, 서로에 대한 섬유의 정렬은 또한 유사하다. 고도의 순차는 섬유의 30% 이상이 평행하게 존재하는 것을 의미하는 것으로 추가로 이해된다. 추가로, 이는 몇개의 층에 존재하는 섬유를 포함하며, 이로써 섬유는 각 층 속에서 서로 실질적으로 평행하게 정렬되어 있다. 그러나, 하나의 층 중의 평행한 섬유는 또 다른 층 중의 평행한 섬유와 교차할 수 있다. 이러한 유형의 정렬은 유럽 공개특허공보 제285 812호에 기재되어 있다. 섬유가 순차 없이 서로 혼합된 상태로 완전하게 존재하는 부직포 섬유 또는 랜덤 배치 섬유 매트는 본 발명에 따르는 고도의 순차를 갖는 정렬을 구성하지 않는다. 부직포 직물과 비교하여, 본 발명에 따르는 고도의 순차를 갖는 섬유의 정렬은 보다 큰 표면적을 나타내고, 본 발명의 방법에 사용되는 경우에 균일한 혈액 필름 두께를 나타낸다. 고도의 순차는 섬유를 지나 유동하는 혈액이 비교적 낮은 난류를 나타내고, 혈액에 함유된 세포가 보다 낮은 전단 응력에 노출되도록 한다. 추가로, 고도의 순차는 사멸 공간 및 바람직한 채널의 형성, 소위 분로(shunt)가 대부분 방지되도록 한다. 이에 의해, 특히 온화한 혈액 처리가 달성된다.

고도의 순차는 또한 백혈구 수의 감소가 시브 효과에 의해 실질적으로 생성되지 않도록 하지만(예를 들면, 부직포 직물의 경우), 흡착 효과, 특히 온화한 혈액 처리를 가능하게 하는 수단에 의해 생성되도록 한다. 추가로, 부직포 직물의 경우에 나타나는 시브 효과는 또한 다른 세포 혈액 성분, 예를 들면, 혈소판의 바람직하지 않은 감소를 불가피하게 유발한다.

본 발명의 방법 및 본 발명에 따르는 장치에 있어서, 고체 섬유가 적합할 뿐만 아니라, 중공 섬유도 또한 사용할 수 있다. 중공 섬유는 내부 및 외부 표면을 갖는다. 유동은 중공 섬유가 사용되는 경우에 외부 표면을 따라 이루어지고, 고체 섬유의 경우에도 또한 그러하다. 중공 섬유의 외부 표면 주변으로 혈액의 유동 전후에, 혈액은 이들의 루미나를 통해 유동하게 할 수 있다. 그러나, 루멘을 통한 추가의 유동에 의해 어떠한 이점도 달성되지 않는 것으로 입증되었다. 말할 필요 없이, 불투과성 또는 다공성 구조를 갖는 중공 섬유 막을 중공 섬유로서 또한 사용할 수 있다. 이로써 본 발명의 방법은 혈액이 중공 섬유 또는 중공 섬유 막을 통해 실질적으로 투과하지 않고 막 벽을 통해 유동하도록 실행되는 것에 주목해야 한다.

섬유의 수는 바람직하게는 섬유 2000 내지 20,000개 범위, 특히 바람직하게는 섬유 4000 내지 14,000개 범위이다. 섬유의 외부 직경은 0.05 내지 2mm, 바람직하게는 0.1 내지 2mm, 특히 바람직하게는 0.2 내지 1mm 범위이어야 한다.

바람직하게는, 섬유의 정렬부는 처리되는 혈액 ml당 섬유 표면 0.1 내지 100cm², 바람직하게는 처리되는 혈액 ml당 섬유 표면 0.5 내지 20cm²의 혈액 처리용 비표면적을 갖는다. 처리되는 혈액의 양은 혈액 처리 기간 및 용적 유속을 나타낸다.

