KR20190129875A - 다공질 섬유 및 흡착 칼럼 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분립체의 노출이나 박리의 억제와, 흡착 성능의 향상을 양립한 다공질 섬유, 그 다공질 섬유를 충전한 흡착 칼럼, 및 흡착 칼럼과 제수 칼럼을 연결한 혈액 정화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기 목적을 달하기 위해서, 본 발명의 다공질 섬유는 이하의 구성을 갖는다. 즉, 중실 형상의 섬유에 의해 형성된 3차원 세공 구조를 갖고, 다음 요건을 모두 충족하는 다공질 섬유이다.
(1) 직경 200㎛ 이하의 분립체를 갖는 것이며, 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체의, 상기 3차원 세공 구조의 횡단면에 있어서의 면적 점유율이 3.0％ 이상이다
(2) 최표면으로부터 깊이 방향으로 1.0㎛ 이내의 영역에는 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체를 포함하지 않는 것이다

Description

다공질 섬유 및 흡착 칼럼

본 발명은 다공질 섬유에 관한 것이다. 또한, 다공질 섬유를 충전한 흡착 칼럼에 관한 것이다. 또한, 흡착 칼럼과 제수(除水) 칼럼을 연결한 혈액 정화 시스템에 관한 것이다.

종래부터, 피처리액 중의 제거 대상 물질을 흡착 제거할 목적으로, 흡착제로서 분립체가 사용되어 왔다. 분립체는 그 단독으로는 취급성이 부족하기 때문에, 섬유 등에 담지시켜서 사용되어 왔다. 이 경우, 분립체에 의한 제거 대상 물질의 흡착 성능을 높이기 위해서는, 피처리액과 분립체의 거리를 최대한 근접시킬 필요가 있다. 그러나 피처리액과 분립체가 직접 접촉하면, 피처리액을 흘릴 때에 발생하는 흐름의 응력에 의해 분립체가 손상되거나, 분립체가 담지되어 있는 섬유 등으로부터 흘러 나오는 등의 우려가 발생한다. 또한, 피처리액으로서 혈액을 사용하는 경우에는, 분립체와 혈구 성분이 직접 접촉하면, 혈액의 의도하지 않는 활성화를 초래하는 것이 염려된다. 그 때문에, 섬유 내에 있어서의 분립체의 위치와, 피처리액 중의 제거 대상 물질을 섬유 내의 분립체에 효율적으로 유도하기 위한 유로 설계가 중요해진다.

예를 들어, 특허문헌 1에서는, 분립체가 코어부 및 시스부에 포함되는 의료용 섬유에 관한 발명을 개시하고 있다.

마찬가지로, 특허문헌 2에 있어서는, 시스부에서도 분립체를 포함하는 것이 규정되어 있다. 또한, 코어부를 분립체만으로 구성하는 등의 기재가 있다.

한편 피처리액과 분립체가 직접 접촉하지 않는 발명도 개시되어 있다. 특허문헌 3에서는, 수 처리 용도에 있어서, 분립체를 함유하는 분리막에 관한 발명이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2014-189937호 공보 일본 특허 공표 제2008-510083호 공보 일본 특허 공개 제2010-227757호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같은, 분립체가 코어부 및 시스부에 포함되는 의료용 섬유에 있어서는, 섬유 표면에 분립체가 노출되는 것을 억제해야 하는 점 그 방법에 대해서는 개시되어 있지 않다.

특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은, 시스부에서도 분립체를 포함하는 것, 코어부를 분립체만으로 구성하는 등의 구조에 있어서는, 외부 압력에 의해 섬유가 파손되었을 때, 실 단면으로부터 분립체가 박리될 우려가 있다. 또한, 마찬가지로, 분립체의 섬유 표면으로의 노출 억제에 관한 점에 대해서는 개시되어 있지 않다.

또한, 특허문헌 3에 기재되어 있는 바와 같은, 흡착체를 함유하는 층이 구상 구조인 경우에는, 피처리액의 유로 제어가 어렵고, 유로 직경의 변동이 커질 것이 염려된다. 또한, 특히 구상 구조와 구상 구조 사이에 있어서는 분립체의 담지성도 낮아지는 것도 염려된다.

이상과 같이, 종래 제안되어 있는 분립체를 함유하는 섬유는, 성능을 높이기 위하여 분립체의 첨가율의 향상 및 섬유에 기계적 강도를 부여하는 것에 주목적이 있어서, 분립체의 섬유 표면으로의 노출이나 단면으로부터의 박리를 억제하는 수단에 관한 기재는 눈에 띄지 않는다.

그래서, 본 발명은 분립체의 노출이나 박리의 억제와, 흡착 성능의 향상을 양립한 다공질 섬유를 제공한다. 또한, 그 다공질 섬유를 충전한 흡착 칼럼을 제공한다. 또한, 흡착 칼럼과 제수 칼럼을 연결한 혈액 정화 시스템을 제공한다.

본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토를 거듭한 결과, 분립체의 노출을 억제하고 또한 흡착 성능이 우수하고, 안전성이 높은 다공질 섬유를 얻을 수 있음을 알아냈다.

또한 본 발명의 다공질 섬유는, 내포한 분립체가 갖는 흡착 성능과 상이한 고분자 화합물을 흡착·제거하는 것이 가능한 것이다.

즉, 본 발명의 다공질 섬유는 이하의 구성을 갖는다.

중실 형상의 섬유에 의해 형성된 3차원 세공 구조를 갖고, 다음 요건을 모두 충족하는 다공질 섬유.

(1) 직경 200㎛ 이하의 분립체를 갖는 것이며, 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체, 상기 3차원 세공 구조의 횡단면에 있어서의 면적 점유율이 3.0％ 이상이다

(2) 최표면으로부터 깊이 방향으로 1.0㎛ 이내의 영역에는 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체를 포함하지 않는 것이다

본 발명에 의해, 분립체의 노출이나 박리의 억제와, 흡착 성능의 향상을 양립한 다공질 섬유를 얻을 수 있다. 또한, 그 다공질 섬유를 충전한 흡착 칼럼을 얻을 수 있다. 또한, 흡착 칼럼과 제수 칼럼을 연결한 혈액 정화 시스템을 얻을 수 있다.

본 발명의 다공질 섬유, 흡착 칼럼 및 혈액 정화 시스템에 대해서, 이하, 구체적으로 설명한다.

본 발명의 다공질 섬유는, 중실 형상의 섬유에 의해 형성된 3차원 세공 구조를 갖고, 다음 요건을 모두 충족한다.

(1) 직경 200㎛ 이하의 분립체를 갖는 것이며, 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체, 상기 3차원 세공 구조의 횡단면에 있어서의 면적 점유율이 3.0％ 이상이다

(2) 최표면으로부터 깊이 방향으로 1.0㎛ 이내의 영역에는 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체를 포함하지 않는 것이다.

본 발명에서 말하는 중실 형상의 섬유란, 중공부를 갖지 않는 섬유의 형상·형태를 취하는 중실사이다.

또한, 본 발명에 있어서, 다공질 섬유는 3차원 세공 구조를 갖는다. 3차원 세공 구조란, 3차원적으로 펼쳐져 있고, 구획된 세공을 갖는 구조를 말한다.

본 발명에 있어서, 다공질 섬유는, 그의 외부 및 내부에 무수히 미세한 빈 구멍을 연속하여 갖는다. 이러한 세공 구조는, 피처리액 중의 제거 대상 물질을 섬유 내의 분립체에 효율적으로 유도하기 위한 유로가 된다. 또한, 이러한 세공 구조는, 제거 대상 물질이 고분자 화합물인 경우, 고분자 화합물을 세공 내에 머무르게 하고, 흡착함으로써 제거하는 것이 가능하게 된다.

그 때문에, 본 발명에 있어서는, 3차원 세공 구조의 평균 세공 반경이 특정한 범위에 있는 것이 바람직하다. 즉, 본 발명의 다공질 섬유에 있어서, 상기 3차원 세공 구조에 있어서의 평균 세공 반경이 0.5㎚ 이상 100㎚ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 3차원 세공 구조의 평균 세공 반경의 하한으로서는, 바람직하게는 0.5㎚, 보다 바람직하게는 1.5㎚, 특히 바람직하게는 2.0㎚이며, 한편, 상한으로서는 바람직하게는 100㎚, 보다 바람직하게는 40㎚, 특히 바람직하게는 25㎚이다. 평균 세공 반경이 작으면, 제거 대상 물질이 구멍에 들어가지 않기 때문에, 흡착 효율이 저하되는 경우가 있다. 한편 세공 반경이 너무 커도, 공극 부분에 제거 대상 물질이 고정되지 않고 탈락할 수 있기 때문에, 반대로 흡착 효율이 저하되는 경우가 있다. 상기한 구멍 직경 범위 내에서, 제거 대상 물질의 크기에 따라서 최적의 구멍 직경이 존재한다. 평균 세공 반경이 상기 범위 내이면, 저분자 화합물은 효율적으로 섬유 내의 분립체에 유도되어 흡착 제거되기 쉬워짐과 동시에, 고분자 화합물은 다공질 섬유의 세공 내에 머물러 흡착 제거되기 쉬워진다.

