WO2021044673A1 - リン吸着材及びリン吸着カラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a phosphorus adsorbent, a phosphorus adsorbent column using this phosphorus adsorbent, and a phosphorus adsorbent method using this phosphorus adsorbent.
- Phosphorus is an indispensable component of bones, cell membranes, nucleic acids, etc. in the human body, and is also involved in energy metabolism.
- Inorganic phosphate is also a major intracellular anion and is also present in blood. Since phosphorus plays an important role in the living body, the phosphorus concentration in the blood needs to be kept in an appropriate range.
- hyperphosphatemia occurs in which the blood phosphorus concentration becomes abnormally high.
- maintenance dialysis patients who are patients with chronic renal failure are prone to hyperphosphatemia because sufficient phosphorus excretion cannot be achieved under the current dialysis conditions.
- Hyperphosphatemia makes bones brittle and also causes soft tissue calcification. Among soft tissues, calcification of blood vessels causes serious diseases such as stroke and myocardial infarction.
- hyperphosphatemia causes secondary hyperparathyroidism and renal osteodystrophy.
- Phosphorus intake is restricted as a treatment for hyperphosphatemia, but phosphorus intake and protein intake are correlated, and a decrease in protein intake increases the risk of death. Therefore, blood due to phosphorus intake restriction There is a limit to the control of medium phosphorus concentration.
- a treatment method by taking an oral phosphorus adsorbent is also widely used.
- the oral phosphorus adsorbent precipitated calcium carbonate, lanthanum carbonate hydrate, ferric citrate hydrate, non-absorbable polymer and the like are widely used.
- Precipitated calcium carbonate, lanthanum carbonate hydrate, and ferric citrate hydrate easily release calcium and metals under strong acids such as gastric acid, resulting in toxicity due to hypercalcemia and tissue deposition of metals. There is a fear.
- the non-absorbable polymer absorbs water and swells in the digestive tract, abdominal discomfort such as constipation appears strongly, and serious side effects such as intestinal obstruction have been reported.
- Patent Document 1 proposes to use a porous fiber in which a phosphorus adsorbent is supported inside the fiber for adsorption and removal of blood phosphorus.
- phosphorus adsorbents carbonates of rare earth elements such as Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu are described. ing.
- the phosphorus adsorbent-supporting fiber of Patent Document 1 is spun by mixing a spinning stock solution containing a polymer material such as polymethylmethacrylate and a phosphorus adsorbent, the phosphorus adsorbent is physically mixed with the porous fiber. Is attached to the inside of the fiber. Therefore, if the amount of the phosphorus adsorbent supported is increased, the strength of the fibers is lowered, and there is a concern that the phosphorus adsorbent itself may flow out. Therefore, the amount of the phosphorus adsorbent supported is limited. , There is a limit to the improvement of phosphorus adsorption capacity. In addition, since counter ions such as carbonate ions are liberated by the bond between phosphorus and rare earth elements, there is a problem that extra components increase in blood due to phosphorus adsorption.
- Patent Document 2 describes a phosphoric acid adsorbent composed of a water-insoluble reaction product obtained by mixing a divalent or trivalent iron ion and a natural polysaccharide having a carboxylic acid group or a sulfur functional group in a solution.
- a natural polysaccharide having a carboxylic acid group or a sulfur functional group alginic acid, pectin, carrageenan, hyaluronic acid, keratan sulfate, chondroitin sulfate, fucoidan and the like are described.
- a main object of the present invention is to provide a phosphorus adsorbent having high phosphorus adsorbing ability, suppressing elution of unnecessary components from the phosphorus adsorbent after phosphorus adsorbing, and capable of retaining the adsorbed phosphorus. ..
- the present inventor has repeated research, and the complex containing (A) a base material, (B) a polymer having an acidic group, and (C) a polyvalent metal ion has a large number of acidic groups. It was found that the phosphorus adsorbing ability is high because it carries the polyvalent metal ion of. Further, the polyvalent metal ion is in a state where the number of bonds with the acidic group of the polymer having an acidic group decreases due to the bond with the phosphorus-containing ion, and the polymer is easily desorbed from the polymer having an acidic group. We have found that polyvalent metal salts are difficult to detach from this complex.
- a phosphorus adsorbent comprising a complex containing (A) a base material, (B) a polymer having an acidic group, and (C) a polyvalent metal ion.
- [9] A phosphorus adsorbent comprising a step of contacting a solution or suspension containing (A) a substrate and a polymer having an acidic group with (C) an aqueous solution containing a salt of a polyvalent metal ion. Manufacturing method.
- a sample from which phosphorus has been removed or from which phosphorus has been reduced which comprises a step of contacting the phosphorus adsorbent according to any one of [1] to [7] with a phosphorus-containing sample to be adsorbed to phosphorus or a material to be removed from phosphorus. Or the method of manufacturing the material.
- the method according to [10], wherein the sample to be adsorbed with phosphorus or the material to be removed with phosphorus is blood.
- Use of a complex containing (A) a base material, (B) a polymer having an acidic group, and (C) a polyvalent metal ion as a phosphorus adsorbent.
- a method including a step of contacting a solution or suspension containing (A) a substrate and a polymer having an acidic group with (C) an aqueous solution containing a salt of a polyvalent metal ion.
- the phosphorus adsorbent of the present invention comprises a polymer having an acidic group, and the acidic group electrostatically supports polyvalent metal ions. Therefore, by increasing the content ratio of this polymer, the polyvalent metal ions can be supported. The amount carried can be increased, whereby the phosphorus adsorbing ability can be increased.
- the polyvalent metal ion in the phosphorus adsorbent of the present invention has an acidic group because the number of bonds with the acidic group of the polymer having an acidic group decreases due to the bond with a phosphorus-containing ion such as a phosphate ion. Although it becomes easy to release from the polymer, in reality, the polyvalent metal salt of phosphorus is difficult to be released from this complex. Although not bound by this theory, because the metal ion is a polyvalent ion, it forms a bond with the phosphate ion and some bonds with the acidic group of the polymer having an acidic group are left, or because the base material and the acidic group are left.
- the complex with the polymer having the above suppresses elimination from the complex by encapsulating or embedding a polyvalent metal salt of phosphorus liberated from the acidic group.
- the polyvalent metal salt of phosphorus is retained in the composite, the elution of unnecessary components from the adsorbent is suppressed after phosphorus is adsorbed, and the phosphorus adsorbent of the present invention is a polyvalent metal of phosphorus. It can also be applied to the treatment of a phosphorus adsorption target sample (hereinafter, also referred to as “sample”) in which it is not desirable that a salt remains, or the purification of a material to be phosphorus removed.
- the operation of removing the polyvalent metal salt of phosphorus cannot be performed, but the present invention
- the phosphorus adsorbent can be suitably used even in such a case.
- the polyvalent metal salt of phosphorus is difficult to be desorbed from the complex after phosphorus adsorption, even if it is used for processing a sample subject to phosphorus adsorption such as pharmaceuticals, foods, cosmetics and blood, it is a metal. There is no risk of toxicity due to tissue deposition, and it can be suitably used for processing these samples.
- the phosphorus adsorbent-supporting fiber of Patent Document 1 has a problem that extra components increase in the sample to be adsorbed with phosphorus because counter ions such as carbonate ions are liberated with the binding of phosphorus and rare earth elements. ..
- the phosphorus adsorbent of the present invention even if the acidic group of the polymer having an acidic group becomes free due to the bond between the phosphorus-containing ion and the polyvalent metal, the polymer having an acidic group is firmly attached to the base material. Polymers with acidic groups do not desorb from the complex as it is believed to form an entangled complex. Therefore, no extra component is added to the sample to be adsorbed with phosphorus.
- the phosphorus adsorbent of the present invention is subject to phosphorus adsorption due to phosphorus adsorption. Since it does not enter the sample, it can be suitably used for removing phosphorus from pharmaceuticals and removing phosphorus by extracorporeal blood circulation.
- the phosphorus adsorbent of the present invention is a phosphorus adsorbent having a complex containing (A) a base material, (B) a polymer having an acidic group, and (C) a polyvalent metal ion.
- Base material A polymer can be used as the base material.
- the base material may be one that becomes water-insoluble in a state of forming a complex with a polymer having an acidic group and polyvalent metal ions.
- the complex may be water-insoluble in a temperature range suitable for the intended use, and preferably water-insoluble at a temperature of 25 to 45 ° C. As long as the complex becomes water-insoluble at a temperature of 25 to 45 ° C., which is a temperature near body temperature, it can be suitably used as a phosphorus adsorbent in extracorporeal blood circulation. Above all, it is preferable that the base material itself is a water-insoluble polymer because the complex can be easily made water-insoluble.
- the water-insoluble polymer also includes a polymer that becomes water-insoluble by adjusting conditions such as temperature, pH, ionic strength, and solvent.
- a polymer that becomes water-insoluble by adjusting conditions such as temperature, pH, ionic strength, and solvent.
- starch forms a water-containing hydrogel by heating in water and then cooling, and becomes water-insoluble. Therefore, such a polymer is also included in the water-insoluble polymer of the present invention.
- a poorly water-soluble polymer is also included in the water-insoluble polymer.
- acrylate-based polymers polymethylmethacrylate (PMMA), poly (2-methoxyethyl acrylate), polytetrahydrofurfuryl acrylate, etc.), polymethylvinyl ether, ethylene-vinyl alcohol copolymer, etc.
- Vinyl-based polymers such as polyacrylonitrile (PAN), polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), polystyrene, polyethylene; sulfonyl group-containing polymers such as polysulfone, polyethersulfone, polyarylethersulfone Polycarbonate; polypropylene; cellulose derivatives such as cellulose acetate; polylactide (PLA); polyglycolide (PGA); polycaprolactone (PCL); polyethylene oxide-poly (butylene terephthalate) copolymer; polyethylene glycol and the like.
- PAN polyacrylonitrile
- PVA polyvinyl alcohol
- EVA ethylene-vinyl acetate copolymer
- polystyrene polyethylene
- sulfonyl group-containing polymers such as polysulfone, polyethersulfone, polyarylethersulfone Polycarbonate
- polypropylene
- natural polymers include glucan (starch, cellulose, curdlan, pullulan, glycogen, etc.), chitosan, chitin, agarose or agar, gelatin, collagen, lignin and the like.
- Starch contains linear amylose and branched chain amylopectin.
- PVP polyvinylpyrrolidone
- synthetic polymers are preferable from the viewpoint of uniformity of polymer composition, and among them, polymethylmethacrylate (PMMA), polysulfone, and polyethersulfone, which have a clinical record of being used for extracorporeal blood circulation, are more preferable.
- PMMA polymethylmethacrylate
- polysulfone polysulfone
- polyethersulfone which have a clinical record of being used for extracorporeal blood circulation
- One type of base material can be used alone, or two or more types can be used in combination.
- the polymer having an acidic group electrostatically supports a polyvalent metal ion in the complex.
- the position and number of acidic groups are not particularly limited. Further, it may be a polymer of a single monomer or a copolymer of a plurality of types of monomers. A polymer having a large number of monomers having an acidic group as its constituent components will have a large number of acidic groups in the entire molecule. Further, the polymer having an acidic group may be either a water-soluble polymer or a water-insoluble polymer, but it is a water-soluble polymer in that it has a high affinity with water and easily adsorbs phosphorus in an aqueous sample. Is preferable.
- Examples of the acidic group include a carboxyl group, a sulfo group, and a phosphoric acid group.
- Polymers having a carboxyl group include acrylic polymers such as polyacrylic acid (PAA), cellulosic polymers such as carboxymethyl cellulose (CMC) and carboxyethyl cellulose, synthetic polymers such as carboxymethyl dextran and carboxyvinyl polymers; pectin and alginic acid. , Natural polymers such as hyaluronic acid.
- Polymers having a sulfo group include polyethylene sulfonic acid (polyvinyl sulfonic acid), polystyrene sulfonic acid, polymethacrylic sulfonic acid, poly (2- (meth) acrylamide-2-methylpropane-sulfonic acid), and poly (3- (meth).
- Allyloxy-2-hydroxypropanesulfonic acid), poly (2-methyl-1,3-butadiene-1-sulfonic acid), poly (2-hydroxy-3-acrylamidepropanesulfonic acid), synthetic polymers such as dextran sulfate Includes natural polymers such as carrageenan, keratane sulphate, chondroitin sulphate, fucoidan, heparan sulphate. Further, a derivative in which a carboxyl group, a sulfo group, and / or a phosphoric acid group is introduced into a general-purpose polymer such as an acrylic polymer can also be used. In addition, a commercially available cation exchange resin can also be used. Among them, synthetic polymers are preferable in terms of uniformity of polymer composition, and polyacrylic acid is more preferable in terms of cost and stable supply of raw materials.
- the mass average molecular weight of the polymer having an acidic group is 1000 or more, particularly 2000 or more, preferably 5000 or more, 5000000 or less, particularly 2000000 or less, and particularly 1000000 or less. If the molecular weight is too low, the degree of molecular entanglement with the substrate may be small and elution may occur, while if the molecular weight is too high, a solution containing a polymer having an acidic group used for complex molding may be eluted. Alternatively, the viscosity of the suspension may increase and molding may become difficult, but such a problem does not occur within the above range.
- the mass average molecular weight of the polymer having an acidic group is a value measured by gel permeation chromatography (GPC) analysis in which the substance to be measured is dissolved in a solvent.
- the mass average molecular weight of the polymer having an acidic group is, for example, 1000 to 5000000, 1000 to 2000000, 1000 to 1000000, 2000 to 5000000, 2000 to 2000000, 2000 to 1000000, 5000 to 5000000, 5000 to 2000000, 5000 to 1000000.
- One type of polymer having an acidic group can be used alone, or two or more types can be used in combination.
- the combination of the polymers that are compatible with each other in the solution containing both of these components forms the base material and the acidic group in the composite body. It is preferable because the degree of entanglement between the molecules of the polymer to be contained is high.
- at least one substrate selected from the group consisting of acrylate-based polymers, glucans, and sulfonyl group-containing polymers, and polymers having a carboxyl group (among others, acrylate-based polymers having a carboxyl group and cellulose-based polymers having a carboxyl group).
- a combination with a polymer having at least one acidic group selected from the group consisting of a natural polymer having a carboxyl group a combination of an acrylate-based polymer and a polymer having a carboxyl group (among others, an acrylate-based polymer having a carboxyl group), a glucan and a polymer having a carboxyl group (among others, an acrylate-based polymer having a carboxyl group, a cellulose-based polymer, or a cellulose-based polymer, or Examples thereof include a combination with a natural polymer) and a combination of a sulfonyl group-containing polymer and a polymer having a carboxyl group (among others, an acrylate-based polymer having a carboxyl group).
- PMMA polymethylmethacrylate
- PAA polyacrylic acid
- PMMA polymethylmethacrylate
- PAA polyacrylic acid
- CMC carboxymethylcellulose
- PMMA polymethylmethacrylate
- PES polyethersulfone
- PSU polysulfone
- PAA polysulfone
- C Polyvalent metal ions
- alkaline earth metal ions calcium ion (Ca 2+ ), strontium ion (Sr 2+ ), barium ion (Ba 2+ )), and iron group element ion ().
- a crosslink with a polymer having an acidic group it is advantageous for forming a crosslink with a polymer having an acidic group, and has a high binding force with a phosphate ion. Therefore, it is trivalent or higher (for example, 3 to 6 valent), and above all, a trivalent polyvalent metal ion. is preferable, Fe 3+, Al 3+, La 3+, and still more preferably from among them low abundant and toxicity in the blood Fe 3+.
- the polyvalent metal ion is Fe 3+ , it becomes a phosphorus adsorbent that can be suitably used for extracorporeal blood circulation.
- the phosphorus adsorbent of the present invention can be used for extracorporeal blood circulation as long as it is a polyvalent metal ion having low toxicity other than Fe 3+.
- Ca 2+ is preferable because high phosphorus adsorption capacity can be obtained with divalent polyvalent metal ions.
- One type of polyvalent metal ion can be used alone, or two or more types can be used in combination.
- the combination of the base material and / or the polymer having an acidic group and the polyvalent metal ion is not particularly important, but for example, the base material, the polymer having an acidic group and the polyvalent metal ion As a combination of, at least one base material selected from the group consisting of acrylate-based polymers, glucans, and sulfonyl group-containing polymers, and polymers having a carboxyl group (among others, acrylate-based polymers having a carboxyl group and cellulose having a carboxyl group).
- Examples include a combination with a kind of polyvalent metal ion.
- alkaline earth metal ion especially calcium ion
- iron group element ion especially iron ion
- rare earth element ion especially lanthanum ion
- PMMA polymethylmethacrylate
- PAA polyacrylic acid
- CMC carboxymethyl cellulose
- Combinations starch and alginic acid and calcium ion, iron ion, or lanthanum ion, starch and carboxymethyl cellulose (CMC) and calcium ion, iron ion, or lanthanum ion combination, polyethersulfone (PES) and polyacrylic acid
- PES polyethersulfone
- PSU polysulfone
- PSU polyacrylic acid
- a solution or suspension containing a base material and a polymer having an acidic group (hereinafter, may be referred to as "adsorbent stock solution”) is brought into contact with an aqueous solution of a polyvalent metal salt (among others, an aqueous solution).
- a cation exchange reaction occurs between the counter ion and the polyvalent metal ion in the acidic group of the polymer having an acidic group, and the polyvalent metal ion is electrostatically bonded to the polymer having an acidic group.
- the material can be composited to form a composite of a base material, a polymer having an acidic group, and polyvalent metal ions.
- the polyvalent metal salt may be a water-soluble salt, for example, halides (fluoride, chloride, bromide, iodide), sulfates, nitrates, perchlorates, acetates, sulfides, hydroxides, etc. Examples include bromide.
- the concentration of the polyvalent metal salt in the aqueous solution is preferably 1% by weight or more, more preferably 5% by weight or more, still more preferably 10% by weight or more, based on the total amount of the aqueous solution. Within this range, polyvalent metal ions can be sufficiently bonded to the acidic group of the polymer having an acidic group.
- the concentration of the polyvalent metal salt in the aqueous solution of the polyvalent metal salt is preferably 50% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, still more preferably 15% by weight or less, based on the total amount of the aqueous solution.
- concentration of the polyvalent metal salt in the polyvalent metal salt aqueous solution is extremely high, the adsorbent stock solution does not sink in the polyvalent metal salt aqueous solution, and the complex of the intended shape cannot be formed, or the complex. It may not be possible to sufficiently impregnate the inside with the polyvalent metal ion, but within this range, the inside of the composite can be sufficiently impregnated with the polyvalent metal ion.
- the concentration of the polyvalent metal salt in the polyvalent metal salt aqueous solution is, for example, 1% by weight to 50% by weight, 1% by weight to 20% by weight, 1% by weight to 15% by weight, 5% by weight to 50% by weight. , 5% to 20% by weight, 5% to 15% by weight, 10% to 50% by weight, 10% to 20% by weight, 10% to 15% by weight.
- the aqueous solution is typically an aqueous solution, but may be a mixture of water and a hydrophilic or polar solvent.
- Hydrophilic or polar solvents include lower alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol; glycols such as ethylene glycol and propylene glycol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; diethyl ether, tetrahydrofuran, dimethoxy.
- Alkyl ethers such as ethane; dimethylsulfoxide; dimethylacetamide; dimethylformamide; N-methylpyrrolidone; acetonitrile; dioxane and the like.
- the hydrophilic solvent or the polar solvent one kind may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
- the water content is preferably 80% by volume or more.
- the solvent for dissolving or suspending the base material and the polymer having an acidic group may be any solvent as long as it dissolves or suspends a mixture of the base material and the polymer having an acidic group, and is water, a hydrophilic solvent or a polar solvent, or hydrophobic. Examples include sex solvents. From the viewpoint of moldability, a solvent capable of dissolving both the base material and the polymer having an acidic group is preferable. Further, even if it cannot be dissolved at room temperature, it may be a solvent that can be dissolved by heating.
- Hydrophilic or polar solvents include lower alcohols such as methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol; glycols such as ethylene glycol and propylene glycol; ketones such as acetone and methyl ethyl ketone; diethyl ether, tetrahydrofuran, dimethoxy.
- Alkyl ethers such as ethane; dimethylsulfoxide; dimethylacetamide; dimethylformamide; N-methylpyrrolidone; acetonitrile; dioxane and the like.
- Hydrophobic solvents include aromatic compounds such as benzene, toluene and xylene; aliphatic hydrocarbon compounds such as hexane and cyclohexane; acetate esters such as methyl acetate and ethyl acetate; halogenated hydrocarbons such as chloroform and dichloromethane. Examples include hydrogen compounds. Of these, water, a hydrophilic solvent, and / or a polar solvent are preferable because they can be easily removed by water in a subsequent washing step. Among them, they are used for extracorporeal blood circulation such as being used as a stock solution solvent for hollow filament membranes for dialysers.
- the solvent is preferably water.
- the solvent one type can be used alone, or two or more types can be used in combination.
- the ratio of the base material to the polymer having an acidic group is preferably 1 part by weight or more (particularly more than 1 part by weight) with respect to 1 part by weight of the polymer having an acidic group by dry weight, and 2 weight by weight. It may be 10 parts or more, 5 parts by weight or more, 10 parts by weight or more, or 30 parts by weight or more.
- the complex can be formed into a certain shape such as a particle or a thread, and the complex does not collapse during the use of the phosphorus adsorbent, and the shape can be maintained.
- the ratio of the base material to the polymer having an acidic group is 50 parts by weight or less, particularly 40 parts by weight or less, particularly 30 parts by weight, based on 1 part by weight of the polymer having an acidic group by dry weight. Below, 20 parts by weight or less is preferable. It can also be 10 parts by weight or less. Within this range, the amount of polyvalent metal ions supported is sufficient, and a practically sufficient phosphorus adsorption capacity can be obtained.
- the ratio of the base material to the polymer having an acidic group for example, the base material is 1 part by weight to 50 parts by weight (particularly, 50 parts by weight exceeding 1 part by weight) with respect to 1 part by weight of the polymer having an acidic group.
