KR20050098482A - 혈액투석용 폴리설폰계 중공사막 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 혈액투석용 폴리설폰계 중공사막에 관한 것으로서, 중공사막내에 이온성 생체물질 유도체를 중공사막 전체 중량 대비 0.05~2중량% 함유하는 것을 특징으로 한다. 상기 이온성 생체물질 유도체는 구체적으로 콜린유도체 등이며, 중공사막의 내표면에 존재하는 것이 보다 바람직하다. 본 발명의 폴리설폰계 중공사막은 혈액적합성과 친수성이 특히 우수하며 혈액투석시 안전성이 높아 혈액투석막으로 유용하다.
Description
본 발명은 폴리설폰계 혈액투석용 중공사막에 관한 것이다.
주로 만성(慢性) 신부전증 환자의 치료에 사용되는 혈액투석막은 현재 중공사막 타입이 일반적이다. 또 그 소재로서는 셀룰로오스 및 폴리설폰이 가장 널리 사용되고 있으며, 폴리설폰 소재의 혈액투석막은 최근 5년간 시장점유율이 증가하고 있는 추세이다.
이와 같이 폴리설폰 소재의 혈액투석용 중공사막이 각광을 받게 된 이유는 폴리설폰계 중합체가 비교적 우수한 내생물분해성, 내화학성, 내열성, 난연성 및 기계적 성질을 가지기 때문이다. 상술한 특성들은 혈액투석기를 저렴하게 제조하거나 안전한 투석시술을 시행하는 데에 있어 유리한 조건을 제공하고 있다. 하지만 폴리설폰계 중합체는 그 화학적구조에 기인하는 소수성을 가지고 있어서, 물이 투과물질의 대부분을 차지하는 혈액투석 과정에서 투과능의 저하를 야기할 뿐 아니라 막표면과 혈구성분간의 표면장력의 차로 인하여 투석시술시 혈액중의 혈소판이 막의 표면에 응집하여 혈전을 생성하는 등의 문제가 있다. 이와 같은 혈전의 생성을 방지하기 위하여 혈액투석막 표면(특히 혈액과 직접 접촉하는 측면)을 친수화 하는 기술이 사용되고 있다.
그 구체적인 종래기술로서 일본공고특허 90-18695호, 일본공개특허 소 61-93801호, 일본공개특허 소 61-402호 및 일본공개특허 소 62-38205호 등에서는 방사도프 제조시 친수성 중합체인 비닐피롤리돈계 폴리머를 첨가하는 방법을 제안한 바 있다. 그러나 방사도프에 첨가된 친수성 중합체는 제막시 수세공정에서 대부분 중공사막 밖으로 빠져나가 투과능 및 혈액친화성 증대에 필요한 분리막 표면의 친수화가 충분히 이루어지지 않을 뿐 아니라 투석중 상기 친수성 중합체의 혈액유입 가능성이 높다.
이점을 보완하기 위하여 일본공개특허 소 58-104940에서는 가교제를 사용하여 친수성 중합체를 폴리설폰 중공사막 표면에 고정하는 방법을 제시하고 있고, 일본공개특허 소 63-97205호 및 동 63-97634호에서는 열처리나 방사선처리에 의해 친수성 중합체를 폴리설폰 중공사막 표면에 고정하는 방법을 제시하고 있다. 그러나 상기 방법들은 투석중 친수성 중합체가 혈액내로 유입될 가능성을 낮출 수 있을뿐 막표면의 충분한 혈액친화성 증대는 달성할 수 없다.
본 발명의 목적은 이와같은 종래 문제점을 해결하기 위해서 기존의 제막공정을 유지하면서 이온성 생체물질 유도체로 중공사막의 표면을 개질함으로서 투석시술시 안전성이 우수한 폴리설폰계 중공사막을 제조하기 위한 것이다.
본 발명은 폴리설폰계 중공사막내에 이온성 생체물질 유도체를 함유시켜, 보다 구체적으로는 폴리설폰계 중공사막을 이온성 생체물질 유도체로 표면 수식(개질)하여, 상기 중공사막의 혈액적합성 및 친수성을 획기적으로 향상시키고자 한다.
또한, 본 발명은 혈액투석시 안전성이 매우 우수한 폴리설폰계 중공사막을 제공하고자 한다.
이와같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 혈액투석용 폴리설폰계 중공사막은, 중공사막내에 이온성 생체물질 유도체를 중공사막 전체 중량 대비 0.05~2중량% 함유하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 폴리설폰계 중공사막은 혈액적합성과 친수성을 향상시키기 위해서 중공사막내, 보다 바람직하기로는 중공사막 표면,에 친수성 중합체로서 이온성 생체물질 유도체를 함유하고 있다.
상기 이온성 생체물질 유도체로는 콜린유도체 등이 사용될 수 있다.