본 발명의 다공질 섬유는, 상기 3차원 세공 구조에 있어서의 세공이, 분자량 1000 이상의 고분자 화합물을 선택적으로 흡착하는 것이 바람직하다. 선택적으로 흡착되는 고분자 화합물의 분자량으로서, 보다 바람직한 것은 분자량 2000 이상, 더욱 바람직한 것은 분자량 3000 이상, 보다 더욱 바람직하게는 분자량 5000 이상이다. 한편, 세공을 크게 함으로써 분자량이 높은 화합물을 선택적으로 흡착할 수 있지만, 세공이 너무 크면 다공질 섬유의 강도가 부족하기 때문에, 상한으로서, 바람직하게는 100만이며, 보다 바람직하게는 80만, 더욱 바람직하게는 50만, 보다 더욱 바람직하게는 20만이다. 여기서, 분자량 1000 이상의 고분자 화합물을 선택적으로 흡착한다란, 투석 환자의 혈중 농도 범위 내에 있어서, 분자량 1000 이상의 고분자 화합물을 분자량 1000 미만의 저분자 화합물보다 많이 흡착하는 것을 말한다. 분자량 1000 이상의 고분자 화합물을 선택적으로 흡착할지의 여부의 판정 방법으로서, 마이크로톰으로 다공질 섬유를 섬유 길이 방향으로 1㎛ 두께의 절편을 제작하여, 분립체를 포함하지 않는 샘플과 분립체를 포함하는 샘플을 제작한다. 분립체를 포함하지 않는 샘플 50mg 및 분립체를 포함하는 샘플 50mg을 소 혈장 50mL에 침지하고, 37℃에서 4시간 침투시킨 후, 침지 전후의 농도차로부터, 1g당의 흡착 성능(1g당의 흡착 질량)을 구한다. 분립체를 포함하지 않는 샘플이 분립체를 포함하는 샘플보다, 분자량 1000 이상의 고분자 화합물을 보다 많이 흡착하는 경우, 분자량 1000 이상의 고분자 화합물을 선택적으로 흡착하는 것으로 한다. 1g당의 흡착 질량을 구하는 방법은 흡착 대상물에 따라 상이한데, 예를 들어 분자량 1000 이하의 저분자 화합물이 요소, 요산, 크레아티닌인 경우에는 효소법으로 1g당의 흡착 질량을 구할 수 있다. 또한, 무기 인의 경우에는 몰리브덴산 직접법으로 1g당의 흡착 질량을 구할 수 있다. 한편, 분자량 1kDa 이상의 화합물이 β2-MG인 경우, 라텍스 면역 응집 방법으로 흡착량을 구할 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 분자량 1000을 단지 1kD라고 기재하는 경우가 있다. 분자량 1kDa 이상의 고분자 화합물을 선택적으로 흡착하기 위해서는, 상기 범위 내의 평균 세공 반경을 갖는 것이 바람직하다.

여기서, 제거 대상 물질로서의 고분자 화합물은, 특별히 한정은 되지 않는다.

본 발명의 다공질 섬유는, 의료 용도에 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명의 다공질 섬유가 의료 용도에 사용된다란, 예를 들어, 다음에 나타내는 의료 디바이스에 사용되는 것을 말한다. 즉, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 인공 투석에서 사용하는 투석막, 또는 직접 혈액과 접촉하여, 혈액 중의 유해한 물질을 흡착하는 용도로 사용하는 흡착 칼럼 등을 들 수 있다. 의료 용도에 사용하는 경우, 혈액 내에 존재하는 물질로서, 물질의 성질 그 자체가 유해한 물질, 및 과잉량 존재함으로써 유해한 작용을 나타내는 물질을 들 수 있다. 유해 또는 유해 작용을 나타내는 고분자 화합물로서는, 예를 들어, 사이토카인, HMGB1, 종양 산생 단백질, β₂마이크로글로불린(β2MG), α1마이크로글로불린(α1MG), 항A 항체, 항B 항체, 항아세틸콜린 리셉터 항체, 항카르디올리핀 항체, 항DNA 항체, 면역 복합체, 담즙산, 혼수 물질, 약제, 및 류머티즘 인자 등을 들 수 있다. 한편, 영양 단백질인 알부민(분자량 66kDa)은 가능한 한 흡착하지 않는 편이 바람직하다. 즉, 제거 대상 물질로서는, 사이토카인(분자량 8 내지 30kDa), β2MG(분자량 12kDa), HMGB1(분자량 30kDa), α1MG(분자량 33kDa)를 들 수 있다. 특히, 체외 순환에 있어서 제거 부족이 지적되는 β2MG를 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 사이토카인이란, 세포의 증식·분화·기능 발현에 작용하는 단백질을 말한다. 예를 들어, 인터류킨-1β, 인터류킨-2, 인터류킨-3, 인터류킨-4, 인터류킨-6, 인터류킨-8, TNFα, M-CSF, G-CSF, GM-CSF, 인터페론α, 인터페론β, 인터페론γ, TGF-β, SCF, BMP, EGF, KGF, FGF, IGF, PDGF, HGF, VEGF 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서의 사이토카인이란 염증성 사이토카인이며, 특히, 인터류킨-1β, 인터류킨-6, 인터류킨-8, TNFα를 들 수 있다.

이들 제거 대상 물질에 대해서는, 3차원 세공 구조의 평균 세공 반경이 상기한 범위 내이면, 효율적으로 본 발명의 다공질 섬유에 흡착할 수 있다.

본 발명의 다공질 섬유의 평균 세공 반경은, 시차 주사 열량계(DSC)를 사용한 시차 주사 열량(DSC) 측정에 의해 구해진다. 구체적으로는, 세공 내의 물의 모관 응집에 의한 빙점 강하도를 측정함으로써 1차 평균 세공 반경으로서 구해진다. 흡착 재료를 -55℃로 급랭하고, 5℃까지 0.3℃/min으로 승온시켜서 측정하고, 얻어진 곡선의 피크 톱 온도를 융점으로 하여, 다음 식 1로부터 세공의 1차 평균 세공 반경을 산출한다. 측정·산출 방법에 대해서는, 문헌(Kazuhiko Ishikiriyama et al.; JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, VOL. 171, 103-111(1995))의 p104의 기재를 참조한다.

식 1

1차 평균 세공 반경[㎚]=(33.30-0.3181×융점 강하량[℃])/융점 강하량[℃]

본 발명의 다공질 섬유는, 제거 대상 물질을 흡착하기 위해서, 세공의 비표면적을 크게 함으로써, 흡착 성능을 보다 향상시킬 수 있다. 그 때문에, 본 발명의 다공질 섬유에 있어서, 상기 3차원 세공 구조에 있어서의 세공의 비표면적이 10㎡/g 이상인 것이 바람직하다. 상기 세공의 비표면적의 하한으로서, 바람직하게는 10㎡/g이며, 보다 바람직하게는 20㎡/g, 더욱 바람직하게는 30㎡/g, 보다 더욱 바람직하게는 40㎡/g, 특히 바람직하게는 50㎡/g이다. 한편, 세공 비표면적이 너무 크면 다공질 섬유의 기계적 강도가 부족하기 때문에, 세공의 비표면적의 상한으로서는 바람직하게는 1000㎡/g이며, 보다 바람직하게는 800㎡/g, 더욱 바람직하게는 650㎡/g, 보다 더욱 바람직하게는 500㎡/g이다.

세공의 비표면적의 측정은, 평균 세공 반경의 측정 방법과 마찬가지로 DSC를 사용하여 행한다. 세공의 비표면적의 산출 방법은, 상기 문헌의 p104에 기재된 바와 같다.

또한, 본 발명의 다공질 섬유는, 직경 200㎛ 이하의 분립체를 갖는 것이다. 상기 직경은, 가능한 한 작은 분립체인 것이 바람직한 점에서, 200㎛ 이하이고, 100㎛ 이하가 보다 바람직하고, 50㎛ 이하가 특히 바람직하다. 상기 직경이 200㎛ 이하이면, 예를 들어, 분립체를 다공질 섬유의 내부에 담지하여 사용하는 경우, 방사 시에 구금이 막히기 어렵고, 방사 성능이 저하되기 어려워지기 때문에 바람직하다. 또한, 상기 직경이 작을수록 비표면적이 크고, 흡착 효율이 높아지기 쉽다. 그러나, 상기 직경이 다공질 섬유의 세공보다 작은 경우, 분립체가 세공을 통과하여 혈액 등의 피처리액 중에 용출할 가능성이 있기 때문에, 세공 직경보다 큰 쪽이 바람직하고, 구체적으로는 상기 직경이 100㎚를 초과하는 것이 바람직하다고 할 수 있다. 그러나, 분립체가 1차 입자의 응집체인 경우, 1차 입자의 응집체로서 상기 직경의 범위 내에 있으면 되고, 1차 입자경이 상기 직경의 범위 내에 있을 필요는 없다.

다공질 섬유에 담지하고 있는 분립체의 직경은, 주사형 전자 현미경(예를 들어 가부시키가이샤 히타치 하이테크놀러지즈사제, S-5500)으로 관찰한다. 먼저, 다공질 섬유를 충분히 적신 후에 액체 질소에 침지하여, 세공 내의 수분을 액체 질소로 순간적으로 동결시킨다. 그 후, 빠르게 다공질 섬유를 접어서, 다공질 섬유 단면을 노출시킨 상태에서, 0.1torr 이하의 진공 건조기 내에서 동결시킨 수분을 제거하여 건조 시료를 얻는다. 그 후, 스퍼터링에 의해, 백금(Pt)이나 백금-팔라듐(Pt-Pd) 등의 박막을 다공질 섬유 표면에 형성하여, 관찰 시료로 한다. 해당 시료의 단면을 주사형 전자 현미경으로 관찰한다. 주사형 전자 현미경(1000배)으로 분립체가 포함되어 있는 시야의 섬유 단면의 전자 현미경상을 찍고, 임의의 분립체 30개의 직경을 측정하고, 수 평균하여 구한다. 형상이 원 이외인 경우에는, 그 형상에 내접하는 원의 직경을 a, 외접하는 원의 직경을 b로 하면, (a×b)^0.5를 등가 원 직경으로서 구한다. 또한, 분립체가 응집하고 있는 경우에는, 응집체에 내접하는 원의 직경을 a, 외접하는 원의 직경을 b로 하여 상기한 바와 마찬가지로 등가 원 직경을 구한다.

여기서 내접원이란, 섬유 횡단면의 윤곽을 이루는 곡선과 적어도 2점에서 내접하고, 섬유의 내부에만 존재하여, 내접원의 원주와 섬유의 윤곽을 이루는 곡선이 교차하지 않는 범위에 있어서 취할 수 있는 최대의 직경을 갖는 원으로 한다. 또한, 외접원이란 섬유 횡단면 윤곽에 있어서, 임의의 2점을 통과하는 원 중, 최대의 직경을 갖는 원으로 한다.

또한, 다공질 섬유는 외부로부터의 물리적인 힘이 가해지는 것에 의해 파손된 경우, 파손된 섬유 단면으로부터 분립체가 박리되어, 외부로 유출되는 리스크를 저감하는 것이 중요하다. 그 때문에, 본 발명에 사용되는 분립체는, 다공질 섬유의 내부에 담지하여 사용되는 것이 바람직하다. 분립체가 내부에 담지된 상태란, 분립체가 그의 기능이 손상될 일이 없도록, 다공질 섬유와 물리적으로 혼합되어 있고, 다공질 섬유 내부에 부착되어서 유지되어 있는 상태를 주로 말한다. 단, 반드시 다공질 섬유와 물리적으로 혼합된 상태에 한정되는 것은 아니고, 분립체의 기능이 손상될 일이 없으면, 화학적으로 다공질 섬유 내부의 구성 분자와 결합하고 있는 것도, 분립체가 내부에 담지된 상태라고 해도 된다.

