JP3942266B2

JP3942266B2 - Hemodialysis membrane having endotoxin adsorption ability and dialyzer using the same

Info

Publication number: JP3942266B2
Application number: JP10825798A
Authority: JP
Inventors: 依子猪俣; 誠人大西
Original assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Current assignee: Asahi Kasei Medical Co Ltd
Priority date: 1998-04-17
Filing date: 1998-04-17
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2018-04-17
Also published as: JPH11300169A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は新規な血液透析膜及びそれを用いた透析器に関するものである。ここで、血液透析膜及びそれを用いた透析器とはHF、HD、及びHDF療法で用いられる多孔質膜及び透析器を示す。更に詳しくは、透析時に抗血液凝固剤の存在下においても透析液（及び血液）中のエンドトキシンを吸着し、血液中にエンドトキシンが混入することを防止することができる血液透析膜及びそれを用いた透析器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透析アミロイド症の主要な関連物質であるβ2ミクログロブリンなどの低分子蛋白の除去を行うために、従来より使用されている透析膜よりもポアサイズの大きい透析膜を採用して低分子蛋白を除去することが試みられている。
【０００３】
しかし、ポアサイズを大きくすることにより、透析液中に存在するエンドトキシン（グラム陰性菌の細胞壁表面に存在するリポ多糖複合体で、溶菌により遊離し、発熱、血管内皮細胞障害、毛細血管透過性亢進などの症状を引き起こす）が、前記透析膜を通過して血液中に混入するという新たな問題が発生している。
【０００４】
そこで、透析液をエンドトキシン除去用のフィルターを通すことにより、前記エンドトキシンが血液透析装置内へ流入することを防止する方法が用いられている。しかし、前記方法によると透析液供給ラインの消毒の際に、エンドトキシン除去用のフィルターが耐えうる消毒方法を選択する必要があり、簡易な消毒方法を採用することができないことがある。また、定期的にエンドトキシン除去用フィルターを交換する必要があるため、医療現場における負担となっていた。さらに、前記エンドトキシン除去用のフィルターの装置位置から血液透析装置の間や、透析液供給ラインと血液透析装置を装着する際にエンドトキシンが混入する可能性もある。このため、特開平７−２１３６０３号のように血液透析装置（透析器）の透析液流入路に、平均ポアサイズが５０オングストローム以下である限外濾過膜をエンドトキシン除去フィルターとして設けることで、透析液中のエンドトキシンが透析膜に到達するのを防止する方法も提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
本発明の目的は、血液透析時に簡便に透析液中のエンドトキシンが血液中に混入するのを防止するため、血液透析膜の少なくとも一方の外側表面と膜内部の細孔表面にエンドトキシン吸着性能を有するカチオン性高分子を吸着させた血液透析膜及びそれを用いた透析器を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の問題点は、以下の本発明により解決される。すなわち、
（１）外側表面および膜内部に細孔壁表面を有する血液透析膜において、前記外側表面及び前記細孔壁表面がＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド及び／又はＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートのみからなる重合体により被覆されたことを特徴とする血液透析膜。
【０００７】
（２）外側表面および膜内部に細孔壁表面を有する血液透析膜において、前記外側表面及び前記細孔壁表面がＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド及び／又はＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートと疎水性単量体との共重合体により被覆され、該共重合体を構成するＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド及び／又はＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの組成モル比を１とし、該疎水性単量体の組成モル比をａとした場合に、０＜ａ≦０．５の関係を持つこと特徴とする血液透析膜。
【０００８】
（３）前記疎水性単量体がアルキル（メタ）アクリレート又はスチレンである（２）の血液透析膜。
【０００９】
（４）前記（１）から（３）のいずれかの血液透析膜を用いた透析装置。
【００１２】
【発明の実施の形態】
一般的に血液透析膜とは０．０１〜０．１μｍ程度の細孔直径を有し、血液中の有害物質および水分の除去さらに電解質調整などを行うための膜で腎不全患者等に使用される。形状としては中空の糸（中空糸）となっており、血液透析器とは透析液の流入口および流出口を有する筒状ハウジング内に、血液透析用膜（中空糸）を収納したものである。
【００１３】
本発明の血液透析膜および血液透析器は、エンドトキシンがアニオン性部位を持つことに着目し、カチオン性高分子を多孔質中空糸膜表面に吸着させることにより、エンドトキシンを電荷によって吸着させることで、透析液中のエンドトキシンが血液側に混入するのを簡便に防止することができる。
【００１４】
また、エンドトキシンは両親媒性でもあるため、アルキル鎖等の疎水性部位を含むカチオン性高分子を用いることにより、さらに疎水性相互作用に起因した吸着除去効果を加えることができる。
【００１５】
しかしながら、透析時には血液中の抗血液凝固剤（ヘパリンなど）や蛋白質などが透析液側に混入してくるため、該カチオン性高分子は抗血液凝固剤（ヘパリンなど）や蛋白質の共存下でもエンドトキシン吸着能に優れることが望ましい。４級アンモニウム塩などの強い陰イオン交換基を含むカチオン性高分子は、蛋白質やヘパリンなどが吸着しやすいため、実際の透析では選択的なエンドトキシン吸着力が低くなり適していない。
【００１６】
従って、本発明で用いられるカチオン性高分子は、３級以下のアミンを含む重合体である。
【００１７】
すなわち、本発明で用いられるカチオン性高分子は、例えば、下に示す一般式（１）で表せるＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド及び／又は一般式（２）で表せるＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの単独重合体又は他の１種以上の疎水性単量体との共重合体が好ましい。
【００１８】
【化１】

