KR20060121201A

KR20060121201A - 혈액 정화용 중공사막 및 이것을 사용한 혈액 정화기

Info

Publication number: KR20060121201A
Application number: KR1020067011891A
Authority: KR
Inventors: 마리코 쿠로다; 마사야 후케; 마사키 카토오
Original assignee: 아사히 카세이 메디칼 가부시키가이샤
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2004-11-17
Publication date: 2006-11-28
Also published as: EP1685862A1; EP1685862B1; JPWO2005046763A1; CN101862600A; TW200517178A; US9849427B2; JP4126062B2; US20070080108A1; CN1901948B; WO2005046763A1; CN101862600B; TWI406703B; CN1901948A; KR101139594B1; EP1685862A4

Abstract

본 발명자들은, 골 대사 이상의 원인으로 되는 생체 내로의 인산 이온의 축적을 개선하기 위해서, 항혈전성을 손상하지 않고 인의 제거 성능을 높인 중공사막을 제공하는 것을 과제로 하여, 특정의 막 구조 및 막 조성의 중공사막에 있어서, 막 내표면의 전하에 매우 유용한 범위가 존재하는 것을 발견하였다. 더 구체적으로는, 일정한 측정 조건 하에서, 중공사막 내표면의 제타 전위가 -3.0㎷보다 크고 0㎷ 미만이라는 한정된 범위에서, 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.

혈액 정화, 투석, 골 대사 이상, 항혈전성, 중공사막

Description

혈액 정화용 중공사막 및 이것을 사용한 혈액 정화기{HOLLOW FIBER MEMBRANE FOR BLOOD PURIFICATION AND BLOOD PURIFICATION APPARATUS INCULDING THE SAME}

본 발명은 혈액 정화용 중공사막 및 이것을 사용한 혈액 정화기에 관한 것이다. 상세하게는 신부전 등의 치료에 사용하는 중공사막에서, 생체 적합성 및 용질 제거 성능이 우수한 중공사막 및 이것을 사용한 혈액 정화기에 관한 것이다.

중공사막을 사용한 혈액 정화 요법으로서, 혈액 투석 요법에 의한 만성 신부전의 치료나, 아페레시스(apheresis) 요법 등이 널리 행해지고 있다. 그 중에서도, 혈액 투석 요법에서는, 치료 방법의 진보와 함께 혈액 투석 환자 수는 계속해서 대폭 증가하여, 예를 들면, 일본 내의 투석 환자는 이미 20만명을 넘고, 장기적으로 혈액 투석을 행하는 환자도 증가하고 있다.

이와 같은 상황에서, 투석 기간의 장기화에 수반하는 요독증 물질의 특정 부위로의 축적에 의한 장해나, 특정의 요독증 물질의 제거 불량에 기인하는 대사 이상 등의 다양한 투석 합병증이 문제시되고 있고, 투석 합병증의 원인으로 되는 요독증 물질을 적극적으로 제거함으로써, 투석 환자의 QOL(quality of life)을 개선하고자 하는 치료 방법이 시도되고 있다.

이러한 목적 하에서, 혈액 정화용 중공사막에서는, 주로 중공사막의 막 구 조, 막 조성 및 막 물성을 검토하여 특정 물질의 투과성을 개선하는 검토가 수많이 이루어지고 있다. 구체적으로는, 요독증 단백질(저분자량 단백질이라고도 함)을 제거하기 위한 막의 구멍 직경의 대형화, 나아가서는 생체에 유용한 알부민의 투과 또는 손실을 억제하면서, 그보다 분자량이 작은 저분자량 단백질을 투과시키도록 하는 분획성의 개선, 또는 저분자량 단백질에 한하지 않고, 전하를 갖는 저분자의 비단백성 요독증 물질을 더 선택적으로 투과시키기 위한 막 표면 특성의 개선 등을 예시할 수 있다.

투석 치료의 장기화에 의해 현재화하는 합병증으로, 요독성의 저분자량 단백질에 기인하는 합병증의 대표적인 예로서, 투석 아밀로이도시스가 잘 알려져 있다. 이에 대해서는, 생체에 유용한 알부민의 투과를 억제하면서, 투석 아밀로이도시스의 원인 물질인 β₂-마이크로글로블린의 제거 성능을 향상시키기 위해서, 중공사막의 분획성을 샤프하게 하기 위한 개선이 여러 가지 검토되고 있다. 또한, 투석 아밀로이도시스를 더욱 효과적으로 개선하기 위해서, β₂-마이크로글로블린과 마찬가지로 요독성의 저분자량 단백질인 α₁-마이크로글로블린도 제거하고자 하는 검토도 이루어지고 있다.

예를 들면, 특허 문헌 2에는, 막 내표면 근방의 치밀층에 친수성 고분자를 집중시켜, 막의 투과의 밸런스를 개선하고, 높은 투수성을 가짐에도 불구하고 단백의 리크가 적은 막이 개시되어 있다. 그러나, 본 특허 문헌의 상세한 설명 중, 단락 [0062]에 「알부민을 투과하지 않는다란 알부민의 투과율이 5% 이하이다」라고 정의하고 있는 바와 같이, 알부민의 투과율에 대한 인식은 관용적이어서 만족할 만한 것은 아니다. 또한, 투수성에 대하여 알부민의 리크가 적다고 하는, 구멍 직경이 작으면 달성할 수 있는 정도의 기술에 불과하고, 저분자 단백질끼리의 분획성에 관한 기재도 시사도 없기 때문에, 장기 투석의 합병증 개선에 대한 유용성은 불명료하다.

저분자 단백과 알부민의 분획성을 구체적으로 개시한 것으로서는, 특허 문헌 3이나 4를 예시할 수 있다. 특허 문헌 3에는, 제막 조건을 컨트롤하여 선택 분리층인 치밀층을 두껍게 함으로써 다층에서의 여과를 가능하게 하고, 선택 분리능을 높이는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에 따르면, 저분자 단백을 충분히 제거할 수 있는 정도로 구멍 직경이 큼에도 불구하고, 알부민의 리크를 억제하는 것이 가능하다. 또한, 특허 문헌 4에는, 분자량 40,000의 폴리비닐피롤리돈의 투과율과 알부민의 투과율을 특정한 혈액 정화막이 개시되어 있다. 여기서 말하는 폴리비닐피롤리돈의 투과율이란, 저분자량 단백질인 β₂-마이크로글로블린의 투과율에 대응하는 지표로서, 알부민의 투과율을 억제하면서 β₂-마이크로글로블린을 제거할 수 있는 중공사막이 개시되어 있다.

한편, 투석 치료의 장기화에 의해 편재화하는 합병증에는, 저분자 단백질뿐만 아니라, 훨씬 저분자량의 요독증 물질의 축적에 기인하는 합병증도 알려져 있다. 그 대표예로서는, 전하성의 무기 물질인 인산 이온의 체내 농도가 높기 때문에 일어나는 골 대사 이상이 있다. 이에 대해서는, 그 원인 물질인 인의 제거 성 능을 향상시키기 위해서, 주로 중공사막의 표면 특성의 개선이 여러 가지로 검토되고 있다. 인의 제거 성능을 결정하는 인자로서는, 혈액에 접촉하는 부분, 즉 중공사막의 내표면의 전하가 중요한 인자라고 생각된다. 전하를 나타내는 지표의 하나로서 제타 전위가 있는데, 제타 전위가 부(負)로 됨에 따라 인 제거 성능은 감소하고, 반대로 제타 전위가 정으로 되면 인의 제거 성능이 향상하는 것이 일반적으로 알려져 있다(비특허 문헌 1). 일반적으로, 막 표면의 제타 전위가 0㎷ 이상의 정 전하를 띠고 있으면, 세포막의 표면이 부 전하를 띠고 있는 혈소판 등의 혈구 세포가 막 표면에 흡착하기 쉬워진다고 하는 보고가 있고, 특히 혈소판이 부착하여 활성화하면, 혈액 응고계의 활성화를 야기하는 결과, 잔혈성이 나빠지는 등의 현상이 일어나기 쉽고, 항혈전성이 떨어진다고 알려져 있다.

