JP3228409B2 - 血液適合性組成物および医療用具 - Google Patents
血液適合性組成物および医療用具Info
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Description
用される医療用具に用いられる材料として、特に有用で
ある血液適合性組成物に関する。また、従来の医療用具
に該血液適合性組成物を塗布することで、医療用具本来
の機能を損なうことなく、優れた血液適合性を付与する
ことのできる医療用具に関するものである。
た医療用具が広く普及し、人工心臓、人工腎臓、人工心
肺、大動脈内バルーンパンピング等の補助循環装置、各
種診断および治療用のカテーテル類、人工血管等の高度
な医療用具が実用化されてきた。しかしながら、これら
の医療用具は産業用に開発されてきた高分子材料をその
まま使用されていることがほとんどであり、使用にあた
っては血液が医療用具に接触した際に、凝血しないよう
に抗凝血剤を使用する必要がある。
使用する患者に投与した場合には、医療用具表面での凝
血は防止される。しかし、血液の止血作用が失われるた
めに、医療用具を挿入あるいは使用した部位や手術創や
重大な場合には、脳血管の出血等の合併症が惹起される
危険が伴う。そこで、医療用具に抗血栓性を付与して抗
凝血剤の投与を減らし、上記のような合併症を防止する
方策が盛んに研究されてきた。
段としては、(A)高分子材料とヘパリン等の抗凝血性
物質を非常に細かい粒子にして混ぜ込み、これを溶剤に
分散して塗布する方法、(B)第4級アンモニウム塩等
のカチオン基をポリマーに導入する。このカチオン基を
有するポリマーを溶剤に溶解して医療用具に塗布した後
ヘパリンの水溶液を接触させてヘパリンの有するアニオ
ン基とポリマー中のカチオン基をイオン的に結合させる
方法、(C)ヘパリンにアミノ基やアルデヒド基を導入
するとともに基材となる医療用具にも上記の官能基と反
応する物質あるいは官能基を直接固定化して、これらを
共有結合で固定化する方法、(D)ヘパリンの有するア
ニオン基に有機カチオンを結合させて、水に不溶化、特
定の有機溶剤に可溶化させて医療用具表面に塗布する方
法などがこれまでに実施されている。
ち、(A)はヘパリンが血中へそのまま溶出されるため
に初期の溶出が速くなり、早期に効果が消失する。さら
に、溶出が終わった後に医療用具表面に小さなホールが
残り、これが血栓の発生部位となる危険性を有してい
る。
栓性材料が長時間にわたり得られる。しかし、ベースに
なる第4級アンモニウム塩等を含有するポリマーをコー
ティングする工程とコーティングされた表面にヘパリン
を結合させる2つの工程が必要になることでコストが高
くなり、使い捨てが基本である血液接触医療用具として
は好ましくない。
用具表面に固定化することで長期間にわたる抗血栓性が
得られることを目的にしている。しかしながら、共有結
合により表面に固定化されたヘパリンはその自由度が小
さいために、ヘパリン本来の抗血栓性発現メカニズムで
あるアンチトロンビンIII と十分に結合できず、このた
めに処理された医療用具表面が十分な抗血栓性を発揮で
きないという欠点を有する。
ンモニムクロリドのイソプロピルアルコール溶液で医療
用具表面に塗布した後に、ヘパリンの水溶液と接触させ
ることでトリドデシルメチルアンモニウムとヘパリンの
イオン複合体が医療用具表面に形成されて抗血栓性を得
る方法である。しかしながら、この方法は(B)の方法
と同様にトリドデシルメチルアンモニウムクロリドをコ
ーティングする工程とヘパリンを結合させる工程の2工
程が必要になることで、コストの面や作業効率の面から
好ましくない。
ニウム塩とヘパリンのイオン複合体をイソプロピルアル
コールに溶解した溶液を塗布する方法が提案されてお
り、この溶液は市販されていて入手が容易である。これ
はイオン複合体に既になっており、一度のコーティング
で済むために上記問題点は解決できる。しかしながら、
ベンザルコニウム塩は芳香族系のハロゲン化物を原料と
して使用するために残留時の安全性に問題があり、さら