- 1 part by weight or less 1 part by weight or less
- 1 part by weight to 40 parts by weight particularly, more than 1 part by weight and 40 parts by weight or less
- 1 part by weight to 30 parts by weight particularly more than 1 part by weight and 30 parts by weight or less
- 1 weight Parts to 20 parts by weight particularly more than 1 part by weight and 20 parts by weight or less
- 1 part to 10 parts by weight particularly more than 1 part by weight and 10 parts by weight or less
- the concentration of the base material in the adsorbent stock solution is preferably 2.5% by weight or more, more preferably 3% by weight or more, still more preferably 5% by weight or more, based on the total amount of the adsorbent stock solution. Further, 50% by weight or less is preferable, 30% by weight or less is more preferable, and 20% by weight or less is further preferable. Within this range, the composite can be formed into a shape suitable for a phosphorus adsorbent such as a particle or a thread by contact between the adsorbent stock solution and the polyvalent metal salt aqueous solution.
- a gel-like complex may be obtained, but within the above concentration range, a gel mass can be formed in a polyvalent metal salt aqueous solution.
- the base material concentration with respect to the total amount of the adsorbent stock solution is, for example, 2.5% by weight to 50% by weight, 2.5% by weight to 30% by weight, 2.5% by weight to 20% by weight, 3% by weight to 50% by weight, 3% by weight to 3% by weight. 30% by weight, 3% by weight to 20% by weight, 5% by weight to 50% by weight, 5% by weight to 30% by weight, 5% by weight to 20% by weight.
- the concentration of the polymer having an acidic group in the adsorbent stock solution is preferably 0.3% by weight or more, more preferably 0.5% by weight or more, more preferably 1% by weight or more, and 2% by weight or more, based on the total amount of the adsorbent stock solution. Is even more preferable. Further, 15% by weight or less is preferable, 10% by weight or less is more preferable, and 5% by weight or less is further preferable. Within this range, the composite can be formed into a shape suitable for a phosphorus adsorbent such as a particle or a thread by contact between the adsorbent stock solution and the polyvalent metal salt aqueous solution.
- a gel-like complex may be obtained, but within the above concentration range, a gel mass can be formed in a polyvalent metal salt aqueous solution.
- concentration of the polymer having an acidic group with respect to the total amount of the adsorbent stock solution is, for example, 0.3% by weight to 15% by weight, 0.3% by weight to 10% by weight, 0.3% by weight to 5% by weight, 0.5% by weight to 15% by weight, 0.5% to 10% by weight, 0.5% to 5% by weight, 1% to 15% by weight, 1% to 10% by weight, 1% to 5% by weight, 2% to 15% by weight, 2% by weight % To 10% by weight and 2% to 5% by weight.
- the adsorbent stock solution By discharging the adsorbent stock solution into the poor solvent of the base material in the form of droplets, the adsorbent stock solution is solidified by contacting with the poor solvent, and a composite of the base material and a polymer having an acidic group is obtained. .. By immersing the composite of the base material and the polymer having an acidic group in an aqueous solution of the polyvalent metal ion salt, particles containing the composite of the base material, the polymer having an acidic group and the polyvalent metal ion can be obtained. Be done.
- adsorbent stock solution into a poor solvent of the base material containing the polyvalent metal ion salt, for example, an aqueous solution of the polyvalent metal salt in the form of droplets, solidification and addition of the polyvalent metal ion are performed in parallel. It can be advanced, and particles containing a complex of a base material, a polymer having an acidic group, and a polyvalent metal ion can be efficiently obtained. Further, a composite of a base material and a polymer having an acidic group can also be obtained by cooling while dropping a polymer solution in which a polymer having a base material and an acidic group is dissolved or melted in a solvent by heating.
- a polymer having a base material and an acidic group can be obtained by immersing the complex in an aqueous solution of the polyvalent metal salt or by discharging the adsorbent stock solution into the aqueous solution of the polyvalent metal salt in the form of droplets.
- a particle containing a complex of and a polyvalent metal ion is obtained.
- the adsorbent stock solution may be dropped into the aqueous solution of the polyvalent metal salt in the form of droplets, or the adsorbent stock solution may be added.
- the contained nozzle having holes may be rotated in an aqueous solution of a polyvalent metal salt to scatter the adsorbent stock solution in the form of droplets.
- the adsorbent stock solution may be prepared by heating to about 50 ° C. to 80 ° C., if necessary.
- the particle size of the generated particles can be controlled by adjusting the discharge diameter of the adsorbent stock solution, the polymer concentration of the adsorbent stock solution, the temperature, the viscosity, and the like.
- the viscosity of the adsorbent stock solution is adjusted and the adsorbent stock solution is discharged in the form of threads into an aqueous solution of the polyvalent metal salt, a composite of a base material, a polymer having an acidic group, and polyvalent metal ions.
- a thread containing the above is obtained.
- the adsorbent stock solution having an adjusted viscosity is discharged into a poor solvent solution of the base material in the form of threads to coagulate it, and then immersed in an aqueous solution of a polyvalent metal ion salt to have a base material and an acidic group. It is also possible to obtain a thread containing a complex of a polymer and a polyvalent metal ion.
- the adsorbent stock solution is allowed to flow down into the aqueous solution of the polyvalent metal salt, or the nozzle having a hole containing the adsorbent stock solution is rotated in the aqueous solution of the polyvalent metal salt to continuously continue the adsorbent stock solution.
- a thread-like composite can be obtained by discharging the mixture. Hollow fibers can be obtained by using an orifice having an annular discharge port.
- a fibrous composite can be obtained by adjusting the polymer concentration, temperature, viscosity, etc. of the adsorbent stock solution, intermittently discharging the adsorbent stock solution, or cutting the thread. It is also possible to process the filamentous or fibrous complex into any form such as a film shape or a columnar shape (columnar mass shape) and use it. Molding can be done, for example, by a papermaking process.
- the obtained complex may be washed with water to remove unnecessary components such as a solvent remaining in the complex.
- the complex can be used in a wet state or after being dried.
- the obtained composite may be in the form of a gel.
- a gel For example, when a natural polymer such as starch, agarose or agar, gelatin, or collagen is used as the base material, the adsorbent stock solution is heated to about 80 to 100 ° C and then cooled to about 0 to 30 ° C. The adsorbent stock solution gels. When this gel is immersed in an aqueous solution of a polyvalent metal salt, the gel is impregnated with the polyvalent metal ion to obtain a gel-like composite of a substrate, a polymer having an acidic group, and the polyvalent metal ion. The gel containing the complex may be washed with water to remove unnecessary components such as a solvent remaining in the complex. In addition, the complex can be used in a wet state or after being dried.
- Characteristics of the complex When the complex is granular, it can have various shapes such as spherical surface, prolate spheroidal (oblong ellipsoidal) shape, columnar shape, and amorphous shape.
- the particle size preferably has an average particle diameter of 100 ⁇ m or more, particularly 500 ⁇ m or more, and particularly preferably 1 mm or more. Within this range, it is sufficiently larger than blood cells (diameter: 2 ⁇ m to 20 ⁇ m) and can be used for removing phosphorus from blood.
- a filter having an opening smaller than the particle size of the phosphorus adsorbent is installed to prevent the phosphorus adsorbent from flowing out of the column.
- a filter with a larger opening than the blood cells can be used, the blood cells can pass through without clogging the filter, and the outflow of the phosphorus adsorbent from the column is prevented. it can.
- the particle size preferably has an average particle diameter of 1 cm or less, particularly 5 mm or less, and particularly preferably 3 mm or less.
- the contact area with the phosphorus adsorption target sample becomes wide, and the phosphorus adsorption efficiency is good.
- the average particle size is, for example, 100 ⁇ m to 1 cm, 100 ⁇ m to 5 mm, 100 ⁇ m to 3 mm, 500 ⁇ m to 1 cm, 500 ⁇ m to 5 mm, 500 ⁇ m to 3 mm, 1 mm to 1 cm, 1 mm to 5 mm, 1 mm to 1 mm. 3mm is mentioned.
- the average particle size is a value measured by the sieving method.
- the average fiber diameter is 50 ⁇ m or more, preferably 100 ⁇ m or more, particularly 200 ⁇ m or more, 1 mm or less, particularly 500 ⁇ m or less, and particularly preferably 300 ⁇ m or less. Within this range, it is sufficiently larger than the diameter of blood cells and can be used for removing phosphorus from blood. In addition, the contact area with the phosphorus adsorption target sample becomes sufficient, and the phosphorus adsorption efficiency is good.
- the average fiber diameter is 50 ⁇ m to 1 mm, 50 to 500 ⁇ m, 50 ⁇ m to 300 ⁇ m, 100 ⁇ m to 1 mm, 100 ⁇ m to 500 ⁇ m, 100 ⁇ m to 300 ⁇ m, 200 ⁇ m to 1 mm, 200 to 500 ⁇ m, 200 ⁇ m to 300 ⁇ m.
- the average fiber length may be 500 ⁇ m to 10 cm. Within this range, filling of the column and further molding are easy.
- the average aspect ratio may be 10 to 10000.
- the "average aspect ratio" refers to the ratio of the average fiber length to the average fiber diameter (average fiber length / average fiber diameter).
- the average fiber diameter, the average fiber length, and the average aspect ratio are measured by measuring the dimensions of at least 20 randomly selected fibers using an electron microscope, an optical microscope, or the like according to the size of the fibers. It is a value calculated from the result.
- the yarn diameter is preferably 30 ⁇ m or more, particularly 50 ⁇ m or more, particularly 70 ⁇ m or more, 1 mm or less, particularly 500 ⁇ m or less, and particularly preferably 300 ⁇ m or less.
- the thread diameter is, for example, 30 ⁇ m to 1 mm, 30 ⁇ m to 500 ⁇ m, 30 ⁇ m to 300 ⁇ m, 50 ⁇ m to 1 mm, 50 ⁇ m to 500 ⁇ m, 50 ⁇ m to 300 ⁇ m, 70 ⁇ m to 1 mm, 70 ⁇ m to 500 ⁇ m, 70 ⁇ m to 300 ⁇ m.
- the inner diameter is preferably 50 ⁇ m or more, particularly 100 ⁇ m or more, particularly 120 ⁇ m or more, 250 ⁇ m or less, particularly 200 ⁇ m or less, and particularly 180 ⁇ m or less.
- the inner diameters include 50 ⁇ m to 250 ⁇ m, 50 ⁇ m to 200 ⁇ m, 50 ⁇ m to 180 ⁇ m, 100 ⁇ m to 250 ⁇ m, 100 ⁇ m to 200 ⁇ m, 100 ⁇ m to 180 ⁇ m, 120 ⁇ m to 250 ⁇ m, 120 ⁇ m to 200 ⁇ m, and 120 ⁇ m to 180 ⁇ m. Be done.
- the complex is preferably porous.
- a method for producing porous complex particles for example, there are the following methods.
- a stock solution of an adsorbent in which a polymer having a base material and an acidic group is dissolved in a mixed solution of a good solvent and a poor solvent of the base material is discharged in droplet form into a solution containing the poor solvent of the base material, and a non-solvent-induced phase.
- porous particles composed of a base material and a polymer having an acidic group can be obtained.
- porous particles containing a composite of a substrate, a polymer having an acidic group, and polyvalent metal ions By immersing the porous particles in an aqueous solution of a polyvalent metal salt, porous particles containing a composite of a substrate, a polymer having an acidic group, and polyvalent metal ions can be obtained.
- the adsorbent stock solution in which a polymer having a base material and an acidic group is dissolved in a mixed solution of a good solvent and a poor solvent of the base material is made into droplets in a poor solvent of the base material in which a polyvalent metal salt is dissolved.
- phase separation and uptake of polyvalent metal ions can be performed in parallel, and porous particles containing a complex of a base material, a polymer having an acidic group, and polyvalent metal ions can be efficiently obtained. ..
- porous particles composed of a base material and a polymer having an acidic group by advancing heat-induced phase separation and coagulating it by cooling while dropping an adsorbent stock solution in which a base material is dissolved at a high temperature. it can.
- porous particles by non-solvent heat-induced phase separation by immersing the porous particles in an aqueous solution of a polyvalent metal salt, a substrate, a polymer having an acidic group, and polyvalent metal ions are separated. Porous particles containing the complex are obtained.
- the adsorbent stock solution in which the base material is dissolved in an aqueous solution of the polyvalent metal salt at a high temperature is discharged in the form of droplets to form a complex of the base material, a polymer having an acidic group, and the polyvalent metal ion.
- the containing porous particles are obtained.
- starch, gelatin, or the like is used as the base material, and water or a hydrophilic solvent containing water is used as the solvent for dissolving or suspending the base material and the polymer having an acidic group, a gel-like composite can be obtained. However, this gel is not porous.
- the average pore radius measured with a differential scanning calorimetry is 0.5 nm or more, especially 1.5 nm or more, preferably 2 nm or more, 200 nm or less, especially 40 nm or less, 25 nm or less. Is preferable. Within this range, phosphorus can be efficiently adsorbed. If the pore size is extremely large, the contact area between the phosphorus adsorbent and the sample to be adsorbed with phosphorus becomes small, and the phosphorus adsorption efficiency becomes low.
- the average pore radius measured using DSC is, for example, 0.5 nm to 200 nm, 0.5 nm to 40 nm, 0.5 nm to 25 nm, 1.5 nm to 200 nm, 1.5 nm to 40 nm, 1.5 nm to 25 nm, 2 nm to 200 nm, 2 nm to 2 nm. Examples include 40 nm and 2 nm to 25 nm.
- the specific surface area of pores measured using a differential scanning calorimeter is preferably 10 m 2 / g or more, especially 20 m 2 / g or more, particularly 50 m 2 / g or more, and 1000 m 2 / g or less, especially 800 m. 2 / g or less, especially 500 m 2 / g or less is preferable.
- the adsorption performance can be improved by increasing the pore specific surface area.
- the specific surface area of the pores is extremely large, the mechanical strength of the phosphorus adsorbent is insufficient. Within this range, the contact area with the phosphorus adsorption target sample is sufficient, the phosphorus adsorption efficiency is good, and sufficient mechanical strength can be obtained.
- the pore specific surface area measured using DSC is, for example, 10 m 2 / g to 1000 m 2 / g, 10 m 2 / g to 800 m 2 / g, 10 m 2 / g to 500 m 2 / g, 20 m 2 / g to. 1000m 2 / g, 20m 2 / g-800m 2 / g, 20m 2 / g-500m 2 / g, 50m 2 / g-1000m 2 / g, 50m 2 / g-800m 2 / g, 50m 2 / g- 500m 2 / g can be mentioned.
- the concentration of the polyvalent metal in the obtained complex is preferably 1% by weight or more, more preferably 2% by weight or more, still more preferably 5% by weight or more, based on the total amount (dry weight) of the complex. Within this range, the phosphorus adsorption efficiency is practically sufficient. Further, if the concentration of the polyvalent metal is extremely high, the possibility of outflow of the polyvalent metal and the degree of cross-linking become too high, which may make the composite brittle. From these viewpoints, the concentration of the polyvalent metal in the complex is preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less, still more preferably 10% by weight or less, based on the total amount (dry weight) of the complex.
- the polyvalent metal concentration with respect to the total amount (dry weight) of the composite is, for example, 1% by weight to 30% by weight, 1% by weight to 20% by weight, 1% by weight to 10% by weight, 2% by weight to 30% by weight, Examples thereof include 2% to 20% by weight, 2% to 10% by weight, 5% to 30% by weight, 5% to 20% by weight, and 5% to 10% by weight.
- the polyvalent metal concentration in the complex when the polyvalent metal is iron is a value measured by the method described in the item of Examples. When the polyvalent metal is other than iron, it is measured by using an inductively coupled plasma (ICP) emission spectrophotometer according to this method.
- ICP inductively coupled plasma
- the phosphorus adsorbent of the present invention may be composed of the above-mentioned complex, or may be composed of the above-mentioned complex and other constituent elements.
- Other components include adsorption of other phosphorus adsorbents, other substances (cytokines such as IL-6, IL-8, TNF- ⁇ , blood components such as LDL, ⁇ 2-microglobulin, heavy metals, etc.). Materials and the like can be mentioned.
- the shape thereof may be granular, fibrous, thread-like, film-like, columnar or the like, similarly to the above-described composite.
- the phosphorus adsorbent of the present invention can be used, for example, for phosphorus adsorption in samples subject to phosphorus adsorption such as water, pharmaceuticals (including blood products), foods, cosmetics, and chemicals. It can also be used for phosphorus adsorption in blood in blood treatment in which blood collected from a human is returned to the same human after treatment.
- the phosphorus adsorbent of the present invention can be arranged in series or in parallel with the hemodialysis machine.
- a suitable sample for phosphorus adsorption of the phosphorus adsorbent of the present invention is blood (including whole blood, serum, plasma, etc.).
- the phosphorus adsorbent of the present invention can also be regarded as a phosphorus removing material. Therefore, in the present invention, the phosphorus adsorption target sample includes the phosphorus removal target material.
- the phosphorus adsorbent of the present invention can be typically filled in a column container and used as a column.
- the column filled with the phosphorus adsorbent of the present invention can be used as a column for phosphorus adsorption or phosphorus removal.
- the dialysate of the blood dialyzer (usually formed in the shape of a hollow thread) is formed of the phosphorus adsorbent of the present invention, the blood dialyzer has a phosphorus adsorbing ability.
- the phosphorus adsorbent of the present invention can efficiently adsorb phosphorus when the phosphorus concentration in the sample to be adsorbed is 100 mM or less.
- the phosphorus concentration in the sample containing the phosphorus adsorption target sample is preferably 10 mM or less, particularly preferably 3 mM or less.
- the lower limit of the phosphorus concentration in the sample including the phosphorus adsorption target sample is not limited, but can be, for example, 1 mM or more. In hyperphosphatemia, it is often necessary to remove phosphorus when the serum phosphorus concentration is 1.9 mM (6.0 mg / dL) or higher.
- the phosphorus concentration in the phosphorus adsorption target sample in which the phosphorus adsorbent of the present invention can efficiently adsorb phosphorus is, for example, 1 mM to 100 mM, 1 mM to 10 mM, 1 mM to 3 mM, 1.9 mM to 100 mM, 1.9 mM to 10 mM. , 1.9 mM to 3 mM.
- the phosphorus adsorption rate of the phosphorus adsorbent of the present invention can be 10% or more, particularly 50% or more, and particularly 80% or more when a 10 mM phosphate buffer solution is used as the standard phosphorus adsorption target sample.
- the upper limit of the phosphorus adsorption rate can be about 100%.
- the method for measuring the phosphorus adsorption rate is as described in the item of Examples. Examples of the phosphorus adsorption rate of the phosphorus adsorbent of the present invention when a 10 mM phosphate buffer solution is used as the phosphorus adsorption target sample include 10% to 100%, 50% to 100%, and 80% to 100%. ..
- the phosphorus adsorbent of the present invention can be made phosphorus-free and used as needed. Phosphorus-free can be achieved by cleaning the phosphorus adsorbent of the present invention with a cleaning solution.
- the phosphorus adsorbent and phosphorus adsorbent column of the present invention are used as medical devices, it is preferable to sterilize or sterilize them.
- a method of sterilization or sterilization various methods can be used. For example, high pressure steam sterilization, gamma ray sterilization, electron beam sterilization, ethylene oxide gas sterilization, ultraviolet sterilization and the like can be mentioned. Of these methods, high-pressure steam sterilization, gamma ray sterilization, electron beam sterilization, and ethylene oxide gas sterilization are preferable because of their high sterilization efficiency.
- the present invention includes a phosphorus adsorbing method, a phosphorus removing method, or a sample or material in which phosphorus is removed or reduced, which comprises a step of bringing the phosphorus adsorbent of the present invention into contact with a phosphorus adsorbing target sample or a phosphorus removing target material.
- the pH of the phosphorus adsorption target sample or the phosphorus removal target material when contacting with the phosphorus adsorbent of the present invention may be 5 to 9, especially 6 to 8.
- the phosphorus adsorbent of the present invention can be brought into contact with the phosphorus adsorption target sample or the phosphorus removal target material by the batch method.
- the batch method may be carried out by standing still, or may be carried out by stirring or shaking.
- the contact time may be 1 hour to 24 hours, especially 3 hours to 5 hours.
- the temperature at the time of contact varies depending on the type of phosphorus adsorption target sample or phosphorus removal target material, but may be 10 ° C to 50 ° C, particularly 25 ° C to 45 ° C.
- the contact between the phosphorus adsorbent of the present invention and the phosphorus adsorption target sample or the phosphorus removal target material is a fluid separation method, that is, the phosphorus adsorption target sample or the phosphorus removal target material is passed through the phosphorus adsorbent of the present invention.
- Examples thereof include a method of passing a liquid to be removed, a method of passing a sample to be removed with phosphorus or a material to be removed with phosphorus through a phosphorus adsorbent of the present invention formed into a columnar shape.
- the filter include a membrane filter, a hollow fiber membrane, and a tubular membrane.
- the columnar material can be subjected to monolith chromatography as, for example, a continuous porous body having minute pores.
- the phosphorus adsorbent of the present invention may be placed on the filter paper, and the phosphorus adsorption target sample or the phosphorus removal target material may be passed through the filter paper.
- the phosphorus adsorbing method of the present invention further comprises a step of separating the phosphorus-adsorbed sample or phosphorus-removing target sample or phosphorus-removing target material from which phosphorus has been removed or reduced after contact with the phosphorus adsorbent.
- the iron concentration in the filtrate was calculated by multiplying the iron concentration in the measurement sample by the dilution ratio diluted with water for injection.
- the iron content in the phosphorus adsorbent was calculated by the following formula.
- Iron content (mg / g) Iron concentration in filtrate ( ⁇ g / mL) x 20 (mL) / Adsorbent weight (mg)
- An aqueous solution containing the mixture was prepared and used as an ammonium molybdate solution.
- An aqueous solution containing 72 g / L of L (+)-ascorbic acid was prepared and used as an ascorbic acid solution.
- an ammonium molybdate solution and an ascorbic acid solution were mixed at a volume ratio of 5: 1 to prepare a color-developing reagent.
- 0.8 mL of the coloring reagent was added to 10 mL of the sample solution for measuring the phosphorus concentration, and the mixture was stirred with a vortex mixer for 30 seconds or longer and then allowed to stand for 15 minutes or longer to measure the absorbance at 880 nm.
- a coloring reagent was added under the same conditions as the sample solution, the absorbance at 880 nm was measured, and the phosphorus concentration in the sample solution was calculated using the straight line connecting these two measurement results as the calibration line. If the phosphorus concentration of the sample solution is high and the absorbance is higher than that of the 30 ⁇ M standard solution, dilute the sample solution appropriately with water for injection, add a coloring reagent, and dilute the sample solution so that the absorbance is less than or equal to that of the 30 ⁇ M standard solution. The phosphorus concentration in the sample was measured. The phosphorus concentration in the sample solution was calculated by multiplying the phosphorus concentration in this diluted solution by the dilution ratio.