반대로, 혈액 투석 요법에서 부 전하가 강한 중공사막을 사용하면, 전기적인 반발에 의해 인의 제거 성능이 저하할 뿐만 아니라, 브라디키닌(bradykinin) 값이 상승하여 아나필락시성 반응을 일으키는 하나의 윈인으로 된다. 브라디키닌 값의 상승은 ACE 저해제의 사용에 의해 더욱 높아지기 때문에, 강한 부 전하막에서는 사용시에는 엄중한 주의가 필요하다. 따라서, 막의 항혈전성을 손상하지 않고, 아나필락시를 방지하면서, 또한 인의 제거 성능을 높이기 위해서는, 부 전하의 분포나 전하의 크기를 엄밀하게 제어한 막이 필요하다고 생각되었다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는, 내표면에 마이너스측의 전하를 갖고, 내표면으로부터 외면을 향하여 더 플러스측의 전하를 갖는 복합 중공사막에 대하여 기재되어 있다. 그러나, 내표면의 전하를 적당한 부 전하로 하는 것을 발견하지 못했기 때문인지, 인의 제거 성능은 충분하다고는 할 수 없었다. 구체적으로는, 이 명세서에는, 막 면적이 1.0㎡인 모듈의 인 클리어런스가 132mL/분이라고 하는 데이터가 기재되어 있는데, 이 값으로부터 얻어지는 인의 총괄 물질 이동 계수에 기초하여 막 면적이 1.5㎡ 상당인 인 클리어런스를 계산하면, 156mL/분이라고 하는 낮은 클리어런스만 얻을 수 있음을 알 수 있다. 또한, 특허 문헌 4는, 소수성 고분자와 친수성 고분자를 포함하는 폴리머 블렌드막인데, 내표면의 전하에 대해서는 고려되지 않았다. 또한, 비특허 문헌 1에는, 전술한 바와 같이 막 표면의 제타 전위와 인 제거 성능에 대하여 일반론이 기재되어 있지만 본원과 같은 소수성 고분자와 친수성 고분자를 포함하는 폴리머 블렌드막과 같이 막 표면의 성상이 더 복잡화한다고 생각되는 계에 대하여 바로 시사하는 기재는 없다.

이와 같이, 다양한 장기 투석의 합병증을 개선하는 목적에서, 혈액 정화용 중공사막의 개선이 여러 가지로 검토되고 있지만, 모두, 개개의 합병증의 개선에 대하여 충분히 만족할 수 있는 규격의 중공사막이 얻어지고 있다고는 할 수 없었다. 또한, 모두, 문제시하고 있는 개개의 합병증의 원인 물질을 제거하는 것만을 오로지 의도하고 있고, 예를 들면, 전하성의 무기 물질을 충분히 제거하면서, 저분자량 단백질도 충분히 제거함으로써, 합병증의 개선에 더 효과적으로 되도록 하는 중공사막을 발견하지는 못했다.

특허 문헌 1:일본 특허 공개 평4-7024호 공보

특허 문헌 2:일본 특허 공개 평4-300636호 공보

특허 문헌 3:일본 특허 공개 평10-243999호 공보

특허 문헌 4:일본 특허 공개 2003-33432호 공보

비특허 문헌 1:「혈액 투석 물질(stuff)을 위한 하이 퍼포먼스 멤브레인」, 도쿄의학사 간행, 1990년, p. 130∼131

발명이 해결하고자 하는 과제

본 발명자들은, 전술한 다양한 장기 투석 합병증에 대한 중공사막의 개선 상황, 특히 최근의 중공사막의 구멍 직경의 대형화를 감안하면, 저분자 무기 물질은 본래 더욱 제거되어야 하고, 저분자량 무기 물질을 제거하는 기술이 아직 불충분하다는 인식에 이르러, 이 점부터 개선하는 것이 선결이라고 생각하였다. 즉, 본 발명의 주 목적은, 골 대사 이상의 원인으로 되는 생체 내로의 인산 이온의 축적을 개선하기 위해서, 항혈전성을 손상하지 않고 인의 제거 성능을 높인 중공사막 및 이것을 사용한 혈액 정화기를 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자들은, 항혈전성을 손상하지 않고, 부 전하 과잉으로 인한 부작용의 가능성도 낮고, 또한 인의 제거 성능이 우수한 혈액 정화용 중공사막을 얻기 위해서 예의 검토하였다. 그 결과, 특정의 막 구조 및 막 조성의 중공사막에서, 막 내표면의 전하에 매우 유용한 범위가 존재하는 것을 발견하였다. 더 구체적으로는, 일정한 측정 조건 하에서, 중공사막 내표면의 제타 전위가 -3.0㎷보다 크고 0㎷ 미만이라고 하는 한정된 범위에서, 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하였다. 즉 본 발명은, 이하에 관한 것이다.

(1) 소수성 고분자와 친수성 고분자를 포함하는 중공사막에서, 해당 중공사막의 중공사 내측에만 전해질 용액이 유동하도록 외표면측을 수지 포매(樹脂包埋; embedded resin)한 샘플을 사용하여 0.001몰/리터의 염화칼륨 수용액을 전해질로 하여 측정한 경우의 중공사막 내표면의 제타 전위가 pH 7.5에서 -3.0㎷보다 크고 0㎷ 미만인 것을 특징으로 하는 혈액 정화용 중공사막.

(2) 상기 중공사막이,

(a) 중량 평균 분자량 40,000의 폴리비닐피롤리돈 수용액을 사용한 여과 시험에서, 폴리비닐피롤리돈 체 계수가 45% 이상이고,

(b) 소 혈청을 사용한 여과 시험에서, 알부민의 체 계수가 0.6% 이하이고,

(c) 중공사막으로의 단백 흡착량이 65㎎/㎡ 이하이고,

(d) 중공사막의 파단 강도가 60㎏/㎠ 이상이고,

(e) 중공사막의 파단 신도가 60% 이상인,

상기 (1)에 기재된 혈액 정화용 중공사막.

(3) 소수성 고분자가, 폴리술폰계 수지인 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 혈액 정화용 중공사막.

(4) 친수성 고분자가, 폴리비닐피롤리돈인 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 혈액 정화용 중공사막.

(5) (f) 중공사막 중의 폴리비닐피롤리돈 농도가 3.0∼5.0중량%인, 상기 (4)에 기재된 혈액 정화용 중공사막.

(6) 인의 총괄 물질 이동 계수가, 0.040㎝/분 이상인 상기 (1) 내지 (4)에 기재된 혈액 정화용 중공사막.

(7) (g) 치밀층의 두께가 1∼5㎛인, 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 혈액 정화용 중공사막.

(8) 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 한 항의 중공사막을 투석액 유통용의 2개의 노즐을 갖는 통형상 용기의 내부에 수용하고, 중공사막의 중공 내부와 중공 외부를 막벽에 의해 격절하도록 용기의 양단을 포팅(potting) 가공하고, 그 양단에 혈액 유통용의 헤더 캡을 장착한 혈액 정화기.

(9) 막 면적 1.5㎡에서의 인의 클리어런스가 180mL/분 이상인 상기 (8)에 기재된 혈액 정화기.

발명의 효과

본 발명에 따르면, 특정의 막 구조 및 막 조성의 혈액 정화용 중공사막에서, 막 내표면의 제타 전위를 -3.0㎷보다 크고 0㎷ 미만의 범위로 한정함으로써, 항혈전성을 손상하지 않고 인의 제거 성능을 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 인의 제거 성능이 우수할 뿐만 아니라, 저분자량 단백질과 알부민의 분획성도 우수한 중공사막도 발견하였다.

따라서, 본 발명의 중공사막 및 이것을 사용한 혈액 정화기는, 골 대사 이상뿐만 아니라, 투석 아밀로이도시스 등의 개선에도 유용하고, 장기 투석 합병증을 더 효과적으로 개선하는 데 적합하다.

도 1은, 본 발명의 중공사막의 크림프 형상을 나타낸 모식도이다.

부호의 설명

1:파장

2:진폭

발명을 실시하기 의한 최선의 형태

이하, 본 발명에 대하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 중공사막은, 막의 내표면으로부터 외표면까지가 일체적으로 연속한 구조를 포함하고, 0.001mol(몰)/L(리터)의 염화칼륨 수용액의 전해질을 사용하여 제타 전위를 측정하였을 때, 혈액과 동등한 pH인 pH 7.5에서 -3.0㎷보다 크고, 0㎷ 미만이기 때문에, 항혈전성을 유지하면서 인의 제거 성능을 높일 수 있다.

본 발명의 중공사막의 구조는, 막의 내표면으로부터 외표면까지가 일체적으로 연속한 구조인데, 여기서 말하는 막의 내표면으로부터 외표면까지가 일체적으로 연속한 구조란, 특허 문헌 1에 예로 든 복합 중공사막과 같이 외표면과 내표면이 상이한 화학 조성이 아니라, 동일한 성분으로 연속하여 제막되는 구조를 말한다. 또한, 특허 문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 제막 후에 중공사막 내표면 또는 외표면을 화학적으로 수식하는 등의 처리를 행하지 않고, 막의 내표면으로부터 외표면까지 구성하고 있는 화학 물질이 동일한 일차 구조를 갖는 것을 말한다.