【００１９】
【化２】

【００２０】
（ただし、一般式（１）と（２）においてＲ₁は水素原子又はメチル基を表し、Ｒ₂、Ｒ₃は互いに独立して、同一又は異なる水素原子又は低級アルキル基（メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等）を表し、ｎは１〜２０の整数を表す。）
一般式（１）のＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミドとしては、例えば、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド(ＤＭＡＰＡＡ)、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミド(ＤＭＡＰＭＡＡ)、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノエチルアクリルアミド(ＤＭＡＥＡＡ)などが挙げらる。
【００２１】
一般式（２）のＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートとしては、例えば、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピルアクリレート(ＤＭＡＰＡ)、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピルメタアクリレート(ＤＭＡＰＭＡ)、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノエチルメタアクリレート(ＤＭＡＥＭＡ)などが挙げらる。
【００２２】
カチオン性高分子は前述したアクリルアミド及び／又はアクリレート単独重合体が好ましいが、疎水性単量体との共重合体であることがより好ましい。
【００２３】
なぜなら、疎水性単量体との共重合により、当該カチオン性高分子を水不溶性としコーティング処理により透析膜表面に保持させたり、疎水性相互作用を用いてよりエンドトキシンとの相互作用（吸着能力）を高めたりすることができるからである。
【００２４】
そのような疎水性単量体としては、スチレン、アクリロニトリル、エチレン、プロピレン、ブタジエン、オクタデシルイソシアネートなどの長鎖アルキルイソシアネートや一般式（３）で表せるアルキル（メタ）アクリレートを例示できるが、簡便な合成方法で共重合が可能なアルキル（メタ）アクリレートが好ましい。
【００２５】
【化３】

【００２６】
（ただし、一般式（３）においてＲ₁は水素原子又は低級アルキル基（メチル基等）を表し、ｎは１〜２０の整数を表す。）
一般式（３）のアルキル（メタ）アクリレートとしては、例えば、メチルメタクリレート(ＭＭＡ)、ブチルアクリレート(ＢＡ)、ブチルメタクリレート(ＢＭＡ)、ステアリルアクリレート(ＳＡ)などが挙げられる。
【００２７】
この時、Ｎ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド及び／又はＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの組成モル比を１とし、疎水性単量体の組成モル比をａとした場合に、０＜ａ≦１の関係を持つことが好ましく、０＜ａ≦０．５の関係を持つ持つことが更に好ましい。
【００２８】
なぜなら、ａが１を越えると親水性が低く疎水性が高くなるため、エンドトキシン以外の物質（例えば蛋白など）を吸着し、Ｎ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド及び／又はＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートによるエンドトキシン吸着能が損なわれるからである。
【００２９】
前記共重合体はランダム共重合体、ブロック共重合体のいずれでもよく、重合反応それ自体には特別の制限はなく、ラジカル重合やイオン重合などの公知の方法で容易に重合できる。
【００３０】
これらのカチオン性高分子は多孔質中空糸膜の機能を損なわない程度の量で使用される。
【００３１】
カチオン性高分子と共に本発明で用いられる血液透析用多孔質中空糸膜は、カチオン性高分子が吸着するものであれば使用可能であり、セルロース、セルロース誘導体、ポリスルホン、ポリアミド等が挙げられる。
【００３２】
なお、本発明のカチオン性高分子は血液透析用多孔質中空糸膜のみならず、血液透析器の透析液流入路に設置されたエンドトキシン除去フィルターに利用することも可能であるし、透析液供給ライン中に設置されたエンドトキシン除去フィルターに利用することも可能である。
【００３３】
前記カチオン性高分子を血液透析膜に吸着させる方法は、多孔質膜を侵さない溶媒に該カチオン性高分子を血液透析膜の機能を損なわない程度の量で溶解もしくは分散させて多孔質膜を直接浸漬して吸着させる方法、該カチオン性高分子溶液を血液透析膜に噴霧して吸着させる方法等がある。
【００３４】
また、透析器を組み立てた後に血液透析膜および透析器を侵さない溶媒で調製した該カチオン性高分子溶液を透析器に充填することによって血液透析膜に吸着する方法なども可能である。
【００３５】
このようにして得られる膜は後述の実施例にも示すように、抗血液凝固剤存在下でも透析液中のエンドトキシンを効率よく吸着するため、透析時に透析液中のエンドトキシンが血液中に混入することを防止することができる血液透析膜として有用である。
【００３６】
次に、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明する。
【００３７】
【実施例】
（実施例１および比較例１、2）
透析液中でのエンドトキシン除去試験（エンドトキシン除去効果を確認するために、透析膜よりも孔径の大きい膜で試験を行った。）
カチオン性高分子として、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミドとステアリルアクリレートの共重合体（ＤＭＡＰＭＡＡ−ＳＡ）を以下の方法で合成した。
【００３８】
三つ口フラスコ中にジオキサン２００ｇを入れ、８０℃で攪拌しながら窒素で溶存酸素を置換した後、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミド（ＤＭＡＰＭＡＡ）２５．６ｇ、ステアリルアクリレート（ＳＡ）２４．４ｇ、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）５０ｍｇを加え、８０℃で６時間重合反応を行った。¹Ｈ−ＮＭＲで共重合体の組成モル比がＤＭＡＰＭＡＡ：ＳＡ＝１：０．５であることを確認した。ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで分子量が６万であることを確認した。
【００３９】
合成した重合体をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に１．０ｗｔ％の濃度で溶解し、このポリマー溶液にポリプロピレン（ＰＰ）多孔質膜（特公平５−５５４７１号に従って製造した細孔直径が０．４５μｍの平膜）を浸漬させた後、２時間６０℃の温水で洗浄し、６０℃で乾燥した。このカチオン性高分子を被覆した膜を実施例１とした。
【００４０】
また、ＰＰ多孔質膜にアルゴンプラズマ（１００Ｗ、０．１Ｔｏｒｒ、１５秒間）を照射した後、メトキシエチルアクリレート（ＭＥＡ）ガス（１．０Ｔｏｒｒ）に３分間接触させて表面グラフト重合を行った。このＭＥＡをグラフトした膜を比較例１とした。
【００４１】
また、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ、分子量７万）の０．３ｗｔ％水溶液（ピリジン０．０１ｗｔ％含有）を調製し、このＰＥＩ水溶液にＰＰ多孔質膜を浸漬させた後、２時間６０度温水で洗浄し、６０℃で乾燥した。このＰＥＩを被覆した膜を比較例２とした。
【００４２】
これらの膜を直径２５ｍｍにカットしてエンドトキシンフリーの注射用蒸留水で洗浄した後、γ線滅菌した濾過器に固定しオートクレーブ滅菌を行った。
【００４３】
エンドトキシンフリーの注射用蒸留水で調製した透析液（扶桑薬品工業株式会社製、製品名：キンダリー液２号）およびエンドトキシンフリーの０.１Ｍ Tris-HCl緩衝液（ｐＨ７.３）に０.５ｎｇ／ｍｌになるようにエンドトキシン（ＳＩＧＭＡ社製、Escherichia Coli Serotype 0111:B4のリポ多糖体）をそれぞれ添加し、試験液とした。実施例１及び比較例１、２の膜に試験液を０.１ｍｌ／ｍｉｎで１０分間濾過し、濾過前後の試験液中のエンドトキシン量をエンドスペシーとＤＩＡ−ＭＰセット（生化学工業株式会社製）により測定し、数１に従いエンドトキシン除去率を求めた（表１）。
【００４４】
【数１】