본 발명에 있어서, 다공질 섬유 내부에 담지된 분립체는, 3차원 세공 구조의 횡단면에 있어서의 면적 점유율이 3.0％ 이상이다. 상기 면적 점유율의 하한은, 5.0％인 것이 바람직하고, 10％인 것이 보다 바람직하고, 20％인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 면적 점유율의 상한으로서는 80％인 것이 바람직하고, 70％ 이하인 것이 보다 바람직하고, 60％ 이하인 것이 더욱 바람직하다. 분립체의 면적 점유율이 3.0％ 이상이면 칼럼화했을 때, 충분한 흡착 성능을 발휘하기 위하여 필요한 다공질 섬유의 양을 적게 하기 쉽고, 칼럼 체적을 작게 하기 쉬워진다. 한편, 분립체의 다공질 섬유 횡단면에 있어서의 면적 점유율은, 충분한 다공질 섬유의 섬유 강도가 얻어지기 쉬워져, 방사성이 양호해지기 쉽기 때문에, 80％ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 분립체는 섬유 소재에 담지되어 있기 때문에, 외부 압력에 의해 섬유가 파손되었을 때, 실 단면으로부터 분립체가 박리되는 것을 억제하기 쉽다.

분립체의 다공질 섬유 횡단면에 있어서의 면적 점유율은 이하의 방법으로 측정할 수 있다.

먼저, 다공질 섬유를 충분히 적신 후에 액체 질소에 침지하여, 세공 내의 수분을 액체 질소로 순간적으로 동결시킨다. 그 후, 빠르게 다공질 섬유를 접어서, 다공질 섬유 단면을 노출시킨 상태에서, 0.1torr 이하의 진공 건조기 내에서 동결시킨 수분을 제거하여 건조 시료를 얻는다. 그 후, 스퍼터링에 의해, 백금(Pt)이나 백금-팔라듐(Pt-Pd) 등의 박막을 다공질 섬유 표면에 형성하여, 관찰 시료로 한다. 해당 시료의 단면을 주사형 전자 현미경(예를 들어 가부시키가이샤 히타치 하이테크놀러지즈사제, S-5500)으로 관찰한다. 주사형 전자 현미경(400배)으로 임의의 섬유 단면의 전자 현미경상을 인쇄한 것 상에 투명 시트를 겹치고, 검은 펜 등을 사용하여 분립체를 검게 빈틈없이 칠한다. 또한, 자와 검은 펜을 사용하여, 스케일 바도 정확하게 베낀다. 그 후, 투명 시트를 백지에 카피함으로써, 분립체는 흑색, 비분립체 부분은 백색으로 명확하게 구별할 수 있다. 그 후, 화상 해석 소프트웨어를 사용하여, 분립체의 면적 점유율(％)을 구할 수 있다. 화상 해석 소프트웨어로서는 예를 들어, 「Image J」(개발원 Wayne Rasband(NIH))의 「Analyze Particles」를 사용하여 계측 및 분립체의 총 면적을 구할 수 있다. 분립체가 차지하는 면적 비율, 즉 면적 점유율(％)은 이하 식 2로 구한다. 또한, 다공질 섬유 단면의 전자 현미경상은 임의의 다공질 섬유 단면을 30개 촬영하고, 평균값으로 산출하는 것으로 한다.

식 2 분립체의 면적 점유율(％)=분립체 총 면적/섬유 단면적×100％

또한, 본 발명의 다공질 섬유는, 최표면으로부터 깊이 방향으로 1.0㎛ 이내의 영역에는 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체를 포함하지 않는 것인 것이 중요하다.

여기서 「최표면으로부터 깊이 방향으로」란, 다공질 섬유의 표면으로부터 수직인 각도를 갖고, 깊이 방향, 즉 다공질 섬유의 중심을 향해서라는 의미를 갖는다. 또한 「1.0㎛ 이내의 영역」이란, 깊이 1.0㎛와 그것으로부터 외표면측의 전체를 가리키는 의미를 갖는다. 따라서 상기 일정한 외표면측에는 「분립체를 포함하지 않는」 것을 의미한다.

다공 섬유의 최표면에 노출되는 분립체를 적게 함으로써, 분립체의 피처리액 중에 노출되는 것을 억제하기 쉽고, 흐름의 응력에 의한 분립체의 손상을 방지하기 쉬워진다. 이러한 구조는, 피처리액으로서 혈액을 사용하는 경우, 분립체와 혈구 성분의 직접 접촉을 억제함으로써 혈액의 활성화를 저감하기 쉽기 때문에, 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서의 「분립체를 포함하지 않는다」란 다음과 같이 정의된다. 즉, 다공질 섬유 횡단면에 있어서 최표면으로부터 깊이 방향 1.0㎛ 이내의 영역에 포함되는 분립체가, 다공질 섬유 횡단면에 포함된 분립체 총량의 3％ 이하인 것을 말한다. 보다 바람직한 것은 2％ 이하, 더욱 바람직한 것은 1％ 이하이고, 보다 더욱 바람직한 것은 0.5％ 이하이다.

여기서, 섬유 단면이 원형 이외인 경우에는, 섬유 단면의 외접원의 중심점을 통과하는 반경을 30도 간격으로 12개 선택하고, 각 반경에 있어서 외표면으로부터 1㎛의 점을 연결하여 외표면으로부터 1㎛ 이내의 영역으로 한다. 또한, 분립체가 다공질 섬유 횡단면에 있어서, 최표면으로부터 깊이 방향 1.0㎛ 이내의 영역에 포함되는 비율은 이하의 방법으로 측정할 수 있다.

먼저, 면적 점유율 측정 시 마찬가지로 관찰 시료를 제작하고, 해당 시료의 단면을 주사형 전자 현미경(예를 들어 가부시키가이샤 히타치 하이테크놀러지즈사제, S-5500)으로 관찰한다. 주사형 전자 현미경(400배)으로 임의의 섬유 단면의 전자 현미경상을 인쇄한 것 상에 투명 시트를 겹치고, 검은 펜 등을 사용하여 분립체를 검게 빈틈없이 칠한다. 그 후, 투명 시트를 백지에 카피함으로써, 분립체는 흑색, 비분립체 부분은 백색으로 명확하게 구별하고, 화상 해석 소프트웨어로 섬유 단면 전체에 포함되는 분립체 면적(A1) 및 1㎛ 이내에 포함되는 분립체가 차지하는 면적(A2)을 구하고, A2/A1×100％로 구한다. 또한, 다공질 섬유 단면의 전자 현미경상은 임의의 다공질 섬유 단면을 30개 촬영하고, 평균값으로 산출하는 것으로 한다.

다공질 섬유를, 최표면으로부터 깊이 방향으로 1.0㎛ 이내의 영역에는 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체를 포함하지 않는 것으로 하는 방법으로서는, 예를 들어, 후술하는 코어-시스형 구조의 다공질 섬유를 방사할 때에 분립체를 포함하는 코어액과 분립체를 포함하지 않는 시스액을 사용하는 방법을 들 수 있다.

본 발명에 있어서, 섬유 내부에 담지 가능한 분립체로서, 예를 들어, 목탄, 대나무탄, 활성탄, 탄소 섬유, 분자체 카본, 카본 나노 튜브, 그래핀, 그래파이트, 산화 그래핀, 메조포러스 탄소 등의 탄소계 분립체, 실리카겔, 매크로포러스 실리카, 활성 알루미나, 제올라이트, 스멕타이트, 히드록시아파타이트, 금속 수산화물, 금속 함수 산화물, 금속 탄산염 등의 무기 입자, 이온 교환 수지, 킬레이트 수지, 유기 금속 착체, 키토산, 셀룰로오스 등의 유기 입자, 무기 메조포러스체, 유기무기 하이브리드 메조포러스 물질, 카본 겔 등을 들 수 있고, 이들을 1종 또는 그 이상 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서, 분립체가 분자량 1000 미만의 저분자 화합물을 선택적으로 흡착하는 것이 바람직하다. 여기서, 분자량 1000 미만의 저분자 화합물을 선택적으로 흡착한다란, 투석 환자의 혈중 농도 범위 내에 있어서, 분자량 1000 미만의 저분자 화합물을 분자량 1000 이상의 고분자 화합물보다 많이 흡착하는 것을 말한다. 분자량 1000 미만의 저분자 화합물을 선택적으로 흡착할지의 여부의 판정 방법은, 상술한 분자량 1000 이상의 고분자 화합물을 선택적으로 흡착할지의 여부의 판정 방법과 마찬가지로 하여 샘플을 조제하고, 소 혈장 중에 침지한 경우, 분립체를 포함하는 샘플이 분립체를 포함하지 않는 샘플보다 저분자 화합물에 대한 1g당의 흡착 성능이 높으면, 분자량 1kDa 미만의 저분자 화합물을 선택적으로 흡착하는 것으로 한다. 1g당의 흡착 성능을 구하는 방법도, 상술한 분자량 1000 이상의 고분자 화합물을 선택적으로 흡착할지의 여부의 판정 방법과 마찬가지이다.

분자량 1kDa 미만의 저분자 화합물로서 특별히 한정할 일은 없고, 예를 들어, 인산, 요소, 요산, 크레아티닌, 인독실 황산, 호모 시스테인 등을 들 수 있다. 이러한 저분자 화합물은 투석 환자의 체내에 침적하고 있는 노폐물이기 때문에, 체외 순환의 제거 대상 물질이다.

일례로서 인산 등 이온성의 저분자 화합물을 제거 대상 물질로 한 경우, 본 발명의 다공질 섬유에 있어서, 상기 분립체가 무기 입자인 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 다공질 섬유에 있어서, 상기 분립체가 무기 입자이며, 또한 인 흡착 성능을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 무기 입자로서 바람직한 것은, 산화티타늄 복합체, 희토류 원소 수산화물, 희토류 원소 함수 산화물, 희토류 원소 탄산염이다. 여기서, 희토류 원소란, 주기율표의 위치에서 원자 번호 21번의 스칸듐(Sc), 원자 번호 39의 이트륨(Y)의 2 원소와, 원자 번호 57번의 란탄(La)부터 71번의 루테튬(Lu)까지의 La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, 15 원소의 총 17 원소이다. 그 중에서도, 희토류 원소의 탄산염은 물에 대한 용해성은 낮고, 또한 생리식염 중에 있어서의 pH 변화가 작기 때문에, 의료 용도에 특히 바람직하게 사용할 수 있다.