천연 중합체 또는 합성에 의해 제조된 중합체로 제조한 섬유는 유기 중합체로 제조한 섬유인 것으로 간주된다. 천연 중합체로 제조한 섬유는 특히 셀룰로즈 중합체를 기재로 하는 것들이고, 이들은 또한 소위 중합체 유사 반응으로 처리되는 섬유를 포함한다. 셀룰로즈를 기재로 하는 이러한 섬유의 예는 재생 셀룰로즈, 셀룰로즈 아세테이트, 또는 개질된 셀룰로즈, 예를 들면, 셀룰로즈 에스테르, 셀룰로즈 에테르, 벤질 그룹으로 개질된 셀룰로즈(벤질 셀룰로즈) 또는 디에틸아미노에틸로 개질된 셀룰로즈 또는 이들 셀룰로즈 중합체의 혼합물로 제조한 것들이다. 본 발명의 방법에서, 백혈구 수의 큰 감소는 셀룰로즈 중합체를 기재로 하는 섬유로 달성되며, 특히 큰 감소는 재생 셀룰로즈로 제조한 섬유로 수득된다. 추가로, 키틴 또는 키토산을 기재로 하는 섬유를 사용할 수 있다.

유기 중합체하에, 합성 수단을 사용하여 제조한 이러한 중합체가 또한 고려된다. 다음 유형의 합성 중합체로 제조된 섬유가 사용될 수 있다: 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트 또는 폴리에스테르로 이루어진 것들, 및 이들 중합체의 개질물, 블렌드, 혼합물 또는 공중합체. 바람직하게는, 설폰 중합체, 예를 들면, 폴리설폰 또는 폴리에테르 설폰을 기재로 하는 중합체가 사용된다. 이들 중합체는 첨가제로서의 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리하이드록시에테르, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐 알콜 또는 폴리카프롤락톤 등의 추가의 중합체와 혼합될 수 있다. 섬유는, 이들 이외에, 첨가제를 갖는 피복물을 포함한다. 섬유는 바람직하게는 친수성화제, 예를 들면, 폴리비닐피롤리돈 또는 이러한 중합체의 친수성 개질물을 함유한다.

본 발명의 방법은 명백하게는 전혈 중의 백혈구 수의 감소 뿐만 아니라 혈장 또는 기타 혈액 농축물 중의 잔류 백혈구의 감소에 적합하다. 따라서, 본 발명과 관련하여, 혈액은 전혈, 혈장 또는 혈액 농축물을 의미하는 것으로 이해된다.

백혈구는 주로 지시된 섬유 재료를 사용하여 감소되는 것으로 입증되었다. 특히, 과립구 및 단핵구의 수는 주로 셀룰로즈 섬유 재료를 사용하여 감소된다. 림파구는 셀룰로즈 재료로 단지 약간만 감소된다.

따라서, 본 발명의 방법과 관련하여, 단핵구 및 과립구 등의 소정 부류, 림파구가 아닌 백혈구 부류로부터 특정한 표적화 세포 유형을 감소시킬 수 있다. 추가로, 셀룰로즈를 기재로 하는 섬유 재료는 혈소판이 단지 소량으로 체류되어 있는 그들 자체와 구별된다.

섬유 모두가 동일한 정도로 섬유를 따라 유동하는 혈액과 접촉하도록 하기 위해, 섬유는, 예를 들면, 소위 스페이서 얀을 사용하여, 서로 공간을 두고 떨어져 정렬될 수 있다. 시브 효과의 방지와 관련하여, 섬유의 분리가 특히 유리하다. 이러한 유형의 스페이서 얀이 특히 유리한데, 이는 실질적으로 평행한 배치 섬유 사이의 균일한 거리가 이에 의해 보장되기 때문이다. 이러한 유형의 스페이서 얀을 사용한 정렬은 유럽 공개특허공보 제732 141호 또는 유럽 공개특허공보 제285 812호에 기재되어 있다. 바람직하게는, 스페이서 얀은 다수의 평행한 트레드와 동일한 재료로 구성된다. 따라서, 스페이서 얀용으로 상이한 섬유 재료를 사용함으로써, 혈액에 존재하는 추가의 세포 유형의 수를 감소시킬 수 있다.

특정한 적용에 있어서, 혈액으로부터 혈소판을 추가로 및 선택적으로 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 이들 적용을 위해, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리설폰 또는 폴리에테르 설폰으로 제조한 섬유가 적합하다. 혈소판 및 백혈구의 감소가 요구되는 경우, 예를 들면, 셀룰로즈 섬유와 PET 섬유의 조합이 본 발명의 방법에 이를 제공한다.