に得られたベンザルコニウム塩も手術時の殺菌剤として
使用されるように細胞に対する毒性が高く、血中に溶出
した場合、溶血発生等の問題があった。さらに血液中で
の耐久性も少なく、長時間使用した場合の抗血栓性の維
持にも問題がある。
に鑑み鋭意研究の結果、特定の炭素原子の総数を有する
有機カチオン化合物とヘパリンもしくはヘパリン誘導体
とからなるイオン性複合体が有用であることを見出し、
本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、以
下のような構成を有するものである。
合物とヘパリンまたはヘパリン誘導体とからなるイオン
性複合体を含有してなる血液適合性組成物であって、該
2つの有機カチオン化合物は、少なくとも下記の2つの
化合物(a)及び(b)を含む。 (a)4つの脂肪族アルキル基が結合したアンモニウム
であり、かつ4つの脂肪族アルキル基のうち、2つがそ
れぞれメチル基であり、2つがそれぞれ炭素数12の長
鎖脂肪族アルキル基であるアンモニウム、 (b)4つの脂肪族アルキル基の炭素原子の総数が30
〜38であり、炭素数10以上のアルキル基を少なくと
も2つ有するアンモニウム (2) 上記(b)のアンモニウムの4つの脂肪族アル
キル基のうち、2つがそれぞれメチル基であり、2つが
それぞれ炭素数14の長鎖脂肪族アルキル基である上記
(1)に記載の血液適合性組成物。 (3) 上記(b)のアンモニウムの4つの脂肪族アル
キル基のうち、2つがそれぞれメチル基であり、2つが
それぞれ炭素数16の長鎖脂肪族アルキル基である上記
(1)に記載の血液適合性組成物。 (4) 上記(b)のアンモニウムの4つの脂肪族アル
キル基のうち、2つがそれぞれメチル基であり、2つが
それぞれ炭素数18の長鎖脂肪族アルキル基である上記
(1)に記載の血液適合性組成物。 (5) 上記(1)乃至(4)のいずれかに記載の血液
適合性組成物でコーティングされてなることを特徴とす
る医療用具。
分類されるヘパリンと有機カチオン基のイオンコンプレ
ックスにおいて、アンモニウムの窒素原子に結合する4
つのアルキル基における炭素原子の総数が、ヘパリンの
血液中における活性に大きく関与していることを見出し
た点に特徴がある。
キル基が結合したアンモニウムであり、かつ4つの脂肪
族アルキル基のうち、2つがそれぞれメチル基であり、
2つがそれぞれ炭素数12の長鎖脂肪族アルキル基であ
るアンモニウムが必須である。上記アルキル基の炭素原
子の総数が24よりも小さいと血中への溶出が速く、長
期間の抗血栓性が維持できない。また、32よりも炭素
原子の総数が多いと疎水性が高すぎて血液接触部でヘパ
リンとのイオン複合体が十分な活性を発揮できない。
なくアルキル基の鎖長の組合わせとして、該アルキル基
のうちの2つが立体障害が少なくヘパリンとの結合に有
利なメチル基であり、残り2つが医療用具表面でヘパリ
ンの活性を十分に維持でき、溶出も抑制できる最適鎖長
を有する炭素数が10以上、より好ましくは炭素数が1
2〜14の長鎖脂肪族アルキル基であることが好まし
い。また、上記の炭素数が10以上の長鎖アルキル基
は、合成や品質管理の面から、管理の容易な同一の炭素
数を有するアルキル基であることがさらに好ましい。ま
た、上記イオン複合体を2種以上含有していてもよい。
は、有機カチオンとヘパリンもしくはヘパリン誘導体と
のイオン性複合体を必須の構成要素とする。ここで、ヘ
パリン誘導体とは、ヘパリンナトリウム、ヘパリンカリ
ウム、ヘパリンカルシウム、低分子ヘパリン、ヘパラミ
ン、エポキシ化ヘパリンなどが挙げられる。
なアルキル基の特徴を有するカチオン基を必須成分とし
て含有していれば本発明以外のカチオン基とブレンドし
て、ヘパリンもしくはヘパリン誘導体とのイオン性複合
体を製造してもよい。例えば、4つのアルキル基の炭素
原子の総数が24未満もしくは32以上である有機カチ
オンとヘパリンもしくはヘパリン誘導体とのイオン性複
合体を適当量共存せしめることも、ヘパリン溶出量を任
意にコントロールできるという点から好ましい。また、
該イオン複合体を他のポリマーとの混合物にして医療用