- Phosphate buffer was added at a ratio of 10 g to 0.5 g of a phosphorus adsorbent in a water-containing state in terms of dry weight, and the mixture was stirred at room temperature for 4 hours with a magnetic stirrer. The supernatant was collected, and the phosphorus concentration in the supernatant was measured and used as the phosphorus concentration Ce (mM) after adsorption.
- the phosphorus adsorption rate in the phosphate buffer was Cs (mM), Ce (mM), the weight Ww (g) of the added water-containing phosphorus adsorbent, the water content u (%) of the phosphorus adsorbent, and the added water content.
- phosphate buffer weight B (g) [[Cs (mM) - ⁇ 1 + Ww (g) ⁇ (u (%) / 100) / B (g) ⁇ ⁇ Ce (mM)] / Cs (mM) )] ⁇ 100
- FBS Fetal Bovine Serum
- FBS to which no phosphorus adsorbent was added was used as pre-adsorption FBS, and two samples of pre-adsorption FBS and post-adsorption FBS were diluted 100-fold with water for injection, and phosphorus in the phosphate buffer was diluted 100-fold with respect to these diluted solutions.
- the absorbance at 880 nm was measured by the same method as the concentration measurement.
- Ae the weight Ww (g) of the added water-containing phosphorus adsorbent, the water content u (%) of the phosphorus adsorbent, and the addition, where As is the absorbance of the FBS before adsorption and Ae is the absorbance of the FBS after adsorption.
- the phosphorus adsorption rate in FBS was calculated by the following formula after correcting for the decrease in phosphorus concentration due to dilution by the water content contained in the phosphorus adsorbent.
- Phosphorus adsorption rate in FBS (%) [[As- ⁇ 1 + Ww (g) ⁇ (u (%) / 100) / F (g) ⁇ ⁇ Ae] / As] ⁇ 100
- This adsorbent stock solution is sucked up with a dropper and immediately added dropwise to 100 mL of a 10 wt% ferric chloride aqueous solution (ferric chloride hexahydrate; using Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and then approximately 24 Particles were prepared by allowing to stand for a long time. After the particles were collected by filtration, washing and filtration recovery in which the particles were dispersed in water were repeated until the cleaning liquid was no longer colored. Then, after removing the components having a small particle diameter with a sieve having a mesh size of 2 mm, the visually deformed particles and the fused particles were removed to obtain particles composed of PMMA, PAA, and iron ions.
- Example 2 In Example 1, the amount of the adsorbent stock solution, the PMMA concentration in the adsorbent stock solution, the PAA concentration in the adsorbent stock solution, and / or the concentration of the ferric chloride aqueous solution, and the amount of the ferric chloride aqueous solution are shown in Table 1. Particles of Examples 2 to 6 composed of PMMA, PAA and iron ions were obtained in the same manner as in Example 1 except that they were changed as shown.
- Example 7 Add 1.0 g of polyether sulfone (PES, Veradel 3600, SOLVAY) and 0.3 g of polyacrylic acid 250,000 (PAA, Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to 14.1 g of DMSO, and magnetic while heating in a hot bath at 80 ° C.
- the stock solution of the adsorbent was prepared by stirring and dissolving with a stirrer.
- This adsorbent stock solution is sucked up with a dropper and immediately added dropwise to 100 mL of a 10 wt% ferric chloride aqueous solution (ferric chloride hexahydrate; using Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and then approximately 24 Particles were prepared by allowing to stand for a long time. After the particles were collected by filtration, washing and filtration recovery in which the particles were dispersed in water were repeated until the cleaning liquid was no longer colored. Then, after removing the components having a small particle diameter with a sieve having a mesh size of 2 mm, the visually deformed particles and the fused particles were removed to obtain particles composed of PES, PAA, and iron ions.
- Example 8 Add 0.7 g of polysulfone (PSU, Udel P-1700, SOLVAY) and 0.17 g of polyacrylic acid 250,000 (PAA, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) to 10.1 g of dimethylacetamide (DMAc) and heat in a hot bath at 80 ° C. While stirring with a magnetic stirrer, the mixture was dissolved to prepare an adsorbent stock solution.
- PSU polysulfone
- PAA Wako Pure Chemical Industries, Ltd.
- DMAc dimethylacetamide
- This adsorbent stock solution is sucked up with a dropper and immediately added dropwise to 100 mL of a 10 wt% ferric chloride aqueous solution (ferric chloride hexahydrate; using Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and then approximately 24 Particles were prepared by allowing to stand for a long time. After the particles were collected by filtration, washing and filtration recovery in which the particles were dispersed in water were repeated until the cleaning liquid was no longer colored. Then, after removing the components having a small particle diameter with a sieve having a mesh size of 2 mm, the visually deformed particles and the fused particles were removed to obtain particles composed of PSU, PAA, and iron ions.
- Comparative example 1 Methyl methacrylate polymer (PMMA, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 2.0 g and polyacrylic acid 250,000 (PAA, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 1.0 g are added to DMSO 36.1 g and heated in a hot bath at 80 ° C. While stirring with a magnetic stirrer, the mixture was dissolved to prepare a stock solution of an adsorbent. Particles were prepared by sucking up 8.4 g of this adsorbent stock solution with a dropper, immediately dropping it in 50 mL of water, and then allowing it to stand for about 24 hours. After recovering the particles by filtration, washing to disperse the particles in water and recovery by filtration were repeated three times. Then, after removing the components having a small particle diameter with a sieve having a mesh size of 2 mm, the visually deformed particles and the fused particles were removed to obtain particles composed of PMMA and PAA.
- This water-insoluble hydrogel is crushed into particles of about 2 to 5 mm, and about 24 in 30 mL of a 10% ferric chloride aqueous solution (using ferric chloride hexahydrate; Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Soaked for hours.
- This hydrogel was recovered by filtration, and washing and filtration recovery in which it was dispersed in water were repeated until the washing liquid was no longer colored to obtain a hydrogel composed of starch, PAA, and iron ions.
- Example 9 starch and PAA were obtained in the same manner as in Example 9, except that the starch concentration in the adsorbent stock solution, the PAA concentration in the adsorbent stock solution, and the amount of the adsorbent stock solution were changed as shown in Table 1. And the particles of Examples 10 and 11 composed of iron ions were obtained.
- Comparative example 2 0.5 g of polyacrylic acid (PAA, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 14.8 g of water, and the mixture was dissolved by stirring with a magnetic stirrer. 6.1 g of starch (derived from potato, Sigma-Aldrich) was added and stirring was continued to obtain a cloudy adsorbent stock solution. This adsorbent stock solution was heated in a warm bath at 80 ° C. until the solution became translucent, and then cooled to room temperature to obtain a water-insoluble hydrogel. This water-insoluble hydrogel was crushed into particles of about 2 to 5 mm and immersed in 30 mL of water for about 24 hours. This hydrogel was recovered by filtration, and washing and filtration recovery in which it was dispersed in water were repeated three times to obtain a hydrogel composed of starch and PAA.
- PAA polyacrylic acid
- Comparative example 3 6.7 g of starch (derived from potato, Sigma-Aldrich) was added to 11.2 g of water, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer to obtain a cloudy adsorbent stock solution. 8.9 g of this adsorbent stock solution was heated in a warm bath at 80 ° C. until the solution became translucent, and then cooled to room temperature to obtain a water-insoluble hydrogel. This water-insoluble hydrogel is crushed into particles of about 2 to 5 mm and placed in a 10% ferric chloride aqueous solution (ferric chloride hexahydrate; using Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) for about 24 hours. Soaked. This hydrogel was recovered by filtration, and washing and filtration recovery in which it was dispersed in water were repeated until the washing liquid was no longer colored to obtain a hydrogel composed of starch and iron ions.
- starch derived from potato, Sigma-Aldrich
- Comparative example 4 7.0 g of the adsorbent stock solution prepared in Comparative Example 3 was heated in a warm bath at 80 ° C. until the solution became translucent, and then cooled to room temperature to obtain a water-insoluble hydrogel. This water-insoluble hydrogel was crushed into particles of about 2 to 5 mm and immersed in water for about 24 hours. This hydrogel was recovered by filtration, and washing and filtration recovery in which it was dispersed in water were repeated three times to obtain a hydrogel composed of starch.
- Example 12 0.4 g of sodium carboxymethyl cellulose (CMC, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was added to 15.6 g of water, and the mixture was dissolved by stirring with a magnetic stirrer. 4.0 g of starch (derived from potato, Sigma-Aldrich) was added and stirring was continued to obtain a cloudy solution. This cloudy solution was heated in a warm bath at 80 ° C. until the solution became translucent, and then cooled to room temperature to obtain a water-insoluble hydrogel.
- CMC sodium carboxymethyl cellulose
- This water-insoluble hydrogel is crushed into particles of about 2 to 5 mm, and about 24 in 30 mL of a 10% ferric chloride aqueous solution (using ferric chloride hexahydrate; Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Soaked for hours.
- This hydrogel was recovered by filtration, and washing and filtration recovery in which it was dispersed in water were repeated until the washing liquid was no longer colored to obtain a hydrogel composed of starch, CMC, and iron ions.
- Comparative example 5 A hydrogel composed of starch and CMC was obtained in the same manner as in Example 10 except that water was used instead of the 10% ferric chloride aqueous solution.
- Comparative example 6 Water was added to 1.5 g of sodium alginate (Duck Argin NSPLLR, Kikkoman Biochemifa Co., Ltd.) to make the total amount 150 g, and the mixture was stirred with a magnetic stirrer to obtain an aqueous alginate solution. This aqueous solution is sucked up with a dropper, and immediately added dropwise to 200 mL of a 10 wt% ferric chloride aqueous solution (ferric chloride hexahydrate; using Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and then statically for about 24 hours. Placed particles were obtained.
- sodium alginate Duck Argin NSPLLR, Kikkoman Biochemifa Co., Ltd.
- the particles were recovered by filtration, and the washing and filtration recovery in which they were dispersed in water were repeated until the washing liquid was no longer colored to obtain particles composed of alginic acid and iron ions without containing a base material.
- 10.0 g of 100 mM phosphate buffer was added to 5.0 g of the particles in a water-containing state and the particles were stirred at room temperature for 4 hours with a magnetic stirrer, the particles dissolved.
- Example 12 Comparison of phosphorus adsorption performance by type of multivalent metal Example 13
- starch, CMC, and iron ions were obtained in the same manner as in Example 12, except that the starch concentration in the adsorbent stock solution, the CMC concentration in the adsorbent stock solution, and the amount of the adsorbent stock solution were changed as shown in Table 2.
- a hydrogel consisting of was obtained.
- Example 14 In Example 13, the amount of the adsorbent stock solution was changed as shown in Table 2, the ferric chloride aqueous solution was changed to a lanthanum chloride aqueous solution (lanthanum chloride heptahydrate; Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used), and the mixture was washed. A hydrogel composed of starch, CMC, and lanthanum ion was obtained in the same manner as in Example 13 except that the repetition of the above was changed to 10 times.
- Table 2 the ferric chloride aqueous solution was changed to a lanthanum chloride aqueous solution (lanthanum chloride heptahydrate; Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used), and the mixture was washed.
- a hydrogel composed of starch, CMC, and lanthanum ion was obtained in the same manner as in Example 13 except that the repetition of the above was changed to 10 times.
- Example 15 In Example 13, the amount of the adsorbent stock solution was changed as shown in Table 2, the ferric chloride aqueous solution was changed to a calcium chloride aqueous solution (using Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the washing was changed to 10 times. In addition, a hydrogel composed of starch, CMC and calcium ions was obtained in the same manner as in Example 13.
- Example 16 0.4 g of sodium alginate (Duck Algin NSPLLR, Kikkoman Biochemifa Co., Ltd.) was added to 15.6 g of water, and the mixture was dissolved by stirring with a magnetic stirrer. 4.0 g of starch (derived from potato, Sigma-Aldrich) was added and stirring was continued to obtain a cloudy solution. This cloudy solution was heated in a warm bath at 80 ° C. until the solution became translucent, and then cooled to room temperature to obtain a water-insoluble hydrogel.
- sodium alginate Duck Algin NSPLLR, Kikkoman Biochemifa Co., Ltd.
- This water-insoluble hydrogel is crushed into particles of about 2 to 5 mm, and about 24 in 30 mL of a 10% ferric chloride aqueous solution (using ferric chloride hexahydrate; Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) Soaked for hours.
- This hydrogel was recovered by filtration, and washing and filtration recovery in which it was dispersed in water were repeated until the washing liquid was no longer colored to obtain a hydrogel composed of starch, CMC, and iron ions.
- Example 17 In Example 16, the amount of the adsorbent stock solution was changed as shown in Table 2, and the ferric chloride aqueous solution was changed to a 10% lanthanum chloride aqueous solution (lantern chloride heptahydrate; Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used). A hydrogel composed of chloride, alginic acid, and lanthanum ion was obtained in the same manner as in Example 16 except that the washing was repeated 10 times.
- Table 2 the ferric chloride aqueous solution was changed to a 10% lanthanum chloride aqueous solution (lantern chloride heptahydrate; Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd. was used).
- a hydrogel composed of chloride, alginic acid, and lanthanum ion was obtained in the same manner as in Example 16 except that the washing was repeated 10 times.
- Example 18 In Example 16, the amount of the adsorbent stock solution was changed as shown in Table 2, the ferric chloride aqueous solution was changed to a calcium chloride aqueous solution (using Fujifilm Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the washing was changed to 10 times. A hydrogel composed of starch, alginic acid, and calcium ions was obtained in the same manner as in Example 16.
- the phosphorus adsorbent composed of PMMA, PAA and iron ions showed an extremely high phosphorus adsorption rate of 92.5% when FBS was targeted.
- the phosphorus concentration of FBS of 9.3 mg / dL (3.1 mM) is higher than the control target of serum phosphorus concentration of dialysis patients (6.0 mg / dL), and the evaluation value of phosphorus adsorption performance in FBS is hyperphosphatemia. It reflects the ability of phosphorus to be adsorbed in the blood of patients with illness. Therefore, it can be seen that the phosphorus adsorbent of the present invention can adsorb and remove phosphorus from human blood with extremely high efficiency.
- the phosphorus adsorption rate of the phosphorus adsorbents of Examples 1 to 6 in the 10 mM phosphate buffer solution was 46.8 to 86.2%, which was sufficiently high for practical use.
- 10 mM phosphate buffer was targeted, it was slightly lower than when FBS was targeted, but this was because the phosphorus concentration in the phosphate buffer was 10 mM and the phosphorus concentration of FBS was 9.3 mg / dL (3.1 mM). This is because it was expensive.
- the amount of PAA used was in the range smaller than the amount used by PMMA, and the higher the amount, the higher the phosphorus adsorption rate. It is considered that the amount of iron ions supported increased due to the large number of acidic groups.
- a phosphorus adsorption rate of -3.4% was obtained with the phosphate buffer solution.
- the adsorption rate shows a negative value, which is considered to be an error due to an experimental error in measuring the phosphorus concentration and evaluating the phosphorus adsorption performance, and / or an error due to variation in the water content of the adsorbent. It can be seen that the particles of Comparative Example 1 have substantially no phosphorus adsorption performance.
- the base material is not limited to PMMA, and high phosphorus adsorption performance can be obtained even if a general engineering plastic such as PES or PSU is used.
- the hydrogel-like phosphorus adsorbent composed of starch, PAA and iron ions showed an extremely high phosphorus adsorption rate of 94.7% when FBS was targeted. It can be seen that the phosphorus adsorbent of the present invention can adsorb and remove phosphorus from human blood with extremely high efficiency even in the case of hydrogel.
- the phosphorus adsorbents of Examples 9 to 11 the phosphorus adsorption rate in the 10 mM phosphate buffer solution having a high phosphorus concentration was as high as 19.5 to 55.0%.
- the amount of PAA used was in the range smaller than the amount of starch used, and the higher the amount, the higher the phosphorus adsorption rate.
- the particles of Comparative Example 2 containing no iron ion had a phosphorus adsorption rate of -7.0% in the phosphate buffer solution. Similar to Comparative Example 1, the adsorption rate shows a negative value, but this is also considered to be an error due to experimental errors during phosphorus concentration measurement and phosphorus adsorption performance evaluation, and / or variations in the water content of the adsorbent. It can be seen that the particles of Comparative Example 2 have substantially no phosphorus adsorption performance.
- the phosphate buffer had a low phosphorus adsorption rate of 5.6%. Since the complex does not have an acidic group, it is considered that iron ions were not substantially supported.
- the phosphorus adsorption rate was -2.8% in the phosphate buffer solution, and the particles of Comparative Example 4 had substantially no phosphorus adsorption performance.
- Example 12 when the 100 mM phosphate buffer solution was targeted, the phosphorus adsorbent of Example 12 composed of starch, CMC and iron ions had a high phosphorus content of 13.0%. While the adsorption rate was shown, the complex of Comparative Example 5 containing no iron ion had a phosphorus adsorption rate of -6.5%, and had substantially no phosphorus adsorption performance.
- the phosphorus adsorbent of Example 12 efficiently adsorbed phosphorus in a phosphate buffer solution having a very high concentration of 100 mM.
- Comparative Example 6 containing no base material were dissolved in a phosphate buffer solution, which is a sample to be adsorbed with phosphorus. It can be seen that a base material is required so that the form can be maintained during use and used as a phosphorus adsorbent.
- the polyvalent metal ion is not limited to the trivalent iron ion, and high phosphorus adsorption performance can be obtained even if a lanthanum ion or a divalent calcium ion is used. I understand.
- the phosphorus adsorption rate in the phosphate buffer was added as Cs (mM), Ce (mM), the weight Ww (g) of the phosphorus adsorbent in a water-containing state, the water content u (%) of the phosphorus adsorbent, and so on.
- the phosphate buffer weight B (g) it was calculated by the following formula after correcting for the decrease in phosphorus concentration due to dilution by the water contained in the phosphorus adsorbent.
- Phosphorus adsorption rate in phosphate buffer (%) [[Cs (mM) - ⁇ 1 + Ww (g) ⁇ (u (%) / 100) / B (g) ⁇ ⁇ Ce (mM)] / Cs (mM) )] ⁇ 100
- the above measurement conditions are the same as the method for measuring the phosphorus adsorption rate by the batch method described in the item "Evaluation of phosphorus adsorption performance in phosphate buffer".
- the column method is used instead of the batch method, and the amount of the complex used in Example 3 is as small as 0.21 g instead of 0.50 g in terms of dry weight.
- a phosphorus adsorption rate of 31.0% was obtained.
- the phosphorus adsorption rate (%) of 0.50 g (dry weight equivalent) of the complex obtained in Example 3 by the batch method was 57.9%, and 0.21 g (dry weight) of the complex obtained in Example 3 was obtained. Since the phosphorus adsorption rate (%) by the column method (converted) is 31.0%, it can be seen that the column method also exhibits the same or higher phosphorus adsorption capacity as the batch method.
- the phosphorus adsorbent of the present invention has a very high phosphorus adsorbing ability. Further, since neither the polyvalent metal nor the acidic group-containing polymer which is a counter ion thereof is desorbed from the composite after phosphorus adsorption, no extra component is added to the phosphorus adsorption target sample or the phosphorus removal target material. .. Therefore, the phosphorus adsorbent of the present invention can be widely used for removing or reducing phosphorus from water, pharmaceuticals (including blood products), foods, cosmetics, chemicals and the like. It can also be suitably used for phosphorus adsorption removal on the premise that human blood is returned to the same human.