【００４５】
【表１】

【００４６】
表1から実施例１は緩衝液及び種々のイオンが入っている透析液中のエンドトキシンを高い除去率で除去していることが判った。比較例１のＭＥＡはアクリレートであるが、アクリレートのみでは除去効率が低いことが判った。比較例２のＰＥＩはカチオン性の重合体であるが、種々のイオンが入った透析液では実施例１よりも除去率がかなり低かった。
【００４７】
（実施例２および比較例３、４）
ヘパリン存在下での透析液中のエンドトキシン除去試験（エンドトキシン除去効果を確認するために、透析膜よりも孔径の大きい膜で試験）
実施例１と同様の方法でＮ,Ｎ-ジメチルアミノプロピルメタアクリルアミドとステアリルアクリレートの共重合体（ＤＭＡＰＭＡＡ−ＳＡ、組成モル比＝１：０．５、分子量６万）を合成し、ヘキサンとメタノールの混合溶媒（１：９体積比）に１．０ｗｔ％の濃度で溶解した。このポリマー溶液にポリスルホン（ＰＳ）多孔質膜（日本ＭＥＭＴＥＣ株式会社製、製品名：メンブレン・ディスク・フィルターＳＤ２００、細孔直径が０．２０μｍの平膜）を浸漬させた後、２時間６０℃の温水で洗浄し、６０℃で乾燥した。このカチオン性高分子を被覆した膜を実施例２とした。
【００４８】
一方、処理を施さないＰＳ多孔質膜を比較例３とし、第４級アンモニウム塩を含むカチオン性高分子（一方社油脂工業社製、ＵＸ１０１）をメタノールと水の混合溶媒（２：１体積比）に０.３ｗｔ％の濃度で溶解し、この溶液に上述の未処理ＰＳ多孔質膜を浸漬した後、４時間６０度温水で洗浄し、６０℃で乾燥した。このカチオン性高分子を吸着させたＰＳ多孔質膜を比較例４とした。
【００４９】
これらの膜を直径２５ｍｍにカットして、γ線滅菌した濾過器に固定し、エンドトキシンフリーの注射用蒸留水を充填してオートクレーブ滅菌を行った。
【００５０】
エンドトキシンフリーの注射用蒸留水で調製した透析液（扶桑薬品工業株式会社製、製品名：キンダリー液２号）、および、これに２Ｕ／ｍｌになるように局方ヘパリンを添加した透析液に１．０ｎｇ／ｍｌになるようにエンドトキシン（ＳＩＧＭＡ社製、Escherichia Coli Serotype 0111:B4のリポ多糖体）をそれぞれ添加し、試験液とした。
【００５１】
実施例２及び比較例３、４の膜に試験液を０．１ｍｌ／ｍｉｎで６０分間濾過し、１０分ごとに回収した。濾過後の試験液（５０〜６０分の回収液）中のエンドトキシン量をエンドスペシー、ＤＩＡ−ＭＰセット（生化学工業株式会社製）により測定し、数１に従いエンドトキシン除去率を求めた（表2）。
【００５２】
【表２】