위에 기재한 바와 같이, 유기 중합체를 기재로 하는 다수의 섬유는 바람직하게는 유입 정렬부 및 배출 정렬부를 갖는 하우징 속에 배치된다. 이를 위해, 섬유는 통상적으로 하우징의 내측에 결합된 밀봉 화합물 속에 이들 양 말단 중 하나 이상과 함께 공지된 방식으로 삽입되어, 혈액이 유동하는 섬유 주변에 외부 공간이 형성된다. 예를 들면, 섬유 말단은 이들 밀봉 화합물 사이에서 실질적으로 선형으로 연장하는 섬유와 함께 별도의 밀봉 화합물 속에 삽입될 수 있다. 이러한 유형의 구성은, 예를 들면, 종래의 교차 유동식 구동 중공 섬유 모듈에서 일반적으로 실시되며, 다른 위치 중에서도, 상업적으로 시판되는 투석 모듈에서 나타난다. 이러한 유형의 모듈에 있어서, 본 발명의 방법을 실시하는 경우, 혈액은 중공 섬유 주변의 외부 공간을 통해 유동한다. 섬유는 밀봉 화합물 속에 삽입된 단지 하나의 말단을 가질 수 있거나, 양 말단은 동일한 밀봉 화합물에 삽입될 수 있고, 혈액은 삽입되지 않은 다른 자유 말단 또는 형성된 루프 주변으로 각각 유동할 수 있다. 이러한 유형의 섬유 정렬은, 예를 들면, 유럽 공개특허공보 제732 142호 또는 제371 189호에 기재되어 있다.

본 발명에 따라 유기 중합체로 제조된 섬유를 갖는 하우징의 충전 비는 10 내지 70%, 바람직하게는 30 내지 60%이어야 한다. 섬유는, 섬유 재료에 따라, 액체와의 접촉으로 인해 상이한 수준으로 강력하게 팽윤할 수 있기 때문에, 하우징의 충전 비의 결정은 이들의 팽윤 상태에서 섬유를 사용하여 설정할 수 있다. 팽윤된 상태와 팽윤되지 않은 상태에서 섬유 직경에 대한 현저한 차이는, 예를 들면, 셀룰로즈를 기재로 하는 것에서 강력하게 팽윤하는 섬유에서 관찰된다. 따라서, 팽윤에 기인하여, 섬유가 무수 상태로 존재할 때에 다양한 충전 비가 나타난다. 대조적으로, 팽윤하지 않거나 적절하게 팽윤하지 않는 섬유, 예를 들면, 폴리설폰으로 제조된 것들은 충전 비의 결정을 위해 팽윤된 상태와 팽윤되지 않은 상태에서 거의 차이가 없거나 전혀 차이가 없다.

하우징의 충전 비는 소정 범위로 제한되어, 한편에서는 충분히 큰 섬유 표면을 이용가능하게 하고, 다른 한편에서는 본 발명의 방법에서 백혈구의 감소시에 시브 효과를 방지한다.

하우징 중의 혈액의 체류 시간은 0.5분 이상이어야 하고, 5분을 초과하지 않아야 한다. 5분을 초과하는 장기 체류 시간의 경우, 혈액의 응고 경향이 증가하고, 항응고제의 첨가에도 불구하고, 혈액 응고의 위험성이 증가한다. 대조적으로, 0.5분 미만의 짧은 체류 시간의 경우, 백혈구 흡착은 불충분하다. 따라서, 하우징에서 혈액의 체류 시간은 1 내지 3분인 것이 바람직하다.

유기 중합체를 기재로 하는 다수 섬유를 갖는 하우징을 통한 혈액의 선형 유속은 5 내지 30cm/분이다. 선형 유속은 혈액이 유입 정렬부로부터 배출 정렬부까지 하우징을 통해 유동하는 평균 속도인 것으로 이해된다. 선형 유속의 계산시에는 소위 자유 단면의 유동이 사용되고, 이는 하우징에서 모든 섬유의 단면적 합계보다 적은 하우징 내부의 단면적으로 이루어진다. 이로써, 섬유 단면적의 계산의 경우, 섬유의 외부 직경이 사용되고, 혈액과 접촉하여 팽윤하는 섬유 재료의 경우, 팽윤 상태의 외부 직경이 관련이 있음을 주목해야 한다. 5cm/분 미만의 선형 유속은 혈소판 응집 및 혈액 응고를 촉진시킨다. 30cm/분 초과의 유속은 섬유 표면 위에서의 세포 혈액 성분의 흡착을 방해한다.