具表面に被覆してもよい。この場合に、混合するポリマ
ーとしては、例えばポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポ
リカーボネートなどが例示される。
いて以下に述べる。まずヘパリンを適当な量の水に溶解
して水溶液とする。次にアルキル基における炭素数の合
計が24〜32であるアンモニウム塩を炭素数1〜3の
アルコールに溶解する。ヘパリンの水溶液には炭素数1
〜3のアルコールを、アンモニウム塩の溶液には水を加
えて、最終的な溶媒の組成が同一になるように調整す
る。この際に、ヘパリンもしくはアンモニウム塩の析出
が発生する場合には、溶解可能な温度以上に溶液を加温
して、完全に均一溶液状態にする。
溶液を撹拌しながら滴下していく。ヘパリンと有機カチ
オン基とはほぼ瞬間的に反応して沈殿物を生成する。こ
の沈殿物を回収して十分に洗浄を行い、未反応の有機カ
チオンおよびヘパリンを洗浄する。
によって溶媒を完全に除去し、このあとコーティングす
るために有機溶媒に溶解する。この際の有機溶媒は被コ
ーティング物、すなわち、どのような医療用具にコーテ
ィングするかによって異なるが、例えば、医療用具の素
材として多用されているポリ塩化ビニル(以下、PVC
という)にはTHF、ポリカーボネートには脂環式炭化
水素や脂肪族炭化水素等が好ましい。これらの有機溶媒
に本発明のヘパリンと有機カチオンとのコンプレックス
が不溶の場合には非極性溶媒の場合には極性溶媒を、極
性溶媒の場合には非極性溶媒を加えて溶解度パラメータ
ーを操作することにより溶解することができる。
血液が接触する医療用具全般をいうものである。具体的
には、例えば人工心臓、人工腎臓、人工心肺、大動脈内
バルーンパンピング等の補助循環装置、各種診断および
治療用のカテーテル類、人工血管等が挙げられる。
する。なお、実施例によって、本発明が制限されるもの
ではない。
メチルジテトラデシルアンモニウムクロリド19部をメ
タノール25部中に撹拌しながら添加して溶解する。完
全に溶解したことを確認した後に水が70%濃度になる
まで加えていく。この際に、一部アンモニウム塩が析出
するがこの後に50℃に溶液の温度をアップさせること
により均一の溶液となる。次に、ヘパリン10部を水2
5部に溶解する。続いてメタノールを30%濃度になる
までに加えていく。この際にも一部ヘパリンが析出して
懸濁液となるが、70℃に温度を上げることで均一溶液
となる。
ム塩の溶液を滴下していく。反応物は溶液には不溶なの
ですぐに沈殿物となって析出してくる。この沈殿物を回
収して洗浄を十分に行い、未反応のヘパリンおよびアン
モニウム塩を取り除く。さらに反応物を遠心分離をかけ
て水分を取り除き、最後に凍結乾燥を行い、白色の粉末
を得る。得られた粉末をTHFに0.1%濃度になるよ
うに溶解して、内径3mmのPVCチューブにコーティ
ングした。
管状に加工して、評価を行なった。このチューブにクエ
ン酸加牛血を加えて、37℃にてインキュベートした。
これに1/40規定の塩化カルシウム溶液を加えて血液
の凝固を開始させた。3分間インキュベートした後に、
再度クエン酸三ナトリウム水溶液を添加して凝固を停止
させた。チューブの内部で凝固した血栓を採取して精秤
する。対象としてコーティングしていないPVCチュー
ブを用いて同様の評価を実施した。結果を表1に示す。
また本チューブを生理食塩液中で1週間浸漬した後、同
様の評価を実施した。結果を同じく表1に示す。
ブに同様にコーティングして片方を3方活栓に接続し
た。3方活栓の片方よりウサギ(日本白色種)より脱血
したクエン酸加新鮮血を通した。同時にもう片方より1
/40規定の塩化カルシウム溶液を通す。血液は50m
l/min、塩化カルシウム溶液は5ml/minでシ
リンジポンプにより注入した。血液はチューブ内で再活
性化されて凝固を開始する。血液の通過が完了した後に
血栓がどこで発生したかを観察し、その面積を計測し
た。その結果を表2に示す。また、37℃に加温した生
理食塩水を1週間循環させて同様な評価を行った。結果