【００５３】
表２からカチオン性高分子を吸着させた実施例２及び比較例４は比較例３の未処理のＰＳ多孔質膜よりも透析液中のエンドトキシンを吸着することが判る。しかし、ヘパリン共存下では、イオン性基を保有しない実施例２はイオン性基（第４級アンモニウム塩）を有する比較例４よりも効率よくエンドトキシンを吸着除去することが判った。
【００５４】
（実施例３および比較例５）
血液透析器を用いた透析液中のエンドトキシン除去試験
ジオキサン２００ｇ、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド（ＤＭＡＰＡＡ）４２．８ｇ、ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）７．２ｇ、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）５０ｍｇを用い、実施例１と同様にしてカチオン性高分子（ＤＭＡＰＡＡ−ＢＭＡ、組成モル比＝１：０．２、分子量６万）を合成した。
【００５５】
ポリスルホン（ＰＳ）製透析膜が入った透析器（テルモ株式会社製、製品名：クリランスＰＳ、膜面積１.５ｍ²）に、上記カチオン性高分子のアルコール溶液（０．１ｗｔ％）を透析液流入口から充填して、ＤＭＡＰＡＡ−ＢＭＡを被覆させた透析器を実施例３とした。
【００５６】
また、処理を施さない透析器を比較例５とした。
【００５７】
これらの透析器にエンドトキシンフリーの注射用蒸留水を充填してオートクレーブ滅菌を行った。滅菌後、透析器内部の水を取り除き、代わりに０．５ｎｇ／ｍｌになるようにエンドトキシン（ＳＩＧＭＡ社製、Escherichia Coli Serotype 0111:B4のリポ多糖体）を添加したエンドトキシンフリーの注射用蒸留水で調製した透析液（扶桑薬品工業株式会社製、製品名：キンダリー液２号）を充填し、３０分振とうさせた。充填後の試験液中のエンドトキシン量をエンドスペシー、ＤＩＡ−ＭＰセット（生化学工業株式会社製）により測定し、数１に従いエンドトキシン除去率を求めた（表３）。
【００５８】
【表３】

【００５９】
表３からカチオン性高分子を吸着させた実施例３は比較例５の未処理の透析器よりも効率よく透析液中のエンドトキシンを吸着することが判った。
【００６０】
（実施例４−８）
カチオン性高分子の疎水性単量体の割合が透析液中でのエンドトキシン吸着に及ぼす影響（エンドトキシン除去効果を確認するために、透析膜よりも孔径の大きい膜で試験）
ジオキサン２００ｇ、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）５０ｍｇを用い、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド（ＤＭＡＰＡＡ）とブチルメタアクリレート（ＢＭＡ）の割合を以下のように変えて、実施例１と同様にして、疎水性単量体の割合の異なるカチオン性高分子▲１▼〜▲４▼を合成した。
【００６１】
【表４】

【００６２】
上記カチオン性高分子１〜４（丸付き数字）をそれぞれエタノールと水の混合溶媒（２：１体積比）に１.０％ｗｔの濃度で溶解した。このポリマー溶液にポリスルホン（ＰＳ）多孔質膜（細孔直径０．２０μｍの平膜）を浸漬させた後、２時間６０℃の温水で洗浄し、６０℃で乾燥した。これらのカチオン性高分子で被覆した膜をそれぞれ実施例４〜６及び比較例６とした。
【００６３】
次に、ジオキサン２００ｇ、Ｎ,Ｎ-ジメチルアミノエチルメタアクリレート（ＤＭＡＥＭＡ）２８．２ｇ、メチルメタクリレート（ＭＭＡ）９．０ｇ、ブチルメタクリレート（ＢＭＡ）１２．２ｇ、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）５０ｍｇを用い、実施例１と同様にしてカチオン性高分子▲５▼（ＤＭＡＥＭＡ−ＭＭＡ−ＢＭＡ、組成モル比＝１：０．５：０．５、分子量１５万）を合成した。
【００６４】
得られたカチオン性高分子５（丸付き数字）をエタノールと水の混合溶媒（３.５：１体積比）に１.０％ｗｔの濃度で溶解した。このポリマー溶液に上記ＰＳ多孔質膜を浸漬させた後、６０℃で乾燥した。このカチオン性高分子で被覆した膜を比較例７とした。
【００６５】
これらの膜を直径２５ｍｍにカットして、γ線滅菌した濾過器に固定し、エンドトキシンフリーの注射用蒸留水を充填してオートクレーブ滅菌を行った。
【００６６】
エンドトキシンフリーの注射用蒸留水で調製した透析液（扶桑薬品工業株式会社製、製品名：キンダリー液２号）に０.７ｎｇ／ｍｌになるようにエンドトキシン（ＳＩＧＭＡ社製、Escherichia Coli Serotype 0111:B4のリポ多糖体）を添加し、試験液とした。
【００６７】
実施例及び比較例の膜に試験液を０.１ｍｌ／ｍｉｎで６０分間濾過し、１０分ごとに回収した。濾過後の試験液（５０-６０分の回収液）中のエンドトキシン量をエンドスペシー、ＤＩＡ−ＭＰセット（生化学工業株式会社製）により測定し、数１に従いエンドトキシン除去率を求めた（表４）。
【００６８】
【表５】