이미 설명한 바와 같이, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유는 이들의 정렬부에서 고도의 순차를 나타낸다. 본 발명의 방법 또는 본 발명의 장치의 바람직한 양태에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유는 실질적으로 평행한 섬유로부터 형성된 섬유 다발로서 나타난다. 본 발명의 방법의 추가로 바람직한 양태에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유는 하나 이상의 층에서 나타나고, 이로써 각 층 중의 섬유는 실질적으로 평행하게 존재한다.

본 발명은 다음 실시예 및 도면에 기초하여 보다 상세히 설명될 것이지만, 본 발명의 범위는 이들로 한정되지 않는다.

도 1은, 재생 셀룰로즈로 제조한 중공 섬유를 사용하여, 본 발명의 방법에 의해 실시한 혈액 샘플 중의 백혈구 수의 감소를 시간의 함수로서 나타낸 것이다.

도 2는, 재생 셀룰로즈로 제조한 중공 섬유를 사용하여, 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 과립구, 림파구, 단핵구 및 혈소판 수의 감소를 시간의 함수로서 나타낸 것이다.

도 3은, 재생 셀룰로즈로 제조한 중공 섬유를 사용하여, 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 보체 활성화 생성물 C5a의 농도를 시간의 함수로서 나타낸 것이다.

도 4는, 재생 셀룰로즈로 제조한 중공 섬유 및 추가의 PET 섬유를 사용하여, 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 과립구, 림파구, 단핵구 및 혈소판 수의 감소를 시간의 함수로서 나타낸 것이다.

도 5는, 개질된 셀룰로즈로 제조한 중공 섬유를 사용하여, 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 백혈구 수의 감소를 시간의 함수로서 나타낸 것이다.

도 6은, 개질된 셀룰로즈로 제조한 중공 섬유를 사용하여, 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 보체 활성화 생성물 C5a의 농도를 시간의 함수로서 나타낸 것이다.

도 7은, 폴리에테르 설폰으로 제조한 중공 섬유를 사용하여, 본 발명의 방법 으로 처리한 혈액 샘플 중의 백혈구 수의 감소를 시간의 함수로서 나타낸 것이다.

도 8은, 폴리에테르 설폰으로 제조한 중공 섬유 및 추가의 PET 섬유를 사용하여, 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 백혈구 수의 감소를 시간의 함수로서 나타낸 것이다.

도 9는, 폴리에테르 설폰으로 제조한 중공 섬유 및 추가의 PET 섬유를 사용하여, 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 보체 활성화 생성물 C5a의 농도를 시간의 함수로서 나타낸 것이다.

실시예 1

혈액 샘플은 재생 셀룰로즈로 제조한 중공 섬유를 사용하여 본 발명의 방법으로 처리하고, 백혈구 수, 특정한 유형의 백혈구 수, 혈소판 수 뿐만 아니라 보체 활성화 생성물 C5a의 생성을 시간의 함수로서 측정한다.

도 1은 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 백혈구(WBC-백혈구 세포) 수의 상대 감소율을 나타낸다. 이러한 목적을 위해, 외부 표면적이 1.35m²이고 내부 표면적이 1.27m²인 재생 셀룰로즈로 제조한 중공 섬유 시트가 사용된다. 팽윤 상태에서 섬유 직경이 242㎛이고 길이가 260mm인 7400개 섬유로 이루어진 중공 섬유 시트를 내부 직경이 33mm인 원통형 하우징 속에 이러한 목적으로 정렬한다. 하우징의 충전 비는 약 40%이다. 사람 혈액 410ml가 혈액 샘플로서 사용되고, 이는 유속 50ml/분(이는 10cm/분의 선형 유속에 상응한다)으로 3시간 이하의 시간 동안 순환시킨다. 하우징 중의 혈액의 체류 시간은 2.5분이다. 도 1에 제시된 시험 결과는, 혈액이 섬유의 외부 표면을 따라 유동하는 경우, 백혈구 수의 현저한 감소가 발생함을 명백히 보여준다. 내부 표면을 따르는 유동은 초기 용적의 약 15%로 세포 수의 약간의 감소만을 유도한다. 내부 및 외부 표면을 따르는 유동은 단지 외부 표면을 따르는 유동에 비해 어떠한 이점도 제공하지 않는다. 또한, 연속 2개 모듈을 통한 내부 표면을 따르는 유동은, 섬유 재료를 갖는 혈액의 접촉 부분(2.54m²)이 외부 표면을 따르는 유동(1.36m²)에 의한 것보다 현저히 큰 경우에도, 외부 표면을 따르는 유동에 의해 달성될 수 있는 양으로 백혈구 감소를 유도하지 않는다. 도 1로부터, 세포 수의 감소는 혈액이 중공 섬유의 외부 표면을 따라 유동하는 경우에만 수득되는 것이 명백하다. 내부 표면을 따르는 유동을 갖는 중공 섬유는 매우 작은 세포 접착을 나타내거나 전혀 세포 접착을 나타내지 않는다. 이는 또한 내부 표면을 따르는 유동이 외부 표면을 따르는 유동과 조합되는 경우이다.