또한, 상기 무기 입자에 있어서, 상기 희토류 원소가 란탄, 세륨, 프라세오디뮴, 사마륨 및 네오디뮴으로 이루어지는 군에서 선택되는 것이 가장 바람직하다. 이 경우, 희토류 원소의 탄산염은 탄산란탄, 탄산세륨, 탄산프라세오디뮴, 탄산사마륨 및 탄산네오디뮴이다. 이들 희토류 원소의 탄산염은 물에 대한 용해성이 낮고, pH 변화가 작고, 또한 이온성의 저분자 화합물의 흡착 성능이 높은 점에서, 특히 체외 순환에 적합하다.

여기서, 본 발명에 있어서의 체외 순환이란, 생체 내의 혈액을 체외로 유도하여, 소정의 물질의 제거를 행하거나 한 후, 다시 체내로 되돌리는 것을 말한다.

또한, 다른 예로서, 저분자 화합물인 오줌 독소를 제거 대상 물질로 한 경우, 본 발명의 다공질 섬유에 있어서, 상기 분립체가, 활성탄, 카본 나노 튜브, 그래핀, 그래파이트 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상을 포함하는 것이 바람직하다. 당해 분립체의 비표면적은, 바람직하게는 100 내지 2500㎡/g, 보다 바람직하게는 200 내지 2000㎡/g, 가장 바람직한 것은 300 내지 1500㎡/g이다. 비표면적이 상기 범위 내이면, 이들 탄소계 분립체가 갖는 흡착 제거 성능이 양호하게 발휘된다. 또한 오줌 독소란, 요소, 요산, 크레아티닌, 인독실 황산, 호모 시스테인 등 가리킨다.

본 발명에 따른 분립체는, 수난용성이 높은 쪽이 바람직하다. 즉, 물에 대한 용해성이 낮은 것이 바람직하다. 여기서, 수난용성이란, 물 100g에 대한 용해도가 1mg 이하인 것이며, 보다 바람직한 것은 상기 용해도가 0.1mg 이하, 가장 바람직한 것은 상기 용해도가 0.01mg 이하이다.

상기 용해도의 측정에 있어서는, 항온조에서 20℃로 한 물 100g과 회전자를 플라스크에 넣고, 측정하는 분립체 1mg을 투입하고, 12시간 이상 교반한다. 그 후, No.5A의 여과지를 사용하여 여과하고, 여과지마다 항량이 될 때까지 60도에서 건조하고, 불용 성분의 중량을 칭량한다. 투입량 1mg과 불용 성분 중량의 차분을, 물 100g에 대한 용해도로 한다. 불용 성분을 여과 분리할 수 없었을 경우에는, 용해도는 1mg을 초과하는 것으로 한다.

본 발명의 다공질 섬유는, pH 변화가 -1 이상 +1 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 다공질 섬유는, pH 변화가 -1.0 이상 +1.0 이하인 것이 보다 바람직하다. 더욱 바람직하게는 -0.8 이상 +0.8 이하(±0.8 이내)이며, 보다 더욱 바람직하게는 ±0.6 이내, 특히 바람직하게는 거의 pH 변화가 없는, 즉 ± 0.1 이내이다.

일반적으로, 환경 및 생체 내에 있어서의 pH 밸런스는 매우 중요하며, 특히 생체 내의 밸런스가 흐트러지면 여러가지 질환으로 이어진다. 본 발명의 다공질 섬유는, 혈액과 접촉했을 때, 생리학적 혈액의 pH 변화가 작기 때문에, 혈액 등의 체액의 pH에 영향을 미칠 일이 적다. 여기서, 본 발명에서는, 생리 식염수 중에서의 pH 변화로써, 생체 내 pH 밸런스가 우수한지의 지표로 한다. 구체적으로는, 다공질 섬유를 생리 식염수 중에 넣어서 200rpm으로 4시간 교반하기 전후의 pH 변화를 측정한다.

pH 측정 방법으로서는, 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 측정법인 유리전극법을 사용한다. 이것은, 유리 전극과 비교 전극의 2개의 전극을 사용하여, 이 2개의 전극 간에 발생한 전압(전위차)을 아는 것으로, 대상 용액의 pH를 측정하는 방법이다. 구체적으로는, 호리바 세이사꾸쇼제의 콤팩트 pH 미터 LAQUAtwin 등을 사용할 수 있다. 이 기기에서는, 먼저, 기지의 표준 완충액(pH 4.01 및 6.86)을 사용하여, pH 눈금의 교정을 행한다. 생리 식염수의 pH를 측정하고, pH(스타트)로 한다. 그 후, 측정용 섬유 0.1g을 칭량하고, 상기와 동일한 생리 식염수 10mL를 첨가하고, 실온에서 4시간 교반한다. 1mL를 샘플링하고, 9000rpm으로 5분간 원심 분리하고, 상청 500μL를 측정 챔버에 첨가하고, pH를 측정하여, pH(4H)로 한다. pH 변화는 식 3에 의해 구할 수 있다.

식 3 pH 변화=pH(4H)-pH(스타트)

본 발명의 다공질 섬유는, 표면 개공률이 0.5％ 이상 30.0％ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 다공질 섬유의 표면 개공률은 0.5％ 이상인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1.5％ 이상, 특히 바람직하게는 2.0％ 이상이다. 개공률이 높아지면, 처리액 중의 제거 대상 물질이 섬유 내부의 흡착 사이트에 확산되기 쉽기 때문에 바람직하다. 한편, 상한으로서는 30％인 것이 바람직하고, 16％인 것이 보다 바람직하고, 12％인 것이 더욱 바람직하다. 개공률이 30％ 이하이면 섬유 강도를 향상시킬 수 있고, 또한 표면 조도의 증대를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 또한, 세공 내부에서 발생한 미립자가 섬유 외부로 유출되는 것을 억제하기 쉬워진다.

표면 개공률 측정 방법으로서는, 상술 분립체의 면적 점유율을 측정할 때에 제작한 관찰 시료와 동일한 방법으로 얻은 섬유 단면을 주사형 전자 현미경으로 관찰하고, (가부시키가이샤 히타치 하이테크놀러지즈사제, S-5500)으로 50000배로 관찰하고, 상을 컴퓨터에 도입한다. 도입한 화상의 사이즈는 640픽셀×480픽셀이 좋다. SEM상을 임의의 위치에서 6㎛×6㎛의 범위로 잘라내고, 화상 처리 소프트웨어로 화상 해석을 행한다. 2치화 처리에 의해 구조체 부분을 명 휘도로, 그 이외의 부분이 암 휘도가 되도록 역치를 정하고, 명 휘도 부분을 백색, 암 휘도 부분을 흑색으로 한 화상을 얻는다. 화상 내의 콘트라스트의 차가 작기 때문에, 구조체 부분과 그 이외의 부분을 나눌 수 없는 경우, 콘트라스트의 범위가 동일 정도인 부분에서 화상을 잘라나눠서 각각 2치화 처리를 한 후에, 원래대로 서로 연결시켜서 1매의 화상으로 되돌린다. 또는, 구조체 부분 이외를 흑색으로 빈틈없이 칠하여 화상 해석을 해도 된다. 화상에는 노이즈가 포함되고, 연속한 픽셀수가 5개 이하인 암 휘도 부분에 대해서는, 노이즈와 구멍의 구별이 되지 않기 때문에, 구조체로서 명 휘도 부분으로서 취급한다. 노이즈를 지우는 방법으로서는, 연속한 픽셀수가 5 이하인 암 휘도 부분을 픽셀수의 계측 시에 제외한다. 또는, 노이즈 부분을 백색으로 빈틈없이 칠해도 된다. 암 휘도 부분의 픽셀수를 계측하고, 해석 화상의 총 픽셀수에 대한 백분율을 산출하여 개공률로 한다. 30매의 화상에서 동일한 측정을 행하고, 평균값을 산출한다.

본 발명에 있어서의 다공질 섬유의 형태로서는 중실사이다. 중실사의 경우, 실 단면의 형상은 반드시 진원에 한정하는 것은 아니며, 이형 단면이어도 된다. 이형 단면 형상으로서는, 타원형, 삼각형, 다엽계 등을 들 수 있다. 이형 단면으로 함으로써, 중실사 체적당의 표면적을 향상시킬 수 있어, 흡착 성능 향상을 예상할 수 있다.

또한, 본 발명의 다공질 섬유는, 섬유의 기계적 안전성, 방사성, 및 분립체의 박리 리스크가 적은 것이 바람직하다. 그 때문에, 본 발명의 다공질 섬유는, 코어-시스형 구조 또는 해도형 구조인 것이 바람직하다. 또한, 내포된 분립체가 박리되지 않고, 다공화와 세공 제어를 할 수 있으면, 분립체 내포 폴리머의 외표면을 추가로 동일한 또는 다른 폴리머로 코팅하는 방법으로 달성할 수도 있다.

코어-시스형 구조의 다공질 섬유의 경우, 동심형, 편심형 중 어느 것이어도 되지만, 다공질 섬유의 안정성이나 분립체의 노출을 방지하는 관점에서 동심형이 적합하게 사용된다.

코어-시스형 구조의 다공질 섬유에 있어서, 시스부의 두께가 0.1㎛ 이상 50㎛ 이하인 것이 바람직하다. 시스의 두께가 너무 얇으면 방사성이 나쁘고, 분립체의 용출 리스크가 있다. 한편, 너무 두꺼우면 피처리액에 포함되는 제거 대상 물질이 섬유의 내부에 확산할 수 없어, 분립체의 흡착 성능을 충분히 발휘할 수 없을 가능성이 있다.

또한, 코어-시스형 구조의 다공질 섬유에 있어서, 코어부와 시스부의 소재는, 동일한 조성이어도 되고, 상이한 조성이어도 되지만, 점도가 가까운 쪽이 바람직하다. 점도차가 가까울 경우, 코어-시스 계면에 있어서 박리가 발생하기 어려워지기 때문에 바람직하다.