이와 같은 막 구조 및 막 조성의 중공사막에서, 제타 전위가 0㎷ 이상이면 정 전하막으로 되고, 세포막 표면이 부 전하로 대전한 혈소판 등의 부착이 급격하게 증가하여 항혈전성이 떨어지기 때문에, 피해야만 한다. 반대로, 본 발명자들의 지견에 따르면, 제타 전위가 -3㎷ 이하로 되면 인의 제거 성능이 급격하게 저하하 였다. 특히, 막 면적을 일정하게 한 모듈에 껴서 클리어런스를 측정하면, -3.0㎷를 경계로 인 클리어런스가 5포인트 이상이나 변화하고 있고, 그 변화는, 비특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 제타 전위의 변화에 대하여 직선적은 아니었다. 그 상세한 이유는 분명치는 않지만, 일반적으로 부 전하를 띠고 있는 소수성 고분자의 표면이 제막의 과정에서 친수성 고분자에 의해 마스크될 때에, 친수성 고분자의 분포나 배치의 방법에 따라 표면 전하가 크게 변화하는 영역이 존재한 것은 아닌가라고 추측된다. 따라서, 비특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은 단일 조성의 막에서의 현상과 같이 단순하지는 않다고 추정된다.

또한, 본 발명에서 말하는 항혈전성을 유지하면서라는 것은, 특별히 한정은 하지 않지만, 후술하는 혈소판 부착 평가로 부착량이 3.0×10⁴개/㎠ 이하인 것이 바람직하고, 1.0×10⁴개/㎠인 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 중공사막의 제타 전위는 다음의 방법에 의해 측정할 수 있다.

1) 혈액 처리기를 해체하여 중공사막 다발을 꺼내고, 1400±50개를 길이 50±5㎜로 잘라내고, 잘라낸 단부를 막지 않도록 길이 방향의 외표면측을 수지로 포매하여, 샘플로 한다. 물론, 방사 공정을 거친 제막 후의 중공사막을 상기한 개수로 묶어 포매하여도 된다.

2) 제타 전위 측정 장치(Anton Paar사 제조 EKA)에 상기 샘플을 부착하고, 0.001mol/L의 염화칼륨 수용액에 0.01mol/L의 수산화칼륨 수용액을 첨가하고, pH를 10∼11로 조정한 용액을 샘플인 중공사막 다발의 개구로부터 통액시켜 제타 전위를 측정한다. 0.1mol/L의 염산을 약간씩 첨가하면서, pH의 변화에 수반하는 제타 전위를 측정하고, pH 7.5에서의 제타 전위를 산출한다.

본 발명에서의 제타 전위의 측정법은, 중공사막의 내표면에만 전해액을 통액시키는 것, 또한, 측정에 사용하는 중공사의 개수를 많이 또한 일정량으로 함으로써, 혈액과 접촉하는 중공사막 내표면의 전하 상태를 재현성 좋게 평가할 수 있는 것이 특징이다.

본 발명에서는, 중공사막의 인의 제거 특성을 인의 총괄 물질 이동 계수를 사용하여 표기한다. 인의 총괄 물질 이동 계수는, 중공사막을 공지의 방법에 의해 모듈화하고, 다이얼라이저(dialyzer) 성능 평가 기준에 준한 클리어런스 측정 방법으로부터 얻어지는 수계(水系)의 인 클리어런스 값으로부터 산출한다. 즉, 혈액측 유량 200mL/분, 투석액측 유량 500mL/분으로 하여, 여과가 없는 조건에서 혈액 정화기의 입구와 출구의 인 농도를 측정하고, 다음 식 (1)에 의해 총괄 물질 이동 계수(K)를 산출한다.

CL(ml/분)={(C_B ₍ _in ₎-C_B ₍ _out ₎)/C_B ₍ _in ₎}×Q_B

K(㎝/분)=Q_B/{A×(1-Q_B/Q_D)}×Ln{(1-CL/Q_D)/(1-CL/Q_B)} (1)

A:막 면적(㎠)

Q_B:혈액측 유량(mL/분)=200

Q_D:투석액측 유량(mL/분)=500

CL:클리어런스(mL/분)

C_B ₍ _in ₎:혈액 정화기 입구측의 인 농도

C_B ₍ _out ₎:혈액 정화기 출구측의 인 농도

인산 이온을 효율적으로 제거하기 위해서는, 중공사막의 인의 총괄 물질 이동 계수는 높을수록 바람직하다. 예를 들면, 혈액 투석기의 단면적으로서 비교적 일반적인 1.5㎡의 모듈에서, 인의 클리어런스가 180을 초과하는 것은 지금까지 알려져 있지 않다. 이 값은, 혈액 처리기의 인 클리어런스로서 종래에 없는 매우 높은 레벨에 있다고 할 수 있지만, 이 값으로부터 산출하면 총괄 물질 이동 계수는 대개 0.040㎝/분 이상으로 된다. 따라서, 종래의 혈액 정화기에 없는 우수한 인의 제거 성능을 얻기 위해서는, 중공사막의 인의 총괄 물질 이동 계수가 0.040㎝/분 이상인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 0.045㎝/분 이상이고, 이 레벨이라면 1.5㎡ 상당의 혈액 정화기의 인 클리어런스가 183에 도달하는 경우가 있다.

본 발명의 혈액 정화용 중공사막은, 골 대사 이상의 개선에 사용하기 위해서 상기 특징을 갖는데, 추가로, 투석 아밀로이도시스 등의 개선에도 적합하고, 장기 투석 합병증을 더 효과적으로 개선하는 데 있어서, 이하에 기술하는 막 특성을 겸비하는 것도 매우 바람직하다. 이 특성이란, 즉, 저분자량 단백질과 알부민의 우수한 분획성이고, 이 특징을 갖는 혈액 정화용 중공사막이라면, 장기 투석 합병증의 원인 물질을 복수 동시에 제거할 수 있기 때문에, 매우 유용하다. 이하에, 본 발명의 더 바람직한 태양인 분획성에 대하여 설명한다. 또한, 성능 발현이나 안전성의 관점으로부터, 또한 동시에 구비하는 것이 바람직한 요건으로서, 단백질의 흡 착성, 파단 강도 및 파단 신도에 대해서도 설명한다.

본 발명에서 말하는 저분자량 단백질이란, 장기 투석 합병증에서의 투석 아밀로이도시스의 주 원인 물질인 β₂-마이크로글로블린이나, 주 원인 물질은 아니지만 깊이 관여하고 있다고 생각되고 있는 α₁-마이크로글로블린 등의 것을 주로 가르킨다. 나아가서는, 알부민보다 분자량이 작은 요독증 단백질로서, 장기 투석 합병증에 관여한다고 생각되는 그 외의 단백질도 당연히 포함된다.

본 발명에서는, 이와 같은 저분자량 단백질의 투과 성능의 지표로서, 중량 평균 분자량 40,000의 폴리비닐피롤리돈(이하, PVP라고 함)의 체 계수를 채택하였다. 이 PVP 체 계수는, β₂-마이크로글로블린의 체 계수나 α₁-마이크로글로블린의 체 계수와 각각 정의 상관을 갖고 있기 때문에, 중공사막의 투과 성능을, 수계의 평가계로써 간편하면서 안정하게 측정하는 대체 지표로서 유효하다. 또한, β₂-마이크로글로블린 및 α₁-마이크로글로블린의 체 계수는, 혈청계 또는 혈장계로 측정하고자 하면 조작이 번잡해질 뿐만 아니라, 혈청 로트(lot)에 따라서는 단백 흡착량 등이 변화하기 때문에, 측정마다 편차가 있어 실용적이지 못하다. 그 이유는 분명치는 않지만, 혈청 로트 혹은 혈장 로트에 따라, 막과 단백질의 상호 작용이 변화하기 때문이 아닌가라고 생각된다. 이와 같은 이유로부터, 본 발명에서는, 중공사막의 구멍 직경을 측정하는 지표로서 중량 평균 분자량 40,000의 PVP의 체 계수를 측정하는 방법을 채택하였다.

본 발명에서, 장기 투석 합병증의 개선에 필요한 저분자 단백질의 투과 성능을 얻기 위해서는, PVP의 체 계수가 45% 이상인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 50% 이상이다.

한편, 상기한 바와 같이 중공사막의 평균 구멍 직경을 크게 함으로써, 저분자량 단백질의 투과 성능을 높게 하면, 필연적으로 알부민의 체 계수도 높아진다. 이는, 중공사막의 구멍 직경에는 통상, 어느 정도의 분포가 존재하고, 평균 구멍 직경을 높임으로써 알부민이 통과할 수 있는 구멍의 수도 증가하기 때문이다. 이와 같은 알부민의 체 계수의 증대를 방지하기 위해서, 종래 기술에서는, 중공사막의 선택 분리층인 치밀층을 두껍게 함으로써 다층에서의 여과를 가능하게 하고, 선택 분리능을 높이는 것을 행해 왔다. 그러나, 이와 같이 치밀층을 두껍게 하면, 혈중 단백질의 중공사막으로의 흡착량이 의외로 많아지고, 게다가 알부민의 생체로부터의 누설이라는 관점에서 무시할 수 없을 정도로 많은 점을 본 발명자들의 검토에 의해 알 수 있었다. 이는, 단백질의 중공사막으로의 흡착이 주로 치밀층에서 일어나기 때문이라고 추측된다. 따라서, 이 문제를 해결하기 위해서는, 중공사막의 치밀층을 두껍게 하지 않고, 알부민의 체 계수를 낮게 유지하거나 또는 내릴 필요가 있고, 본 발명에서는 중공사막의 구멍 직경 분포를 더 샤프하게 하는, 즉 분획성을 높이는 방법을 채택하였다. 중공사막의 구멍 직경 분포를 억제하여 분획성을 높이는 구체적 수단에 대해서는, 중공사막의 제조 방법으로서 후술한다.