【００６９】
表５からいずれのカチオン性高分子でも透析液中のエンドトキシンを効率よく除去することが判った。
【００７０】
実施例１から６から、Ｎ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド及び／又はＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの組成モル比を１としたとき、疎水性単量体の組成モル比が０．５以下であるとエンドトキシンの除去率が高くなることが判った。
【００７１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明はＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリルアミド及び／又はＮ,Ｎ-ジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートからなる重合体を被覆させた血液透析膜であるので、抗血液凝固剤の存在下においても透析液中のエンドトキシンを効率よく吸着することが可能となる。
【００７２】
従って、上記カチオン性高分子が血液透析膜に被覆された透析器を使用することによって、透析液時に透析液中のエンドトキシンが血液中に混入することを防止することが可能となる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a novel hemodialysis membrane and a dialyzer using the same. Here, a hemodialysis membrane and a dialyzer using the same refer to a porous membrane and a dialyzer used in HF, HD, and HDF therapy. More specifically, a hemodialysis membrane capable of adsorbing endotoxin in the dialysate (and blood) even in the presence of an anticoagulant during dialysis and preventing endotoxin from being mixed into the blood, and the same are used. It relates to a dialyzer.
[0002]
[Prior art]
In order to remove low molecular weight proteins such as β2 microglobulin, which is a major related substance of dialysis amyloidosis, dialysis membranes with larger pore size than conventional dialysis membranes are used to remove low molecular weight proteins. It has been tried.
[0003]
However, by increasing the pore size, endotoxin present in the dialysate (a lipopolysaccharide complex present on the cell wall surface of Gram-negative bacteria, released by lysis, fever, vascular endothelial cell damage, increased capillary permeability, etc.) However, there is a new problem that the blood passes through the dialysis membrane and enters the blood.
[0004]
Therefore, a method is used in which the endotoxin is prevented from flowing into the hemodialysis apparatus by passing the dialysate through a filter for removing endotoxin. However, according to the above method, when the dialysate supply line is disinfected, it is necessary to select a disinfecting method that the endotoxin removal filter can withstand, and a simple disinfecting method may not be employed. In addition, since it is necessary to periodically replace the endotoxin removal filter, it has been a burden in the medical field. Furthermore, endotoxin may be mixed when the endotoxin removing filter is installed between the hemodialyzer and when the dialysate supply line and the hemodialyzer are attached. For this reason, as shown in JP-A-7-213603, an ultrafiltration membrane having an average pore size of 50 angstroms or less is provided as an endotoxin removal filter in the dialysate inflow passage of a hemodialyzer (dialyzer). A method for preventing endotoxin from reaching the dialysis membrane has also been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The object of the present invention is to have endotoxin adsorption performance on at least one outer surface of the hemodialysis membrane and the pore surface inside the membrane in order to prevent endotoxin in the dialysate from being mixed into the blood simply during hemodialysis. A hemodialysis membrane adsorbing a cationic polymer and a dialyzer using the hemodialysis membrane are provided.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The above problems are solved by the present invention described below. That is,
(1) In a hemodialysis membrane having an outer surface and a pore wall surface inside the membrane, the outer surface and the pore wall surface are N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N-dialkylamino. A hemodialysis membrane, characterized in that it is coated with a polymer comprising only alkyl (meth) acrylate.
[0007]
(2) In a hemodialysis membrane having an outer surface and a pore wall surface inside the membrane, the outer surface and the pore wall surface are N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N-dialkylamino. N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N-dialkylaminoalkyl (meta) which is coated with a copolymer of an alkyl (meth) acrylate and a hydrophobic monomer and constitutes the copolymer ) A hemodialysis membrane having a relationship of 0 <a ≦ 0.5 , where the composition molar ratio of acrylate is 1 and the composition molar ratio of the hydrophobic monomer is a.
[0008]
(3) The hemodialysis membrane according to (2), wherein the hydrophobic monomer is alkyl (meth) acrylate or styrene.
[0009]
(4) A dialysis apparatus using the hemodialysis membrane according to any one of (1) to (3).
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Generally, hemodialysis membranes have a pore diameter of about 0.01 to 0.1 μm, and are used for renal failure patients and the like to remove harmful substances and water in blood and adjust electrolytes. The The shape is a hollow fiber (hollow fiber), and a hemodialyzer is one in which a membrane for hemodialysis (hollow fiber) is housed in a cylindrical housing having an inlet and an outlet for dialysate. .
[0013]
The hemodialysis membrane and hemodialyzer of the present invention pay attention to the fact that endotoxin has an anionic site, and by adsorbing a cationic polymer on the surface of the porous hollow fiber membrane, the endotoxin is adsorbed by electric charge, It is possible to easily prevent endotoxin in the dialysate from being mixed into the blood side.
[0014]
In addition, since endotoxin is also amphiphilic, an adsorption removal effect due to hydrophobic interaction can be further added by using a cationic polymer containing a hydrophobic site such as an alkyl chain.
[0015]
However, since anticoagulants (such as heparin) and proteins in the blood are mixed into the dialysate during dialysis, the cationic polymer is endotoxin even in the presence of anticoagulants (such as heparin) and proteins. It is desirable that the adsorption capacity is excellent. A cationic polymer containing a strong anion exchange group such as a quaternary ammonium salt is not suitable because protein, heparin and the like are easily adsorbed, and the selective endotoxin adsorbing power is low in actual dialysis.
[0016]
Therefore, the cationic polymer used in the present invention is a polymer containing a tertiary or lower amine.
[0017]
That is, the cationic polymer used in the present invention is, for example, N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide represented by the following general formula (1) and / or N, N— represented by the general formula (2). A homopolymer of dialkylaminoalkyl (meth) acrylate or a copolymer with one or more other hydrophobic monomers is preferred.
[0018]
[Chemical 1]

[0019]
[Chemical 2]