도 2는 개개 유형의 백혈구 수의 감소 및 본 발명의 방법이 혈소판 수에 미치는 효과를 나타낸다. 도 2는 혈액 처리 시간에 대한 단핵구, 과립구, 림파구 및 혈소판의 세포 수의 상대적 감소율을 나타내며, 이는 외부 표면적이 0.56m²인 재생 셀룰로즈로 제조한 중공 섬유 및 사람 혈액 240ml를 사용하여 측정한다. 팽윤 상태에서 섬유 직경이 275㎛이고 길이가 120mm인 5400개 섬유를 이러한 목적으로 내 부 직경이 38mm인 원통형 하우징 속에 정렬한다. 하우징의 충전 비는 약 29%이다. 혈액 샘플은 117ml/분의 용적 유속(이는 14cm/분의 선형 유속에 상응한다)으로 3시간 이하의 기간 동안 순환시킨다. 하우징 중의 혈액의 체류 시간은 0.8분이다. 3시간 후, 단핵구 및 과립구를 혈액 샘플로부터 95% 이상 제거하고, 림파구 및 혈소판은 보다 적은 정도, 각각 단지 약 20% 및 15%로 감소시킨다. 따라서, 재생 셀룰로즈를 사용함으로써 단핵구 및 과립구는 특히 혈액으로부터 제거될 수 있다.

도 3은 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 보체 활성화 생성물 C5a의 농도를 나타낸다. 시험은 도 1에 제시된 조건과 동일한 조건하에 실시한다. 3시간의 혈액 처리 후, 403㎍/ℓ의 C5a 함량이 외부 표면을 따르는 유동을 사용하여 처리된 샘플에서 검출된다. 이는 처리된 혈액 샘플에서 165㎍의 C5a 생성, 또는 섬유 표면 m²당 C5a 121㎍에 상응한다.

실시예 2

실시예 1의 도 2에 기재된 바와 같이 중공 섬유 모듈을 사용하지만, 중공 섬유 다발은 또한 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 섬유를 함유한다. 도 4는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 추가 사용에 따른 단핵구, 과립구, 림파구 및 혈소판의 세포 수의 시간 의존적 상대 감소율을 나타낸다. 달리는, 시험 조건은 도 2와 관련하여 실시예 1에 제시된 시험 조건에 상응한다. 재생 셀룰로즈로 제조한 섬유의 단독 사용과 비교하여 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유의 추가 사용에 의해 단핵구 및 과립구의 보다 빠른 제거가 달성된다. 단지 15분 후, 95% 초과의 단핵구 및 75%의 과립구가 샘플로부터 제거된다. 약 60%의 림파구 및 75%의 혈소판이 샘플로부터 제거된다.

실시예 3

혈액 샘플은 벤질 그룹으로 개질된 셀룰로즈(벤질 셀룰로즈)로 제조한 상업적으로 시판되는 중공 섬유 막을 사용하여 본 발명의 방법으로 처리하고, 백혈구 수 및 보체 활성화 생성물 C5a의 생성을 시간의 함수로서 측정한다. 도 5는 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플 중의 초기 용적에 대한 백혈구(WBC-백혈구 세포) 수의 시간 의존적 상대 감소율을 나타낸다. 이 경우에, 1.36m²의 내부 표면적 및 1.47m²의 외부 표면적을 갖는 중공 섬유가 사용된다. 처리된 혈액 샘플은 사람 혈액 440ml이다. 팽윤된 상태에서 섬유 직경이 246㎛이고 길이가 240mm인 7900개 섬유 다수를 이러한 목적으로 내부 직경이 34mm인 원통형 하우징 속에 정렬시킨다. 하우징의 충전 비는 약 41%이다. 혈액 샘플은 50ml/분의 용적 유속(이는 9.4cm/분의 선형 유속에 상응한다)으로 3시간 이하의 기간 동안 순환시킨다. 하우징 중의 혈액의 체류 시간은 2.5분이다. 도 1하에 제시된 시험과 유사하게, 백혈구의 현저한 감소는 유동이 외부 표면을 따라 통과한 경우에만 달성되는 것이 명백하다. 내부 표면은 외부 표면과 크기가 유사하지만, 내부 표면을 따르는 유동은 초기 수의 약 15%의 낮은 감소만을 유도한다. 내부 및 외부 표면을 따르는 유동은 외부 표면 만을 따르는 유동에 비해 어떠한 이점도 제공하지 않는다. 섬유와 평행한 외부 표면을 따르는 유동은 혈액 샘플에 함유된 백혈구를 80% 감소시킨다.