본 발명에서 말하는 고분획성 막이란, 저분자량 단백질의 투과 성능이 높고, 그러나 알부민의 제거량은 매우 적은 막을 말한다. 여기서, 이 알부민의 제거량이 란, 알부민의 체 계수에 기인하여 여과에 의해 혈액 중으로부터 제거되는 알부민의 총량과, 중공사막에 흡착함으로써 혈액 중으로부터 상실되는 알부민의 총량의 합이다.

따라서, 알부민의 제거량을 작게 하기 위해서는, 알부민의 체 계수를 작게 하여 막을 통과하는 양을 줄일 것, 또한 알부민(단백)의 중공사막으로의 흡착량을 적게 할 필요가 있다. 이 이유로부터, 알부민의 체 계수는 0.6% 이하가 바람직하고, 0.4% 이하가 더욱 바람직하다.

또한, 단백질의 중공사막으로의 흡착량도 동시에 낮게 억제하는 것이 바람직하고, 65㎎/㎡인 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 60㎎/㎡ 이하, 가장 바람직하게는 50㎎/㎡ 이하이다. 단백질의 중공사막으로의 흡착량을 65㎎/㎡ 이하로 억제하기 위해서는, 중공사막의 치밀층의 두께를 1㎛∼5㎛로, 바람직하게는 1㎛∼3㎛로 하면 된다. 이 범위보다 치밀층이 얇은 경우에는, 알부민의 체 계수를 제어할 수 없고, 이 범위보다 두꺼운 경우에는, 단백질의 중공사막으로의 흡착량이 많아져서 손실량이 증가한다.

중공사막으로의 단백질의 흡착량을 작게 하는 별도의 방법은, 중공사막 중의 친수성 고분자의 함유율을 적당한 범위로 설정하는 것이다. 중공사막 중의 친수성 고분자의 함유율이 낮은 경우에는, 막의 기본 골격을 형성하는 소수성 고분자의 효과가 강해져서 단백질의 흡착이 촉진된다. 특히, 친수성 고분자가 PVP인 경우, 중공사막 중의 PVP 함유율이 낮으면 단백질의 흡착이 촉진되는 한편, 중공사막 중의 PVP 함유율이 높으면, 중공사막으로부터의 PVP의 용출을 무시할 수 없고, 또한 중 공사막의 강도 및 신도 물성이 저하하는 등의 문제도 발생한다. 따라서, 중공사막 중의 PVP의 함유율은 3.0중량%∼5.0중량%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 이와 같이 친수성 고분자의 함유율을 제어하는 것은, 막 내표면의 제타 전위 범위를 제어하는 데 있어서도 효과적이다. 즉, PVP 함유율을 높이면 소수성 고분자의 수지 표면이 점차 마스크되기 때문인지, 막 내표면의 제타 전위도 높아지는 경향에 있기 때문에, 인 제거 성능을 제어하는 데 있어서도 효과적이다.

이상과 같이, 혈액 정화용 중공사막에서, 막 내표면의 제타 전위, 혈소판 부착량, 인의 총괄 물질 이동 계수, 나아가서는 PVP의 체 계수, 알부민의 체 계수, 중공사막으로의 단백질의 흡착량을 특정의 범위로 제어하는 것은 중요하다. 추가로, 중공사막의 파단 강도 및 파단 신도도, 혈액 정화용의 중공사막이 겸비해야 할 중요한 특성이라고 할 수 있다. 왜냐하면, 파단 강도 및 파단 신도가 낮은 경우에는 중공사막에 쉽게 결함이 생겨, 혈액의 리크 등의 위험성이 높아지기 때문이다. 따라서, 본 발명의 혈액 정화용 중공사막에서는, 파단 강도는 60㎏/㎠ 이상, 파단 신도는 60% 이상이 바람직하고, 더 바람직하게는 파단 강도는 70㎏/㎠ 이상, 파단 신도는 65% 이상이다.

제타 전위가 -3.0㎷보다 크고 0㎷ 미만이고, 상기한 분획성과 단백 흡착량을 만족시키고, 게다가 이와 같은 파단 강도와 파단 신도도 만족시키는 혈액 정화용 중공사막은 지금까지 알려져 있지 않다.

중공사막의 형태는 특별히 한정할 필요는 없고, 소위 스트레이트 사(絲)이어도 되지만, 혈액 투석에 사용할 때의 확산 효율의 관점으로부터, 크림프가 부여되 어 있는 편이 바람직하다. 크림프의 형상은 파장과 진폭으로 규정되고, 각각 도 1에 나타낸 바와 같이 정의한다. 파장은 2㎜∼20㎜가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4㎜∼8㎜이다. 한편, 진폭은 0.1㎜∼5㎜가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.2㎜∼1㎜이다.

다음으로, 본 발명의 혈액 정화용 중공사막을 얻는 제조 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명에서의 혈액 정화용 중공사막의 제조 방법은, 소수성 고분자와 친수성 고분자 및 용제를 포함하는 방사 원액을 중공 내액과 함께 방사 구금으로부터 토출하는 공정, 토출한 원액을 응고시키는 공정, 응고한 중공사막을 건조하는 공정을 적어도 포함한다. 즉, 종래 일반적으로 알려져 있는 기술인 건습식 제막 기술을 응용한다.

본 발명에서 말하는 소수성 고분자는, 폴리술폰계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 폴리페닐에테르계 수지, 폴리페닐렌술피드계 수지 등 대부분의 엔지니어링 플라스틱을 사용할 수 있다. 이들 엔지니어링 플라스틱은, 이하에 기술하는 친수성 고분자와 폴리머 블렌드하여 제막하면 구멍 직경 제어를 하기 쉽고, 본 발명이 목적으로 하는 투과 영역의 중공사막을 얻기에 특히 바람직하다. 여기서, 「…계 수지」란, 그 대표 구조뿐만 아니라, 구조의 일부를 개변한 수식물 등도 마찬가지로 포함한다는 의미이다. 이들 중에서는, 생체 적합성이나 생물학적 안전성, 내구성 등이 우수하고, 혈액 정화용 중공사막으로서의 실용 실적이 풍부한 폴리술폰계 수지(이하, PSf)를 사용하는 것이 특히 바 람직하다.

또한, 본 발명의 친수성 고분자는, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜, 폴리글리콜모노에스테르, 전분 및 그 유도체, 카르복시메틸셀룰로오스, 아세트산셀룰로오스 등의 수용성 셀룰로오스 유도체로 사용할 수 있고, 이들을 조합하여 사용할 수도 있지만, 방사의 안정성이나 PSf와의 친화성의 관점으로부터, 폴리비닐피롤리돈, 폴리에틸렌글리콜이 바람직하게 사용되고, 그 중에서도 폴리비닐피롤리돈의 사용이 가장 바람직하다. 폴리비닐피롤리돈(이하, PVP)은, N-비닐피롤리돈을 비닐 중합시킨 수용성의 고분자 화합물로서, ISP사로부터 「Plasdone(상표)」의 상품명으로, 또한 BASF사로부터 「Kollidon(상표)」의 상품명으로 시판되고 있고, 각각 몇 가지의 분자량을 갖는 것이 있다.

이들 친수성 고분자는, 건습식 방사에서의 응고 과정에서 소수성 고분자의 수지 표면에 석출함으로써, 수지 표면을 친수화하여 항혈전성을 높이는 작용이 있다. 또한, 석출량이나 석출 상태의 차이에 의해, 막 내표면의 제타 전위를 변화시키고 있다고 추측된다.

건습식 제막을 행하기 위한 제막 원액으로서는, 폴리술폰계 수지와 폴리비닐피롤리돈의 양자를 공통으로 용해하는 용제에 용해 혼화한 용액이 사용된다. 해당 용제로서는, 특별히 규정하는 것은 아니며, 예를 들면, 디메틸아세트아미드(이하, DMAC), 디메틸술폭시드, N-메틸-2-피롤리돈, 디메틸포름아미드, 술포란, 디옥산 등의 용매, 또는 상기 2종 이상의 혼합액을 포함하는 용매를 들 수 있다. 그러나, 폴리술폰에 대한 용해성이나 생체에 대한 안전성, 비용 등을 고려하면 DMAC가 바람 직하다. 또한, 구멍 직경 제어를 위해서, 방사 원액에는 물 등의 첨가물을 추가하여도 된다.