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Abstract
(A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体を備えるリン吸着材は、リン吸着能が高く、リン吸着後に吸着材からの不要な成分の溶出が抑えられており、吸着したリンを保持できる。このリン吸着材は、多孔質であることが好ましい。(A)基材を水不溶性ポリマーとし、(B)酸性基を有するポリマーを水溶性ポリマーとすることができる。複合体は、(A)基材、及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させることにより得られ、(A)基材の使用量は、(B)酸性基を有するポリマーの1重量部に対して、1~50重量部とすることが好ましい。
Description
本発明は、リン吸着材、このリン吸着材を用いたリン吸着カラム、及びこのリン吸着材を用いたリン吸着方法に関する。
リンは、人体において骨、細胞膜、核酸などを構成する不可欠な成分であり、エネルギー代謝にも関与している。また、無機リン酸は、主要な細胞内陰イオンであり、血液中にも存在する。リンは、生体内で重要な機能を果たしているため、血液中のリン濃度は適切な範囲に保たれる必要がある。ところが、腎機能不全などに起因して、腎臓からのリン排泄が低下すると、血液中リン濃度が異常に高くなる高リン血症に陥る。特に、慢性腎不全患者である維持透析患者においては、現状の透析条件では十分なリン排出ができないため、高リン血症になりやすい。
高リン血症は、骨を脆くし、また、軟部組織の石灰化を引き起こす。軟部組織の中でも血管の石灰化は、脳卒中、心筋梗塞のような重篤な疾患の原因となる。また、進行した慢性腎臓病を有する患者及び透析患者では、高リン血症は、二次性副甲状腺機能亢進症や腎性骨異栄養症を引き起こす。
高リン血症は、骨を脆くし、また、軟部組織の石灰化を引き起こす。軟部組織の中でも血管の石灰化は、脳卒中、心筋梗塞のような重篤な疾患の原因となる。また、進行した慢性腎臓病を有する患者及び透析患者では、高リン血症は、二次性副甲状腺機能亢進症や腎性骨異栄養症を引き起こす。
高リン血症の治療法として、リン摂取制限が行われているが、リン摂取量とタンパク質摂取量は相関し、タンパク質の摂取量が低下すると死亡リスクが上昇することから、リン摂取制限による血液中リン濃度管理には限界がある。
また、経口リン吸着剤の服用による治療法も広く行われている。経口リン吸着剤としては、沈降炭酸カルシウム、炭酸ランタン水和物、クエン酸第二鉄水和物、非吸収性ポリマーなどが汎用されている。沈降炭酸カルシウム、炭酸ランタン水和物、クエン酸第二鉄水和物は、胃酸のような強酸下では容易にカルシウムや金属を遊離するため、高カルシウム血症や金属の組織沈着による毒性発現の恐れがある。また、非吸収性ポリマーは、消化管内で水を吸収して膨潤するため、便秘などの腹部不快感が強く現れ、腸閉塞のような重篤な副作用も報告されている。
また、経口リン吸着剤の服用による治療法も広く行われている。経口リン吸着剤としては、沈降炭酸カルシウム、炭酸ランタン水和物、クエン酸第二鉄水和物、非吸収性ポリマーなどが汎用されている。沈降炭酸カルシウム、炭酸ランタン水和物、クエン酸第二鉄水和物は、胃酸のような強酸下では容易にカルシウムや金属を遊離するため、高カルシウム血症や金属の組織沈着による毒性発現の恐れがある。また、非吸収性ポリマーは、消化管内で水を吸収して膨潤するため、便秘などの腹部不快感が強く現れ、腸閉塞のような重篤な副作用も報告されている。
そこで、透析において、血液透析器とリン吸着カラムを併用することで、血液中のリン濃度を低下させることが提案されている。
例えば、特許文献1は、リン吸着剤を線維内部に担持した多孔質線維を血中リンの吸着除去に用いることを提案している。リン吸着剤として、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのような希土類元素の炭酸塩などが記載されている。特許文献1のリン吸着剤担持線維は、ポリメチルメタクリレートなどの高分子材料を含む紡糸原液とリン吸着剤を混合して紡糸しているため、リン吸着剤は多孔質線維と物理的に混ざり合って線維内部に付着している。このため、リン吸着剤の担持量を増加させると、繊維の強度が低下したり、リン吸着剤自体の流出の懸念があるなどの理由で、リン吸着剤の担持量には限界があり、従って、リン吸着能の向上には限界がある。また、リンと希土類元素との結合に伴い炭酸イオンなどのカウンターイオンが遊離するため、リン吸着に伴い血液中に余計な成分が増えるという問題がある。
例えば、特許文献1は、リン吸着剤を線維内部に担持した多孔質線維を血中リンの吸着除去に用いることを提案している。リン吸着剤として、Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Luのような希土類元素の炭酸塩などが記載されている。特許文献1のリン吸着剤担持線維は、ポリメチルメタクリレートなどの高分子材料を含む紡糸原液とリン吸着剤を混合して紡糸しているため、リン吸着剤は多孔質線維と物理的に混ざり合って線維内部に付着している。このため、リン吸着剤の担持量を増加させると、繊維の強度が低下したり、リン吸着剤自体の流出の懸念があるなどの理由で、リン吸着剤の担持量には限界があり、従って、リン吸着能の向上には限界がある。また、リンと希土類元素との結合に伴い炭酸イオンなどのカウンターイオンが遊離するため、リン吸着に伴い血液中に余計な成分が増えるという問題がある。
また、特許文献2は、2価又は3価の鉄イオンと、カルボン酸基又は硫黄官能基を有する天然多糖類とを溶液中で混合して得られる水不溶性反応物からなるリン酸吸着剤を、水処理、食品や化学品の前処理、医薬品などとして使用することを提案している。カルボン酸基又は硫黄官能基を有する天然多糖類として、アルギン酸、ペクチン、カラギーナン、ヒアルロン酸、ケラタン硫酸、コンドロイチン硫酸、フコイダンなどが記載されている。特許文献2のリン酸吸着剤は、リンと鉄イオンが結合すると、生成したリン酸鉄が天然多糖類から脱離し、カルボン酸基又は硫黄官能基の鉄イオンによる架橋が維持できず、リン吸着剤自体が溶解する可能性がある。また、経口投与用医薬品として用いるのであれば、水に不溶のリン酸鉄は吸収されずに排泄されるため問題ないが、リン酸イオンがリン酸鉄になるだけでは、リン除去剤としては用い難い。特に、リン吸着剤を血液体外循環用途に使用する場合、処理後の血液はそのまま患者体内に戻されるため、特許文献2のリン酸吸着剤は血液体外循環用途に使用することはできない。
本発明は、リン吸着能が高く、リン吸着後にリン吸着材からの不要な成分の溶出が抑えられており、かつ、吸着したリンを保持できるリン吸着材を提供することを主な課題とする。
上記課題を解決するために本発明者は研究を重ね、(A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体は、多数の酸性基が多数の多価金属イオンを担持しているため、リン吸着能が高いことを見出した。また、多価金属イオンは、リン含有イオンとの結合により、酸性基を有するポリマーの酸性基との結合数が低下して酸性基を有するポリマーから脱離し易い状態になるが、実際は、リンの多価金属塩はこの複合体から脱離し難いことを見出した。
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、以下の〔1〕~〔15〕を提供する。
〔1〕 (A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体を備えるリン吸着材。
〔2〕 複合体が多孔質である、〔1〕に記載のリン吸着材。
〔3〕 (A)基材が水不溶性ポリマーである、〔1〕又は〔2〕に記載のリン吸着材。
〔4〕 (B)酸性基を有するポリマーが水溶性ポリマーである、〔1〕~〔3〕の何れかに記載のリン吸着材。
〔5〕 多価金属濃度が、複合体の乾燥重量での全量に対して1~30重量%である、〔1〕~〔4〕の何れかに記載のリン吸着材。
〔6〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む方法により得られる複合体を備えるリン吸着材。
〔7〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液における(A)基材の含有量が、乾燥重量で、(B)酸性基を有するポリマーの1重量部に対して、1~50重量部である、〔6〕に記載のリン吸着材。
〔8〕 〔1〕~〔7〕の何れかに記載のリン吸着材が充填されたリン吸着用カラム。
〔9〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む、リン吸着材の製造方法。
〔10〕 〔1〕~〔7〕の何れかに記載のリン吸着材とリンを含有するリン吸着対象試料又はリン除去対象材料とを接触させる工程を含む、リンが除去された又は減少した試料又は材料の製造方法。
〔11〕 リン吸着対象試料又はリン除去対象材料が血液である、〔10〕に記載の方法。
〔12〕 (A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体の、リン吸着材としての使用。
〔13〕 (A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体の、リン吸着材の製造のための使用。
〔14〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む方法により得られる複合体の、リン吸着材としての使用。
〔15〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む方法により得られる複合体の、リン吸着材の製造のための使用。
〔1〕 (A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体を備えるリン吸着材。
〔2〕 複合体が多孔質である、〔1〕に記載のリン吸着材。
〔3〕 (A)基材が水不溶性ポリマーである、〔1〕又は〔2〕に記載のリン吸着材。
〔4〕 (B)酸性基を有するポリマーが水溶性ポリマーである、〔1〕~〔3〕の何れかに記載のリン吸着材。
〔5〕 多価金属濃度が、複合体の乾燥重量での全量に対して1~30重量%である、〔1〕~〔4〕の何れかに記載のリン吸着材。
〔6〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む方法により得られる複合体を備えるリン吸着材。
〔7〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液における(A)基材の含有量が、乾燥重量で、(B)酸性基を有するポリマーの1重量部に対して、1~50重量部である、〔6〕に記載のリン吸着材。
〔8〕 〔1〕~〔7〕の何れかに記載のリン吸着材が充填されたリン吸着用カラム。
〔9〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む、リン吸着材の製造方法。
〔10〕 〔1〕~〔7〕の何れかに記載のリン吸着材とリンを含有するリン吸着対象試料又はリン除去対象材料とを接触させる工程を含む、リンが除去された又は減少した試料又は材料の製造方法。
〔11〕 リン吸着対象試料又はリン除去対象材料が血液である、〔10〕に記載の方法。
〔12〕 (A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体の、リン吸着材としての使用。
〔13〕 (A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体の、リン吸着材の製造のための使用。
〔14〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む方法により得られる複合体の、リン吸着材としての使用。
〔15〕 (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む方法により得られる複合体の、リン吸着材の製造のための使用。
本発明のリン吸着材は、酸性基を有するポリマーを備え、この酸性基が多価金属イオンを静電的に担持しているため、このポリマーの含有比率を高くすることで多価金属イオンの担持量を増やすことができ、それにより、リン吸着能を高くすることができる。
また、本発明のリン吸着材中の多価金属イオンは、リン酸イオンのようなリン含有イオンとの結合により、酸性基を有するポリマーの酸性基との結合数が低下して酸性基を有するポリマーから遊離し易い状態になるが、実際には、リンの多価金属塩はこの複合体から脱離し難い。この理論に拘束されないが、金属イオンが多価イオンであるためリン酸イオンと結合を生じるとともに酸性基を有するポリマーの酸性基との結合を一部残しているため、あるいは、基材と酸性基を有するポリマーとの複合体が、酸性基から遊離したリンの多価金属塩を包接ないしは埋設して、複合体からの脱離を抑制しているためと考えられる。このように、リンの多価金属塩が複合体に保持されるため、リン吸着後に吸着材からの不要な成分の溶出が抑えられており、本発明のリン吸着材は、リンの多価金属塩が残存することが望ましくないリン吸着対象試料(以下、「試料」ということもある)の処理若しくはリン除去対象となる材料の精製にも適用することができる。特に、血液透析回路への接続のように、患者血液を同じ患者に戻すことを前提とした血液体外循環によるリン吸着除去では、リンの多価金属塩を除去する操作を行えないが、本発明のリン吸着材はこのような場合にも好適に用いることができる。
また、本発明のリン吸着材では、リン吸着後にリンの多価金属塩が複合体から脱離し難いため、医薬品、食品、化粧品、血液などのリン吸着対象試料の処理に用いても、金属の組織沈着による毒性発現の恐れがなく、これらの試料の処理に好適に用いることができる。
前述した通り、特許文献1のリン吸着剤担持線維は、リンと希土類元素との結合に伴い炭酸イオンなどのカウンターイオンが遊離するため、リン吸着対象試料中に余計な成分が増えるという問題がある。これに対して、本発明のリン吸着材は、リン含有イオンと多価金属の結合に伴い酸性基を有するポリマーの酸性基がフリーとなっても、酸性基を有するポリマーが基材と強固に絡み合った複合体を形成していると考えられるため、酸性基を有するポリマーは複合体から脱離しない。従って、リン吸着対象試料中に余計な成分を増やすことがない。特に、医薬品や、血液体外循環では処理後のリン吸着対象試料中に余計な成分が入ることは避けるべきであるが、本発明のリン吸着材は、リン吸着に伴い余計な成分がリン吸着対象試料中に入ることがないため、医薬品のリン除去や、血液体外循環によるリン除去にも好適に用いることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のリン吸着材は、(A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体を備えるリン吸着材である。
本発明のリン吸着材は、(A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体を備えるリン吸着材である。
(1)複合体
(A)基材
基材としては、ポリマーを用いることができる。基材は、酸性基を有するポリマー及び多価金属イオンと共に複合体を形成した状態で、水不溶性になるものであればよい。具体的には、使用目的に適した温度範囲で複合体が水不溶性となるものであればよく、好ましくは25~45℃の温度下で水不溶性となるものであればよい。体温付近の温度である25~45℃の温度下で複合体が水不溶性となるものであれば、血液体外循環におけるリン吸着材としても好適に用いることができる。
中でも、複合体を水不溶性にし易い点で、基材自体が水不溶性ポリマーであることが好ましい。本発明において、水不溶性ポリマーには、温度、pH、イオン強度、溶媒などの条件の調整により水不溶性となるポリマーも含まれる。例えば、デンプンは、水中での加熱とその後の冷却により水を含んだハイドロゲルを形成し、水不溶性となるため、このようなポリマーも本発明の水不溶性ポリマーに含まれる。また、本発明において、水難溶性ポリマーも水不溶性ポリマーに含まれる。
(A)基材
基材としては、ポリマーを用いることができる。基材は、酸性基を有するポリマー及び多価金属イオンと共に複合体を形成した状態で、水不溶性になるものであればよい。具体的には、使用目的に適した温度範囲で複合体が水不溶性となるものであればよく、好ましくは25~45℃の温度下で水不溶性となるものであればよい。体温付近の温度である25~45℃の温度下で複合体が水不溶性となるものであれば、血液体外循環におけるリン吸着材としても好適に用いることができる。
中でも、複合体を水不溶性にし易い点で、基材自体が水不溶性ポリマーであることが好ましい。本発明において、水不溶性ポリマーには、温度、pH、イオン強度、溶媒などの条件の調整により水不溶性となるポリマーも含まれる。例えば、デンプンは、水中での加熱とその後の冷却により水を含んだハイドロゲルを形成し、水不溶性となるため、このようなポリマーも本発明の水不溶性ポリマーに含まれる。また、本発明において、水難溶性ポリマーも水不溶性ポリマーに含まれる。
基材としては、合成ポリマーでは、アクリレート系ポリマー(ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリ(2-メトキシエチルアクリレート)、ポリテトラヒドロフルフリルアクリレートなど)、ポリメチルビニルエーテル、エチレン-ビニルアルコール共重合体、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリビニルアルコール(PVA)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)、ポリスチレン、ポリエチレンのようなビニル系ポリマー;ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホンのようなスルホニル基含有ポリマー;ポリカーボネート;ポリプロピレン;酢酸セルロースのようなセルロース誘導体;ポリラクチド(PLA);ポリグリコリド(PGA);ポリカプロラクトン(PCL);ポリエチレンオキシド-ポリ(テレフタル酸ブチレン)共重合体;ポリエチレングリコールなどが挙げられる。
また、天然ポリマーでは、グルカン(デンプン、セルロース、カードラン、プルラン、グリコーゲンなど)、キトサン、キチン、アガロース又は寒天、ゼラチン、コラーゲン、リグニンなどが挙げられる。デンプンは、直鎖状のアミロースと分岐鎖状のアミロペクチンを含む。
これらは、生体適合性がある又は生体適合性が高い水不溶性ポリマーである。
なお、ポリスルホンのように疎水性の強いポリマーは、リン吸着対象試料との親和性を向上させるために、ポリビニルピロリドン(PVP)などの親水化剤と混合して親水性を高めることが望ましい。
中でも、ポリマー組成の均一性の点で、合成ポリマーが好ましく、中でも血液体外循環用途に使用された臨床実績のあるポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンがより好ましい。
基材は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
また、天然ポリマーでは、グルカン(デンプン、セルロース、カードラン、プルラン、グリコーゲンなど)、キトサン、キチン、アガロース又は寒天、ゼラチン、コラーゲン、リグニンなどが挙げられる。デンプンは、直鎖状のアミロースと分岐鎖状のアミロペクチンを含む。
これらは、生体適合性がある又は生体適合性が高い水不溶性ポリマーである。
なお、ポリスルホンのように疎水性の強いポリマーは、リン吸着対象試料との親和性を向上させるために、ポリビニルピロリドン(PVP)などの親水化剤と混合して親水性を高めることが望ましい。
中でも、ポリマー組成の均一性の点で、合成ポリマーが好ましく、中でも血液体外循環用途に使用された臨床実績のあるポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンがより好ましい。
基材は1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
(B)酸性基を有するポリマー
酸性基を有するポリマーは、複合体中で多価金属イオンを静電的に担持している。
酸性基の位置及び数は特に制限されない。また、単一モノマーの重合体であってもよく、複数種のモノマーの共重合体であってもよい。酸性基を有するモノマーをその構成成分として多く有する重合体であれば、分子全体に多数の酸性基を有することになる。
また、酸性基を有するポリマーは、水溶性ポリマー又は水不溶性ポリマーの何れであってもよいが、水との親和性が高く水性試料中でリンを吸着し易い点で、水溶性ポリマーであることが好ましい。
酸性基を有するポリマーは、複合体中で多価金属イオンを静電的に担持している。
酸性基の位置及び数は特に制限されない。また、単一モノマーの重合体であってもよく、複数種のモノマーの共重合体であってもよい。酸性基を有するモノマーをその構成成分として多く有する重合体であれば、分子全体に多数の酸性基を有することになる。
また、酸性基を有するポリマーは、水溶性ポリマー又は水不溶性ポリマーの何れであってもよいが、水との親和性が高く水性試料中でリンを吸着し易い点で、水溶性ポリマーであることが好ましい。
酸性基としては、カルボキシル基、スルホ基、リン酸基などが挙げられる。
カルボキシル基を有するポリマーとしては、ポリアクリル酸(PAA)などのアクリル系ポリマー、カルボキシメチルセルロース(CMC)、カルボキシエチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、カルボキシメチルデキストラン、カルボキシビニルポリマーのような合成ポリマー;ペクチン、アルギン酸、ヒアルロン酸のような天然ポリマーが挙げられる。
スルホ基を有するポリマーとしては、ポリエチレンスルホン酸(ポリビニルスルホン酸)、ポリスチレンスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ(2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパン-スルホン酸)、ポリ(3-(メタ)アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸)、ポリ(2-メチル-1,3-ブタジエン-1-スルホン酸)、ポリ(2-ヒドロキシ-3-アクリルアミドプロパンスルホン酸)、デキストラン硫酸のような合成ポリマー;カラギーナン、ケラタン硫酸、コンドロイチン硫酸、フコイダン、ヘパラン硫酸のような天然ポリマーが挙げられる。
また、アクリル系ポリマーなどの汎用ポリマーにカルボキシル基、スルホ基、及び/又はリン酸基などを導入した誘導体なども用いることもできる。
この他、市販の陽イオン交換樹脂も用いることができる。
中でも、ポリマー組成の均一性の点で、合成ポリマーが好ましく、中でもコスト、原材料の安定供給の点で、ポリアクリル酸がより好ましい。
カルボキシル基を有するポリマーとしては、ポリアクリル酸(PAA)などのアクリル系ポリマー、カルボキシメチルセルロース(CMC)、カルボキシエチルセルロースなどのセルロース系ポリマー、カルボキシメチルデキストラン、カルボキシビニルポリマーのような合成ポリマー;ペクチン、アルギン酸、ヒアルロン酸のような天然ポリマーが挙げられる。
スルホ基を有するポリマーとしては、ポリエチレンスルホン酸(ポリビニルスルホン酸)、ポリスチレンスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ(2-(メタ)アクリルアミド-2-メチルプロパン-スルホン酸)、ポリ(3-(メタ)アリルオキシ-2-ヒドロキシプロパンスルホン酸)、ポリ(2-メチル-1,3-ブタジエン-1-スルホン酸)、ポリ(2-ヒドロキシ-3-アクリルアミドプロパンスルホン酸)、デキストラン硫酸のような合成ポリマー;カラギーナン、ケラタン硫酸、コンドロイチン硫酸、フコイダン、ヘパラン硫酸のような天然ポリマーが挙げられる。
また、アクリル系ポリマーなどの汎用ポリマーにカルボキシル基、スルホ基、及び/又はリン酸基などを導入した誘導体なども用いることもできる。
この他、市販の陽イオン交換樹脂も用いることができる。
中でも、ポリマー組成の均一性の点で、合成ポリマーが好ましく、中でもコスト、原材料の安定供給の点で、ポリアクリル酸がより好ましい。
酸性基を有するポリマーの質量平均分子量は、1000以上、中でも2000以上、中でも5000以上が好ましく、5000000以下、中でも2000000以下、中でも1000000以下が好ましい。分子量が極端に低すぎると、基材との分子の絡み合い度合いが小さくなり溶出する場合があり、一方で、分子量が極端に高すぎると、複合体成形に使用する酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液の粘度が高くなり成形が困難になる場合があるが、上記範囲であればこのような問題は生じない。本発明において、酸性基を有するポリマーの質量平均分子量は、測定対象の物質を溶解させる溶媒に溶解し、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)分析により測定した値である。
酸性基を有するポリマーの質量平均分子量としては、例えば、1000~5000000、1000~2000000、1000~1000000、2000~5000000、2000~2000000、2000~1000000、5000~5000000、5000~2000000、5000~1000000が挙げられる。
酸性基を有するポリマーは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
酸性基を有するポリマーの質量平均分子量としては、例えば、1000~5000000、1000~2000000、1000~1000000、2000~5000000、2000~2000000、2000~1000000、5000~5000000、5000~2000000、5000~1000000が挙げられる。
酸性基を有するポリマーは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
基材と酸性基を有するポリマーとの組み合わせとしては、複合体を製造する時の原液となるこれら両成分を含む溶液内で相溶するポリマー同士の組み合わせが、複合体内で基材と酸性基を有するポリマーの分子同士の絡み合いの度合いが高くなることから好ましい。