콜린유도체로는 포스포릴콜린(Phosphoryl choline) 또는 아세틸콜린(Acetyl choline)을 측쇄의 말단에 가지는 친수성 중합체 또는 공중합체 등이 사용될 수 있다.
상기 친수성 중합체는 주쇄가 비닐폴리머, 아크릴폴리머 및 메타크릴폴리머 등인 중합체가 유용하다.
친수성 중합체인 상기 이온성 생체물질 유도체는 이온성 및 우수한 생체적합성을 동시에 가지는 특징이 있다. 특히 콜린유도체들은 측쇄 말단에 가지는 친수성 중합체는 그 특유의 이온성에 의하여 제막시에 중공사막의 표면에 편재하게 될 뿐 아니라, 투석시술시에는 투과량을 많게하고 혈액과 접촉시 혈전생성 방지의 목적을 달성하는데도 효과적이다. 또한 콜린 유도체는 신경전달물질의 일종으로서 인체 내에 존재하므로 투석시술시에 탁월한 혈액적합성을 발현한다.
상기 이온성 생체물질 유도체는 현재 친수성 중합체로 널리 사용되고 있는 폴리비닐피롤리돈에 비하여 이온성이 강하므로 비교적 소량을 사용함으로써 동등한 친수화효과를 얻을 수 있으며, 여타 단량체와의 조성비를 조정한 공중합체를 사용할 경우에는 친수성의 크기를 조절할 수도 있다.
이와 같은 사실은 세정효율면에서 유리하게 작용하므로 전력 및 폐기물처리비용을 비롯한 운전비용을 절감할 수 있다.
상기 이온성 생체물질 유도체는 본 발명의 중공사막내에 중공사막 전체 중량대비 0.05 내지 2중량% 함유되어 있다. 상기 함량이 0.05중량%에 미치치 못할 경우는 본 발명에서 얻고자 하는 친수화 효과를 기대할 수 없으며, 상기 함량이 2중량%를 초과하는 경우는 그 특유의 이온성 때문에 균일한 방사원액을 얻을 수 없으므로 방사공정의 효율이 저하하는 문제가 발생한다.
다음으로는, 본 발명의 혈액투석용 중공사막을 제조하는 방법 중 일예를 상세하게 살펴본다.
먼저, 중공사막을 형성하는 폴리설폰계 수지를 유기용매에 용해시킨 다음 여기에 앞에서 설명한 이온성 생체물질 유도체를 방사도프 전체 중량대비 0.05~2중량% 첨가하여 방사도프를 제조한다.
이와같이 본 발명에서는 종래 친수성 중합체로 사용되어온 폴리비닐피롤리돈 대신에 이온성 생체물질 유도체를 사용하는 것을 특징으로 한다.
한편, 유기용매 및 물(순수)을 혼합하여 내부응고액을 제조한다. 이때 내부응고액에 상기의 이온성 생체물질 유도체를 첨가하여 중공사막의 친수성 및 혈액적합성을 향상시킬수도 있으나, 응고 및 세정과정에서 유출되는 양을 보전하기 위해서는 과잉의 이온성 생체물질 유도체를 사용해야 하기 때문에 바람직하지 않다.
다음으로는, 상기와 같이 각각 제조된 방사도프와 내부응고액을 통상의 2중관상노즐에 공급하여 공기중으로 방사하고, 방사물을 외부응고액으로 응고시켜 막구조를 형성한 후 수세, 권취 및 건조하여 본 발명의 폴리설폰계 중공사막을 제조한다.
상기의 유기용매로는 m-크레졸, 클로로벤젠, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸설폭사이드, 디메틸아세트아마이드, 디메틸포름아마이드(DMF) 및/또는 이들의 혼합물 등이 사용될 수 있다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 혈액투석용 폴리설폰계 중공사막은 중공사막내,보다 구체적으로는 중공사막 표면,에 이온성 생체물질 유도체를 함유하고 있기 때문에 혈액적합성과 친수성이 동시에 향상되고, 그로 인해 혈액투석시 안전성이 높아진다.
본 발명의 효과를 평가하기 위한 수단으로서 한외여과속도, 대사물질 제거능(클레어런스, Clearance) 및 혈소판 유지율을 사용하였으며, 그 구체적인 측정 방법은 아래와 같다.
· 한외여과속도
헤파린25000(중외제약)을 첨가한 36±1℃의 조정우혈[헤마토크리트 30±2, 전단백(全蛋白) 6±1]을 막면적 1.0㎡의 중공사막 모듈에 흘러 넣어 그 투과유량과 TMP(혈액측 평균압력-투석액측 평균압력)의 검량선을 작도하여 한외여과속도를 산출한다(여기서 TMP=20-200㎜Hg). 측정기기로는 Touch-M(Althin회사 제품)을 이용한다.