다음으로, 튜브-인-오리피스 형(tube-in-orifice type)의 방사 구금을 사용하고, 해당 방사 구금의 오리피스로부터 방사 원액을, 튜브로부터 해당 방사 원액을 응고시키기 위한 중공사막을 동시에 공중으로 토출시킨다. 중공 내액은 물, 또는 물을 주체로 한 응고액을 사용할 수 있고, 일반적으로는 방사 원액에 사용한 용제와 물의 혼합 용액이 바람직하게 사용된다. 예를 들면, 0∼60중량%의 DMAC 수용액 등이 사용된다. 방사 구금으로부터 중공 내액과 함께 토출된 방사 원액은, 공주부(空走部)를 주행시키고, 방사 구금 하부에 설치한 물을 주체로 하는 응고욕 중으로 도입, 침지하여 응고를 완료시킨다. 응고액으로의 침지 후, 중공사막은 정련 공정을 거친 후, 건조기에 도입되고, 건조 후, 권취되어, 중공사막을 얻는다. 이 때, 중공사막에 크림프를 부여하면, 혈액 투석에 사용할 때, 확산 성능 발현을 효율적으로 행할 수 있어서 바람직하다. 또한, 여기서는 습윤 상태의 중공사막을 절단 후, 다발 형상으로 한 후, 건조하여도 된다.

본 발명에서의 중공사막 내표면의 제타 전위를 발현하기 위해서 제막시에 중요한 것은, 막의 형성, 응고가 이루어지는 제막 원액이 방구(紡口)로부터 토출되고 나서 응고욕까지의 제막 조건을 제어하는 것이다. 특히, 건습식 방사에서의 공중 주행부의 주행 시간과 주행부의 상대 습도의 제어와, 그 후의 응고 조건이 중요하다. 제막 원액이 방구로부터 토출되고 나서 응고욕 중에 침지될 때까지의 동안에 적당하게 응고하고 있는 것이 바람직하고, 이를 위해서는 공중 주행부의 주행 시간 은 0.4초 이상인 것이 바람직하고, 나아가서는 0.5초 이상인 것이 바람직하다. 공중 주행부의 주행 시간은 방사 속도에 의해 관리할 수 있다. 공중부의 주행 시간이 0.1초 이하이면 막의 응고가 불충분한 상태로 중공사막이 응고욕 중에 침지되고, 수용성인 폴리비닐피롤리돈의 응고욕 중으로 용출량이 증가하여, 중공사막 내에 잔존하는 폴리비닐피롤리돈 양이 감소하여 친수화가 불충분해져서, 본 발명의 막 내표면의 제타 전위를 발현시키는 것이 어렵기 때문에 바람직하지 못하다. 또한, 그 상한에 대해서는, 공중 주행 거리에 따라 다르지만, 공중 주행 거리가 50㎝인 경우에는 2.0초를 초과하지 않는 범위인 것이 바람직하다.

다른 중요한 조건으로서는 공중 주행 부분의 습도가 있다. 공중 주행부의 상대 습도는 70∼95%, 나아가서는 75∼90%가 바람직하다. 상대 습도가 낮으면, 응고욕에 침지할 때까지 중공사막의 형성이 충분히 행해지지 않아, 본 발명의 막 내표면의 제타 전위를 지배하는 적당한 막 구조를 형성할 수 없는 경우가 있고, 중공사막 간의 고착을 일으키는 등 안정된 방사를 할 수 없다. 반대로, 상대 습도가 지나치게 높으면, 외표면에서의 원액의 응고가 촉진되고, 중공사막 내의 구멍 직경이 작아져서 혈액 처리시의 투과·확산 저항이 증대하고, 용질의 제거 효율이 나빠져서 바람직하지 못하다. 또한, 본 발명에서, 공중 주행부란, 방구로부터 응고욕까지의 중공사막이 이송되는 모든 영역을 말한다.

중공사막 내표면의 제타 전위를 제어하는 제조 방법은 상기한 바와 같지만, 장기 투석 합병증을 더 효과적으로 개선할 수 있는 중공사막을 얻기 위해서는, 예를 들면, 저분자량 단백질과 알부민의 분획성을 높이는 것이 중요하다. 본 발명자 들의 지견에 따르면, PVP의 체 계수가 45% 이상이고, 알부민의 체 계수를 0.6% 이하로 되도록 하는 분획성이 좋은 중공사막을 제막하기 위해서는, 건조 전(습윤 상태)의 중공사막의 구멍 직경을 작게 할 필요가 있었다. 그 이유는, 습윤 상태의 중공사막은 건조에 의해 구조 변화를 받는데, 이 구조 변화가 부적절한 경우, 알부민의 중공사막으로부터의 누출로 이어지기 때문이다. 따라서, 구체적으로는, 건조 전의 중공사막의 PVP 체 계수는 95% 이하인 것이 바람직하고, 90% 이하가 더 바람직하다. 이와 같이, 중공사막 건조 전후의 구조 변화, 다시 말하면, 습윤 상태로부터 건조 상태로의 구조 수축을 작게 억제할 필요가 있다. 이를 위해서는, 후술하는 방법 외에, 방속을 느리게 하거나, 방사 원액의 폴리머 농도를 높게 함으로써, 중공사막의 강도 및 신도를 높게 하는 방법을 들 수 있다.

구조 수축을 작게 억제하는 첫번째 방법은, 응고욕의 온도를 높게 하는 것으로서, 응고욕 온도를 80℃ 이상, 바람직하게는 85℃ 이상, 더욱 바람직하게는 90℃ 이상으로 한다. 그 메커니즘에 대해서는 분명치는 않지만, 응고욕을 고온으로 하여 방사를 행한 경우에는 중공사막의 구멍 직경이 커지기 때문에, 평균 구멍 직경을 제어함에 있어서 중공 내액 중의 용제 농도를 떨어뜨릴 필요가 있다. 그렇게 하면, 중공제의 응고력이 강해져서, 주행부에서 더 강고한 치밀층이 형성된다. 그 결과, 구조 수축이 억제된다고 추측된다. 한편, 응고욕 온도가 지나치게 높은 경우, 작업성이 현저하게 악화되기 때문에, 100℃ 이하인 것이 바람직하다.

구조 수축을 작게 억제하는 또 하나의 중요한 요소는, 공중 주행 부분의 용제(DMAC) 가스 농도이다. 방구로부터 토출된 중공사막은 공중 주행부에 상 분리에 의해, 구조 형성되는데, 공중 주행 부분의 온도, 습도뿐만 아니라 용제 가스 농도가 구조 형성에 미치는 영향이 큰 것을 새로 발견하였다. 공중 주행부의 용제 농도가 낮은 경우, 구조 수축이 커지는 방향에 있고, 에어 프로세서 등으로 온습도를 컨트롤한 바람을 공중 주행부에 도입할 때에 현저하다. 그 이유는 분명치는 않지만, 공중 주행부에서의 사 외표면으로부터의 용제의 증발이 현저해지고, 외표면의 폴리머 농도가 상승한 상태에서 응고욕에 들어가기 때문에, 더 큰 수축력이 작용하는 것이라고 생각된다.

한편, 공중 주행부에 용제 가스를 도입한 경우, 구조 수축이 적어진다. 이는, 사 외표면 근방의 가스의 확산층이 두꺼워지는 영향으로 사로부터의 용제 가스의 증발이 적어져서, 응고욕에서의 수축을 억제하기 때문이라고 추측된다. 공중 주행부에서의 최적의 용제 가스 농도는 150ppm 이상 1000ppm 이하이다. 150ppm 이하에서는 구조 수축을 억제하는 것이 어렵고, 1000ppm 이상에서는 작업 환경의 악화나 사 외표면측의 미응고가 문제로 된다. 용제 가스 농도의 측정 방법은 가스 검지관, 가스 검지기, 가스 크로마토그래피 등으로 측정 가능하지만, 가스 검지관으로의 측정이 용이해서 바람직하다.

공중 주행부에서의 용제 농도를 이 범위로 하기 위해서는, 공중 주행부를 밀폐하고, 그 안에 용제 가스를 도입하거나, 도입욕의 용제 농도를 높이거나, 공중 주행부 후드 내에 용제를 공급하는 등의 방법이 있는데, 어느 방법을 사용하여도, 또한 조합하여 사용하여도 된다. 또한, 공중 주행부 후드란 낙하부의 주위(enclosure)을 말한다.

중공사막으로의 단백 흡착량의 저감을 위해서 치밀층의 두께를 적당한 범위로 설정하기 위해서는, 중공 내액의 조성, 방사 원액 점도, 토출시의 방사 원액의 온도 등을 적절히 결정할 필요가 있다. 예를 들면, 중공 내액 중의 PSf에 대한 빈용제의 양이 낮으면, 응고력이 약해지기 때문에 온화하게 응고가 진행하여, 치밀층은 성기고 두꺼운 구조로 된다. 반대로, 중공 내액 중의 PSf에 대한 빈용제의 양이 높으면, 치밀층은 촘촘하고 얇은 구조로 된다. 방사 원액 점도가 높은 경우에는, 응고시에 폴리술폰계 폴리머의 이동이 억제되어, 동 조건에서 점도가 낮은 경우에 비하여 치밀층은 두꺼워진다. 반대로, 토출시의 방사 원액의 온도가 높은 경우에는, 응고시에 PSf의 이동이 촉진되어, 동 조건에서 방사 원액의 온도가 낮은 경우에 비하여 치밀층이 얇아진다. 그 외, 방사 트래프트나, 방사 구금으로부터 응고욕까지의 공주부의 거리, 방사 구금의 사이즈, 방속 등에도 영향을 받아, 막의 투과 성능과의 균형이나, 강신도, 목적 등을 고려해서 조합하여 제 조건을 설정할 필요가 있다.