보체 활성화 생성물 C5a의 생성을 동일한 시험 조건하에 도 5하에 제시된 동일한 중공 섬유 막으로 검사한다. 결과는 도 6에 도시되어 있다. 도 5와 유사하게, 내부 및 외부 표면을 따르는 유동 사이의 명백한 차이가 이 경우에 또한 관찰된다. 유사한 크기의 접촉 표면에도 불구하고, C5a 생성은 내부 표면을 따르는 유동보다 외부 표면을 따르는 유동에서 약 2.5배 더 높다. 외부 표면을 따르는 유동 3시간 후, 365㎍/ℓ의 C5a 농도가 혈액 샘플에 존재한다. 이는 혈액 샘플 중의 161㎍, 또는 섬유 표면 m²당 C5a 109㎍에 상응한다.

실시예 4

도 7에 도시된 바와 같이, 폴리에테르 설폰으로 제조한 중공 섬유를 사용함으로써 백혈구의 감소가 또한 가능하다. 이 경우에, 외부 직경이 300㎛이고 유효 길이가 275mm이며 내부 표면적이 1.6m²이고 외부 표면적이 2.2m²인 중공 섬유가 내부 직경 38.5mm의 모듈에서 사용되고, 약 52%의 충전 비를 갖는 8500개 섬유로 적재된다. 사람 혈액 381ml를 50ml/분의 용적 유속에서 모듈을 통해 순환시킨다. 선형 유속은 약 9cm/분이고, 체류 시간은 3.1분이다. 폴리에테르 설폰(PES)로 제조한 중공 섬유는 외부 표면을 따르는 유동시에 백혈구 수를 약 70% 감소시키는 것으로 나타났다. 외부 섬유 표면과 관련하여 C5a 함량을 측정하기 위한 규정 조건하에, 30㎍/m²의 면적 관련 C5a 생성을 폴리에테르 설폰으로 제조한 중공 섬유에 대해 측정한다.

실시예 5

실시예 5에서, PET로 제조한 섬유가 또한 본 발명의 방법을 실시하기 위해 폴리에테르 설폰으로 제조한 중공 섬유 이외에 사용된다. 도 8은 본 발명의 방법으로 처리한 혈액 샘플에서 백혈구(WBC-백혈구 세포) 수의 시간 의존적 상대 감소율을 나타낸다. 이를 위해, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 제조한 섬유와 함께 폴리에테르 설폰으로 제조한 중공 섬유가 사용되고, 이때 내부 표면적은 1.31m²이고 외부 표면적은 1.57m²이다. 섬유 직경이 260㎛이고 길이가 240mm인 800개 섬유를 내부 직경이 34mm인 원통형 하우징에 정렬시킨다. 하우징의 충전 비는 약 47%이다. 사람 혈액 470ml를 혈액 샘플로서 사용하고, 이를 50ml/분의 용적 유속(이는 10cm/분의 선형 유속에 상응한다)으로 최대 3시간의 기간 동안 순환시킨다. 하우징 중의 혈액의 체류 시간은 2.3분이다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유와 함께 폴리에테르 설폰(PES)으로 제조한 중공 섬유는 외부 표면을 따르는 유동시에 백혈구 수를 약 50% 감소시키는 것으로 나타났다. 내부 표면을 따르는 유동은 초기 용적에 대해 약 18%의 약간의 감소만을 유도한다.