본 발명에 있어서, 해도형 구조란 복수의 섬 성분을 갖는 다심 해도형 구조이며, 분립체의 노출을 저감하는 관점에서, 분립체는 섬 성분에 포함되는 것이 바람직하다. 또한, 섬수를 증대시킴으로써, 섬 성분에 내포되는 분립체의 흡착 효율을 높일 수 있다. 이러한 해도형 구조의 섬 수로서는, 2개 이상 300개 이하인 것이 바람직하다. 특히, 방사 구금 설계, 방사 조업성, 섬유 물성, 흡착재의 가공성 및 성능을 고려하면 5 내지 50개가 보다 바람직하다.

본 발명의 다공질 섬유는, 코어-시스형 구조의 다공질 섬유나 해도형 구조의 다공질 섬유에만 한정되지 않고, 통상의 단섬유나 바이메탈형 섬유, 다층 구조형 섬유 등의 다공질 섬유여도 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 다공질 섬유는, 상기 중실 형상의 섬유의 실 직경이 20㎛ 이상 1000㎛ 이하의 범위 내인 것이 바람직하다. 상기 중실 형상의 섬유의 실 직경의 하한은, 20㎛가 바람직하고, 보다 바람직한 것은 50㎛, 더욱 바람직한 것은 100㎛이다. 또한, 상한으로서는 1000㎛가 바람직하고, 보다 바람직한 것은 800㎛, 더욱 바람직한 것은 500㎛이다. 상기 중실 형상의 섬유의 실 직경이 20㎛ 이상인 경우, 입자 첨가율을 높게 하더라도, 섬유 강도가 저하되기 어려워져, 생산성이 향상되기 쉬워진다. 한편, 상기 섬유의 실 직경이 1000㎛ 이하인 경우, 흡착 칼럼 내에 충전하는 다공질 섬유의 충전율이 커지기 쉽고, 흡착 성능이 향상되기 쉬워진다.

섬유의 실 직경의 측정 방법으로서는, 흡착 칼럼 내에 충전된 실(섬유) 중 임의로 50개를 추출한다. 추출한 실(섬유)을 세정한 후, 세정액을 순수로 완전히 치환하고, 슬라이드 글래스와 커버 유리 사이에 끼운다. 투영기(예를 들어 Nikon사제 V-10A)를 사용하여 동일한 실에 대하여 임의로 2군데씩 실의 외경(최외주의 직경)을 측정하여 그의 평균값을 채용하고, 소수점 이하 첫째자리를 반올림한다. 또한, 충전된 실 개수가 50개 미만인 경우에는, 그의 모든 실을 측정하고, 마찬가지로 평균값을 채용한다.

본 발명에 있어서의 다공질 섬유의 소재로서는, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 성형 가공의 용이함이나 비용 등의 관점에서 유기물이 적합하게 사용되고, 폴리메틸메타크릴레이트(이하, PMMA라고 한다), 폴리아크릴로니트릴(이하, PAN이라고 한다), 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아릴에테르술폰, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 셀룰로오스, 셀룰로오스트리아세테이트, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등이 사용된다. 그 중에서도, 비정질성의 고분자이며, 단백질을 흡착할 수 있는 특성을 갖는 소재를 포함하는 것이 바람직하고, 예를 들어, PMMA, PAN 등을 들 수 있다. PMMA, PAN은, 구멍 직경 분포가 샤프한 구조를 얻기 쉽기 때문에 바람직하다. 본 발명의 다공질 섬유는, 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA)로 구성되는 것이 특히 바람직하다. PMMA는, 성형 가공성이나 비용이 우수하고, 또한 투명성도 높기 때문에, 다공질 섬유의 내부 상태도 비교적 관찰이 용이해서, 파울링 상태를 평가하기 쉬워진다. 단, 타 성분을 미량 포함하는 것을 배제하는 것은 아니다.

또한, 다공질 섬유는 음성 하전을 가져도 된다. 소재의 적어도 일부에 음성 하전을 갖는 관능기를 포함함으로써 친수성이 증가하고, 미분산(즉, 가는 구멍이 수많이 형성되는 것)되는 경향이 있다.

음성 하전을 갖는 관능기로서는, 술포기, 카르복실기, 에스테르기, 아황산기, 차아황산기, 술피드기, 페놀기, 히드록시실릴기 등의 치환기를 갖는 소재를 들 수 있다. 그 중에서도 술포기, 카르복실기, 에스테르기 중에서 선택되는 적어도 1종이 바람직하다.

술포기를 갖는 것으로서는 비닐술폰산, 아크릴술폰산, 메타크릴술폰산파라스티렌술폰산, 3-메타크릴옥시프로판술폰산, 3-아크릴옥시프로판술폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산 및 이들의 나트륨염, 칼륨염, 암모늄염, 피리딘염, 퀴놀린염, 테트라메틸암모늄염 등을 들 수 있다.

음성 하전량으로서는, 건조한 섬유 1g당 5μeq 이상, 30μeq 이하인 것이 바람직하다.

음성 하전량은, 예를 들어, 적정법을 사용하여 측정할 수 있다.

이하에 본 발명에 따른 흡착 칼럼의 제작예에 대해서, 실 형상으로서 코어-시스형 구조의 다공질 섬유의 것을 사용한 일례를 나타내지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

특히 그 일례로서, 의료 용도의 혈액 정화 분야에 있어서는, 무기 인의 제거 부족에 의한 고인혈증, β2MG의 제거 부족에 의한 투석 아밀로이드증 등 여러가지 투석 합병증이 발생하는 것이 알려져 있다. 현재, 고인혈증의 치료는, 경구 인 흡착약, 투석 아밀로이드증은, 다공성의 셀룰로오스 비즈를 내장한 β2MG 제거 칼럼이 사용되고 있다. 그러나, 무기 인과 β2MG를 동시에 흡착·제거할 수 있다면, 환자의 QOL 개선으로 이어진다.

따라서, 본 발명에 있어서의 다공질 섬유의 흡착 성능을 평가함에 있어서, 1kDa 미만의 저분자 화합물로서는, 무기 인을 제거 대상 물질로, 1kDa 이상의 고분자 화합물로서는β2MG를 제거 대상 물질로 하여, 평가를 행하였다.

흡착 섬유의 표면적당의 흡착 성능이 낮은 경우에는, 흡착 재료로서 바람직하지 않고, 흡착 칼럼 등에 충전하더라도 양호한 흡착 성능을 나타내지 않는다. 흡착 성능을 확보하기 위해서는 충전하는 섬유수를 많게 해야만 하고, 이에 의해 칼럼 체적의 증대를 초래하여, 비용 상승, 취급성의 저하가 발생한다. 특히 혈액을 피처리액으로 하는 경우, 체외로의 혈액 반출량이 증대하기 때문에 혈압 저하 등의 위독한 부작용을 일으킬 가능성이 있다. 그래서, 섬유 흡착 성능으로서는, 제거 대상 물질이 무기 인인 경우에는, 바람직하게는 1.0mg/㎤ 이상, 보다 바람직하게는 2.0mg/㎤ 이상, 더욱 바람직하게는 3.0mg/㎤ 이상, 특히 바람직하게는 4.0mg/㎤ 이상이다. 본 발명에 있어서, 분립체가 인 흡착 성능을 갖는다란, 무기 인의 섬유 흡착 성능이 1.0mg/㎤ 이상인 것을 말한다.

한편, 제거 대상물이 β2MG로 한 경우에, 바람직하게는 0.010mg/㎠ 이상, 보다 바람직하게는 0.015mg/㎠ 이상, 더욱 바람직하게는 0.020mg/㎠ 이상, 특히 바람직하게는 0.030mg/㎠ 이상이다.

[다공질 섬유의 제작]

코어부의 원료가 되는 폴리머를 적당한 용매에 녹인 후, 선정한 분립체를 소정량 첨가하여 코어액을 조제한다. 용매는 폴리머 종류에 따라 상이한데, 디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 헥사논, 크실렌, 테트랄린, 시클로헥사논, 사염화탄소 등이 일반적으로 사용되고 있다. 예를 들어 폴리머로서 PMMA를 사용하는 경우에는, 디메틸술폭시드(DMSO)가 바람직하게 채용된다.

방사 원액의 점도는, 다공질 섬유의 제조를 위하여 중요하다. 즉, 점도가 너무 낮으면, 원액의 유동성이 높아 목적으로 하는 형상을 유지하는 것이 곤란하다. 그 때문에 원액 점도의 하한으로서는, 10poise, 보다 바람직하게는 90poise, 더욱 바람직하게는 400poise, 특히 바람직하게는 600poise가 된다. 한편, 점도가 너무 높을 경우에는, 원액 토출 시의 압력 손실의 증대에 의해 토출의 안정성이 저하가 되는 경우나, 원액의 혼합이 곤란해지는 경우가 있다. 그 때문에, 방사 구금부의 온도에서의 원액 점도의 상한으로서는 100000poise, 보다 바람직하게는 50000poise가 된다.

시스액의 원료가 되는 폴리머는, 코어액과 원액 점도가 가까운 쪽이 바람직하고, 보다 바람직한 것은 같은 원액 조성인 것이다.

본 발명에 있어서의 섬유를 얻기 위한 방사 방법으로서는, 용융 방사, 용액 방사 중 어느 것이어도 되지만, 용액 방사에서는 지지 성분을 용매에서 균일하게 용해시킨 상태로부터 용매만을 빠르게 제거함으로써, 비교적 균일한 구조를 갖는 다공질 섬유가 얻기 쉽기 때문에 바람직하다. 그 때문에, 방사 원액으로서는, 폴리머 등의 매트릭스 성분과 그것을 용해할 수 있는 용매를 포함하는 것이 바람직하다.

이하, 용액 방사에서의 코어-시스형 구조의 다공질 섬유를 예로 방사 방법을 설명한다. 방사 원액은, 구금으로부터 토출되고, 응고욕에서 중실사 형상으로 응고된다. 구금으로서는, 코어-시스형 구조의 다공질 섬유를 얻는 경우에는, 환상 슬릿을 갖는 2중관 형상이나 3중관 형상 등을 들 수 있지만, 특히 2중관 형상이 바람직하게 내측으로부터 코어액, 외측으로부터 시스액을 토출한다. 코어액 및 시스액의 토출량은 1대의 기어 펌프로 제어할 수 있지만, 보다 바람직한 것은 각각에 기어 펌프를 접속하여 제어하는 것이다. 2대의 기어 펌프로 제어함으로써, 중심과 시스의 토출량 비율의 변경이 용이하다. 예를 들어, 중심의 토출량을 일정하게 하고, 시스의 토출량을 낮추는 것에 의해, 시스가 얇은 섬유를 얻을 수 있다.