例えば、アクリレート系ポリマー、グルカン、及びスルホニル基含有ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の基材と、カルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー、カルボキシル基を有するセルロース系ポリマー、及びカルボキシル基を有する天然ポリマー)からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸性基を有するポリマーとの組み合わせなどが挙げられる。
好ましくは、アクリレート系ポリマーとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー)との組み合わせ、グルカンとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー、セルロース系ポリマー、又は天然ポリマー)との組み合わせ、スルホニル基含有ポリマーとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー)との組み合わせが挙げられる。
特に好ましくは、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)とポリアクリル酸(PAA)との組み合わせ、デンプンとポリアクリル酸(PAA)との組み合わせ、デンプンとカルボキシメチルセルロース(CMC)との組み合わせ、デンプンとアルギン酸との組み合わせ、ポリエーテルスルホン(PES)とポリアクリル酸(PAA)との組み合わせ、ポリスルホン(PSU)とポリアクリル酸(PAA)との組み合わせが挙げられる。
例えば、アクリレート系ポリマー、グルカン、及びスルホニル基含有ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の基材と、カルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー、カルボキシル基を有するセルロース系ポリマー、及びカルボキシル基を有する天然ポリマー)からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸性基を有するポリマーとの組み合わせなどが挙げられる。
好ましくは、アクリレート系ポリマーとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー)との組み合わせ、グルカンとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー、セルロース系ポリマー、又は天然ポリマー)との組み合わせ、スルホニル基含有ポリマーとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー)との組み合わせが挙げられる。
特に好ましくは、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)とポリアクリル酸(PAA)との組み合わせ、デンプンとポリアクリル酸(PAA)との組み合わせ、デンプンとカルボキシメチルセルロース(CMC)との組み合わせ、デンプンとアルギン酸との組み合わせ、ポリエーテルスルホン(PES)とポリアクリル酸(PAA)との組み合わせ、ポリスルホン(PSU)とポリアクリル酸(PAA)との組み合わせが挙げられる。
(C)多価金属イオン
多価金属イオンとしては、アルカリ土類金属イオン(カルシウムイオン(Ca2+)、ストロンチウムイオン(Sr2+)、バリウムイオン(Ba2+))、鉄族元素イオン(鉄イオン(Fe2+、Fe3+)、コバルトイオン(Co2+)、ニッケルイオン(Ni2+))、マグネシウム族元素イオン(マグネシウムイオン(Mg2+)、亜鉛イオン(Zn2+)、ベリリウムイオン(Be2+))、スズ族元素イオン(チタンイオン(Ti4+)、ジルコニウムイオン(Zr3+、Zr4+)、スズイオン(Sn2+、Sn4+、Sn6+)、ハフニウムイオン(Hf4+))、アルミニウム族元素イオン(アルミニウムイオン(Al3+)、ガリウムイオン(Ga3+)、インジウムイオン(In3+))、希土類元素イオン(イットリウムイオン(Y3+)、ランタンイオン(La3+)、セリウムイオン(Ce3+、Ce4+)、プラセオジムイオン(Pr3+)、ネオジムイオン(Nd3+)、サマリウムイオン(Sm3+)、ユウロピウムイオン(Eu3+))、銅族元素イオン(銅イオン(Cu2+)、金イオン(Au3+))、白金族元素イオン(白金イオン(Pt2+、Pt4+))、マンガン族元素イオン(マンガンイオン(Mn2+)、レニウムイオン(Re4+、Re7+))、土酸元素イオン(ニオブイオン(Nb2+、Nb3+、Nb4+、Nb5+)、タンタルイオン(Ta2+、Ta3+、Ta4+、Ta5+))、クロム族元素イオン(モリブデンイオン(Mo4+))、ランタノイドイオン(トリウムイオン(Th4+))などが挙げられる。
中でも、酸性基を有するポリマーと架橋を形成するのに有利であり、リン酸イオンとの結合力が高い点で、3価以上(例えば、3~6価)、中でも3価の多価金属イオンが好ましく、中でもFe3+、Al3+、La3+がより好ましく、中でも血液内に多く存在し毒性の低いFe3+がさらにより好ましい。多価金属イオンがFe3+である場合、血液体外循環用途にも好適に使用できるリン吸着材となる。なお、Fe3+以外であっても、毒性の低い多価金属イオンであれば、本発明のリン吸着材は血液体外循環用途に用いることができる。また、2価の多価金属イオンでは高いリン吸着能が得られる点でCa2+が好ましい。
多価金属イオンは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
多価金属イオンとしては、アルカリ土類金属イオン(カルシウムイオン(Ca2+)、ストロンチウムイオン(Sr2+)、バリウムイオン(Ba2+))、鉄族元素イオン(鉄イオン(Fe2+、Fe3+)、コバルトイオン(Co2+)、ニッケルイオン(Ni2+))、マグネシウム族元素イオン(マグネシウムイオン(Mg2+)、亜鉛イオン(Zn2+)、ベリリウムイオン(Be2+))、スズ族元素イオン(チタンイオン(Ti4+)、ジルコニウムイオン(Zr3+、Zr4+)、スズイオン(Sn2+、Sn4+、Sn6+)、ハフニウムイオン(Hf4+))、アルミニウム族元素イオン(アルミニウムイオン(Al3+)、ガリウムイオン(Ga3+)、インジウムイオン(In3+))、希土類元素イオン(イットリウムイオン(Y3+)、ランタンイオン(La3+)、セリウムイオン(Ce3+、Ce4+)、プラセオジムイオン(Pr3+)、ネオジムイオン(Nd3+)、サマリウムイオン(Sm3+)、ユウロピウムイオン(Eu3+))、銅族元素イオン(銅イオン(Cu2+)、金イオン(Au3+))、白金族元素イオン(白金イオン(Pt2+、Pt4+))、マンガン族元素イオン(マンガンイオン(Mn2+)、レニウムイオン(Re4+、Re7+))、土酸元素イオン(ニオブイオン(Nb2+、Nb3+、Nb4+、Nb5+)、タンタルイオン(Ta2+、Ta3+、Ta4+、Ta5+))、クロム族元素イオン(モリブデンイオン(Mo4+))、ランタノイドイオン(トリウムイオン(Th4+))などが挙げられる。
中でも、酸性基を有するポリマーと架橋を形成するのに有利であり、リン酸イオンとの結合力が高い点で、3価以上(例えば、3~6価)、中でも3価の多価金属イオンが好ましく、中でもFe3+、Al3+、La3+がより好ましく、中でも血液内に多く存在し毒性の低いFe3+がさらにより好ましい。多価金属イオンがFe3+である場合、血液体外循環用途にも好適に使用できるリン吸着材となる。なお、Fe3+以外であっても、毒性の低い多価金属イオンであれば、本発明のリン吸着材は血液体外循環用途に用いることができる。また、2価の多価金属イオンでは高いリン吸着能が得られる点でCa2+が好ましい。
多価金属イオンは1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
本発明の効果を得る上で、基材及び/又は酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの組み合わせは特に重要ではないが、例えば、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの組み合わせとして、アクリレート系ポリマー、グルカン、及びスルホニル基含有ポリマーからなる群より選ばれる少なくとも1種の基材と、カルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー、カルボキシル基を有するセルロース系ポリマー、カルボキシル基を有する天然ポリマー)からなる群より選ばれる少なくとも1種の酸性基を有するポリマーと、アルカリ土類金属イオン、鉄族元素イオン、及び希土類元素イオンからなる群より選ばれる少なくとも1種の多価金属イオンとの組み合わせなどが挙げられる。
中でも、アクリレート系ポリマーとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー)と鉄族元素イオン(中でも、鉄イオン)との組み合わせ、グルカンとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー、セルロース系ポリマー、又は天然ポリマー)とアルカリ土類金属イオン(中でも、カルシウムイオン)、鉄族元素イオン(中でも、鉄イオン)、又は希土類元素イオン(中でも、ランタンイオン)との組み合わせ、スルホニル基含有ポリマーとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー)と鉄族元素イオン(中でも、鉄イオン)との組み合わせなどが挙げられる。
中でも、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)とポリアクリル酸(PAA)と鉄イオンとの組み合わせ、デンプンとポリアクリル酸(PAA)と鉄イオンとの組み合わせ、デンプンとカルボキシメチルセルロース(CMC)と鉄イオンとの組み合わせ、デンプンとアルギン酸とカルシウムイオン、鉄イオン、又はランタンイオンとの組み合わせ、デンプンとカルボキシメチルセルロース(CMC)とカルシウムイオン、鉄イオン、又はランタンイオンとの組み合わせ、ポリエーテルスルホン(PES)とポリアクリル酸(PAA)と鉄イオンとの組み合わせ、ポリスルホン(PSU)とポリアクリル酸(PAA)と鉄イオンとの組み合わせなどが挙げられる。
中でも、アクリレート系ポリマーとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー)と鉄族元素イオン(中でも、鉄イオン)との組み合わせ、グルカンとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー、セルロース系ポリマー、又は天然ポリマー)とアルカリ土類金属イオン(中でも、カルシウムイオン)、鉄族元素イオン(中でも、鉄イオン)、又は希土類元素イオン(中でも、ランタンイオン)との組み合わせ、スルホニル基含有ポリマーとカルボキシル基を有するポリマー(中でも、カルボキシル基を有するアクリレート系ポリマー)と鉄族元素イオン(中でも、鉄イオン)との組み合わせなどが挙げられる。
中でも、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)とポリアクリル酸(PAA)と鉄イオンとの組み合わせ、デンプンとポリアクリル酸(PAA)と鉄イオンとの組み合わせ、デンプンとカルボキシメチルセルロース(CMC)と鉄イオンとの組み合わせ、デンプンとアルギン酸とカルシウムイオン、鉄イオン、又はランタンイオンとの組み合わせ、デンプンとカルボキシメチルセルロース(CMC)とカルシウムイオン、鉄イオン、又はランタンイオンとの組み合わせ、ポリエーテルスルホン(PES)とポリアクリル酸(PAA)と鉄イオンとの組み合わせ、ポリスルホン(PSU)とポリアクリル酸(PAA)と鉄イオンとの組み合わせなどが挙げられる。
複合体の製造方法
基材と酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液(以下、「吸着材原液」ということがある)と、多価金属塩の水性溶液(中でも、水溶液)とを接触させることにより、酸性基を有するポリマーの酸性基においてカウンターイオンと多価金属イオンとの間で陽イオン交換反応が起こると共に、多価金属イオンを静電的に結合した酸性基を有するポリマーと基材とが複合化して、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を形成することができる。
基材と酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液(以下、「吸着材原液」ということがある)と、多価金属塩の水性溶液(中でも、水溶液)とを接触させることにより、酸性基を有するポリマーの酸性基においてカウンターイオンと多価金属イオンとの間で陽イオン交換反応が起こると共に、多価金属イオンを静電的に結合した酸性基を有するポリマーと基材とが複合化して、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を形成することができる。
多価金属塩は水溶性塩であればよく、例えば、ハロゲン化物(フッ化物、塩化物、臭化物、ヨウ化物)、硫酸塩、硝酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、硫化物、水酸化物、ホウ化物などが挙げられる。
具体的には、フッ化カルシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硝酸カルシウム、塩素酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、過マンガン酸カルシウム;硝酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、臭化ストロンチウム;酢酸バリウム、塩化バリウム、臭化バリウム、塩素酸バリウム、過塩素酸バリウム、シアン化バリウム;塩化鉄(塩化第一鉄、塩化第二鉄)、臭化鉄(臭化第一鉄、臭化第二鉄)、硝酸鉄(硝酸第一鉄、硝酸第二鉄)、硫酸鉄(硫酸第一鉄、硫酸第二鉄)、硫化鉄(硫化第二鉄)、過塩素酸鉄(過塩素酸第二鉄);塩化コバルト、臭化コバルト、硝酸コバルト、硫酸コバルト、塩素酸コバルト、過塩素酸コバルト;塩化ニッケル、臭化ニッケル、塩素酸ニッケル、過塩素酸ニッケル;酢酸マグネシウム、チオ硫酸マグネシウム、フッ化マグネシウム、塩化マグネシム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、水素化マグネシウム、二ホウ化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、塩素酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム;塩化亜鉛、硫化亜鉛、硫酸亜鉛、塩素酸亜鉛;塩化ベリリウム、過塩素酸ベリリウム、硫酸ベリリウム;塩化チタン;硫酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム;硫化スズ、フッ化スズ、塩化スズ、臭化スズ;フッ化ハフニウム、塩化ハフニウム;塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、過塩素酸アルミニウム;臭化インジウム;塩化ガリウム、硫酸ガリウム、硝酸ガリウム;塩化イットリウム、臭化イットリウム、硝酸イットリウム、オルトバナジン酸イットリウム、二酸化硫化イットリウム;塩化ランタン、酢酸ランタン、硝酸ランタン、臭素酸ランタン、硝酸ランタン、セレン酸ランタン、臭素酸ランタン;水酸化セリウム、フッ化セリウム、塩化セリウム、臭化セリウム、ヨウ化セリウム、硫酸セリウム、硝酸セリウム、過塩素酸セリウム、硫化セリウム、シュウ酸セリウム、酢酸セリウム;塩化プラセオジム、硝酸プラセオジム、硫酸プラセオジム、臭素酸プラセオジム;硝酸ネオジム、水酸化ネオジム、硫酸ネオジム、フッ化ネオジム、塩化ネオジム、臭化ネオジム、ヨウ化ネオジム、臭素酸ネオジム、ホウ化ネオジム、酢酸ネオジム;塩化サマリウム、硫化サマリウム;塩化ユウロピウム、硫化ユウロピウム、オキシ塩化ユウロピウム、硫酸ユウロピウム、硝酸ユウロピウム、酢酸ユウロピウム;硫化銅、硝酸銅、塩化銅、臭化銅、硫酸銅、塩素酸銅;フッ化金、塩化金、臭化金、ヨウ化金、水酸化金、テトラクロリド金酸;塩化白金;塩化マンガン、臭化マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガン;過レニウム酸、過レニウム酸アンモニウム、硫化レニウム;フッ化ニオブ、塩化ニオブ、臭化ニオブ、ヨウ化ニオブ、硫化ニオブ;硫化タンタル、フッ化タンタル、塩化タンタル、臭化タンタル、ヨウ化タンタル;硫化モリブデン;硝酸トリウムなどが挙げられる。
具体的には、フッ化カルシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、硝酸カルシウム、塩素酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、過マンガン酸カルシウム;硝酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム、臭化ストロンチウム;酢酸バリウム、塩化バリウム、臭化バリウム、塩素酸バリウム、過塩素酸バリウム、シアン化バリウム;塩化鉄(塩化第一鉄、塩化第二鉄)、臭化鉄(臭化第一鉄、臭化第二鉄)、硝酸鉄(硝酸第一鉄、硝酸第二鉄)、硫酸鉄(硫酸第一鉄、硫酸第二鉄)、硫化鉄(硫化第二鉄)、過塩素酸鉄(過塩素酸第二鉄);塩化コバルト、臭化コバルト、硝酸コバルト、硫酸コバルト、塩素酸コバルト、過塩素酸コバルト;塩化ニッケル、臭化ニッケル、塩素酸ニッケル、過塩素酸ニッケル;酢酸マグネシウム、チオ硫酸マグネシウム、フッ化マグネシウム、塩化マグネシム、臭化マグネシウム、ヨウ化マグネシウム、水素化マグネシウム、二ホウ化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、塩素酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム;塩化亜鉛、硫化亜鉛、硫酸亜鉛、塩素酸亜鉛;塩化ベリリウム、過塩素酸ベリリウム、硫酸ベリリウム;塩化チタン;硫酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム;硫化スズ、フッ化スズ、塩化スズ、臭化スズ;フッ化ハフニウム、塩化ハフニウム;塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、過塩素酸アルミニウム;臭化インジウム;塩化ガリウム、硫酸ガリウム、硝酸ガリウム;塩化イットリウム、臭化イットリウム、硝酸イットリウム、オルトバナジン酸イットリウム、二酸化硫化イットリウム;塩化ランタン、酢酸ランタン、硝酸ランタン、臭素酸ランタン、硝酸ランタン、セレン酸ランタン、臭素酸ランタン;水酸化セリウム、フッ化セリウム、塩化セリウム、臭化セリウム、ヨウ化セリウム、硫酸セリウム、硝酸セリウム、過塩素酸セリウム、硫化セリウム、シュウ酸セリウム、酢酸セリウム;塩化プラセオジム、硝酸プラセオジム、硫酸プラセオジム、臭素酸プラセオジム;硝酸ネオジム、水酸化ネオジム、硫酸ネオジム、フッ化ネオジム、塩化ネオジム、臭化ネオジム、ヨウ化ネオジム、臭素酸ネオジム、ホウ化ネオジム、酢酸ネオジム;塩化サマリウム、硫化サマリウム;塩化ユウロピウム、硫化ユウロピウム、オキシ塩化ユウロピウム、硫酸ユウロピウム、硝酸ユウロピウム、酢酸ユウロピウム;硫化銅、硝酸銅、塩化銅、臭化銅、硫酸銅、塩素酸銅;フッ化金、塩化金、臭化金、ヨウ化金、水酸化金、テトラクロリド金酸;塩化白金;塩化マンガン、臭化マンガン、硫酸マンガン、硝酸マンガン;過レニウム酸、過レニウム酸アンモニウム、硫化レニウム;フッ化ニオブ、塩化ニオブ、臭化ニオブ、ヨウ化ニオブ、硫化ニオブ;硫化タンタル、フッ化タンタル、塩化タンタル、臭化タンタル、ヨウ化タンタル;硫化モリブデン;硝酸トリウムなどが挙げられる。
多価金属塩水性溶液中の多価金属塩の濃度は、この水性溶液の全量に対して、1重量%以上が好ましく、5重量%以上がより好ましく、10重量%以上がさらに好ましい。この範囲であれば、酸性基を有するポリマーの酸性基に十分に多価金属イオンを結合させることができる。
また、多価金属塩水性溶液中の多価金属塩の濃度は、この水性溶液の全量に対して、50重量%以下が好ましく、20重量%以下がより好ましく、15重量%以下がさらに好ましい。多価金属塩水性溶液中の多価金属塩の濃度が極端に高いと、多価金属塩水性溶液中に、吸着材原液が沈まず、意図した形状の複合体が形成できない場合や、複合体内部まで十分に多価金属イオンを含浸させることができない場合があるが、この範囲であれば、複合体内部に十分に多価金属イオンを含浸させることができる。
多価金属塩水性溶液中の多価金属塩の濃度としては、例えば、1重量%~50重量%、1重量%~20重量%、1重量%~15重量%、5重量%~50重量%、5重量%~20重量%、5重量%~15重量%、10重量%~50重量%、10重量%~20重量%、10重量%~15重量%が挙げられる。
また、多価金属塩水性溶液中の多価金属塩の濃度は、この水性溶液の全量に対して、50重量%以下が好ましく、20重量%以下がより好ましく、15重量%以下がさらに好ましい。多価金属塩水性溶液中の多価金属塩の濃度が極端に高いと、多価金属塩水性溶液中に、吸着材原液が沈まず、意図した形状の複合体が形成できない場合や、複合体内部まで十分に多価金属イオンを含浸させることができない場合があるが、この範囲であれば、複合体内部に十分に多価金属イオンを含浸させることができる。
多価金属塩水性溶液中の多価金属塩の濃度としては、例えば、1重量%~50重量%、1重量%~20重量%、1重量%~15重量%、5重量%~50重量%、5重量%~20重量%、5重量%~15重量%、10重量%~50重量%、10重量%~20重量%、10重量%~15重量%が挙げられる。
水性溶液は、代表的には水溶液であるが、水と親水性溶媒又は極性溶媒との混合物であってもよい。
親水性溶媒又は極性溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールのような低級アルコール;エチレングルコール、プロピレングリコールのようなグリコール類;アセトン、メチルエチルケトンのようなケトン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンのようなアルキルエーテル類;ジメチルスルホキシド;ジメチルアセトアミド;ジメチルホルムアミド;N-メチルピロリドン;アセトニトリル;ジオキサンなどが挙げられる。
親水性溶媒又は極性溶媒は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
水と親水性溶媒又は極性溶媒との混合物の場合、水の含有量は80容量%以上が好ましい。
親水性溶媒又は極性溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールのような低級アルコール;エチレングルコール、プロピレングリコールのようなグリコール類;アセトン、メチルエチルケトンのようなケトン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンのようなアルキルエーテル類;ジメチルスルホキシド;ジメチルアセトアミド;ジメチルホルムアミド;N-メチルピロリドン;アセトニトリル;ジオキサンなどが挙げられる。
親水性溶媒又は極性溶媒は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
水と親水性溶媒又は極性溶媒との混合物の場合、水の含有量は80容量%以上が好ましい。
基材と酸性基を有するポリマーを溶解又は懸濁させる溶媒は、基材と酸性基を有するポリマーとの混合物を溶解又は懸濁させるものであればよく、水、親水性溶媒又は極性溶媒、疎水性溶媒が挙げられる。成形性の点から、基材と酸性基を有するポリマーを共に溶解できる溶媒であることが好ましい。また、常温では溶解できなくとも、加熱することで溶解させるような溶媒であってもよい。
親水性溶媒ないしは極性溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールのような低級アルコール;エチレングルコール、プロピレングリコールのようなグリコール類;アセトン、メチルエチルケトンのようなケトン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンのようなアルキルエーテル類;ジメチルスルホキシド;ジメチルアセトアミド;ジメチルホルムアミド;N-メチルピロリドン;アセトニトリル;ジオキサンなどが挙げられる。
疎水性溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族化合物;ヘキサン、シクロヘキサンのような脂肪族炭化水素化合物;酢酸メチル、酢酸エチルのような酢酸エステル;クロロホルム、ジクロロメタンのようなハロゲン化炭化水素化合物などが挙げられる。
中でも、後の洗浄工程において水によって容易に除去できる点で、水、親水性溶媒、及び/又は極性溶媒が好ましく、中でも透析器用の中空糸膜の原液溶媒に使われるなど、血液体外循環用途に用いられる既存の材料の製造において既に使用されている実績がある点で、水、低級アルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミドなどが好ましい。また、基材又は酸性基を有するポリマーが天然ポリマーである場合は、溶媒は水が好ましい。
溶媒は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
親水性溶媒ないしは極性溶媒としては、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノールのような低級アルコール;エチレングルコール、プロピレングリコールのようなグリコール類;アセトン、メチルエチルケトンのようなケトン類;ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタンのようなアルキルエーテル類;ジメチルスルホキシド;ジメチルアセトアミド;ジメチルホルムアミド;N-メチルピロリドン;アセトニトリル;ジオキサンなどが挙げられる。
疎水性溶媒としては、ベンゼン、トルエン、キシレンのような芳香族化合物;ヘキサン、シクロヘキサンのような脂肪族炭化水素化合物;酢酸メチル、酢酸エチルのような酢酸エステル;クロロホルム、ジクロロメタンのようなハロゲン化炭化水素化合物などが挙げられる。