[0020]
(In the general formulas (1) and (2), R ₁ represents a hydrogen atom or a methyl group, and R ₂ and R ₃ are independently of each other the same or different hydrogen atom or lower alkyl group (methyl group, ethyl group). , A propyl group, a butyl group, etc.), and n represents an integer of 1-20.)
Examples of the N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide of the general formula (1) include N, N-dimethylaminopropyl acrylamide (DMAPAA), N, N-dimethylaminopropyl methacrylamide (DMAPMAA), N, N -Dimethylaminoethylacrylamide (DMAEAA) and the like.
[0021]
Examples of the N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylate of the general formula (2) include N, N-dimethylaminopropyl acrylate (DMAPA), N, N-dimethylaminopropyl methacrylate (DMAPMA), N, N -Dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA).
[0022]
The cationic polymer is preferably the acrylamide and / or acrylate homopolymer described above, but more preferably a copolymer with a hydrophobic monomer.
[0023]
This is because the cationic polymer is made water-insoluble by copolymerization with a hydrophobic monomer and is retained on the dialysis membrane surface by coating treatment, or more interaction with endotoxin using hydrophobic interaction (adsorption ability) It is because it can raise.
[0024]
Examples of such hydrophobic monomers include long-chain alkyl isocyanates such as styrene, acrylonitrile, ethylene, propylene, butadiene, and octadecyl isocyanate, and alkyl (meth) acrylates represented by the general formula (3). Alkyl (meth) acrylates that can be copolymerized by the method are preferred.
[0025]
[Chemical 3]

[0026]
(However, in the general formula (3) R ₁ represents a hydrogen atom or a lower alkyl group (methyl group etc.), n represents an integer of 1 to 20.)
Examples of the alkyl (meth) acrylate of the general formula (3) include methyl methacrylate (MMA), butyl acrylate (BA), butyl methacrylate (BMA), stearyl acrylate (SA), and the like.
[0027]
In this case, when the composition molar ratio of N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylate is 1, and the composition molar ratio of the hydrophobic monomer is a In addition, it is preferable to have a relationship of 0 <a ≦ 1, and it is more preferable to have a relationship of 0 <a ≦ 0.5.
[0028]
This is because when a exceeds 1, the hydrophilicity is low and the hydrophobicity is high, so that substances other than endotoxin (such as proteins) are adsorbed, and N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N- This is because the endotoxin adsorption ability by dialkylaminoalkyl (meth) acrylate is impaired.
[0029]
The copolymer may be either a random copolymer or a block copolymer, and the polymerization reaction itself is not particularly limited and can be easily polymerized by a known method such as radical polymerization or ionic polymerization.
[0030]
These cationic polymers are used in an amount that does not impair the function of the porous hollow fiber membrane.
[0031]
The porous hollow fiber membrane for hemodialysis used in the present invention together with the cationic polymer can be used as long as the cationic polymer adsorbs, and examples thereof include cellulose, cellulose derivatives, polysulfone, and polyamide.
[0032]
The cationic polymer of the present invention can be used not only for a porous hollow fiber membrane for hemodialysis but also for an endotoxin removal filter installed in a dialysate inflow passage of a hemodialyzer. It can also be used for an endotoxin removal filter installed in the line.
[0033]
The method of adsorbing the cationic polymer on the hemodialysis membrane is carried out by dissolving or dispersing the cationic polymer in an amount that does not impair the function of the hemodialysis membrane in a solvent that does not attack the porous membrane. There are a method of directly immersing and adsorbing, a method of spraying and adsorbing the cationic polymer solution on a hemodialysis membrane, and the like.
[0034]
Moreover, after assembling the dialyzer, a method of adsorbing the hemodialysis membrane by filling the dialyzer with the cationic polymer solution prepared with a solvent that does not affect the hemodialysis membrane and the dialyzer is also possible.
[0035]
As shown in the examples described later, the membrane thus obtained adsorbs endotoxin in the dialysate efficiently even in the presence of an anticoagulant, so that the endotoxin in the dialysate is mixed into the blood during dialysis. This is useful as a hemodialysis membrane that can prevent this.
[0036]
Next, the present invention will be described in more detail based on examples.
[0037]
【Example】
(Example 1 and Comparative Examples 1 and 2)
Endotoxin removal test in dialysate (In order to confirm the endotoxin removal effect, the test was conducted with a membrane having a larger pore size than the dialysis membrane.)
As a cationic polymer, a copolymer of N, N-dimethylaminopropylmethacrylamide and stearyl acrylate (DMAPMAA-SA) was synthesized by the following method.
[0038]
200 g of dioxane was placed in a three-necked flask, and the dissolved oxygen was replaced with nitrogen while stirring at 80 ° C., then 25.6 g of N, N-dimethylaminopropylmethacrylamide (DMAPMAA), 24.4 g of stearyl acrylate (SA). 50 mg of azobisisobutyronitrile (AIBN) was added, and a polymerization reaction was carried out at 80 ° C. for 6 hours. It was confirmed by ¹ H-NMR that the compositional molar ratio of the copolymer was DMAPMAA: SA = 1: 0.5. It was confirmed by gel permeation chromatography that the molecular weight was 60,000.
[0039]
The synthesized polymer was dissolved in tetrahydrofuran (THF) at a concentration of 1.0 wt%, and a polypropylene (PP) porous membrane (a flat diameter having a pore diameter of 0.45 μm produced according to Japanese Patent Publication No. 5-55471) was added to this polymer solution. The membrane was immersed in hot water at 60 ° C. for 2 hours and dried at 60 ° C. A membrane coated with this cationic polymer was taken as Example 1.
[0040]
The PP porous membrane was irradiated with argon plasma (100 W, 0.1 Torr, 15 seconds), and then contacted with methoxyethyl acrylate (MEA) gas (1.0 Torr) for 3 minutes for surface graft polymerization. The membrane grafted with this MEA was designated as Comparative Example 1.
[0041]
In addition, a 0.3 wt% aqueous solution (containing 0.01 wt% pyridine) of polyethyleneimine (PEI, molecular weight 70,000) was prepared, and after immersing the PP porous membrane in this PEI aqueous solution, it was washed with hot water at 60 ° C. for 2 hours. And dried at 60 ° C. The film coated with this PEI was designated as Comparative Example 2.
[0042]
These membranes were cut to a diameter of 25 mm, washed with endotoxin-free distilled water for injection, fixed to a filter sterilized by γ-rays, and autoclaved.
[0043]
0.5 ng / in dialysate prepared with endotoxin-free distilled water for injection (manufactured by Fuso Yakuhin Kogyo Co., Ltd., product name: kinderly solution No. 2) and 0.1 M Tris-HCl buffer solution (pH 7.3) free of endotoxin Endotoxin (manufactured by SIGMA, lipopolysaccharide of Escherichia Coli Serotype 0111: B4) was added so as to make ml. The test solution was filtered through the membranes of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 at 0.1 ml / min for 10 minutes, and the endotoxin amount in the test solution before and after filtration was set to Endspecy and DIA-MP set (Seikagaku Corporation) The endotoxin removal rate was determined according to Equation 1 (Table 1).
[0044]
[Expression 1]