· 대사물질 제거능(클레어런스)
유효막면적 1.0㎡의 중공사막 모듈을 이용하여 EN1283의 방법으로 측정한다. 측정기는 상기 투석시스템이며 요소와 크레아티닌의 농도 측정장치로는 Spotchem SP-4420(Arkray)를 이용한다. 증류수 20L에 요소 40g과 크레아티닌 2g을 용해, 수용액을 제조하여 사용하며 측정조건 및 계산식은 다음과 같다.
<측정조건>
상기 수용액의 유량(QB) : 200㎖/min
투석액의 유량(QD) : 500㎖/min
<계산식>
클레어런스 = QB ㅧ(CBin - CBout)/CBin
상기 계산식에서 CBin은 모듈 입구에서 상기 수용액의 농도이고, CBout는 모듈출구에서 상기 수용액의 농도이다.
· 혈소판 유지율
100-200본의 중공사막을 아크릴수지 케이스에 폴리우레탄으로 포팅하여 테스트용 모듈을 제작한다. 항혈전제를 넣지 않은 신선한 인간전혈을 시린지펌프를 이용하여 테스트용 모듈에 주입한다. 모듈내부는 전혈 주입전에 생리식염수로 세정하여 사용한다. 모듈통과 전후의 전혈을 에틸렌디아민테트라아세트산(EDTA)이 함유된 비이커에 채취한 후, 혈소판수를 혈액분석기(Sysmex K-1000, Toa Medical Electronics Co.)로 측정하여 다음 식에 의하여 시료의 혈소판 유지율을 구하였다.
혈소판 유지율(%) = (모듈통과 20분후 혈소판수/모듈통과전 혈소판수)ㅧ100
· 막내 이온성 생체물질 유도체 농도
ICP-Mass(VG회사 제품)에 의하여 중공사막의 인농도를 측정함으로써 중공사막내 이온성 생체물질 유도체 농도를 산출하였다.
이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다.
그러나 본 발명이 아래 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리설폰(Amoco사, Udel P-3500) 23.0중량%, 이온성 생체물질 유도체(상품명 : 리피쥬아-A, 일본유지회사 제품) 2.0중량% 및 디메틸포름아마이드 75.0중량%(삼성정밀화학사 제품)를 교반, 용해하여 방사도프를 제조하였다. 한편, 디메틸포름아마이드 53중량%와 순수 47중량%를 교반, 용해하여 내부응고액을 제조하였다.
상기 방사도프와 내부응고액을 통상의 2중관형노즐을 통하여 공기 중에 방사하고, 5중량% 디메틸포름아마이드 수용액을 채운 응고조에서 응고시킨 후, 75℃의 순수를 채운 세정조 및 열풍건조기를 차례로 통과시키면서 세정 및 건조 후 권취하여 중공사막을 제조하였다.
제조된 중공사막으로 중공사막 모듈을 제조한 다음, 중공사막 및 중공사 모듈의 물성을 측정해본 결과는 표 1과 같다.
실시예 2
방사도프 조성비를 폴리설폰 24.0중량%, 이온성 생체물질 유도체(상품명 : 리피쥬아-A) 1.0중량% 및 디메틸포름아마이드 75.0중량%로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 중공사막 및 중공사막 모듈을 제조하였다.
제조한 중공사막 및 중공사막 모듈의 물성을 측정해본 결과는 표 1과 같다.
실시예 3
방사도프 조성비를 폴리설폰 24.5중량%, 이온성 생체물질 유도체(상품명 : 리피쥬아-A) 0.5중량% 및 디메틸포름아마이드 75.0중량%로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 중공사막 및 중공사막 모듈을 제조하였다.
제조한 중공사막 및 중공사막 모듈의 물성을 측정해본 결과는 표 1과 같다.
실시예 4
방사도프 제조시 이온성 생체물질 유도체의 종류를 리피쥬아-C(상품명, 일본유지회사 제품)로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 중공사막 및 중공사막 모듈을 제조하였다.
제조한 중공사막 및 중공사막 모듈의 물성을 측정해본 결과는 표 1과 같다.
실시예 5
방사도프 제조시 이온성 생체물질 유도체의 종류를 리피쥬아-C(상품명, 일본유지회사 제품)로 변경한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 공정 및 조건으로 중공사막 및 중공사막 모듈을 제조하였다.
제조한 중공사막 및 중공사막 모듈의 물성을 측정해본 결과는 표 1과 같다.
실시예 6
방사도프 제조시 이온성 생체물질 유도체의 종류를 리피쥬아-C(상품명, 일본유지회사 제품)로 변경한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 공정 및 조건으로 중공사막 및 중공사막 모듈을 제조하였다.