또한, 중공사막으로의 단백 흡착량을 저감시키기 위해서, 중공사막 중의 PVP의 농도를 적당한 범위로 설정하기 위해서는, 방사 원액 중의 PSf에 대한 PVP의 혼합 비율을 0.2∼0.5로 하면 바람직하다.

중공사막의 강도 및 신도를 향상시키기 위해서는, 제막 공정을 통해 중공사막 1개에 가해지는 텐션을 작게 할 필요가 있다. 통상, 구멍 직경의 증가에 수반하여 중공사막의 강도 및 신도는 저하한다. 이는, 중공사막 중의 공공률이 증가하는 것에 기인한다고 추측된다. 본 발명에서는, 장력 변동을 완화하여, 일정 장력 으로 권취하는 장치를 사용함으로써, 방사부터 건조까지의 전체 공정을 통하여 중공사막 1개에 가해지는 텐션을 작아지도록 한 결과, 구멍 직경이 큼에도 불구하고 강도나 신도가 충분히 높은 중공사막을 제조할 수 있는 것을 발견하였다. 이 때, 방사부터 건조까지의 전체 공정을 통하여 중공사막 1개에 가해지는 텐션의 최대값은 2.5g 미만인 것이 바람직하고, 0.1g∼2.5g이 더 바람직하다. 그 이유는 분명치는 않지만, 종래 기술에서는 공정 내에서 중공사막이 연신되어, 강도, 신도가 저하되어 있었던 것은 아닌가라는 점, 공정 내에서의 텐션이 작을수록, 막 중의 폴리머끼리가 촘촘하게 결합하여, 동일 공공률이더라도 강도나 신도가 커지는 것은 아닌가라는 점 등이 추측된다.

중공사막으로의 크림프의 부여 방법에 대해서는, 중공사막을 회전한 2개의 기어의 틈에 연속적으로 공급하면서, 기어의 형을 부여하는 방법이나, 보빈(bobbin)에 권취한 중공사막을 열 처리함으로써 크림프 형상을 부여하는 방법 등이 있는데, 특별히 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 혈액 정화기는, 예를 들면, 일본 특허 공개 평11-90186호 공보나 특허 공개 2003-265934호 공보에 기재되어 있는 공지의 방법을 참조하여, 본 발명의 중공사막을 모듈화하면 얻을 수 있다.

즉, 중공사막을 수백개 내지 수만개 묶은 중공사 다발을, 투석액 유통용의 2개의 노즐을 양단부 근방에 갖는 플라스틱제의 통형상 용기에 장전하고, 그 양단부를 폴리우레탄 수지 등의 경화성 수지를 사용하여 포팅 가공한다. 포팅 수지가 경화하면 중공사 다발은 통형상 용기의 내면에 고정되기 때문에, 경화한 수지를 절단 하고, 양단부에 중공사막의 개구단을 형성하면, 통형상 용기의 양단부에서 중공 내부와 중공 외부가 격벽에 의해 격절된 모듈 구조로 된다. 이 모듈의 양단부에, 혈액 유통용의 노즐을 갖는 헤더 캡을 장착한 후, 멸균 처리를 행하여 혈액 정화기로서 사용한다.

혈액 처리시에는, 중공사막 내측에 혈액을 흘리고, 추가로 그 외측에는 전해질을 포함한 투석액 등을 흘린다. 또한, 혈액측 및/또는 투과액측의 펌프 유량을 제어하는 등 하여 여과압을 가함으로써, 혈액 중의 노폐물 또는 유해물을 투석액측에 확산 및 여과의 원리에 의해 제거한다.

이하에 실시예 및 비교예를 사용하여 본 발명을 상세하게 설명하는데, 본 발명은 이에 의해 한정되는 것은 전혀 아니다.

(인의 클리어런스의 측정)

인의 클리어런스의 측정은, 중공사막을 소정의 막 면적으로 되도록 모듈화하고, 혈액 정화기로 한 후에, 다이얼라이저 성능 평가 기준(1982년 9월 일본 인공 장기 학회편)에 준하여 실시한다. 제품에 대해서는 그대로 측정한다.

혈액측에 무기 인의 5mEq/L 생리적 식염수 용액(인산일나트륨과 인산이나트륨의 각 5mEq/L 용액을 1:4의 비율로 혼합한 pH 7.4의 수용액)을 혈액층 유량 200mL/분으로 순환하고, 투석액측에는 생리적 식염수를 투석액측 유량 500mL/분으로 흘려서 여과가 없는 조건으로 투석을 행하고, 혈액 입구측 및 출구측으로부터 순환액을 샘플링한다. 샘플링한 액 중의 인 농도의 측정은, 몰리브덴 블루 발색법 에 의해 행하고, 이하의 식 (2)에 의해 클리어런스를 산출한다. 또한, 건조 상태에 있는 혈액 처리기에 대해서는, 습윤화 처리를 행하여 60분 이상 경과한 후에 측정에 사용한다.

인 클리어런스(ml/분)={(C_B ₍ _in ₎-C_B ₍ _out ₎)/C_B ₍ _in ₎}×Q_B (2)

C_B ₍ _in ₎:혈액 정화기 입구측의 인 농도

C_B ₍ _out ₎:혈액 정화기 출구측의 인 농도

Q_B:혈액측 유량(mL/분)=200

(항혈전성의 측정)

항혈전성은, 혈소판의 중공사막 내표면으로의 부착량을 지표로 하고 있고, 시험관내에서의 혈소판 내 유산 탈수소 효소(LDH) 활성을 측정함으로써 구해진다. 이는, 혈소판 수와 LDH 활성의 사이에 강한 상관이 있기 때문에, 부착된 혈소판 수를 LDH 활성에 의해 측정할 수 있다는 것이다.

구체적으로는, 이하의 방법에 의해 행한다.

1) 60개×15㎝의 미니 모듈을 제작한다.

2) 해당 미니 모듈에 25mL의 생리 식염수를 통액하여 세정한다.

3) 해당 미니 모듈에 헤파린을 첨가한 인간 혈액을 혈액 선속도 1.25㎝/초로 5분 통액한 후, 생리 식염수로 세정한다.

4)세정 후의 미니 모듈로부터 중공사막을 꺼내고, 해당 중공사막을 작게 커트하고, 0.5중량% Triton-X(키시다화학사 제조)/PBS(-)(닛스이세이야쿠 제조 덜베 코) 중에서 혈소판으로부터 LDH를 용출시킨다.

5)LDH가, β-니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 환원형(β-NADH SIGMA사 제조 N8129)의 존재 하에서 피루브산을 기질로 할 때에 유산을 생성하기 때문에, 이 때의 NADH의 감소 속도를 흡광도 변화로부터 측정하고, LDH 활성을 산출하여 혈수판 수로 환산한다.

또한, 상세하게 설명하지 않지만, 중공사막 내표면을 주사형 전자 현미경에 의해 관찰하고, 막 내표면에 부착한 혈소판 부착 수를 직접 카운트하거나 또는 화상 해석으로 정량화함으로써도 확인할 수 있다.

(PVP의 체 계수)

중공사막을 샘플링하여 유효 길이 18㎝의 미니 모듈을 작성한다. 또한, 미니 모듈을 구성하는 중공사막은 습윤 상태이어도 건조 상태이어도 된다. 이것에 1/15(mol/L)의 인산 완충 용액에 용해한 중량 평균 분자량 약 40,000의 PVP(K-30;ISP사 제조) 3중량% 수용액을 통액하면서, 막간 압력차 200mmHg, 선속 1㎝/초, 온도 25℃에서 플로우 법(flow method)으로 통과를 행한다. 이 때의 원액과 여과액으로부터 다음 식 (3)으로 구해지는 값을 PVP의 체 계수라고 정의한다.

PVP의 체 계수 = (여과액의 PVP 농도/원액의 PVP 농도)×100% (3)

여기서 여과액은 통액 후 20분부터 25분의 5분간 샘플링하는 것으로 한다.

(알부민의 체 계수)

생리 식염수를 첨가하여 총 단백질 농도를 6.5g/dL로 조정한 소 혈청을 원액으로 하고, 이것을 선속 0.4㎝/초로 미니 모듈에 통액하고, 막간 압력 차 25mmHg의 압력을 가하여 여과액을 채취한다. 원액과 측정 환경의 온도는 25℃로 한다. 또한, 미니 모듈을 구성하는 중공사막은 습윤 상태이어도 건조 상태이어도 된다. 계속해서, 알부민의 농도를 BCG법에 의해 구하고, 다음 식 (4)로 구해지는 값을 알부민의 체 계수라고 정의한다.