中でも、後の洗浄工程において水によって容易に除去できる点で、水、親水性溶媒、及び/又は極性溶媒が好ましく、中でも透析器用の中空糸膜の原液溶媒に使われるなど、血液体外循環用途に用いられる既存の材料の製造において既に使用されている実績がある点で、水、低級アルコール、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミドなどが好ましい。また、基材又は酸性基を有するポリマーが天然ポリマーである場合は、溶媒は水が好ましい。
溶媒は、1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて使用できる。
基材と酸性基を有するポリマーとの使用比率は、乾燥重量で、酸性基を有するポリマー1重量部に対して、基材が1重量部以上(特に、1重量部超)が好ましく、2重量部以上、5重量部以上、10重量部以上、又は30重量部以上とすることもできる。この範囲であれば、複合体を粒子状や糸状などの一定の形状に成形することができ、また、リン吸着材の使用中に複合体が崩壊せず、形状を維持することができる。また、リン吸着材の使用中に酸性基を有するポリマーが複合体から脱離してリン吸着対象試料中に混入することが抑えられる。
また、基材と酸性基を有するポリマーとの使用比率は、乾燥重量で、酸性基を有するポリマー1重量部に対して、基材が50重量部以下、中でも40重量部以下、中でも30重量部以下、中でも20重量部以下が好ましい。また、10重量部以下とすることもできる。この範囲であれば、多価金属イオンの担持量が十分になり、実用上十分なリン吸着能が得られる。
基材と酸性基を有するポリマーとの使用比率としては、酸性基を有するポリマー1重量部に対して、例えば、基材が1重量部~50重量部(特に、l重量部を超えて50重量部以下)、1重量部~40重量部(特に、l重量部を超えて40重量部以下)、1重量部~30重量部(特に、l重量部を超えて30重量部以下)、1重量部~20重量部(特に、l重量部を超えて20重量部以下)、1重量部~10重量部(特に、l重量部を超えて10重量部以下)、2重量部~50重量部、2重量部~40重量部、2重量部~30重量部、2重量部~20重量部、2重量部~10重量部、5重量部~50重量部、5重量部~40重量部、5重量部~30重量部、5重量部~20重量部、5重量部~10重量部、10重量部~50重量部、10重量部~40重量部、10重量部~30重量部、10重量部~20重量部、30重量部~50重量部、30重量部~40重量部が挙げられる。
また、基材と酸性基を有するポリマーとの使用比率は、乾燥重量で、酸性基を有するポリマー1重量部に対して、基材が50重量部以下、中でも40重量部以下、中でも30重量部以下、中でも20重量部以下が好ましい。また、10重量部以下とすることもできる。この範囲であれば、多価金属イオンの担持量が十分になり、実用上十分なリン吸着能が得られる。
基材と酸性基を有するポリマーとの使用比率としては、酸性基を有するポリマー1重量部に対して、例えば、基材が1重量部~50重量部(特に、l重量部を超えて50重量部以下)、1重量部~40重量部(特に、l重量部を超えて40重量部以下)、1重量部~30重量部(特に、l重量部を超えて30重量部以下)、1重量部~20重量部(特に、l重量部を超えて20重量部以下)、1重量部~10重量部(特に、l重量部を超えて10重量部以下)、2重量部~50重量部、2重量部~40重量部、2重量部~30重量部、2重量部~20重量部、2重量部~10重量部、5重量部~50重量部、5重量部~40重量部、5重量部~30重量部、5重量部~20重量部、5重量部~10重量部、10重量部~50重量部、10重量部~40重量部、10重量部~30重量部、10重量部~20重量部、30重量部~50重量部、30重量部~40重量部が挙げられる。
吸着材原液中の基材濃度は、吸着材原液の全量に対して、2.5重量%以上が好ましく、3重量%以上がより好ましく、5重量%以上がさらに好ましい。また、50重量%以下が好ましく、30重量%以下がより好ましく、20重量%以下がさらに好ましい。この範囲であれば、吸着材原液と多価金属塩水性溶液との接触により、複合体を粒子状や糸状などのリン吸着材に適した形状に成形することができる。また、基材の種類によってはゲル状の複合体が得られる場合もあるが、上記濃度範囲であれば、多価金属塩水性溶液中にゲル塊を形成することができる。
吸着材原液の全量に対する基材濃度としては、例えば、2.5重量%~50重量%、2.5重量%~30重量%、2.5重量%~20重量%、3重量%~50重量%、3重量%~30重量%、3重量%~20重量%、5重量%~50重量%、5重量%~30重量%、5重量%~20重量%が挙げられる。
吸着材原液の全量に対する基材濃度としては、例えば、2.5重量%~50重量%、2.5重量%~30重量%、2.5重量%~20重量%、3重量%~50重量%、3重量%~30重量%、3重量%~20重量%、5重量%~50重量%、5重量%~30重量%、5重量%~20重量%が挙げられる。
吸着材原液中の酸性基を有するポリマーの濃度は、吸着材原液の全量に対して、0.3重量%以上が好ましく、0.5重量%以上がより好ましく、1重量%以上がより好ましく、2重量%以上がさらに好ましい。また、15重量%以下が好ましく、10重量%以下がより好ましく、5重量%以下がさらに好ましい。この範囲であれば、吸着材原液と多価金属塩水性溶液との接触により、複合体を粒子状や糸状などのリン吸着材に適した形状に成形することができる。また、基材の種類によってはゲル状の複合体が得られる場合もあるが、上記濃度範囲であれば、多価金属塩水性溶液中にゲル塊を形成することができる。
吸着材原液の全量に対する酸性基を有するポリマーの濃度としては、例えば、0.3重量%~15重量%、0.3重量%~10重量%、0.3重量%~5重量%、0.5重量%~15重量%、0.5重量%~10重量%、0.5重量%~5重量%、1重量%~15重量%、1重量%~10重量%、1重量%~5重量%、2重量%~15重量%、2重量%~10重量%、2重量%~5重量%が挙げられる。
吸着材原液の全量に対する酸性基を有するポリマーの濃度としては、例えば、0.3重量%~15重量%、0.3重量%~10重量%、0.3重量%~5重量%、0.5重量%~15重量%、0.5重量%~10重量%、0.5重量%~5重量%、1重量%~15重量%、1重量%~10重量%、1重量%~5重量%、2重量%~15重量%、2重量%~10重量%、2重量%~5重量%が挙げられる。
吸着材原液を、基材の貧溶媒に液滴状に吐出することにより、吸着材原液はこの貧溶媒と接触することで凝固して、基材と酸性基を有するポリマーの複合体が得られる。この基材と酸性基を有するポリマーの複合体を多価金属イオン塩の水性溶液中に浸漬することで、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む粒子が得られる。或いは、吸着材原液を多価金属イオン塩を含む基材の貧溶媒、例えば多価金属塩の水性溶液中に液滴状に吐出することにより、凝固と多価金属イオンの付与を並行して進行させることができ、効率よく基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む粒子が得られる。
また、基材と酸性基を有するポリマーを加熱により溶媒に溶解又は融解させたポリマー液を滴下しながら冷却することでも基材と酸性基を有するポリマーの複合体が得られる。この場合も、多価金属塩の水性溶液中にこの複合体を浸漬、あるいは多価金属塩の水性溶液中に吸着材原液を液滴状に吐出することで、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む粒子が得られる。多価金属塩の水性溶液中に吸着材原液を液滴状に吐出するためには、例えば、吸着材原液を多価金属塩の水性溶液中に液滴状に滴下したり、吸着材原液を収容した、孔を有するノズルを、多価金属塩の水性溶液中で回転させて、吸着材原液を液滴状に飛散させればよい。
吸着材原液は、必要に応じて、50℃~80℃程度に加温して調製すればよい。吸着材原液の吐出口径や吸着材原液のポリマー濃度、温度、粘度などを調節することにより、生成する粒子の粒子径を制御できる。
また、基材と酸性基を有するポリマーを加熱により溶媒に溶解又は融解させたポリマー液を滴下しながら冷却することでも基材と酸性基を有するポリマーの複合体が得られる。この場合も、多価金属塩の水性溶液中にこの複合体を浸漬、あるいは多価金属塩の水性溶液中に吸着材原液を液滴状に吐出することで、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む粒子が得られる。多価金属塩の水性溶液中に吸着材原液を液滴状に吐出するためには、例えば、吸着材原液を多価金属塩の水性溶液中に液滴状に滴下したり、吸着材原液を収容した、孔を有するノズルを、多価金属塩の水性溶液中で回転させて、吸着材原液を液滴状に飛散させればよい。
吸着材原液は、必要に応じて、50℃~80℃程度に加温して調製すればよい。吸着材原液の吐出口径や吸着材原液のポリマー濃度、温度、粘度などを調節することにより、生成する粒子の粒子径を制御できる。
また、吸着材原液の粘度を調節して、吸着材原液を、多価金属塩の水性溶液中に糸状に吐出させれば、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む糸が得られる。或いは、粘度を調節した吸着材原液を、基材の貧溶媒溶液に糸状に吐出させて凝固させた後に、多価金属イオン塩の水性溶液中に浸漬することで、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む糸を得ることもできる。例えば、吸着材原液を多価金属塩の水性溶液中に流下したり、吸着材原液を収容した、孔を有するノズルを、多価金属塩の水性溶液中で回転させて、吸着材原液を連続的に吐出させることにより、糸状の複合体を得ることができる。環状の吐出口を有するオリフィスを用いれば中空糸が得られる。
この場合、吸着材原液のポリマー濃度、温度、粘度などを調節したり、吸着材原液を断続的に吐出させたり、糸を切断することにより、繊維状の複合体とすることもできる。
糸状又は繊維状の複合体を膜状、柱状(柱塊状)などの任意の形態に加工して用いることもできる。成形は、例えば、製紙プロセスにより行える。
この場合、吸着材原液のポリマー濃度、温度、粘度などを調節したり、吸着材原液を断続的に吐出させたり、糸を切断することにより、繊維状の複合体とすることもできる。
糸状又は繊維状の複合体を膜状、柱状(柱塊状)などの任意の形態に加工して用いることもできる。成形は、例えば、製紙プロセスにより行える。
何れの形状の場合も、得られた複合体を水洗して、複合体に残存する溶媒などの不要成分を除去すればよい。また、複合体は、湿潤状態のまま、又は乾燥して用いることができる。
基材と酸性基を有するポリマーの種類によっては、得られる複合体がゲル状になる場合もある。例えば、基材として、デンプン、アガロース又は寒天、ゼラチン、コラーゲンなどの天然ポリマーを用いる場合は、吸着材原液を80~100℃程度に加温した後、0~30℃程度に冷却することにより、吸着材原液がゲル化する。このゲルを多価金属塩の水性溶液中に浸漬すれば、ゲルに多価金属イオンが含浸されて、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとのゲル状複合体が得られる。
複合体を含むゲルを水洗して、複合体に残存する溶媒などの不要成分を除去すればよい。また、複合体は、湿潤状態のまま、又は乾燥して用いることができる。
複合体を含むゲルを水洗して、複合体に残存する溶媒などの不要成分を除去すればよい。また、複合体は、湿潤状態のまま、又は乾燥して用いることができる。
複合体の特性
複合体が粒状である場合、球状、長球(長楕円体)状、柱状、不定形などの種々の形状とすることができる。粒子の大きさは、平均粒子径が100μm以上、中でも500μm以上、中でも1mm以上であることが好ましい。この範囲であれば、血球(直径:2μm~20μm)よりも十分に大きいため、血液からのリン除去にも用いることができる。即ち、複合体を含むリン吸着材を充填したカラムなどに血液を通液する場合、リン吸着材がカラムから流出することを阻止するため、リン吸着材の粒子径より小さい目開きのフィルターが設置されるが、複合体粒子が血球より十分に大きければ、血球より大きな目開きのフィルターを用いることができ、血球がフィルターに詰まることなく通過でき、かつ、カラムからのリン吸着材の流出を阻止できる。
また、粒子の大きさは、平均粒子径1cm以下、中でも5mm以下、中でも3mm以下であることが好ましい。この範囲であれば、リン吸着対象試料との接触面積が広くなり、リン吸着効率が良い。
複合体が粒状である場合の平均粒子径としては、例えば、100μm~1cm、100μm~5mm、100μm~3mm、500μm~1cm、500μm~5mm、500μm~3mm、1mm~1cm、1mm~5mm、1mm~3mmが挙げられる。
本発明において、平均粒子径は、ふるい分け法で測定した値である。
複合体が粒状である場合、球状、長球(長楕円体)状、柱状、不定形などの種々の形状とすることができる。粒子の大きさは、平均粒子径が100μm以上、中でも500μm以上、中でも1mm以上であることが好ましい。この範囲であれば、血球(直径:2μm~20μm)よりも十分に大きいため、血液からのリン除去にも用いることができる。即ち、複合体を含むリン吸着材を充填したカラムなどに血液を通液する場合、リン吸着材がカラムから流出することを阻止するため、リン吸着材の粒子径より小さい目開きのフィルターが設置されるが、複合体粒子が血球より十分に大きければ、血球より大きな目開きのフィルターを用いることができ、血球がフィルターに詰まることなく通過でき、かつ、カラムからのリン吸着材の流出を阻止できる。
また、粒子の大きさは、平均粒子径1cm以下、中でも5mm以下、中でも3mm以下であることが好ましい。この範囲であれば、リン吸着対象試料との接触面積が広くなり、リン吸着効率が良い。
複合体が粒状である場合の平均粒子径としては、例えば、100μm~1cm、100μm~5mm、100μm~3mm、500μm~1cm、500μm~5mm、500μm~3mm、1mm~1cm、1mm~5mm、1mm~3mmが挙げられる。
本発明において、平均粒子径は、ふるい分け法で測定した値である。
複合体が繊維状である場合、平均繊維径は50μm以上、中でも100μm以上、中でも200μm以上が好ましく、1mm以下、中でも500μm以下、中でも300μm以下が好ましい。この範囲であれば、血球の直径よりも十分に大きいため、血液からのリン除去にも用いることができる。また、リン吸着対象試料との接触面積が十分になり、リン吸着効率が良い。
複合体が繊維状である場合の平均繊維径としては、50μm~1mm、50~500μm、50μm~300μm、100μm~1mm、100μm~500μm、100μm~300μm、200μm~1mm、200~500μm、200μm~300μmが挙げられる。
また、平均繊維長は500μm~10cmであればよい。この範囲であれば、カラムへの充填やさらなる成形加工が容易である。平均アスペクト比は10~10000であればよい。「平均アスペクト比」とは、平均繊維径に対する平均繊維長の比(平均繊維長/平均繊維径)をいう。
本発明において、平均繊維径、平均繊維長、及び平均アスペクト比は、繊維の大きさに応じて電子顕微鏡や光学顕微鏡などを用いて、少なくとも20本のランダムに選択された繊維の寸法を測定した結果から算出した値である。
複合体が繊維状である場合の平均繊維径としては、50μm~1mm、50~500μm、50μm~300μm、100μm~1mm、100μm~500μm、100μm~300μm、200μm~1mm、200~500μm、200μm~300μmが挙げられる。
また、平均繊維長は500μm~10cmであればよい。この範囲であれば、カラムへの充填やさらなる成形加工が容易である。平均アスペクト比は10~10000であればよい。「平均アスペクト比」とは、平均繊維径に対する平均繊維長の比(平均繊維長/平均繊維径)をいう。
本発明において、平均繊維径、平均繊維長、及び平均アスペクト比は、繊維の大きさに応じて電子顕微鏡や光学顕微鏡などを用いて、少なくとも20本のランダムに選択された繊維の寸法を測定した結果から算出した値である。
複合体が糸状である場合、糸径(中空糸である場合は外径)は、極端に小さすぎるとカラムの圧力損失を増大させる場合や、糸自体がフィルターを通り抜ける場合がある。一方で、極端に大きすぎると、リン吸着対象試料との接触面積が低下し、リン除去効率を悪化させる。そのため糸径は、30μm以上、中でも50μm以上、中でも70μm以上が好ましく、1mm以下、中でも500μm以下、中でも300μm以下が好ましい。
複合体が糸状である場合の糸径としては、例えば、30μm~1mm、30μm~500μm、30μm~300μm、50μm~1mm、50μm~500μm、50μm~300μm、70μm~1mm、70μm~500μm、70μm~300μmが挙げられる。
また、複合体が中空糸状である場合は、内径は、50μm以上、中でも100μm以上、中でも120μm以上が好ましく、250μm以下、中でも200μm以下、中でも180μm以下が好ましい。この範囲であれば、リン吸着対象試料が血液である場合に、糸内腔への通液により血球が詰まることがない。また、糸内腔面とリン吸着対象試料を含む試料との接触面積が十分になり、リン吸着効率が良い。
複合体が中空糸状である場合の内径としては、50μm~250μm、50μm~200μm、50μm~180μm、100μm~250μm、100μm~200μm、100μm~180μm、120μm~250μm、120μm~200μm、120μm~180μmが挙げられる。
複合体が糸状である場合の糸径としては、例えば、30μm~1mm、30μm~500μm、30μm~300μm、50μm~1mm、50μm~500μm、50μm~300μm、70μm~1mm、70μm~500μm、70μm~300μmが挙げられる。
また、複合体が中空糸状である場合は、内径は、50μm以上、中でも100μm以上、中でも120μm以上が好ましく、250μm以下、中でも200μm以下、中でも180μm以下が好ましい。この範囲であれば、リン吸着対象試料が血液である場合に、糸内腔への通液により血球が詰まることがない。また、糸内腔面とリン吸着対象試料を含む試料との接触面積が十分になり、リン吸着効率が良い。
複合体が中空糸状である場合の内径としては、50μm~250μm、50μm~200μm、50μm~180μm、100μm~250μm、100μm~200μm、100μm~180μm、120μm~250μm、120μm~200μm、120μm~180μmが挙げられる。
複合体は多孔質であることが望ましい。
多孔質の複合体粒子を製造する方法としては、例えば次の方法がある。基材と酸性基を有するポリマーを、基材の良溶媒及び貧溶媒の混合溶液に溶解させた吸着材原液を、基材の貧溶媒を含む溶液に液滴状に吐出し、非溶媒誘起相分離を進行させ凝固させることで基材と酸性基を有するポリマーからなる多孔質粒子が得られる。この多孔質粒子を多価金属塩の水性溶液中に浸漬することで基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む多孔質粒子が得られる。また、基材と酸性基を有するポリマーを、基材の良溶媒及び貧溶媒の混合溶液に溶解させた吸着材原液を、多価金属塩を溶解させた基材の貧溶媒に液滴状に吐出することで、相分離と多価金属イオンの取り込みを並行して行うことができ、効率よく基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む多孔質粒子が得られる。
また、高温で基材を溶解させた吸着材原液を滴下しながら冷却することで熱誘起相分離を進行させ凝固させることでも、基材と酸性基を有するポリマーからなる多孔質粒子を得ることができる。この場合も非溶媒熱誘起相分離による多孔質粒子の作製と同じく、多価金属塩の水性溶液中に多孔質粒子を浸漬することで基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む多孔質粒子が得られる。あるいは、多価金属塩の水性溶液中に高温で基材を溶解させた吸着材原液を液滴状に吐出することでも、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む多孔質粒子が得られる。
但し、基材として、デンプンやゼラチンなどを用い、基材と酸性基を有するポリマーを溶解又は懸濁させる溶媒として水又は水を含む親水性溶媒を用いる場合は、ゲル状の複合体が得られるが、このゲルは多孔質ではない。
多孔質の複合体粒子を製造する方法としては、例えば次の方法がある。基材と酸性基を有するポリマーを、基材の良溶媒及び貧溶媒の混合溶液に溶解させた吸着材原液を、基材の貧溶媒を含む溶液に液滴状に吐出し、非溶媒誘起相分離を進行させ凝固させることで基材と酸性基を有するポリマーからなる多孔質粒子が得られる。この多孔質粒子を多価金属塩の水性溶液中に浸漬することで基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む多孔質粒子が得られる。また、基材と酸性基を有するポリマーを、基材の良溶媒及び貧溶媒の混合溶液に溶解させた吸着材原液を、多価金属塩を溶解させた基材の貧溶媒に液滴状に吐出することで、相分離と多価金属イオンの取り込みを並行して行うことができ、効率よく基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む多孔質粒子が得られる。
また、高温で基材を溶解させた吸着材原液を滴下しながら冷却することで熱誘起相分離を進行させ凝固させることでも、基材と酸性基を有するポリマーからなる多孔質粒子を得ることができる。この場合も非溶媒熱誘起相分離による多孔質粒子の作製と同じく、多価金属塩の水性溶液中に多孔質粒子を浸漬することで基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む多孔質粒子が得られる。あるいは、多価金属塩の水性溶液中に高温で基材を溶解させた吸着材原液を液滴状に吐出することでも、基材と酸性基を有するポリマーと多価金属イオンとの複合体を含む多孔質粒子が得られる。
但し、基材として、デンプンやゼラチンなどを用い、基材と酸性基を有するポリマーを溶解又は懸濁させる溶媒として水又は水を含む親水性溶媒を用いる場合は、ゲル状の複合体が得られるが、このゲルは多孔質ではない。
複合体が多孔質である場合、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した平均細孔半径は0.5nm以上、中でも1.5nm以上、中でも2nm以上が好ましく、200nm以下、中でも40nm以下、25nm以下が好ましい。この範囲であれば、リンを効率よく吸着できる。孔径が極端に大きすぎるとリン吸着材とリン吸着対象試料との接触面積が小さくなり、リン吸着効率が低くなる。一方で、孔径が極端に小さすぎるとリン吸着対象試料が細孔内まで浸透できないため、細孔内表面を有効に活用できず、リン吸着効率が低下する。
DSCを用いて測定した平均細孔半径としては例えば、0.5nm~200nm、0.5nm~40nm、0.5nm~25nm、1.5nm~200nm、1.5nm~40nm、1.5nm~25nm、2nm~200nm、2nm~40nm、2nm~25nmが挙げられる。
また、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した細孔比表面積は、10m2/g以上、中でも20m2/g以上、中でも50m2/g以上が好ましく、1000m2/g以下、中でも800m2/g以下、中でも500m2/g以下が好ましい。細孔比表面積を大きくすることで吸着性能を向上させることができる。一方で、細孔比表面積が極端に大きすぎるとリン吸着材の機械的強度が不足する。この範囲であれば、リン吸着対象試料との接触面積が十分になり、リン吸着効率が良く、十分な機械的強度も得られる。
DSCを用いて測定した細孔比表面積としては、例えば、10m2/g~1000m2/g、10m2/g~800m2/g、10m2/g~500m2/g、20m2/g~1000m2/g、20m2/g~800m2/g、20m2/g~500m2/g、50m2/g~1000m2/g、50m2/g~800m2/g、50m2/g~500m2/gが挙げられる。
DSCを用いて測定した平均細孔半径としては例えば、0.5nm~200nm、0.5nm~40nm、0.5nm~25nm、1.5nm~200nm、1.5nm~40nm、1.5nm~25nm、2nm~200nm、2nm~40nm、2nm~25nmが挙げられる。
また、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定した細孔比表面積は、10m2/g以上、中でも20m2/g以上、中でも50m2/g以上が好ましく、1000m2/g以下、中でも800m2/g以下、中でも500m2/g以下が好ましい。細孔比表面積を大きくすることで吸着性能を向上させることができる。一方で、細孔比表面積が極端に大きすぎるとリン吸着材の機械的強度が不足する。この範囲であれば、リン吸着対象試料との接触面積が十分になり、リン吸着効率が良く、十分な機械的強度も得られる。
DSCを用いて測定した細孔比表面積としては、例えば、10m2/g~1000m2/g、10m2/g~800m2/g、10m2/g~500m2/g、20m2/g~1000m2/g、20m2/g~800m2/g、20m2/g~500m2/g、50m2/g~1000m2/g、50m2/g~800m2/g、50m2/g~500m2/gが挙げられる。
得られる複合体中の多価金属濃度は、複合体の全量(乾燥重量)に対して、1重量%以上が好ましく、2重量%以上がより好ましく、5重量%以上がさらに好ましい。この範囲であれば、リン吸着効率が実用上十分になる。また、多価金属濃度が極端に高すぎる場合、多価金属の流出の可能性や架橋度が高くなりすぎることで複合体が脆くなる可能性がある。これらの観点から、複合体中の多価金属濃度は、複合体の全量(乾燥重量)に対して、30重量%以下が好ましく、20重量%以下がより好ましく、10重量%以下がさらに好ましい。
複合体の全量(乾燥重量)に対する多価金属濃度としては、例えば、1重量%~30重量%、1重量%~20重量%、1重量%~10重量%、2重量%~30重量%、2重量%~20重量%、2重量%~10重量%、5重量%~30重量%、5重量%~20重量%、5重量%~10重量%が挙げられる。
多価金属が鉄である場合の複合体中の多価金属濃度は、実施例の項目に記載の方法で測定した値である。多価金属が鉄以外の場合も、この方法に準じて、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置を用いて測定する。
複合体の全量(乾燥重量)に対する多価金属濃度としては、例えば、1重量%~30重量%、1重量%~20重量%、1重量%~10重量%、2重量%~30重量%、2重量%~20重量%、2重量%~10重量%、5重量%~30重量%、5重量%~20重量%、5重量%~10重量%が挙げられる。