を表2に示す。
ジメチルジテトラデシルアンモニウムクロリド58部、
ジメチルジパルミチルアンモニウムクロリド29部、ジ
メチルジステアリルアンモニウムクロリド31部をメタ
ノール50部中に撹拌しながら添加して溶解した。完全
に溶解したことを確認した後に水が70%濃度になるま
で加えた。この際に一部アンモニウム塩が析出するが、
この後に70℃に溶液の温度をアップさせることにより
均一の溶液となる。
た。続いてメタノールを30%濃度になるまでに加え
た。この際にも一部ヘパリンが析出して懸濁液となるが
70℃に温度を上げることで均一溶液となる。ヘパリン
の溶液を撹拌しながらアンモニウム塩の溶液を滴下して
いく。反応物は溶液には不溶なのですぐに沈殿物となっ
て析出してくる。この沈殿物を回収して洗浄を十分に行
い、未反応のヘパリンおよびアンモニウム塩を取り除
く。さらに反応物を遠心分離により水分を取り除き、最
後に凍結乾燥を行い、白色の粉末を得る。得られた粉末
をTHFに0.1%濃度になるように溶解して内径3m
mのPVCチューブにコーティングした。
してクランプして試験管状に加工して、評価を行なっ
た。このチューブにクエン酸加牛血を加えて37℃にて
インキュベートする。これに1/40規定の塩化カルシウム
溶液を加えて血液の凝固を開始させた。3分間インキュ
ベートした後に再度クエン酸三ナトリウム水溶液を添加
して凝固を停止させた。チューブの内部で凝固した血栓
を採取して精秤した。対象としてコーティングしていな
いPVCチューブを用いて同様の評価を実施した。結果
を表1に示す。また、本チューブを生理食塩液中で1週
間浸漬した後、同様の評価を実施した。結果を同じく表
1に示す。
ーブに同様にコーティングして片方を3方活栓に接続し
た。3方活栓の片方よりウサギ(日本白色種)より脱血
したクエン酸加新鮮血を通した。同時にもう片方より1
/40規定の塩化カルシウム溶液を通す。血液は50m
l/min、塩化カルシウム溶液は5ml/minでシ
リンジポンプにより注入した。血液はチューブ内で再活
性化されて凝固を開始する。血液の通過が完了した後に
血栓がどこで発生したかを観察し、その面積を計測し
た。その結果を表2に示す。また、37℃に加温した生
理食塩水を1週間循環させて同様な評価を行った。結果
を表2に示す。
9.5部中に撹拌しながら添加して溶解した。完全に溶
解したことを確認した後に、水が70%濃度になるまで
加えた。この後に70℃に溶液の温度をアップさせるこ
とにより均一の溶液となる。次にヘパリン10部を水2
5部に溶解した。続いてメタノールを30%濃度になる
までに加えた。この際に一部ヘパリンが析出して懸濁液
となるが70℃に温度を上げることで均一溶液となる。
ヘパリンの溶液を撹拌しながらアンモニウム塩の溶液を
滴下した。反応物は溶液には不溶なのですぐに沈殿物と
なって析出してくる。この沈殿物を回収して洗浄を十分
に行い、未反応のヘパリンおよびアンモニウム塩を取り
除いた。さらに、反応物を遠心分離をかけて水分を取り
除き、最後に凍結乾燥を行い、白色の粉末を得た。得ら
れた粉末をTHFに0.1%濃度になるように溶解し
て、内径3mmのPVCチューブにコーティングした。
してクランプして試験管状に加工して、評価を行なっ
た。このチューブにクエン酸加牛血を加えて37℃にて
インキュベートした。これに1/40規定の塩化カルシ
ウム溶液を加えて血液の凝固を開始させた。3分間イン
キュベートした後に再度クエン酸三ナトリウム水溶液を
添加して凝固を停止させた。チューブの内部で凝固した
血栓を採取して精秤した。対象としてコーティングして
いないPVCチューブを用いて同様の評価を実施した。
結果を表1に示す。また、本チューブを生理食塩液中で
1週間浸漬した後、同様の評価を実施した。結果を同じ
く表1に示す。
ーブに同様にコーティングして片方を3方活栓に接続し
た。3方活栓の片方よりウサギ(日本白色種)より脱血
したクエン酸加新鮮血を通した。同時にもう片方より1
/40規定の塩化カルシウム溶液を通した。血液は50
ml/min、塩化カルシウム溶液は5ml/minで