또한, 해도형 구조의 다공질 섬유의 경우에는, 일반적인 해도형 섬유 방사 구금을 사용할 수 있는데, 구금 형상으로서는 섬 부분을 균등하게 배치하는 설계가 바람직하다. 응고욕은 통상, 물이나 알코올 등의 응고제, 또는 방사 원액을 구성하고 있는 용매와 응고제의 혼합물을 포함한다. 또한, 응고욕의 온도를 컨트롤함으로써, 섬유의 공극률을 변화시킬 수 있다. 공극률은 방사 원액의 종류 등에 의해 영향을 받을 수 있기 때문에, 응고욕의 온도도 적절히 선택되는 것인데, 일반적으로 응고욕 온도를 높게 함으로써 공극률을 높게 할 수 있다. 이 기서는 정확하게는 명백하지는 않으나, 원액으로부터의 탈용매와 응고 수축의 경쟁 반응에서, 고온욕에서는 탈용매가 빠르고, 수축하기 전에 응고 고정되기 때문이 아닐까라고 생각된다. 그러나, 응고욕 온도가 너무 높아지면, 세공 직경이 과대해지기 때문에, 예를 들어, 기재로서 PMMA를 포함하는 중실사이며, 또한 내부관에 기체를 넣을 경우의 응고욕 온도는 20℃ 이상이 바람직하다.

이어서, 응고한 중실사에 부착되어 있는 용매를 세정하는 공정을 통과시킨다. 중실사를 세정하는 수단은 특별히 한정되지 않지만, 다단의 물을 가득 채운 욕(수세욕이라고 한다) 중에 중실사를 통과시키는 방법이 바람직하게 사용된다. 수세욕 중의 물의 온도는, 실을 구성하는 중합체의 성질에 따라서 결정하면 된다. 예를 들어 PMMA를 포함하는 실일 경우, 30 내지 50℃가 사용된다.

또한, 수세욕을 통과한 후의 중실사에 있어서의 세공 직경을 유지하기 위해서, 보습 성분을 부여하는 공정을 넣어도 된다. 여기에서 말하는 보습 성분이란, 중실사의 습도를 유지하는 것이 가능한 성분, 또는 공기 중에서, 중실사의 습도 저하를 방지하는 것이 가능한 성분을 말한다. 보습 성분의 대표예로서는 글리세린이나 그의 수용액 등이 있다.

수세나 보습 성분 부여가 끝난 후, 수축성이 높은 중실사의 치수 안정성을 높이기 위해서, 가열한 보습 성분의 수용액이 채워진 욕(열처리욕이라고 한다)의 공정을 통과시키는 것도 가능하다. 열처리욕에는 가열한 보습 성분의 수용액이 채워져 있어, 중실사가 이 열처리욕을 통과함으로써, 열적인 작용을 받아서 수축되고, 이후의 공정에서 수축하기 어려워져, 실 구조를 안정시킬 수 있다. 이때의 열 처리 온도는, 실 소재에 따라 상이한데, PMMA를 포함하는 실의 경우에는 75℃ 이상이 바람직하고, 82℃ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 90℃ 이하가 바람직하고, 86℃ 이하가 보다 바람직한 온도로서 설정된다. 이렇게 방사한 섬유는 타래에 권취함으로써 결속한다.

[흡착 칼럼의 제작]

본 발명의 흡착 칼럼은, 본 발명의 다공질 섬유를 충전한 흡착 칼럼이다.

상기와 같이 하여 제조된 코어-시스형 구조의 다공질 섬유를 사용하여, 본 발명의 흡착 칼럼으로 하는 수단의 일례를 나타내면 다음과 같다.

흡착 칼럼의 케이싱 형상으로서는, 양단이 개방 단부이며, 예를 들어 사각통체, 육각통체 등의 각통체나 원통체를 들 수 있고, 그 중에서도 원통체, 특히 단면이 진원상인 통체가 바람직하다. 이것은 케이싱이 각을 갖지 않음으로써, 모퉁이부에서의 피처리액의 혈액 체류를 억제할 수 있기 때문이다. 또한, 양측을 개방 단부로 함으로써, 피처리액의 흐름이 난류가 되기 어려워 압력 손실을 최소한으로 억제하기 쉽게 할 수 있다.

또한, 케이싱은 플라스틱이나 금속 등에 의해 구성되는 기구인 것이 바람직하다. 전자의 경우에는, 금형에 의한 사출 성형이나, 소재를 절삭 가공함으로써 제작된다. 또한, 후자의 경우에는, 소재를 절삭 가공함으로써 기구가 제작된다. 그 중에서도 비용이나 성형성, 중량, 혈액 적합성의 관점에서 플라스틱이 적합하게 사용된다.

플라스틱의 경우에는, 예를 들어 기계적 강도, 열 안정성이 우수한 열가소성 수지가 사용된다. 이러한 열가소성 수지의 구체예로서는, 폴리카르보네이트계 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 셀룰로오스계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리아릴레이트계 수지, 폴리이미드계 수지, 환상 폴리올레핀계 수지, 폴리술폰계 수지, 폴리에테르술폰계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리비닐알코올계 수지, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 이들 중에서도 케이싱에 요구되는 성형성, 투명성, 방사선 내성의 점에 있어서 폴리스티렌, 폴리카르보네이트 및 그들의 유도체가 바람직하다. 투명성이 우수한 수지는, 혈액 관류 시에 내부의 모습을 확인할 수 있기 때문에 안전성의 확보에 바람직하며, 방사선 내성이 우수한 수지는 멸균 시에 방사성 조사하는 경우에 바람직하기 때문이다.

본 발명의 흡착 칼럼의 케이싱 길이는, 1㎝ 이상, 500㎝ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 3㎝ 이상, 50㎝ 이하이다. 여기서, 케이싱 길이란, 격벽이 마련되는 경우나, 캡이 장착되기 전의, 통 형상 케이싱의 축방향 길이이다. 흡착 칼럼의 케이싱 길이가 500㎝ 이하, 보다 바람직하게는 50㎝ 이하이면, 흡착 칼럼 내로의 다공질 섬유의 삽입성이 양호해지기 쉽고, 흡착 칼럼으로서 실제 사용할 때의 취급이 용이해지기 쉬운 것이 생각된다. 또한, 1㎝ 이상, 보다 바람직하게는 3㎝ 이상이면, 예를 들어 격벽부를 형성하는 경우 등에 유리해지기 쉽고, 흡착 칼럼화했을 때의 취급성이 양호해지기 쉽다.

흡착 칼럼에 내장할 때의 다공질 섬유의 형상으로서는 스트레이트 형상이 바람직하고, 스트레이트 형상의 섬유를 흡착 칼럼 케이스의 긴 변 방향에 대하여 평행하게 삽입하는 것이 바람직하다. 스트레이트 형상의 다공질 섬유는, 피처리액의 유로를 확보하기 쉽기 때문에, 흡착 칼럼 내에 피처리액을 균등하게 분배하기 쉽고, 또한 유로 저항의 억제가 쉽고, 피처리액 중의 용질의 부착 등에 의한 압력 손실의 증대에 대해서도 유리하다. 그 때문에, 점성이 높은 혈액을 피처리액으로 한 경우에 있어서도, 케이싱 내에서의 응고 등의 리스크를 작게 억제하기 쉬워진다. 다공질 섬유를 편물, 직물, 부직포 등으로서 가공할 수도 있다. 단, 가공 시에 실에 큰 장력이 가해지기 때문에, 다공질 섬유의 공공률(空孔率)을 높게 할 수 없는 등의 제약이 발생한다. 또한, 다공질 섬유를 가공함으로써, 공정수의 증가나 비용의 증대를 초래하는 경우가 있다.

본 발명의 흡착 칼럼에 내장한 다공질 섬유의 실 개수는, 1000개 내지 500000개 정도가 바람직하다.

흡착 칼럼의 케이싱 내에 있어서의 다공질 섬유의 충전율의 상한으로서는 70％가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 63％이다. 다공질 섬유의 충전율의 하한으로서는 13％가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30％, 특히 바람직하게는 45％이다. 다공질 섬유의 충전율을 13％ 이상으로 함으로써, 혈액 정화에 필요한 혈액량이 저감되기 때문에, 환자의 부담을 경감하기 쉬워진다. 또한, 다공질 섬유의 충전율을 70％ 이하로 하면, 에어 누출성이 양호해지기 쉽다. 또한, 다공질 섬유를 충전하기 쉬워지기 때문에, 작업 효율이 향상되기 쉬워진다. 또한, 여기에서 말하는 충전율이란, 정화 전의 혈류가 유입되는 입구부와 정화 후의 혈류가 배출되는 출구부가 마련된 케이싱 체적에서 차지하는 다공질 섬유 체적의 비율이며, 헤더부 등은 포함하지 않는다.

충전율은, 케이싱의 단면적과 길이로부터 계산되는 케이싱 체적(Vc)과 섬유 단면적 및 케이싱 길이, 섬유 개수로부터 계산되는 섬유 체적(Vf)의 비율이며, 이하와 같이 구해진다.

Vc(㎤)=케이싱 동체부의 단면적(㎠)×유효 길이(㎝)

Vf(㎤)=섬유 단면적(㎠)×섬유 개수×유효 길이(㎝)

충전율=Vf(㎤)/Vc(㎤)×100(％)

또한, 케이싱 동체부의 단면적에 대해서는, 케이싱에 테이퍼가 있는 경우에는, 케이싱 중앙에 있어서의 단면적으로 한다.