알부민의 체 계수=(여과액의 알부민 농도/원액의 알부민 농도)×100(%) (4)

여기서, 체 계수는 60분간 통액 후의 값을 사용한다.

(단백 흡착량)

중공사막으로의 단백 흡착량은, 알부민의 체 계수를 다 측정한 미니 모듈을 사용하여 측정한다.

우선, 그 미니 모듈로부터 14㎝의 중공사막을 150개 뽑아 내고, 2∼3㎜의 길이로 커트하여 샘플 병에 넣는다. 그 후, 중공사막의 중공 내부 및 막 두께 부분에 포함되어 있는 소 혈청을 세정하기 위해서, 샘플 병에 생리 식염수를 넣고, 30분 방치한 후에 폐액한다. 이 작업을 3회 반복하여 세정 완료로 한다. 세정 후의 중공사막이 들어 있는 샘플 병에, 0.1(mol/L)의 인산 완충 용액에 1중량%의 라우릴황산나트륨을 첨가한 용액(SDS 용액)을 5mL 첨가하고, 4시간 교반을 행하여, 중공사막에 흡착되어 있던 단백을 유리시킨다. 교반 후, SDS 용액 중의 단백의 농도를 BCG법에 의해 구하고, 다음 식 (5)로부터 중공사막으로의 단백 흡착량을 산출한다.

중공사막으로의 단백 흡착량=SDS 용액 중에 유리한 단백의 양/사용한 미니 모듈에 포함되는 중공사막의 내표면적의 총합 (5)

(치밀층의 두께)

중공사막 단면의 투과형 전자 현미경의 상을 단면 방향으로 일정한 폭으로 구획한다. 이들 구획마다 화상 해석을 행하여, 공간 내에 폴리머 부분이 차지하는 비율(조직률)을 구하고, 이 조작을 중공사막 내측으로부터 중공사막 외측을 향해 행하면, 중공사막 단면 방향에서의 조직률의 분포 또는 변화를 정량화할 수 있다. 본 발명에서는, 화상 해석의 폭을 0.5㎛∼1.0㎛로 하여 화상 해석하였을 때, 조직률이 가장 높았던 구획부터 30% 이내의 조직률에 있는 부분을 치밀층이라고 정의하고, 그 두께를 측정한다.

(중공사막 중의 PVP의 함유율)

사전에 건조한 중공사막 0.1g을, N-메틸-2-피롤리돈 2mL에 완전히 용해한다. 다음으로, 그 용액에 55℃의 주사용 증류수를 99mL 첨가하여 교반하고, 주사용 증류수 중에 PVP를 추출시킨다. 이 수용액 중의 PVP를, GPC(겔 퍼미에이션 크로마토그래피)로써 정량한다. 사전에, 측정하는 중공사막의 원료에 사용되고 있는 PSf와 PVP를, 소정의 비율로 혼합하고, 상기와 마찬가지의 조작을 행하여, PSf와 PVP의 혼합 비율과, GPC에서의 PVP의 피크 에리어와의 상관을 구하고, 검량선을 작성한다. 이 검량선을 이용하여, 중공사막 중의 PVP의 함유율을 산출할 수 있다.

(파단 강도 및 파단 신도)

인장 시험기(EZ Test series, 시마즈세이사쿠쇼 제조)의 척부에, 건조한 1개의 중공사막을 고정한다. 이 때, 중공사막의 길이는 20㎝이다. 또한, 얻어지는 중공사막이 습윤 상태인 경우, 열풍을 송풍하는 건조기를 사용하여 약 90℃의 온도에서, 측정 전에 중공사막을 건조한다. 30㎝/분의 속도로 중공사막을 잡아당기고, 중공사막이 파단하였을 때의 응력과 신장을 측정한다. 중공사막이 파단하였을 때의 응력을, 중공사막 단면적으로 나눈 값을 파단 강도로 하고, 중공사막이 파단하였을 때의 신장을, 측정 전의 중공사막의 길이인 20㎝로 나눈 값을 신도로 한다.

(실시예 1)

PSf(솔베이사 제조, P-1700) 17중량부, PVP(ISP사 제조, K-90) 4중량부, 디메틸아세트아미드(이하, DMAC) 79중량부를 포함하는 균일한 방사 원액을 작성하였다. 중공 내액에는 DMAC 41중량% 수용액을 사용하고, 슬릿 폭 50㎛의 방사 구금으로부터 토출시켰다. 이 때, 토출시의 방사 원액의 온도는 60℃였다. 또한, 공중 주행부는 상대 습도가 95%로 되도록 후드로 덮고, 추가로, DMAC의 가스를 도입하고, 공중 주행부의 DMAC 가스 농도를 470ppm으로 되도록 조정하였다. 다음으로 50㎝ 하방에 설치한 물로 이루어진 90℃의 응고욕에 침지시키고, 그 후, 정련욕과 160℃로 제어한 건조기 내를 통과시키고, 중공사막을 권취하였다. 이 때, 공중 주행부에서의 주행 시간을 1초로 하기 위해서 방속을 30m/분으로 하였다. 제막 공정에서 중공사막에 가해지는 텐션의 최대값은 2.3g이었다. 또한, 건조 후의 막 두께를 45㎛, 내경을 200㎛로 맞추도록 방사 원액, 중공 내액의 토출량을 조절하였다. 얻어진 중공사막을 1.5㎡로 되도록 케이스에 충전해서 포팅하여 모듈로 하였다. 또한, 습윤 상태에서 γ선 조사하여 혈액 처리기를 얻었다.

이 혈액 처리기를 사용하여 인의 클리어런스를 측정하고, 그 값으로부터 총괄 물질 이동 계수(K)를 산출하였다. 해당 혈액 처리기를 해체하여 꺼낸 중공사막을 사용하여, pH 7.5에서의 제타 전위, 혈소판 부착량, PVP의 체 계수, 알부민의 체 계수의 측정 및 막으로의 단백 흡착량, 파단 강도, 파단 신도, 치밀층의 두께, 막 중의 PVPT 함유율에 대하여 측정하였다. 또한, PVP의 체 계수의 측정에 사용한 PVP의 K값은 30.5였다.

본 실시예, 다른 실시예, 비교예에 대한 실시 조건 및 측정 결과를 표 1 및 표 2에 나타낸다.

(실시예 2)

PSf(솔베이사 제조, P-1700) 18중량부, PVP(ISP사 제조, K-90) 7중량부, 디메틸아세트아미드(이하, DMAC) 75중량부를 포함하는 균일한 방사 원액을 작성하였다. 중공 내액에는 DMAC 44% 수용액을 사용하고, 슬릿 폭 50㎛의 방사 구금으로부터 토출시켰다. 공중 주행부는 상대 습도가 70%로 되도록 후드로 덮고, 추가로, DMAC의 가스를 도입하고, 공중 주행부의 DMAC 가스 농도를 870ppm으로 되도록 조정하였다. 이하 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 얻었다.

(실시예 3)

PSf(솔베이사 제조, P-1700) 16중량부, PVP(ISP사 제조, K-90) 3.5중량부, 디메틸아세트아미드(이하, DMAC) 81.5중량부를 포함하는 균일한 방사 원액을 작성하였다. 중공 내액에는 DMAC 46% 수용액을 사용하고, 슬릿 폭 50㎛의 방사 구금으로부터 토출시켰다. 공중 주행부는 상대 습도가 90%로 되도록 후드로 덮고, 추가로, DMAC의 가스를 도입하고, 공중 주행부의 DMAC 가스 농도를 270ppm으로 되도록 조정하였다. 이하 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 얻었다.

(실시예 4)

공중 주행부에서의 주행 시간을 0.5초로 되도록, 방속을 60m/분으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 얻었다.

(실시예 5)

응고욕 온도를 75℃로 한 것 이외에는, 실시예 3과 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 얻었다.

(실시예 6)

DMAC의 가스를 도입하지 않고, 공중 주행부의 DMAC 가스 농도를 90ppm으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 얻었다.

(실시예 7)

PSf(솔베이사 제조, P-1700) 21중량부, PVP(ISP사 제조, K-90) 3중량부, 디메틸아세트아미드(이하, DMAC) 79중량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 얻었다.

(실시예 8)

제막 공정에서 중공사막에 가해지는 텐션의 최대값을 2.8g으로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 얻었다.

(실시예의 결과)

실시예 1∼4는, 항혈전성을 유지하면서 인의 제거 성능이 우수하고, 또한, 저분자 단백의 높은 제거 성능을 가지면서도, 유용 단백인 알부민의 리크를 낮게 억제한다는 분획성이 우수한 제거 성능과, 혈액 리크의 위험도 적다는 우수한 안전성을 갖춘 중공사막임을 알 수 있었다.