多価金属が鉄である場合の複合体中の多価金属濃度は、実施例の項目に記載の方法で測定した値である。多価金属が鉄以外の場合も、この方法に準じて、誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置を用いて測定する。
(2)リン吸着材
本発明のリン吸着材は、上記複合体からなるものであってよく、或いは、上記複合体とその他の構成要素からなるものであってもよい。その他の構成要素としては、他のリン吸着材、他の物質(IL-6、IL-8、TNF-αのようなサイトカイン、LDL、β2-ミクログロブリンなどの血液中成分、重金属など)の吸着材などが挙げられる。
上記複合体とその他の構成要素からなるリン吸着材である場合、その形状は、上記説明した複合体と同様に、粒状、繊維状、糸状、膜状、柱状などとすることができる。また、リン吸着材全体の平均粒子径、平均繊維径、平均繊維長、アスペクト比、糸の外径及び内径、平均細孔半径、細孔比表面積、多価金属含有量などの物性も、上記説明した複合体と同様とすることができる。
本発明のリン吸着材は、例えば、水、医薬品(血液製剤を含む)、食品、化粧品、化学品などのリン吸着対象試料中のリン吸着に用いることができる。また、ヒトから採取した血液を処理後に同じヒトに戻す血液処理において、血液中のリン吸着に用いることもできる。例えば、血液透析回路において、血液透析器と直列又は並列に本発明のリン吸着材を配置することができる。本発明のリン吸着材の好適なリン吸着対象試料は、血液(全血、血清、血漿などを包含する)である。
本発明のリン吸着材は、上記複合体からなるものであってよく、或いは、上記複合体とその他の構成要素からなるものであってもよい。その他の構成要素としては、他のリン吸着材、他の物質(IL-6、IL-8、TNF-αのようなサイトカイン、LDL、β2-ミクログロブリンなどの血液中成分、重金属など)の吸着材などが挙げられる。
上記複合体とその他の構成要素からなるリン吸着材である場合、その形状は、上記説明した複合体と同様に、粒状、繊維状、糸状、膜状、柱状などとすることができる。また、リン吸着材全体の平均粒子径、平均繊維径、平均繊維長、アスペクト比、糸の外径及び内径、平均細孔半径、細孔比表面積、多価金属含有量などの物性も、上記説明した複合体と同様とすることができる。
本発明のリン吸着材は、例えば、水、医薬品(血液製剤を含む)、食品、化粧品、化学品などのリン吸着対象試料中のリン吸着に用いることができる。また、ヒトから採取した血液を処理後に同じヒトに戻す血液処理において、血液中のリン吸着に用いることもできる。例えば、血液透析回路において、血液透析器と直列又は並列に本発明のリン吸着材を配置することができる。本発明のリン吸着材の好適なリン吸着対象試料は、血液(全血、血清、血漿などを包含する)である。
リンは通常排除することが望ましいため、本発明のリン吸着材は、リン除去材と捉えることもできる。従って、本発明において、リン吸着対象試料はリン除去対象材料を包含する。
本発明のリン吸着材は、代表的には、カラム容器に充填してカラムとして用いることができる。本発明のリン吸着材が充填されたカラムは、リン吸着用又はリン除去用のカラムとして用いることができる。
また、血液透析器の透析材(通常は、中空糸状に成形されている)を本発明のリン吸着材で形成すれば、リン吸着能を有する血液透析器となる。
また、血液透析器の透析材(通常は、中空糸状に成形されている)を本発明のリン吸着材で形成すれば、リン吸着能を有する血液透析器となる。
本発明のリン吸着材は、リン吸着対象試料中のリン濃度が100mM以下の場合に効率よくリンを吸着することができる。リン吸着対象試料を含む試料中のリン濃度は、10mM以下、中でも3mM以下であることが好ましい。また、リン吸着対象試料を含む試料中のリン濃度の下限値は限定されないが、例えば1mM以上とすることができる。高リン血症では血清中のリン濃度が1.9mM(6.0mg/dL)以上の場合に、リン除去の必要が生じる場合が多い。
本発明のリン吸着材が効率よくリンを吸着することができるリン吸着対象試料中のリン濃度としては、例えば、1mM~100mM、1mM~10mM、1mM~3mM、1.9mM~100mM、1.9mM~10mM、1.9mM~3mMが挙げられる。
本発明のリン吸着材が効率よくリンを吸着することができるリン吸着対象試料中のリン濃度としては、例えば、1mM~100mM、1mM~10mM、1mM~3mM、1.9mM~100mM、1.9mM~10mM、1.9mM~3mMが挙げられる。
本発明のリン吸着材のリン吸着率は、標準リン吸着対象試料として10mMリン酸緩衝液を用いた場合、10%以上、中でも50%以上、中でも80%以上であり得る。リン吸着率の上限は、100%程度であり得る。このリン吸着率の測定方法は、実施例の項目に記載した通りである。
リン吸着対象試料として10mMリン酸緩衝液を用いた場合の本発明のリン吸着材のリン吸着率としては、例えば、10%~100%、50%~100%、80%~100%が挙げられる。
リン吸着対象試料として10mMリン酸緩衝液を用いた場合の本発明のリン吸着材のリン吸着率としては、例えば、10%~100%、50%~100%、80%~100%が挙げられる。
本発明のリン吸着材は、必要に応じて、リンフリー化して利用することができる。リンフリー化は、洗浄液を用いて本発明のリン吸着材を洗浄することにより行える。
本発明のリン吸着材およびリン吸着カラムを医療用具等として用いる際には、殺菌又は滅菌して用いることが好ましい。殺菌又は滅菌の方法としては、種々の方法が使用できる。例えば、高圧蒸気滅菌、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌、紫外線滅菌などが挙げられる。これらの方法のうち、高圧蒸気滅菌、ガンマ線滅菌、電子線滅菌、エチレンオキサイドガス滅菌は、滅菌効率が高いため好ましい。
(3)リン吸着方法
本発明のリン吸着材と、リン吸着対象試料又はリン除去対象材料とを接触させることにより、リン吸着対象試料又はリン除去対象材料中のリンがリン吸着材に吸着する。
従って、本発明は、本発明のリン吸着材とリン吸着対象試料又はリン除去対象材料とを接触させる工程を含む、リン吸着方法、リン除去方法、又はリンが除去された若しくは減少した試料若しくは材料の製造方法を提供する。
本発明のリン吸着材と、リン吸着対象試料又はリン除去対象材料とを接触させることにより、リン吸着対象試料又はリン除去対象材料中のリンがリン吸着材に吸着する。
従って、本発明は、本発明のリン吸着材とリン吸着対象試料又はリン除去対象材料とを接触させる工程を含む、リン吸着方法、リン除去方法、又はリンが除去された若しくは減少した試料若しくは材料の製造方法を提供する。
本発明のリン吸着材と接触させる際のリン吸着対象試料又はリン除去対象材料のpHは、5~9、中でも6~8であればよい。
本発明のリン吸着材とリン吸着対象試料又はリン除去対象材料との接触は、バッチ法により行うことができる。バッチ法は、静置して実施してもよく、撹拌や振盪して実施してもよい。接触時間は、1時間~24時間、中でも3時間~5時間とすればよい。また、接触時の温度は、リン吸着対象試料又はリン除去対象材料の種類などにより異なるが、10℃~50℃、中でも25℃~45℃とすればよい。
また、本発明のリン吸着材とリン吸着対象試料又はリン除去対象材料との接触は、流動的分離法、即ち、本発明のリン吸着材にリン吸着対象試料又はリン除去対象材料を通液する方法でも行える。例えば、本発明のリン吸着材をカラムに充填し、このカラムにリン吸着対象試料又はリン除去対象材料を通液する方法、フィルター状に成形した本発明のリン吸着材にリン吸着対象試料又はリン除去対象材料を通液する方法、柱状に成形した本発明のリン吸着材にリン吸着対象試料又はリン除去対象材料を通液する方法などが挙げられる。フィルターとしては、メンブランフィルター、中空糸膜、チューブラー膜などの形態が挙げられる。柱状物は、例えば、微小な孔を有する連続した多孔体としてモノリスクロマトグラフィーに供することができる。また、ろ紙上に本発明のリン吸着材を載せ、そこにリン吸着対象試料又はリン除去対象材料を通液することもできる。
本発明のリン吸着方法は、さらに、リン吸着材と接触後の、リンが除去された又は減少したリン吸着対象試料又はリン除去対象材料と、リンを吸着したリン吸着材とを分離する工程を含むことができる。分離は、ろ過や遠心分離などにより行える。即ち、本発明のリン吸着方法は、さらに、本発明のリン吸着材とリン吸着対象試料又はリン除去対象材料との混合物から、リンが除去された又は減少した試料又は材料を回収する工程を含むことができる。
以下、実施例を挙げて、本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(1)試験方法
リン吸着材の含水率測定
リン吸着材を製造後、乾燥させることなく水に浸漬した状態で保管したものを測定サンプルとした。リン吸着材を水から取り出し、含水状態のリン吸着材の表面に付着した水をウエスで拭き取った後、重量を測定し、これを含水状態の重量Ww(g)とした。
この含水状態のリン吸着材を減圧乾燥によって絶乾したのち、再び重量測定し、これを乾燥状態の重量Wd(g)とした。
リン吸着材の含水率は以下の式で算出した。
リン吸着材の含水率(%)=[(Ww(g)-Wd(g))/Ww(g)]×100
リン吸着材の含水率測定
リン吸着材を製造後、乾燥させることなく水に浸漬した状態で保管したものを測定サンプルとした。リン吸着材を水から取り出し、含水状態のリン吸着材の表面に付着した水をウエスで拭き取った後、重量を測定し、これを含水状態の重量Ww(g)とした。
この含水状態のリン吸着材を減圧乾燥によって絶乾したのち、再び重量測定し、これを乾燥状態の重量Wd(g)とした。
リン吸着材の含水率は以下の式で算出した。
リン吸着材の含水率(%)=[(Ww(g)-Wd(g))/Ww(g)]×100
リン吸着材の鉄含有量測定
乾燥状態のリン吸着材約20mgを採取し、正確に秤量し、サンプル瓶に入れた。ホールピペットを用いて正確に20mLの1N塩酸を秤量し、このサンプル瓶に入れた。このサンプル瓶を密閉して70℃のインキュベーターに入れ、24時間以上静置し鉄イオンを抽出した。抽出した液を濾過した後、濾液を注射用水で適宜希釈したものを測定サンプルとした。測定サンプル中の鉄濃度を誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置(パーキンエルマー、Optima 7300DV)を用いて測定した。測定サンプル中の鉄濃度に、注射用水で希釈した希釈倍率を乗じることで、濾液中の鉄濃度を算出した。
リン吸着材中の鉄含有量は以下の式で算出した。
鉄含有量(mg/g)=濾液中の鉄濃度(μg/mL)×20(mL)/吸着材重量(mg)
乾燥状態のリン吸着材約20mgを採取し、正確に秤量し、サンプル瓶に入れた。ホールピペットを用いて正確に20mLの1N塩酸を秤量し、このサンプル瓶に入れた。このサンプル瓶を密閉して70℃のインキュベーターに入れ、24時間以上静置し鉄イオンを抽出した。抽出した液を濾過した後、濾液を注射用水で適宜希釈したものを測定サンプルとした。測定サンプル中の鉄濃度を誘導結合プラズマ(ICP)発光分光分析装置(パーキンエルマー、Optima 7300DV)を用いて測定した。測定サンプル中の鉄濃度に、注射用水で希釈した希釈倍率を乗じることで、濾液中の鉄濃度を算出した。
リン吸着材中の鉄含有量は以下の式で算出した。
鉄含有量(mg/g)=濾液中の鉄濃度(μg/mL)×20(mL)/吸着材重量(mg)
リン濃度測定
12g/Lの七モリブデン酸六アンモニウム四水和物と、0.48g/Lのビス[(+)-タルトラト]二アンチモン(III)二カリウム三水和物と、294g/Lの硫酸を含む水溶液を調製し、モリブデン酸アンモニウム溶液とした。
72g/LのL(+)-アスコルビン酸を含む水溶液を調製し、アスコルビン酸溶液とした。
リン濃度測定の直前にモリブデン酸アンモニウム溶液とアスコルビン酸溶液を体積比で5:1の割合で混合し発色試薬とした。
リン濃度を測定するサンプル液10mLに対して発色試薬を0.8mL加え、ボルテックスミキサーで30秒以上撹拌した後、15分間以上静置し、880nmにおける吸光度を測定した。
リン酸緩衝液中のリン濃度測定は、市販の0.1mol/mLリン酸緩衝液(pH=7)を注射用水で希釈して30μM溶液に調整した標準溶液と、注射用水の2つの溶液について、サンプル液と同条件で発色試薬を加え、880nmにおける吸光度を測定し、この2点の測定結果を結ぶ直線を検量線として、サンプル液中のリン濃度を算出した。サンプル液のリン濃度が高く、30μM標準液の吸光度より大きな吸光度を示した場合は、サンプル液を注射用水で適宜希釈した後に発色試薬を加え、30μM標準液の吸光度以下となるようにして希釈液中のリン濃度を測定した。この希釈液中のリン濃度に希釈倍率を乗じることでサンプル液中のリン濃度を算出した。
12g/Lの七モリブデン酸六アンモニウム四水和物と、0.48g/Lのビス[(+)-タルトラト]二アンチモン(III)二カリウム三水和物と、294g/Lの硫酸を含む水溶液を調製し、モリブデン酸アンモニウム溶液とした。
72g/LのL(+)-アスコルビン酸を含む水溶液を調製し、アスコルビン酸溶液とした。
リン濃度測定の直前にモリブデン酸アンモニウム溶液とアスコルビン酸溶液を体積比で5:1の割合で混合し発色試薬とした。
リン濃度を測定するサンプル液10mLに対して発色試薬を0.8mL加え、ボルテックスミキサーで30秒以上撹拌した後、15分間以上静置し、880nmにおける吸光度を測定した。
リン酸緩衝液中のリン濃度測定は、市販の0.1mol/mLリン酸緩衝液(pH=7)を注射用水で希釈して30μM溶液に調整した標準溶液と、注射用水の2つの溶液について、サンプル液と同条件で発色試薬を加え、880nmにおける吸光度を測定し、この2点の測定結果を結ぶ直線を検量線として、サンプル液中のリン濃度を算出した。サンプル液のリン濃度が高く、30μM標準液の吸光度より大きな吸光度を示した場合は、サンプル液を注射用水で適宜希釈した後に発色試薬を加え、30μM標準液の吸光度以下となるようにして希釈液中のリン濃度を測定した。この希釈液中のリン濃度に希釈倍率を乗じることでサンプル液中のリン濃度を算出した。
リン酸緩衝液中のリン吸着性能評価
市販の0.1mol/Lリン酸緩衝液(pH=7)を10倍希釈して10mMリン酸緩衝液を調製した。実施例1~9及び比較例1~4のリン吸着剤については10mMリン酸緩衝液を用い、実施例10及び比較例5、6のリン吸着剤については100mMリン酸緩衝液を用いた。このリン緩衝液のリン濃度を測定して、初期リン濃度をCs(mM)とした。
乾燥重量換算で0.5g分の含水状態のリン吸着材に対して、リン酸緩衝液を10gの割合で添加して、室温で4時間、マグネチックスターラーで撹拌した。上澄み液を回収し、上澄み液中のリン濃度を測定し、吸着後リン濃度Ce(mM)とした。
リン酸緩衝液中のリン吸着率は、Cs(mM)、Ce(mM)、添加した含水状態のリン吸着材の重量Ww(g)、リン吸着材の含水率u(%)、及び添加したリン酸緩衝液重量B(g)を用いて、リン吸着材に含まれる水分によって希釈されることによるリン濃度の低下分を補正した以下の式で算出した。
リン酸緩衝液中のリン吸着率(%)=[[Cs(mM)-{1+Ww(g)×(u(%)/100)/B(g)}×Ce(mM)]/Cs(mM)]×100
市販の0.1mol/Lリン酸緩衝液(pH=7)を10倍希釈して10mMリン酸緩衝液を調製した。実施例1~9及び比較例1~4のリン吸着剤については10mMリン酸緩衝液を用い、実施例10及び比較例5、6のリン吸着剤については100mMリン酸緩衝液を用いた。このリン緩衝液のリン濃度を測定して、初期リン濃度をCs(mM)とした。
乾燥重量換算で0.5g分の含水状態のリン吸着材に対して、リン酸緩衝液を10gの割合で添加して、室温で4時間、マグネチックスターラーで撹拌した。上澄み液を回収し、上澄み液中のリン濃度を測定し、吸着後リン濃度Ce(mM)とした。
リン酸緩衝液中のリン吸着率は、Cs(mM)、Ce(mM)、添加した含水状態のリン吸着材の重量Ww(g)、リン吸着材の含水率u(%)、及び添加したリン酸緩衝液重量B(g)を用いて、リン吸着材に含まれる水分によって希釈されることによるリン濃度の低下分を補正した以下の式で算出した。
リン酸緩衝液中のリン吸着率(%)=[[Cs(mM)-{1+Ww(g)×(u(%)/100)/B(g)}×Ce(mM)]/Cs(mM)]×100
ウシ胎児血清(FBS)中のリン吸着性能評価
市販のFBS(コロンビア産、リン濃度9.3mg/dL(3.1mM)、Biowest社)を用いた。
乾燥重量換算で0.5g分の含水状態のリン吸着材に対して、FBSを10gの割合で添加して、室温で4時間、マグネチックスターラーで撹拌した後、上澄み液を回収し、吸着後FBSとした。リン吸着材を添加していないFBSを吸着前FBSとして、吸着前FBS及び吸着後FBSの2サンプルをそれぞれ注射用水で100倍に希釈し、これら希釈液中に対してリン酸緩衝液中のリン濃度測定と同じ方法で880nmにおける吸光度を測定した。吸着前FBSの吸光度をAs、吸着後FBSの吸光度をAeとして、As、Ae、添加した含水状態のリン吸着材の重量Ww(g)、リン吸着材の含水率u(%)、及び添加したFBS重量F(g)を用いて、FBS中のリン吸着率を、リン吸着材に含まれる水分によって希釈されることによるリン濃度の低下分を補正した以下の式で算出した。
FBS中のリン吸着率(%)=[[As-{1+Ww(g)×(u(%)/100)/F(g)}×Ae]/As]×100
市販のFBS(コロンビア産、リン濃度9.3mg/dL(3.1mM)、Biowest社)を用いた。
乾燥重量換算で0.5g分の含水状態のリン吸着材に対して、FBSを10gの割合で添加して、室温で4時間、マグネチックスターラーで撹拌した後、上澄み液を回収し、吸着後FBSとした。リン吸着材を添加していないFBSを吸着前FBSとして、吸着前FBS及び吸着後FBSの2サンプルをそれぞれ注射用水で100倍に希釈し、これら希釈液中に対してリン酸緩衝液中のリン濃度測定と同じ方法で880nmにおける吸光度を測定した。吸着前FBSの吸光度をAs、吸着後FBSの吸光度をAeとして、As、Ae、添加した含水状態のリン吸着材の重量Ww(g)、リン吸着材の含水率u(%)、及び添加したFBS重量F(g)を用いて、FBS中のリン吸着率を、リン吸着材に含まれる水分によって希釈されることによるリン濃度の低下分を補正した以下の式で算出した。
FBS中のリン吸着率(%)=[[As-{1+Ww(g)×(u(%)/100)/F(g)}×Ae]/As]×100
(2)リン吸着材の製造と製造したリン吸着材のリン吸着性能評価
(2-1)多孔質粒子状のリン吸着材
実施例1
メタクリル酸メチルポリマー(PMMA、富士フイルム和光純薬(株)) 2.0gとポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.5gをジメチルスルホキシド(DMSO)17.1gに添加し、80℃温浴で加熱しながらマグネチックスターラーで撹拌し溶解し、吸着材原液を調製した。この吸着材原液をスポイトで吸い上げ、すぐに10重量%の塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)100mL中に滴下し、その後約24時間静置することで粒子を作製した。この粒子をろ過により回収した後、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返した。その後、目開きが2mmの篩で粒子径の小さな成分を取り除いたのち、目視で変形した粒子や融合した粒子を取り除き、PMMAとPAAと鉄イオンからなる粒子を得た。
(2-1)多孔質粒子状のリン吸着材
実施例1
メタクリル酸メチルポリマー(PMMA、富士フイルム和光純薬(株)) 2.0gとポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.5gをジメチルスルホキシド(DMSO)17.1gに添加し、80℃温浴で加熱しながらマグネチックスターラーで撹拌し溶解し、吸着材原液を調製した。この吸着材原液をスポイトで吸い上げ、すぐに10重量%の塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)100mL中に滴下し、その後約24時間静置することで粒子を作製した。この粒子をろ過により回収した後、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返した。その後、目開きが2mmの篩で粒子径の小さな成分を取り除いたのち、目視で変形した粒子や融合した粒子を取り除き、PMMAとPAAと鉄イオンからなる粒子を得た。
実施例2~6
実施例1において、吸着材原液の量、吸着材原液中のPMMA濃度、吸着材原液中のPAA濃度、及び/又は塩化第二鉄水溶液濃度、塩化第二鉄水溶液の液量を、表1に示すように変えた他は、実施例1と同様にして、PMMAとPAAと鉄イオンからなる実施例2~6の粒子を得た。
実施例1において、吸着材原液の量、吸着材原液中のPMMA濃度、吸着材原液中のPAA濃度、及び/又は塩化第二鉄水溶液濃度、塩化第二鉄水溶液の液量を、表1に示すように変えた他は、実施例1と同様にして、PMMAとPAAと鉄イオンからなる実施例2~6の粒子を得た。
実施例7
ポリエーテルスルホン(PES、Veradel 3600、SOLVAY社)1.0gとポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.3gをDMSO 14.1gに添加し、80℃温浴で加熱しながらマグネチックスターラーで撹拌し溶解し、吸着材原液を調製した。この吸着材原液をスポイトで吸い上げ、すぐに10重量%の塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)100mL中に滴下し、その後約24時間静置することで粒子を作製した。この粒子をろ過により回収した後、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返した。その後、目開きが2mmの篩で粒子径の小さな成分を取り除いたのち、目視で変形した粒子や融合した粒子を取り除き、PESとPAAと鉄イオンからなる粒子を得た。
ポリエーテルスルホン(PES、Veradel 3600、SOLVAY社)1.0gとポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.3gをDMSO 14.1gに添加し、80℃温浴で加熱しながらマグネチックスターラーで撹拌し溶解し、吸着材原液を調製した。この吸着材原液をスポイトで吸い上げ、すぐに10重量%の塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)100mL中に滴下し、その後約24時間静置することで粒子を作製した。この粒子をろ過により回収した後、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返した。その後、目開きが2mmの篩で粒子径の小さな成分を取り除いたのち、目視で変形した粒子や融合した粒子を取り除き、PESとPAAと鉄イオンからなる粒子を得た。
実施例8
ポリスルホン(PSU、Udel P-1700、SOLVAY社)0.7gとポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.17gをジメチルアセトアミド(DMAc) 10.1gに添加し、80℃温浴で加熱しながらマグネチックスターラーで撹拌し溶解し、吸着材原液を調製した。この吸着材原液をスポイトで吸い上げ、すぐに10重量%の塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)100mL中に滴下し、その後約24時間静置することで粒子を作製した。この粒子をろ過により回収した後、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返した。その後、目開きが2mmの篩で粒子径の小さな成分を取り除いたのち、目視で変形した粒子や融合した粒子を取り除き、PSUとPAAと鉄イオンからなる粒子を得た。
ポリスルホン(PSU、Udel P-1700、SOLVAY社)0.7gとポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.17gをジメチルアセトアミド(DMAc) 10.1gに添加し、80℃温浴で加熱しながらマグネチックスターラーで撹拌し溶解し、吸着材原液を調製した。この吸着材原液をスポイトで吸い上げ、すぐに10重量%の塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)100mL中に滴下し、その後約24時間静置することで粒子を作製した。この粒子をろ過により回収した後、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返した。その後、目開きが2mmの篩で粒子径の小さな成分を取り除いたのち、目視で変形した粒子や融合した粒子を取り除き、PSUとPAAと鉄イオンからなる粒子を得た。
比較例1
メタクリル酸メチルポリマー (PMMA、富士フイルム和光純薬(株))2.0gとポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 1.0gをDMSO 36.1gに添加し、80℃温浴で加熱しながらマグネチックスターラーで撹拌し溶解し、吸着材原液を調製した。この吸着材原液8.4gをスポイトで吸い上げ、すぐに水50mL中に滴下、その後約24時間静置することで粒子を作製した。この粒子をろ過により回収した後、水に分散する洗浄とろ過回収を、3回繰り返した。その後、目開きが2mmの篩で粒子径の小さな成分を取り除いたのち、目視で変形した粒子や融合した粒子を取り除き、PMMAとPAAからなる粒子を得た。
メタクリル酸メチルポリマー (PMMA、富士フイルム和光純薬(株))2.0gとポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 1.0gをDMSO 36.1gに添加し、80℃温浴で加熱しながらマグネチックスターラーで撹拌し溶解し、吸着材原液を調製した。この吸着材原液8.4gをスポイトで吸い上げ、すぐに水50mL中に滴下、その後約24時間静置することで粒子を作製した。この粒子をろ過により回収した後、水に分散する洗浄とろ過回収を、3回繰り返した。その後、目開きが2mmの篩で粒子径の小さな成分を取り除いたのち、目視で変形した粒子や融合した粒子を取り除き、PMMAとPAAからなる粒子を得た。
(2-2)ハイドロゲル状のリン吸着材
実施例9
ポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.2gを水11.9gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して溶解させた。デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)6.1gを添加して撹拌を続け白濁の吸着材原液を得た。この吸着材原液を80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱した後、氷冷して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、10%塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)30mL中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、デンプンとPAAと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例9
ポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.2gを水11.9gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して溶解させた。デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)6.1gを添加して撹拌を続け白濁の吸着材原液を得た。この吸着材原液を80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱した後、氷冷して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、10%塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)30mL中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、デンプンとPAAと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例10、11
実施例9において、吸着材原液中のデンプン濃度、吸着材原液中のPAA濃度、及び吸着材原液量を、表1に示すように変えた他は、実施例9と同様にして、デンプンとPAAと鉄イオンからなる実施例10、11の粒子を得た。
実施例9において、吸着材原液中のデンプン濃度、吸着材原液中のPAA濃度、及び吸着材原液量を、表1に示すように変えた他は、実施例9と同様にして、デンプンとPAAと鉄イオンからなる実施例10、11の粒子を得た。
比較例2
ポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.5gを水14.8gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して溶解させた。デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)6.1gを添加して撹拌を続け白濁の吸着材原液を得た。この吸着材原液を80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱した後、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、水30mL中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、3回繰り返し、デンプンとPAAからなるハイドロゲルを得た。
ポリアクリル酸250,000(PAA、富士フイルム和光純薬(株)) 0.5gを水14.8gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して溶解させた。デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)6.1gを添加して撹拌を続け白濁の吸着材原液を得た。この吸着材原液を80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱した後、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、水30mL中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、3回繰り返し、デンプンとPAAからなるハイドロゲルを得た。
比較例3
デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)6.7gを水11.2gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して白濁の吸着材原液を得た。この吸着材原液8.9gを80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱した後、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、10%塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、デンプンと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)6.7gを水11.2gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して白濁の吸着材原液を得た。この吸着材原液8.9gを80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱した後、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、10%塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、デンプンと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
比較例4
比較例3で作製した吸着材原液7.0gを80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱したのち、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、水中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を3回繰り返し、デンプンからなるハイドロゲルを得た。
比較例3で作製した吸着材原液7.0gを80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱したのち、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、水中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を3回繰り返し、デンプンからなるハイドロゲルを得た。
実施例12
カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC、富士フイルム和光純薬(株))0.4gを水15.6gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して溶解させた。デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)4.0gを添加して撹拌を続け白濁の溶液を得た。この白濁溶液を80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱したのち、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、10%塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)30mL中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、デンプンとCMCと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
カルボキシメチルセルロースナトリウム(CMC、富士フイルム和光純薬(株))0.4gを水15.6gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して溶解させた。デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)4.0gを添加して撹拌を続け白濁の溶液を得た。この白濁溶液を80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱したのち、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、10%塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)30mL中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、デンプンとCMCと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
比較例5
10%塩化第二鉄水溶液に代えて水を用いた他は、実施例10と同様にして、デンプンとCMCからなるハイドロゲルを得た。
10%塩化第二鉄水溶液に代えて水を用いた他は、実施例10と同様にして、デンプンとCMCからなるハイドロゲルを得た。
比較例6
アルギン酸ナトリウム(ダックアルギンNSPLLR、キッコーマンバイオケミファ(株))1.5gに水を加え全量を150gとし、マグネチックスターラーで撹拌してアルギン酸水溶液を得た。この水溶液をスポイトで吸い上げ、すぐに10重量%の塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)200mL中に滴下し、その後約24時間静置し粒子を得た。この粒子をろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、基材を含まずアルギン酸と鉄イオンからなる粒子を得た。
この粒子を含水状態で5.0gに対して100mMのリン酸緩衝液10.0gを添加して、室温で4時間、マグネチックスターラーで撹拌したところ、粒子は溶解した。
アルギン酸ナトリウム(ダックアルギンNSPLLR、キッコーマンバイオケミファ(株))1.5gに水を加え全量を150gとし、マグネチックスターラーで撹拌してアルギン酸水溶液を得た。この水溶液をスポイトで吸い上げ、すぐに10重量%の塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)200mL中に滴下し、その後約24時間静置し粒子を得た。この粒子をろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、基材を含まずアルギン酸と鉄イオンからなる粒子を得た。
この粒子を含水状態で5.0gに対して100mMのリン酸緩衝液10.0gを添加して、室温で4時間、マグネチックスターラーで撹拌したところ、粒子は溶解した。
(2-3)多価金属の種類によるリン吸着性能の比較
実施例13
実施例12において、吸着材原液中のデンプン濃度、吸着材原液中のCMC濃度、吸着材原液量を表2に示すように変えた他は実施例12と同様にして、デンプンとCMCと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例13
実施例12において、吸着材原液中のデンプン濃度、吸着材原液中のCMC濃度、吸着材原液量を表2に示すように変えた他は実施例12と同様にして、デンプンとCMCと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例14
実施例13において、吸着材原液量を表2に示すように変え、塩化第二鉄水溶液を塩化ランタン水溶液(塩化ランタン七水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)に変え、洗浄の繰り返しを10回と変えた他は実施例13と同様にして、デンプンとCMCとランタンイオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例13において、吸着材原液量を表2に示すように変え、塩化第二鉄水溶液を塩化ランタン水溶液(塩化ランタン七水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)に変え、洗浄の繰り返しを10回と変えた他は実施例13と同様にして、デンプンとCMCとランタンイオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例15
実施例13において、吸着材原液量を表2に示すように変え、塩化第二鉄水溶液を塩化カルシウム水溶液(富士フイルム和光純薬(株)を使用)に変え、洗浄の繰り返しを10回と変えた他は実施例13と同様にして、デンプンとCMCとカルシウムイオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例13において、吸着材原液量を表2に示すように変え、塩化第二鉄水溶液を塩化カルシウム水溶液(富士フイルム和光純薬(株)を使用)に変え、洗浄の繰り返しを10回と変えた他は実施例13と同様にして、デンプンとCMCとカルシウムイオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例16
アルギン酸ナトリウム(ダックアルギンNSPLLR、キッコーマンバイオケミファ(株))0.4gを水15.6gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して溶解させた。デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)4.0gを添加して撹拌を続け白濁の溶液を得た。この白濁溶液を80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱した後、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、10%塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)30mL中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、デンプンとCMCと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
アルギン酸ナトリウム(ダックアルギンNSPLLR、キッコーマンバイオケミファ(株))0.4gを水15.6gに添加し、マグネチックスターラーで撹拌して溶解させた。デンプン(バレイショ由来、Sigma-Aldrich社)4.0gを添加して撹拌を続け白濁の溶液を得た。この白濁溶液を80℃の温浴で溶液が半透明になるまで加熱した後、室温まで冷却して、水不溶性のハイドロゲルを得た。この水不溶性のハイドロゲルを2~5mm程度の粒子に粉砕し、10%塩化第二鉄水溶液(塩化第二鉄六水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)30mL中に約24時間浸漬した。このハイドロゲルをろ過により回収し、水に分散する洗浄とろ過回収を、洗浄液の着色がなくなるまで繰り返し、デンプンとCMCと鉄イオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例17
実施例16において、吸着材原液量を表2に示すように変え、塩化第二鉄水溶液を10%塩化ランタン水溶液(塩化ランタン七水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)に変え、洗浄の繰り返しを10回と変えた他は実施例16と同様にして、デンプンとアルギン酸とランタンイオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例16において、吸着材原液量を表2に示すように変え、塩化第二鉄水溶液を10%塩化ランタン水溶液(塩化ランタン七水和物;富士フイルム和光純薬(株)を使用)に変え、洗浄の繰り返しを10回と変えた他は実施例16と同様にして、デンプンとアルギン酸とランタンイオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例18
実施例16において、吸着材原液量を表2に示すように変え、塩化第二鉄水溶液を塩化カルシウム水溶液(富士フイルム和光純薬(株)を使用)に変え、洗浄の繰り返しを10回と変えた他は実施例16と同様にして、デンプンとアルギン酸とカルシウムイオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例16において、吸着材原液量を表2に示すように変え、塩化第二鉄水溶液を塩化カルシウム水溶液(富士フイルム和光純薬(株)を使用)に変え、洗浄の繰り返しを10回と変えた他は実施例16と同様にして、デンプンとアルギン酸とカルシウムイオンからなるハイドロゲルを得た。
実施例3から明らかなように、PMMAとPAAと鉄イオンからなるリン吸着材は、FBSを対象とした場合に、92.5%と極めて高いリン吸着率を示した。FBSのリン濃度9.3mg/dL(3.1mM)は、透析患者の血清リン濃度の管理目標(6.0mg/dL)以上の値であり、FBS中のリンの吸着性能の評価値は、高リン血症の患者の血液中のリンの吸着性能を反映したものになる。従って、本発明のリン吸着材は、ヒト血液から非常に高い効率でリンを吸着除去できることが分かる。
また、実施例1~6のリン吸着材の10mMリン酸緩衝液中のリン吸着率も46.8~86.2%と実用上十分に高かった。10mMリン酸緩衝液を対象とした場合、FBSを対象とする場合に比べてやや低かったが、これはリン酸緩衝液中のリン濃度10mMがFBSのリン濃度9.3mg/dL(3.1mM)に比べて高かったためである。
また、実施例1~6のリン吸着材の10mMリン酸緩衝液中のリン吸着率も46.8~86.2%と実用上十分に高かった。10mMリン酸緩衝液を対象とした場合、FBSを対象とする場合に比べてやや低かったが、これはリン酸緩衝液中のリン濃度10mMがFBSのリン濃度9.3mg/dL(3.1mM)に比べて高かったためである。
また、PAA使用量は、PMMA使用量より少ない範囲で、多くする方がリン吸着率が高かった。酸性基が多いことで鉄イオンの担持量が増えたためと考えられる。
また、鉄イオンを含まない比較例1の粒子については、リン酸緩衝液では-3.4%のリン吸着率が得られた。吸着率が負の値を示しているが、これは、リン濃度測定やリン吸着性能評価時の実験誤差、及び/又は吸着材の水分のばらつきによる誤差と考えられる。比較例1の粒子は、実質的にリンの吸着性能がないことが分かる。
また、実施例7、8から明らかないように、基材はPMMAに限定されず、PESやPSUといった一般的なエンジニアリングプラスチックを用いてもリンの高い吸着性能が得られることが分かる。
また、実施例11から明らかなように、デンプンとPAAと鉄イオンからなるハイドロゲル状のリン吸着材は、FBSを対象とした場合に、94.7%の極めて高いリン吸着率を示した。本発明のリン吸着材は、ハイドロゲルの場合も、ヒト血液から非常に高い効率でリンを吸着除去できることが分かる。
また、実施例9~11のリン吸着材では、リン濃度が高い10mMリン酸緩衝液中のリン吸着率も19.5~55.0%と高かった。
また、PAA使用量は、デンプン使用量より少ない範囲で、多くする方がリン吸着率が高かった。
また、実施例9~11のリン吸着材では、リン濃度が高い10mMリン酸緩衝液中のリン吸着率も19.5~55.0%と高かった。
また、PAA使用量は、デンプン使用量より少ない範囲で、多くする方がリン吸着率が高かった。
また、鉄イオンを含まない比較例2の粒子については、リン酸緩衝液では-7.0%のリン吸着率であった。比較例1と同様に吸着率が負の値を示しているが、これも、リン濃度測定やリン吸着性能評価時の実験誤差、及び/又は吸着材の水分量のばらつきによる誤差と考えられ、比較例2の粒子は、実質的にリンの吸着性能がないことが分かる。
PAAを含まない比較例3の粒子については、リン酸緩衝液では5.6%のリン吸着率と低かった。複合体が酸性基を有さないため、鉄イオンが実質的に担持されなかったと考えられる。
鉄イオンもPAAも含まない比較例4の粒子については、リン吸着率は、リン酸緩衝液では-2.8%であり、比較例4の粒子は、実質的にリンの吸着性能がなかった。
PAAを含まない比較例3の粒子については、リン酸緩衝液では5.6%のリン吸着率と低かった。複合体が酸性基を有さないため、鉄イオンが実質的に担持されなかったと考えられる。
鉄イオンもPAAも含まない比較例4の粒子については、リン吸着率は、リン酸緩衝液では-2.8%であり、比較例4の粒子は、実質的にリンの吸着性能がなかった。
また、実施例12と比較例5の対比から明らかなように、100mMリン酸緩衝液を対象とした場合、デンプンとCMCと鉄イオンからなる実施例12のリン吸着材は、13.0%の高いリン吸着率を示したのに対し、鉄イオンを含まない比較例5の複合体は、リン吸着率は-6.5%であり、実質的にリンの吸着性能がなかった。実施例12のリン吸着材は、100mMという非常に高濃度のリン酸緩衝液中のリンを効率良く吸着した。
また、基材を含まない比較例6の粒子は、リン吸着対象試料であるリン酸緩衝液中で溶解した。使用中に形態を維持してリン吸着材として使用できるためには、基材が必要であることがわかる。
また、実施例13~18から明らかなように、多価金属イオンは3価の鉄イオンに限定されず、ランタンイオンや2価のカルシウムイオンを用いてもリンの高い吸着性能が得られることが分かる。
(3)カラム化の検討
実施例3で得た含水状態の多孔質粒子状のリン吸着材0.21g(乾燥重量換算)を、内径10mm、有効長15mmの円筒状のカラムに充填した。室温下で、10mMリン酸緩衝液10gを流速3mL/分で4時間このカラムに循環した。
初期リン濃度をCs(mM)(10mM)とし、回収したリン酸緩衝液中のリン濃度を測定し吸着後リン濃度Ce(mM)とした。また、リン酸緩衝液中のリン吸着率を、Cs(mM)、Ce(mM)、含水状態のリン吸着材の重量Ww(g)、リン吸着材の含水率u(%)、及び添加したリン酸緩衝液重量B(g)を用いて、リン吸着材に含まれる水分によって希釈されることによるリン濃度の低下分を補正した以下の式で算出した。
リン酸緩衝液中のリン吸着率(%)=[[Cs(mM)-{1+Ww(g)×(u(%)/100)/B(g)}×Ce(mM)]/Cs(mM)]×100
上記測定条件は、「リン酸緩衝液中のリン吸着性能評価」の項目に記載したバッチ方法によるリン吸着率の測定方法と同じである。但し、バッチ法に代えてカラム法であり、また、実施例3で得た複合体の使用量は、乾燥重量換算で、0.50gに代えて0.21gと少ない。
実施例3で得た含水状態の多孔質粒子状のリン吸着材0.21g(乾燥重量換算)を、内径10mm、有効長15mmの円筒状のカラムに充填した。室温下で、10mMリン酸緩衝液10gを流速3mL/分で4時間このカラムに循環した。
初期リン濃度をCs(mM)(10mM)とし、回収したリン酸緩衝液中のリン濃度を測定し吸着後リン濃度Ce(mM)とした。また、リン酸緩衝液中のリン吸着率を、Cs(mM)、Ce(mM)、含水状態のリン吸着材の重量Ww(g)、リン吸着材の含水率u(%)、及び添加したリン酸緩衝液重量B(g)を用いて、リン吸着材に含まれる水分によって希釈されることによるリン濃度の低下分を補正した以下の式で算出した。
リン酸緩衝液中のリン吸着率(%)=[[Cs(mM)-{1+Ww(g)×(u(%)/100)/B(g)}×Ce(mM)]/Cs(mM)]×100
上記測定条件は、「リン酸緩衝液中のリン吸着性能評価」の項目に記載したバッチ方法によるリン吸着率の測定方法と同じである。但し、バッチ法に代えてカラム法であり、また、実施例3で得た複合体の使用量は、乾燥重量換算で、0.50gに代えて0.21gと少ない。
この結果、31.0%のリン吸着率が得られた。表1に示す通り、実施例3で得た複合体0.50g(乾燥重量換算)のバッチ法によるリン吸着率(%)が57.9%であり、実施例3で得た複合体0.21g(乾燥重量換算)のカラム法によるリン吸着率(%)が31.0%であることから、カラム法でもバッチ法と同程度又はこれを上回るリン吸着能が発揮されることが分かる。
本発明のリン吸着材は、非常に高いリン吸着能を有する。また、リン吸着後に、多価金属及びそのカウンターイオンである酸性基含有ポリマーの何れもが複合体から脱離しないため、リン吸着対象試料又はリン除去対象材料中に余計な成分を増やすことがない。従って、本発明のリン吸着材は、水、医薬品(血液製剤を含む)、食品、化粧品、化学品などからのリンの除去又は低減に広く用いることができる。また、ヒト血液を同じヒトに戻すことを前提としたリン吸着除去にも好適に用いることができる。
Claims (11)
- (A)基材、(B)酸性基を有するポリマー、及び(C)多価金属イオンを含む複合体を備えるリン吸着材。
- 複合体が多孔質である、請求項1に記載のリン吸着材。
- (A)基材が水不溶性ポリマーである、請求項1又は2に記載のリン吸着材。
- (B)酸性基を有するポリマーが水溶性ポリマーである、請求項1~3の何れかに記載のリン吸着材。
- 多価金属濃度が、複合体の乾燥重量での全量に対して1~30重量%である、請求項1~4の何れかに記載のリン吸着材。
- (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む方法により得られる複合体を備えるリン吸着材。
- (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液における(A)基材の含有量が、乾燥重量で、(B)酸性基を有するポリマーの1重量部に対して、1~50重量部である、請求項6に記載のリン吸着材。
- 請求項1~7の何れかに記載のリン吸着材が充填されたリン吸着用カラム。
- (A)基材及び(B)酸性基を有するポリマーを含む溶液又は懸濁液と、(C)多価金属イオンの塩を含む水性溶液とを接触させる工程を含む、リン吸着材の製造方法。
- 請求項1~7の何れかに記載のリン吸着材とリンを含有するリン吸着対象試料又はリン除去対象材料とを接触させる工程を含む、リンが除去された又は減少した試料又は材料の製造方法。
- リン吸着対象試料又はリン除去対象材料が血液である、請求項10に記載の方法。
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