제조한 중공사막 및 중공사막 모듈의 물성을 측정해본 결과는 표 1과 같다.
실시예 7
내부응고액의 조성비를 디메틸포름아마이드 52중량%, 순수 46중량% 및 이온성 생체물질 유도체(상품명 : 리피쥬아-A, 일본유지회사 제품) 2중량%로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 중공사막 및 중공사막 모듈을 제조하였다.
제조한 중공사막 및 중공사막 모듈의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
실시예 8
내부응고액 제조시 이온성 생체물질 유도체의 종류를 리피쥬아-C(상품명, 일본유지회사 제품)로 변경한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 공정 및 조건으로 중공사막 및 중공사막 모듈을 제조하였다.
제조한 중공사막 및 중공사막 모듈의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
실시예 9
방사도프 제조시 폴리설폰 23.0중량% 대신에 폴리에테르설폰을 23.0중량%를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 중공사막 및 중공사막 모듈을 제조하였다.
제조한 중공사막 및 중공사막 모듈의 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 1
방사도프 조성비를 폴리설폰 22.0중량%, 폴리비닐피롤리돈(BASF회사 제품, K-90) 5.0중량% 및 디메틸포름아마이드 73.0중량%로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 중공사막 및 중공사막 모듈을 제조하였다.
제조한 중공사막 및 중공사막 모듈의 물성을 측정해본 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 2
비교실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조한 다음, 상기 중공사막을 증류수로 고루 적신 습윤 상태에서 25KGy의 감마선을 조사하였다. 감마선을 조사한 중공사막으로 중공사막을 제조한 다음, 감마선을 조사한 중공사막 및 그의 중공사막 모듈의 물성을 측정한 결과는 표 1과 같다.
비교실시예 3
비교실시예 1과 동일한 방법으로 중공사막을 제조한 다음, 상기 중공사막을 증류수로 고루 적신 습윤 상태에서 121℃에서 15분간 고온고압처리 하였다. 고온고압 처리한 중공사막으로 중공사막을 제조한 다음, 고온고압 처리한 중공사막 및 그의 중공사막 모듈의 물성을 측정한 결과는 표 1과 같다.
| 시료명 | 한외여과속도(mL/hㆍ㎡ㆍmmHg) | 요소클리어런스(mL/min) | 크레아티닌클리어런스(mL/min) | 혈소판 유지율(%) | 이온성 생체물질 유도체 농도(중량%) |
| 실시예 1 | 13.5 | 186 | 173 | 98 | 0.86 |
| 실시예 2 | 10.7 | 185 | 173 | 96 | 0.29 |
| 실시예 3 | 6.4 | 180 | 169 | 81 | 0.04 |
| 실시예 4 | 13.0 | 186 | 172 | 98 | 0.91 |
| 실시예 5 | 10.1 | 186 | 172 | 94 | 0.32 |
| 실시예 6 | 5.9 | 181 | 170 | 80 | 0.03 |
| 실시예 7 | 7.3 | 180 | 170 | 75 | 0.03 |
| 실시예 8 | 6.7 | 179 | 168 | 70 | 0.04 |
| 실시예 9 | 14.9 | 185 | 173 | 99 | 0.83 |
| 비교실시예 1 | 11.2 | 184 | 173 | 62 | 불검출 |
| 비교실시예 2 | 11.0 | 184 | 173 | 63 | 불검출 |
| 비교실시예 3 | 9.3 | 182 | 171 | 60 | 불검출 |
본 발명의 폴리설폰계 중공사막은 이온성 생체물질 유도체를 함유하여 혈액적합성과 친수성이 우수하다.
그 결과 본 발명의 폴리설폰계 중공사막은 혈액투석시 안정성이 매우 높다.
Claims (4)
- 중공사막내에 이온성 생체물질 유도체를 중공사막 전체 중량 대비 0.05~2중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 혈액투석용 폴리설폰계 중공사막.
- 1항에 있어서, 이온성 생체물질 유도체가 콜린유도체인 것을 특징으로 하는 혈액투석용 폴리설폰계 중공사막.
- 2항에 있어서, 콜린유도체가 포스포릴콜린(Phosphoryl choline) 또는 아세틸콜린(Acetyl choline)을 측쇄의 말단에 가지는 친수성 중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 하는 혈액투석용 폴리설폰계 중공사막.
- 1항에 있어서, 이온성 생체물질 유도체가 중공사막의 표면에 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 혈액투석용 폴리설폰계 중공사막.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN112705054A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-27 | 健帆生物科技集团股份有限公司 | 一种中空纤维膜及其制备方法和透析器 |
-
2004
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| CN112705054B (zh) * | 2020-12-24 | 2022-06-24 | 健帆生物科技集团股份有限公司 | 一种中空纤维膜及其制备方法和透析器 |
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