여기에서 말하는 Vc는, 다공질 섬유를 포함하지 않는 부재, 예를 들어 헤더, 헤더 캡이라고 불리는 피처리액의 출입구 포트가 되는 부재에 관한 체적은 포함하지 않는 것으로 한다. 또한, Vf에 대해서는, 케이스 내에서 다공질 섬유끼리의 밀착을 방지하기 위한 스페이서 섬유 등을 사용하는 경우에는, 그의 체적도 포함하는 것이다. 다공질 섬유의 유효 길이란, 케이싱 길이로부터 격벽의 길이를 감한 길이를 가리키는 것인데, 다공질 섬유의 유효 길이의 상한으로서는 섬유가 만곡되기 어려워지거나, 칼럼화했을 때에 압력 손실을 저감하기 쉬워지는 등의 관점에서, 5000㎜가 바람직하고, 보다 바람직하게는 500㎜, 특히 바람직하게는 210㎜가 된다. 또한, 다공질 섬유의 유효 길이의 하한으로서는, 실의 길이를 통일시키기 위하여 흡착 칼럼으로부터 튀어나간 여분의 실을 커트하거나 할 때에 폐기하는 실의 양을 저감할 수 있어, 생산성이 향상되기 쉬워지고, 또한 섬유 다발의 취급이 용이해지기 쉽다는 등의 관점에서, 5㎜가 바람직하고, 보다 바람직하게는 20㎜, 특히 바람직하게는 30㎜가 된다. 섬유의 유효 길이의 측정 방법으로서는, 크림프 등의 권축이 걸린 실의 경우, 실 양단을 팽팽하게 한 스트레이트한 형상의 상태에서 실 길이를 측정한다. 구체적으로는, 흡착 칼럼으로부터 취출한 섬유의 한쪽을 테이프 등으로 고정하고, 수직으로 내리고, 또다른 한쪽에는, 실의 단면적(㎟)당 8g 정도의 추를 부여하고, 섬유가 직선상이 되었을 때의 전체 길이를 빠르게 측정한다. 이 측정을 흡착 칼럼 등의 내에서 임의로 선택한 30개의 섬유에 대하여 행하고, 30개의 평균값을 ㎜ 단위로 산출하고, 소수점 이하 첫째자리를 반올림한다.

또한, 의료 용구 등에 사용할 때에는 살균 또는 멸균하여 사용하는 것이 바람직하다. 살균, 멸균 방법으로서는, 여러가지 살균·멸균 방법, 예를 들어, 고압 증기 멸균, 감마선 멸균, 에틸렌옥사이드 가스 멸균, 약제 살균, 자외선 살균 등을 예시할 수 있다. 이들 방법 중, 감마선 멸균, 고압 증기 멸균, 에틸렌옥사이드 가스 멸균은, 멸균 효율과 재료에 끼치는 영향이 적어 바람직하다.

본 발명에 있어서의 흡착 칼럼의 사용 용도도 다종다양해서, 수 처리, 정제, 혈액 정화 등의 용도로서 사용할 수 있다. 혈액 정화 용도의 경우, 처리 방법에는 전혈(全血)을 직접 관류하는 방법과 혈액으로부터 혈장을 분리한 후에 혈장을 흡착 칼럼에 통과시키는 방법이 있는데, 본 발명의 흡착 칼럼은 어느 방법에든 사용할 수 있다.

또한, 혈액 정화기로서 사용하는 경우, 1회의 처리량이나 조작의 간편성 등의 관점에서 체외 순환 회로에 삽입하여 온라인으로 흡착 제거를 행하는 방법이 바람직하다. 이 경우, 본 발명의 흡착 칼럼을 단독으로 사용해도 되고, 투석 시 등에 인공 신장과 직렬로 연결하여 사용할 수도 있다. 이러한 방법을 사용함으로써 투석과 동시에 인공 신장만으로는 제거가 불충분한 물질을 제거할 수 있다. 특히 인공 신장으로는 제거 부족인 무기 인이나 β2MG를, 본 발명에 따른 흡착 칼럼을 사용하여 흡착 제거함으로써 인공 신장의 기능을 보완할 수 있다.

또한, 인공 신장과 동시에 사용하는 경우에는, 회로 내에 있어서, 인공 신장 전에 접속해도 되고 인공 신장 후에 접속해도 된다. 인공 신장 전에 접속하는 장점으로서는, 인공 신장에 의한 투석의 영향을 받기 어렵기 때문에, 흡착 칼럼의 본래 성능을 발휘하기 쉬운 경우가 있다. 한편 인공 신장 후에 접속하는 장점으로서는, 인공 신장으로 제수를 행한 후의 혈액 등을 처리하기 때문에, 용질 농도가 높고, 무기 인의 흡착 제거 효율의 증가를 기대할 수 있다.

방사성은 이하와 같이 평가하였다.

1: 5hr의 연속 방사를 행하여, 방사 시의 단사가 전혀 발생하지 않고, 방사성이 매우 양호하다

2: 5hr의 연속 방사를 행하여, 방사 시의 단사가 3회보다도 많이 발생하거나, 노즐 압력이 20kPa 이상이 되는 등 방사성이 매우 불량하다.

[혈액 정화 시스템]

본 발명의 혈액 정화 시스템은, 본 발명의 흡착 칼럼과 제수 칼럼을 연결한 혈액 정화 시스템이다.

본 발명의 혈액 정화 시스템으로서, 예를 들어, 본 발명의 흡착 칼럼과 제수 칼럼을 직렬로 연결하여, 체외 순환을 행할 수 있다. 제수 칼럼이란, 혈액 중의 수분을 제거하는 칼럼이며, 인공 신장을 사용할 수 있다. 이때, 중공사의 내측인 B측은 투석과 마찬가지로 혈액을 흘리지만, 중공사의 외측인 D측은 투석액을 흘릴 수 없어, 여과에 의해 수분을 제거한다. 이러한 방법을 사용함으로써 투석액을 사용하지 않고, 인공 투석과 마찬가지로 수분 및 수분 이외의 노폐물을 제거할 수 있다. 인공 투석은 노폐물을 확산 원리로 제거하지만, 본 발명에 있어서는, 수분은 여과, 수분 이외의 노폐물은 흡착으로 제거한다.

현재의 인공 투석은 1회 100L 이상의 투석액을 사용할 필요가 있지만, 본 방법은 투석액을 사용하지 않고 인공 투석과 동일한 효과를 기대할 수 있다.

제수에 사용하는 인공 신장의 혈액 용량으로서, 상한으로서는 바람직하게는 60mL, 보다 바람직하게는 50mL, 특히 바람직하게는 40mL이며, 한편, 하한으로서는, 바람직하게는 10mL, 보다 바람직하게는 20mL, 특히 바람직하게는 30mL이다. 혈액 용량이 많으면, 1회에 체내로부터 반출하는 혈액량이 많아지기 때문에, 혈압 저하가 일어나는 경우가 있다. 한편, 혈액 용량이 적으면, 제수 효과를 충분히 달성할 수 없을 가능성이 있다.

또한, 제수 칼럼 내에는 중공사가 내장되어 있는데, 중공사 재료는 특별히 한정되는 것은 아니며, 이미 임상에서 사용되고 있는, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리술폰, 폴리에테르술폰, 폴리아릴에테르술폰, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리카르보네이트, 셀룰로오스, 셀룰로오스트리아세테이트, 에틸렌-비닐알코올 공중합체 등을 사용할 수 있다.

실시예

이하, 실시예를 들어서 본 발명을 설명한다.

실시예에서는, 분립체로서 각종 입자를 사용하였다. 또한, 제거 대상 물질에 있어서, 저분자 화합물의 모델 물질로서 무기 인을 선택하고, 고분자 화합물의 모델 물질로서 β2MG를 선택하였다. 단, 본 발명은 이들 예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1 내지 2]

<코어액 방사 원액 조제>

먼저, 21질량％ PMMA 원액의 조제를 행하였다. 질량 평균 분자량이 40만인 신디오택틱-PMMA(syn-PMMA, 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤제, "다이아날" BR-85)를 31.7질량부, 질량 평균 분자량이 140만인 syn-PMMA(스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤제, "스미펙스" AK-150)를 31.7질량부, 질량 평균 분자량이 50만인 아이소택틱-PMMA(iso-PMMA, 도레이 가부시키가이샤제)를 16.7질량부, 파라스티렌술폰산 소다를 1.5mol％ 포함하는 분자량 30만의 PMMA 공중합체(도레이 가부시키가이샤제) 20질량부를 디메틸술폭시드(DMSO) 376질량부와 혼합하고, 110℃에서 8시간 교반하여 방사 원액을 조제하였다.

여기서, 실시예 1에서는, 상기에서 얻어진 방사 원액 476g에, 디메틸술폭시드 190g, 분립체로서 인 흡착제가 되는 산화티타늄 입자를 100g 첨가하고, 해당 분립체가 50질량％ 포함된 산화티타늄/PMMA 원액을 조제하고, 110℃에서 5시간 교반하여, 코어액으로 하였다. 얻어진 원액의 점도는 750poise였다.

한편, 실시예 2에서는, 상기에서 얻어진 방사 원액 476g에, 분립체로서 인 흡착제가 되는 탄산네오디뮴을 50g 첨가하고, 해당 분말 유체가 50질량％ 포함된 탄산네오디뮴/PMMA 원액을 조제하고, 110℃에서 5시간 교반하여, 코어액으로 하였다. 얻어진 원액의 점도는 1200poise였다.

<시스액 방사 원액 조제>

질량 평균 분자량이 40만인 syn-PMMA를 32.4질량부, 질량 평균 분자량이 140만인 syn-PMMA를 32.4질량부, 질량 평균 분자량이 50만인 iso-PMMA 16.7질량부를 디메틸술폭시드 355질량부와 혼합하고, 110℃에서 8시간 교반하여 방사 원액을 조제하였다. 얻어진 원액의 점도는 2650poise였다.

<방사>

외경/내경=2.1/1.95㎜φ의 환상 슬릿형 구금을 사용하였다. 구금은 100℃로 가온하고, 슬릿부에서 시스액을 0.673g/min의 비율로, 중심부로부터, 코어액을 0.735g/min의 비율로 토출하였다. 토출한 원액을, 공중 부분을 500㎜ 주행시킨 후, 응고욕에 유도하였다. 응고욕에는 물을 사용하고 있고, 수온(응고욕 온도)은 42℃였다. 실은, 수세욕으로 세정하고, 보습제로서 글리세린을 70질량％ 포함하는 수용액을 포함하는 욕조에 유도한 후, 온도를 84℃로 한 열처리욕 내를 통과시켜서 16m/min으로 타래에 권취하였다.

얻어진 코어-시스형 구조의 다공질 섬유를 세정한 후, 세정액을 순수로 완전히 치환하고, 슬라이드 글래스와 커버 유리의 사이에 끼우고, 투영기(예를 들어 Nikon사제 V-10A)를 사용하여 동일한 실에 대하여 임의로 2군데씩 실의 외경(최외주의 직경)을 측정하여 그의 평균값을 채용하고, 소수점 이하 첫째자리를 반올림하여, 실 직경으로 하였다.

[비교예 1]

실시예 1과 마찬가지의 원액 조성 및 구금으로 방사하였다. 그 때, 구금 슬릿부로부터 토출하는 시스의 토출량을 0g/min으로 하였다.