[0045]
[Table 1]

[0046]
From Table 1, it was found that Example 1 removed endotoxin in the dialysate containing the buffer solution and various ions with a high removal rate. The MEA of Comparative Example 1 was an acrylate, but it was found that the removal efficiency was low only with the acrylate. The PEI of Comparative Example 2 is a cationic polymer, but the removal rate of dialysate containing various ions was considerably lower than that of Example 1.
[0047]
(Example 2 and Comparative Examples 3 and 4)
Endotoxin removal test in dialysate in the presence of heparin (in order to confirm the endotoxin removal effect, test using a membrane with a larger pore diameter than dialysis membrane)
A copolymer of N, N-dimethylaminopropylmethacrylamide and stearyl acrylate (DMAPMAA-SA, composition molar ratio = 1: 0.5, molecular weight 60,000) was synthesized in the same manner as in Example 1, and hexane and methanol. In a mixed solvent (1: 9 volume ratio) at a concentration of 1.0 wt%. A polysulfone (PS) porous membrane (manufactured by Japan MEMTEC Co., Ltd., product name: membrane disk filter SD200, flat membrane having a pore diameter of 0.20 μm) was immersed in this polymer solution, and then at 60 ° C. for 2 hours. Washed with warm water and dried at 60 ° C. A membrane coated with this cationic polymer was taken as Example 2.
[0048]
On the other hand, a PS porous membrane not subjected to treatment was set as Comparative Example 3, and a cationic polymer containing a quaternary ammonium salt (UX101, manufactured by Yushi Kogyo Co., Ltd.) was mixed with a mixed solvent of methanol and water (2: 1 volume ratio). ) Was dissolved at a concentration of 0.3 wt%, the above-mentioned untreated PS porous membrane was immersed in this solution, washed with warm water at 60 ° C. for 4 hours, and dried at 60 ° C. The PS porous membrane on which this cationic polymer was adsorbed was referred to as Comparative Example 4.
[0049]
These membranes were cut to a diameter of 25 mm, fixed to a filter sterilized by γ-rays, filled with endotoxin-free distilled water for injection, and autoclaved.
[0050]
Dialysate prepared with endotoxin-free distilled water for injection (manufactured by Fuso Yakuhin Kogyo Co., Ltd., product name: kinderly solution No. 2), and dialysate added with pharmacopeically heparin to 2 U / ml Endotoxin (Escherichia Coli Serotype 0111: lipopolysaccharide of B4, manufactured by SIGMA) was added to a concentration of 0.0 ng / ml to prepare a test solution.
[0051]
The test solution was filtered through the membranes of Example 2 and Comparative Examples 3 and 4 at 0.1 ml / min for 60 minutes and collected every 10 minutes. The amount of endotoxin in the test solution after filtration (recovered solution for 50 to 60 minutes) was measured with Endspecy, DIA-MP set (manufactured by Seikagaku Corporation), and the endotoxin removal rate was determined according to Equation 1 (Table 2). .
[0052]
[Table 2]

[0053]
From Table 2, it can be seen that Example 2 and Comparative Example 4 in which the cationic polymer was adsorbed adsorbs endotoxin in the dialysate more than the untreated PS porous membrane of Comparative Example 3. However, in the presence of heparin, it was found that Example 2 which does not have an ionic group adsorbs and removes endotoxin more efficiently than Comparative Example 4 which has an ionic group (quaternary ammonium salt).
[0054]
(Example 3 and Comparative Example 5)
Endotoxin removal test in dialysate using hemodialyzer 200 g of dioxane, 42.8 g of N, N-dimethylaminopropylacrylamide (DMAPAA), 7.2 g of butyl methacrylate (BMA), 50 mg of azobisisobutyronitrile (AIBN) In the same manner as in Example 1, a cationic polymer (DMAPAA-BMA, composition molar ratio = 1: 0.2, molecular weight 60,000) was synthesized.
[0055]
A dialysate containing a polysulfone (PS) dialysis membrane (manufactured by Terumo Corporation, product name: Krillance PS, membrane area 1.5 m ² ) is dialyzed with an alcohol solution (0.1 wt%) of the cationic polymer. Example 3 was a dialyzer filled from the inlet and coated with DMAPAA-BMA.
[0056]
Moreover, the dialyzer which does not process was made into the comparative example 5.
[0057]
These dialyzers were filled with endotoxin-free distilled water for injection and autoclaved. After sterilization, the water inside the dialyzer is removed, and endotoxin-free distilled water for injection with the addition of endotoxin (SIGMA, Escherichia Coli Serotype 0111: lipopolysaccharide of B4) is used instead at 0.5 ng / ml. The prepared dialysate (manufactured by Fuso Yakuhin Kogyo Co., Ltd., product name: kinderly solution No. 2) was filled and shaken for 30 minutes. The amount of endotoxin in the test solution after filling was measured by Endspecy, DIA-MP set (manufactured by Seikagaku Corporation), and the endotoxin removal rate was determined according to Equation 1 (Table 3).
[0058]
[Table 3]