실시예 5 및 실시예 6에서 얻어진 중공사는, 실시예 1∼4와 비교하면, 알부민의 투과율이 다소 높고, 실시예 7에서 얻어진 중공사막은, 단백 흡착량이 많고, 실시예 8에서 얻어진 중공사는, 파단 강도 및 신도가 낮은 중공사막이었으나, 모두 항혈전성을 유지하면서 인의 제거 성능은 우수함을 알 수 있었다.

이상의 실시예의 결과로부터, 본 발명의 중공사막 내표면의 제타 전위를 얻는 제조 조건에서, 응고욕 온도 또는 공중 주행부의 용제 농도를 원하는 범위로 설정하면, 저분자량 단백질과 알부민의 분획성도 우수한 중공사막이 얻어짐을 알 수 있다. 또한, 방사 원액 중의 PSf에 대한 PVP의 혼합 비율을 원하는 범위로 설정하면, 막의 단백 흡착량이 낮게 억제되고, 또한 텐션을 원하는 범위로 설정하면, 파단 강도 및 파단 신도도 우수한 중공사막이 얻어지는 것도 알 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 중공사막은, 인을 제거하여 골 대사 이상을 개선하는 데 유용할 뿐만 아니라, 제조 조건을 더욱 제어함으로써, 투석 아밀로이도시스를 개선하는 데에도 유용한 중공사막이 얻어진다. 따라서, 장기 투석 합병증을 더 효과적으로 개선하기에 적합한 막 특성을 구비하고 있다.

또한, 이와 같은 본 발명의 중공사막을 사용한 혈액 정화기는, 우수한 인의 제거 성능을 나타냈다.

(비교예 1)

공중 주행부에서의 주행 시간을 0.3초로 되도록, 방속을 80m/분으로 한 것 이외에는, 실시예 4와 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 얻었다.

얻어진 중공사막은, 막 내표면의 pH 7.5에서의 제타 전위가 -4.8㎷로 부 전 하가 강하고, 인의 총괄 물질 이동 계수가 작은 중공사막이었다.

(비교예 2)

공중 주행부에서의 상대 습도를 60%로 한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 혈전 처리기를 얻었다. 얻어진 중공사막은, 막 내표면의 pH 7.5에서의 제타 단위가 -3.3㎷로 부 전하가 강하고, 인의 총괄 물질 이동 계수가 작은 중공사막이었다.

(비교예 3)

PSf(솔베이사 제조, P-1700) 18중량부, PVP(ISP사 제조, K-90) 4.8중량부, 디메틸아세트아미드(이하, DMAC) 77.2중량부를 포함하는 균일한 방사 원액을 작성하였다. 중공 내액에는 DMAC 52중량% 수용액을 사용하고, 슬릿 폭 50㎛의 방사 구금으로부터 토출시켰다. 이 때, 토출시의 방사 원액의 온도는 60℃였다. 또한, 공중 주행부를 후드로 덮고, 그 안에 수증기를 포함한 질소 가스를 흘려 넣음으로써, 후드 내를 상대 습도 54.5%, 온도를 51℃로 컨트롤하였다. 이 때, 공중 주행부의 DMAC 가스 농도는 30ppm이었다. 다음으로 96㎝ 하방에 설치한 물로 이루어진 75℃의 응고욕에 침지시키고, 중공사막을 권취하였다. 이 때, 방속은 80m/min이었다. 권취한 사 다발을 절단 후, 다발의 절단면 상방으로부터 80℃의 열수 샤워를 2시간 동안 세정함으로써 막 중의 잔용제를 제거하였다. 이 막을 추가로 87℃의 열풍으로 7시간 건조하여 중공사막을 얻었다. 이하 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 혈액 처리기를 얻었다.

얻어진 중공사막은, 막 내표면의 pH 7.5에서의 제타 전위가 -5.2㎷로 부 전 하가 강하고, 인의 총괄 물질 이동 계수가 작은 중공사막이었다.

(비교예 4)

낙하부 후드 내를 밀폐하고, 낙하부 후드 내에서 DMAC를 유리 용기에 넣어 끓이고, 낙하부 내 DMAC 농도를 1500ppm으로 되도록 DMAC 양을 조정하였다. 중공사막은 직접 응고욕에 침지하도록 유리 용기의 위치를 조정하고, 그 이외에는 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 중공사막을 얻었다.

얻어진 중공사막은 막끼리 고착하는 경향이 있고, 약 50% 정도의 확률로 건조시, 중공 찌그러짐이 발생하였기 때문에, 평가 측정을 생략하였다. 중공사막의 외표면을 주사형 전자 현미경으로 관찰한 결과, 구멍이 작고, 수도 적었다. 공중 주행부의 DMAC 농도가 지나치게 높아, 막의 외표면의 구조 형성에 악영향을 미쳤기 때문이라고 생각된다.

(비교예 5)

프레제니우스사(Fresenius Co.) 제조의 폴리술폰제 혈액 처리기 F8OS(로트 번호 CCC121)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 측정하였다. 이 중공사막은 막 내표면의 pH 7.5에서의 제타 전위가 -3.9㎷로 부 전하가 강하고, 인의 총괄 물질 이동 계수가 작은 중공사막이었다.

(비교예 6)

니프로사(NIPRO Corp.) 제조의 폴리에테르술폰제 혈액 처리기 PES-150D(로트 번호 02D29)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 측정하였다. 이 중공사막은 막 내표면의 pH 7.5에서의 제타 전위가 -10.6㎷로 부 전하가 강하 고, 인의 총괄 물질 이동 계수가 작은 중공사막이었다.

(비교예 7)

아사히메디컬사의 폴리술폰제 인공 신장 APS-150U(로트 번호 L37L7U-T)를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 측정하였다. 이 중공사막은 막 내표면의 pH 7.5에서의 제타 단위가 -6.67㎷로 부 전하가 강하고, 인의 총괄 물질 이동 계수가 작은 중공사막이었다.

본 발명의 혈액 정화용 중공사막은, 막 내표면의 제타 전위를 특정의 범위로 한정함으로써, 항혈전성을 유지하면서 인의 제거 성능이 우수하다. 그 결과, 체내의 인 제거 불량에 기인하는 골 대사 이상을 개선하는 혈액 정화용 중공사막으로서 유용하다.

또한, 본 발명의 혈액 정화용 중공사막은, 인의 제거 성능뿐만 아니라, 저분자 단백질과 알부민의 분획성도 우수한 것이기 때문에, 이것을 사용한 혈액 정화기는, 투석 아밀로이도시스 등도 개선하기에 유용한 혈액 정화용 중공사막으로 되어, 장기 투석 합병증의 개선에 더 효과적으로 공헌할 수 있다.

Claims

막의 내표면으로부터 외표면까지가 일체적으로 연속한 구조로 이루어지고, 또한, 소수성 고분자와 친수성 고분자를 포함하는 중공사막에 있어서, 상기 중공사막의 중공사 내측에만 전해질 용액이 유동하도록 외표면측을 수지 포매(樹脂包埋)한 샘플을 사용하여 0.001몰/리터의 염화칼륨 수용액을 전해질로 하여 측정한 경우의 중공사막 내표면의 제타 전위가 pH 7.5에서 -3.0㎷보다 크고 0㎷ 미만인 것을 특징으로 하는 혈액 정화용 중공사막.
제1항에 있어서, 상기 중공사막이,

(a) 중량 평균 분자량 40,000의 폴리비닐피롤리돈 수용액을 사용한 여과 시험에서, 폴리비닐피롤리돈 체 계수가 45% 이상이고,

(b) 소 혈청을 사용한 여과 시험에서, 알부민의 체 계수가 0.6% 이하이고,

(c) 중공사막으로의 단백 흡착량이 65㎎/㎡ 이하이고,

(d) 중공사막의 파단 강도가 60㎏/㎠ 이상이고,

(e) 중공사막의 파단 신도가 60% 이상인, 혈액 정화용 중공사막.
제1항 또는 제2항에 있어서, 소수성 고분자가, 폴리술폰계 수지인 혈액 정화용 중공사막.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 친수성 고분자가, 폴리비닐피롤리돈인 혈액 정화용 중공사막.
제4항에 있어서, (f) 중공사막 중의 폴리비닐피롤리돈 농도가 3.0∼5.0중량%인, 혈액 정화용 중공사막.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 인의 총괄 물질 이동 계수가, 0.040㎝/분 이상인 혈액 정화용 중공사막.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, (g) 치밀층의 두께가 1∼5㎛인, 혈액 정화용 중공사막.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 중공사막을 투석액 유통용의 2개의 노즐을 갖는 통형상 용기의 내부에 수용하고, 중공사막의 중공 내부와 중공 외부가 막벽에 의해 격리되도록 용기의 양단을 포팅(potting) 가공하고, 그 양단에 혈액 유통용의 헤더 캡을 장착한 혈액 정화기.
제8항에 있어서, 막 면적 1.5㎡에서의 인의 클리어런스가 180mL/분 이상인 혈액 정화기.