[비교예 2]

실시예 2와 마찬가지의 원액 조성 및 구금으로 방사하였다. 그 때, 구금 슬릿부로부터 토출하는 시스의 토출량을 0g/min으로 하였다.

[비교예 3]

다공질 섬유 대신에 비다공질 섬유인 나일론을 사용하였다.

실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 3의 다공질 섬유 및 비다공질 섬유의 무기 인 및 β2MG 흡착 성능의 평가 결과를 표 1, 2에 나타내었다.

<측정 방법>

(1) 피처리액 조제 방법

피처리액은, 이하와 같이 소 혈액을 처리하여 사용하였다.

먼저, 시트르산(데루모 가부시키가이샤 ACD-A액)을 소 혈액 100mL에 대하여 15mL 첨가하여 채혈한 소 혈액을, 3000rpm으로 30분, 원심 분리함으로써 소 혈장을 얻었다. 해당 소 혈장에 대해서, 총 단백량(TP)이 6.5±0.5g/dL이 되도록 조정하였다. 또한, 소 혈장은, 채혈 후 5일 이내의 것을 사용하였다.

이어서, 상기 소 혈장 100mL당에 무기 인 농도가 6mg/dL이 되도록, 7.85mg의 인산일수소나트륨(Na₂HPO₄) 및 3.45mg의 인산이수소칼륨(KH₂PO₄)을 첨가하였다.

또한, 상기 소 혈장 100mL당에 β2MG 농도가 1mg/L이 되도록, β2MG를 첨가하여, 피처리액으로 하였다.

피처리액의 무기 인 농도 측정은, 이하의 방법에 의해 행하였다. 즉, 피처리액 200μL를 -20℃ 이하의 냉동고에서 보존한 후, 오리엔탈 고우보 고교 가부시키가이샤의 나가하마 라이프 사이언스 래버러토리에 송부하고, 디터미너 L IP II를 사용한 효소법으로 무기 인 농도를 측정하고, C1(mg/dL)로 하였다.

한편, 피처리액 중의 β2MG 농도 측정은, 이하의 방법에 의해 행하였다. 즉, 피처리액 1mL를 -20℃ 이하의 냉동고에서 보존한 후, 가부시키가이샤 SRL에 송부하고, 라텍스 응집법으로 β2MG 농도를 측정하고, C2(mg/mL)로 하였다.

(2) 흡착 성능

실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 2에서 얻어진 다공질 섬유 및 비교예 3의 나일론을 길이 8㎝의 다발로 커트하고, 섬유의 체적이 0.0905㎤가 되도록, 그라이너사제의 15mL의 원침관에 넣었다. 거기에 상기 피처리액 12mL를 넣고, 시소 셰이커 등, 본 실시예에서는 TAITEC사제 Wave-SI를 사용하여, 눈금 38, 각도 최대(1.7초에 1 왕복)로 설정하고, 실온(20 내지 25℃)에서 1h 교반하였다. 교반 후의 무기 인의 농도 C3(mg/dL), β2MG 농도 C4(mg/mL)를 측정하기 위해서, 각각 1.5ml씩 샘플링하고, 9000rpm으로 5분간 원심 분리하고, 상청을 회수하였다. 교반 전, 교반 후의 샘플은 -20℃ 이하의 냉동고에서 보존하였다. 무기 인 농도는 오리엔탈 고우보 고교 가부시키가이샤의 나가하마 라이프 사이언스 래버러토리에 송부하고, 상청 중의 무기 인 농도를 측정하였다. 또한, β2MG 농도는 가부시키가이샤 SRL에 송부하고, 라텍스 응집법으로 측정하고, 식 4로부터 섬유 체적당의 무기 인의 흡착량, 식 5로부터 섬유 표면적당의 β2MG 흡착량을 산출하였다.

식 4 섬유 체적당의 흡착량〔mg/g〕=〔(C1-C2)×0.12(dL)〕/다공질 섬유 총 체적(㎤)

식 5 섬유 표면적당의 흡착량(μg/㎠)=(C3-C4)×12/섬유의 총 표면적(㎠)×1000 다공질 섬유

(3) 분립체 용출량 측정

실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 2에서 얻어진 다공질 섬유 및 비교예 3의 나일론을 10㎝ 길이로 커트하고, 250개를 그라이너사제의 50mL의 원침관에 넣고, 먼저 오츠카 주사 용수 40mL로 5회 세정하고, 5회째의 세정액을 샘플링하고, 교반 전으로 했다(N1). 그 후, 또한 40mL의 주사 용수를 넣고, 시소 셰이커 등, 예를 들어 TAITEC사제 Wave-SI를 사용하여, 눈금 38, 각도 최대(1.7초에 1 왕복)로 설정하고, 실온(20 내지 25℃)에서 1h 교반하여, 교반 후의 용출액으로 했다(N2). 세정액 및 용출액은, 미립자 카운터(RION사제 KL-04)를 사용하여 측정하고, 식 6으로부터 용출한 분립체수를 계산하였다.

식 6 용출한 미립자수=N2-N1

(4) 실 직경 측정

슬라이드 글래스와 커버 유리의 사이에 끼우고, Nikon사제 V-10을 사용하여 측정하였다.

(5) 평균 세공 직경

시차 주사 열량계(DSC)에 의해 측정하였다.

(6) 분립체 면적 점유율

전술한 바와 같은 방법으로, 전자 현미경(SEM)(가부시키가이샤 히타치 하이테크놀러지즈사제, S-5500)에 의해 측정하고, 계산하였다.

[실시예 3]

<흡착 칼럼의 제작>

실시예 1에서 얻어진 다공질 섬유 복수개를 각각 내경 10㎜, 축방향 길이 17.8㎜의 폴리카르보네이트제 원통상 케이싱 내에 충전하였다.

보다 구체적으로는, 실시예 1에서 얻어진 실 직경 290㎛의 실을 길이 17.8㎜로 커트한 것을 합계 655개 충전하여, 충전율이 55.1％인 칼럼을 얻었다. 다음으로 칼럼의 양측 단부면의 피처리액의 유출입구에, 케이싱 내경과 동등한 직경으로 커트한 눈 크기 상당 직경 84㎛, 개구율 36％의 폴리프로필렌제 메쉬 필터를 장착하였다. 마지막으로, 케이싱 단부에 피처리액의 유입구, 유출구를 갖는 헤더라고 불리는 캡을 설치하여 흡착 칼럼을 얻었다. 얻어진 흡착 칼럼에 대해서, 하기 <흡착 칼럼의 인 흡착 성능 측정>에 기초하여 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.

[실시예 4]

실시예 2에서 얻어진 실 직경 170㎛의 실을 길이 17.8㎜로 커트한 것을 실시예 3과 마찬가지의 흡착 칼럼에 합계 760개 충전하여, 충전율이 22.2％인 흡착 칼럼을 얻었다. 얻어진 흡착 칼럼에 대해서, 하기 <흡착 칼럼의 인 흡착 성능 측정>에 기초하여 평가를 행하였다. 결과를 표 3에 나타내었다.

<흡착 칼럼의 인 흡착 성능 측정>

흡착 성능 평가로서, 흡착 칼럼의 인 흡착 성능을 측정하였다. 상기 실시예 1 내지 2, 비교예 1 내지 3의 흡착 성능 평가와 마찬가지로 하여 소 혈장을 얻었다. 해당 소 혈장에 대해서, 총 단백량이 6.5±0.5g/dL이 되도록 조정하였다. 또한, 소 혈장은, 채혈 후 5일 이내의 것을 사용하였다. 이어서, 상기 소 혈장 100mL당에, 7.85mg의 인산일수소나트륨(Na₂HPO₄) 및 3.45mg의 인산이수소칼륨(KH₂PO₄)을 용해하고, 고인혈증을 모방한 피처리액을 제작하였다.

흡착 칼럼의 입구, 출구에 실리콘 튜브를 설치하고, 입구, 출구 모두 피처리액에 담가서 순환계로 하였다. 피처리액은 유속 2.5mL/min으로 흘리고, 흡착 칼럼 입구로부터 흡착 칼럼을 통액 후, 출구로부터 정화 완료액을 피처리액으로 되돌린다. 피처리액 및 출구의 정화 완료액을 샘플링하고, 샘플 중의 무기 인 농도를 측정하였다.

Claims (16)

1. 중실 형상의 섬유에 의해 형성된 3차원 세공 구조를 갖고, 다음 요건을 모두 충족하는 다공질 섬유.
   (1) 직경 200㎛ 이하의 분립체를 갖는 것이며, 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체의, 상기 3차원 세공 구조의 횡단면에 있어서의 면적 점유율이 3.0％ 이상이다
   (2) 최표면으로부터 깊이 방향으로 1.0㎛ 이내의 영역에는 상기 직경 200㎛ 이하의 분립체를 포함하지 않는 것이다
2. 제1항에 있어서, 상기 3차원 세공 구조에 있어서의 평균 세공 반경이 0.5㎚ 이상 100㎚ 이하의 범위 내인, 다공질 섬유.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 표면 개공률이 0.5％ 이상 30.0％ 이하의 범위 내인, 다공질 섬유.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3차원 세공 구조에 있어서의 세공의 비표면적이 10㎡/g 이상인, 다공질 섬유.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 코어-시스형 구조 또는 해도형 구조인, 다공질 섬유.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 중실 형상의 섬유의 실 직경이 20㎛ 이상 1000㎛ 이하의 범위 내인, 다공질 섬유.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분립체가 무기 입자인, 다공질 섬유.
8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분립체가, 활성탄, 카본 나노 튜브, 그래핀, 그래파이트 및 산화 그래핀으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 이상을 포함하는, 다공질 섬유.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분립체가, 분자량 1000 미만의 저분자 화합물을 선택적으로 흡착하는 것인, 다공질 섬유.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분립체가 무기 입자이며, 또한 인 흡착 성능을 갖는 다공질 섬유.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 3차원 세공 구조에 있어서의 세공이, 분자량 1000 이상의 고분자 화합물을 선택적으로 흡착하는 것인, 다공질 섬유.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리메틸메타크릴레이트로 구성되는, 다공질 섬유.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, pH 변화가 -1 이상 +1 이하인, 다공질 섬유.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 의료 용도에 사용되는, 다공질 섬유.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 다공질 섬유를 충전한 흡착 칼럼.
16. 제15항에 개재된 흡착 칼럼과 제수(除水) 칼럼을 연결한 혈액 정화 시스템.