[0059]
From Table 3, it was found that Example 3 in which the cationic polymer was adsorbed adsorbed endotoxin in the dialysate more efficiently than the untreated dialyzer of Comparative Example 5.
[0060]
(Example 4-8)
Effect of the proportion of hydrophobic monomers in the cationic polymer on endotoxin adsorption in the dialysate (in order to confirm the endotoxin removal effect, test with a membrane having a larger pore size than the dialysis membrane)
Using 200 g of dioxane and 50 mg of azobisisobutyronitrile (AIBN) and changing the ratio of N, N-dimethylaminopropylacrylamide (DMAPAA) and butyl methacrylate (BMA) as follows, the same as in Example 1 was carried out. Thus, cationic polymers (1) to (4) having different proportions of hydrophobic monomers were synthesized.
[0061]
[Table 4]

[0062]
The cationic polymers 1 to 4 (circled numbers) were dissolved in a mixed solvent of ethanol and water (2: 1 volume ratio) at a concentration of 1.0% wt. A polysulfone (PS) porous membrane (a flat membrane having a pore diameter of 0.20 μm) was immersed in this polymer solution, washed with warm water at 60 ° C. for 2 hours, and dried at 60 ° C. Membranes coated with these cationic polymers were designated as Examples 4 to 6 and Comparative Example 6 , respectively.
[0063]
Next, 200 g of dioxane, 28.2 g of N, N-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA), 9.0 g of methyl methacrylate (MMA), 12.2 g of butyl methacrylate (BMA), 50 mg of azobisisobutyronitrile (AIBN) In the same manner as in Example 1, a cationic polymer (5) (DMAEMA-MMA-BMA, composition molar ratio = 1: 0.5: 0.5, molecular weight 150,000) was synthesized.
[0064]
The obtained cationic polymer 5 (circled numbers) was dissolved in a mixed solvent of ethanol and water (3.5: 1 volume ratio) at a concentration of 1.0% wt. The PS porous membrane was immersed in this polymer solution, and then dried at 60 ° C. The membrane coated with this cationic polymer was designated as Comparative Example 7 .
[0065]
These membranes were cut to a diameter of 25 mm, fixed to a filter sterilized by γ-rays, filled with endotoxin-free distilled water for injection, and autoclaved.
[0066]
Endotoxin (manufactured by SIGMA, Escherichia Coli Serotype 0111: B4) to a dialysate prepared with endotoxin-free distilled water for injection (manufactured by Fuso Yakuhin Kogyo Co., Ltd., product name: kinderly solution 2) (Lipopolysaccharide) was added to prepare a test solution.
[0067]
The test solution was filtered at 0.1 ml / min for 60 minutes on the membranes of Examples and Comparative Examples and collected every 10 minutes. The amount of endotoxin in the test solution after filtration (recovered solution for 50-60 minutes) was measured by Endspecy, DIA-MP set (manufactured by Seikagaku Corporation), and the endotoxin removal rate was determined according to Equation 1 (Table 4). .
[0068]
[Table 5]

[0069]
From Table 5, it was found that any cationic polymer efficiently removes endotoxin from the dialysate.
[0070]
From Examples 1 to 6 , when the composition molar ratio of N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylate is 1, the composition moles of the hydrophobic monomer It was found that when the ratio was 0.5 or less, the endotoxin removal rate increased.
[0071]
【The invention's effect】
As described above, since the present invention is a hemodialysis membrane coated with a polymer comprising N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylate, Even in the presence of a blood coagulant, endotoxin in the dialysate can be efficiently adsorbed.
[0072]
Therefore, by using a dialyzer in which the cationic polymer is coated on a hemodialysis membrane, it is possible to prevent endotoxin in the dialysate from being mixed into the blood during the dialysate.

Claims

In a hemodialysis membrane having an outer surface and a pore wall surface inside the membrane, the outer surface and the pore wall surface are N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N-dialkylaminoalkyl (meta ) the polymer comprising acrylate only characterized in that it is coated hemodialysis membrane.

In a hemodialysis membrane having an outer surface and a pore wall surface inside the membrane, the outer surface and the pore wall surface are N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N-dialkylaminoalkyl (meta ) N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylamide and / or N, N-dialkylaminoalkyl (meth) acrylate that is coated with a copolymer of acrylate and a hydrophobic monomer and constitutes the copolymer A hemodialysis membrane having a relationship of 0 <a ≦ 0.5 , where the composition molar ratio is 1 and the composition molar ratio of the hydrophobic monomer is a.

The hemodialysis membrane according to claim 2, wherein the hydrophobic monomer is alkyl (meth) acrylate or styrene.

A dialyzer using the hemodialysis membrane according to any one of claims 1 to 3.