도 8에 제시된 결과와 유사하게, 유동에 따라 C5a 생성에는 큰 변화가 있다. 도 9에 제시된 결과는 섬유 표면과 관련하여 C5a 함량을 측정하는 규정 조건하에 도 8에 기재된 막과 동일한 막을 사용하여 측정한다. 내부 표면을 따르는 유동에서는 단지 30㎍/ℓ의 C5a 농도가 측정되는 반면, 외부 표면을 따르는 유동에서는 192㎍/ℓ의 C5a 농도가 측정된다. 후자는 처리된 혈액 샘플 중의 90㎍의 C5a 생성, 또는 섬유 표면 m²당 58㎍에 상응한다.

Claims

다수 섬유를 유입 정렬부 및 배출 정렬부를 갖는 하우징 속에 고정시키고, 혈액을 유입 정렬부를 통해 하우징으로 전달한 다음, 하우징을 통해 유동시키고, 이에 의해 혈액을 이들의 외부 표면 상의 섬유 주변으로 유동시키고, 마지막으로 배출 정렬부를 통해 하우징으로부터 배출시킴을 포함하고,

혈액이 외부 표면 주변으로 유동하는 경우, 보체 활성화 생성물 C5a를 섬유 표면 m²당 10㎍ 이상의 농도로 생성하는 섬유가 사용되고, 섬유의 정렬부가 고도의 순차를 나타냄을 특징으로 하는,

유기 중합체를 기재로 하는 다수 섬유의 정렬부에서 혈액을 시험관내 처리하여 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항에 있어서, 섬유가 보체 활성화 생성물 C5a를 섬유 표면 m²당 75㎍ 이상의 농도로 생성함을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유가 중공 섬유이고, 혈액이 외부 표면을 따라 중공 섬유 주변으로 유동함을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유의 수가 섬유 2000 내지 20,000개 범위임을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유의 직경이 0.05 내지 2mm임을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유 정렬부의 비표면적이 처리 혈액 ml당 0.1 내지 100cm²임을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유가 재생 셀룰로즈, 셀룰로즈 아세테이트, 또는 벤질 그룹으로 개질된 셀룰로즈(벤질 셀룰로즈)로 이루어짐을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유가 폴리에테르 설폰 또는 폴리설폰으로 실질적으로 이루어짐을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제7항에 있어서, 다수 섬유의 정렬부가 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조된 섬유를 추가로 함유함을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하우징 중의 섬유의 충전 비가 10 내지 70% 범위임을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 하우징 중의 혈액의 체류 시간이 0.5 내지 5분임을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 혈액이 하우징을 통해 유동하는 선형 유속이 5 내지 30cm/분임을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유가 실질적으로 평행한 섬유를 갖는 섬유 다발로서 존재함을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유가 하나 이상의 층에 존재하고, 각 층 중의 섬유가 실질적으로 평행하게 존재함을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.
재생 셀룰로즈, 셀룰로즈 아세테이트, 개질된 셀룰로즈, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리카보네이트, 폴리에스테르, 설폰 중합체 및 이들의 혼합물로부터 선택된 유기 중합체를 기재로 하는 다수 섬유를 유입 정렬부 및 배출 정렬부를 갖는 하우징 속에 포함하는, 혈액으로부터 백혈구를 감소시키기 위한 장치로서,

섬유가 하우징의 내측에 결합된 밀봉 화합물 속에 이들 양 말단 중 하나 이상과 함께 삽입되어, 혈액이 유동하는 섬유 주변에 외부 공간이 형성되며, 유입 정렬부 및 배출 정렬부가 외부 공간과 유체 접촉되며,

섬유의 정렬부에서 섬유의 30% 이상이 서로 평행하거나, 또는 섬유가 주름지거나 곱슬곱슬한 섬유 다발을 형성하는 경우 섬유 다발 중의 섬유 모두가 동일한 연장 방향을 나타내고, 유기 중합체를 기재로 하는 섬유가 보체 활성화 생성물 C5a를 외부 섬유 표면 m²당 10㎍ 이상의 농도로 생성시켜 외부 공간을 향하는 외부 섬유 표면상에 백혈구를 흡착시킴을 특징으로 하는, 혈액으로부터 백혈구를 감소시키기 위한 장치.
제8항에 있어서, 다수 섬유의 정렬부가 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조된 섬유를 추가로 함유함을 특징으로 하는, 혈중 백혈구 수를 감소시키는 방법.