シリンジポンプにより注入した。血液はチューブ内で再
活性化されて凝固を開始した。血液の通過が完了した後
に血栓がどこで発生したか、その長さを計測した。その
結果を表2に示す。また、37℃に加温した生理食塩水
を1週間循環させて同様な評価を行った。結果を表2に
示す。
部をメタノール25部中に撹拌しながら添加して溶解し
た。完全に溶解したことを確認した後に水が70%濃度
になるまで加えた。次にヘパリン30部を水70部に溶
解した。続いてメタノールを30%濃度になるまでに加
えたく。この際に一部ヘパリンが析出して懸濁液となる
が70℃に温度を上げることで均一溶液となる。ヘパリ
ンの溶液を撹拌しながらアンモニウム塩の溶液を滴下し
た。反応物は溶液には不溶なのですぐに沈殿物となって
析出してくる。この沈殿物を回収して洗浄を十分に行
い、未反応のヘパリンおよびアンモニウム塩を取り除い
た。さらに反応物を遠心分離をかけて水分を取り除き、
最後に凍結乾燥を行い、白色の粉末を得た。得られた粉
末をTHFに0.1%濃度になるように溶解して、内径
3mmのPVCチューブにコーティングした。
してクランプして試験管状に加工して、評価を行なっ
た。該チューブにクエン酸加牛血を加えて37℃にてイ
ンキュベートした。これに1/40規定の塩化カルシウ
ム溶液を加えて血液の凝固を開始させた。3分間インキ
ュベートした後に、再度クエン酸三ナトリウム水溶液を
添加して凝固を停止させた。チューブの内部で凝固した
血栓を採取して精秤した。対象としてコーティングして
いないPVCチューブを用いて同様の評価を実施した。
結果を表1に示す。
浸漬した後、同様の評価を実施した。結果を同じく表1
に示す。溶液を内径3mm、長さ1mのチューブに同様
にコーティングして片方を3方活栓に接続した。3方活
栓の片方よりウサギ(日本白色種)より脱血したクエン
酸加新鮮血を通した。同時にもう片方より1/40規定
の塩化カルシウム溶液を通した。血液は50ml/mi
n、塩化カルシウム溶液は5ml/minでシリンジポ
ンプにより注入する。血液はチューブ内で再活性化され
て凝固を開始した。血液の通過が完了した後に血栓がど
こで発生したかを観察して、その面積を計測した。その
結果を表2に示す。また、37℃に加温した生理食塩水
を1週間循環させて同様な評価を行った。結果を表2に
示す。
プロピルアルコールに1%濃度になるように溶解した。
これを内径3mmのPVCチューブにコーティングし
た。その後にヘパリン1%水溶液をこのチューブに充填
して、ヘパリンを固定化した。
してクランプして試験管状に加工して、評価を行なっ
た。このチューブにクエン酸加牛血を加えて37℃にて
インキュベートした。これに1/40規定の塩化カルシ
ウム溶液を加えて血液の凝固を開始させた。3分間イン
キュベートした後に、再度クエン酸三ナトリウム水溶液
を添加して凝固を停止させた。チューブの内部で凝固し
た血栓を採取して精秤した。対象としてコーティングし
ていないPVCチューブを用いて同様の評価を実施し
た。結果を表1に示す。また、本チューブを生理食塩液
中で1週間浸漬した後、同様の評価を実施した。結果を
同じく表1に示す。
溶液を内径3mm、長さ1mのチューブに同様にコーテ
ィングした後、ヘパリンの1%水溶液を充填してヘパリ
ンを固定化した。本チューブの片方を3方活栓に接続し
て、3方活栓の片方よりウサギ(日本白色種)より脱血
したクエン酸加新鮮血を通した。同時にもう片方より1
/40規定の塩化カルシウム溶液を通した。血液は50
ml/min、塩化カルシウム溶液は5ml/minで
シリンジポンプにより注入する。血液はチューブ内で再
活性化されて凝固を開始した。血液の通過が完了した後
に血栓がどこで発生したかを観察し、その面積を計測し
た。その結果を表2に示す。また、37℃に加温した生
理食塩水を1週間循環させて同様な評価を行った。結果
を表2に示す。
うに、本発明が見出したアルキル基の個数と鎖長を有す
るカチオン基とヘパリンまたはヘパリン誘導体とのイオ
ン複合体である血液適合性組成物はこれ以外のカチオン
基とヘパリン類とのイオン複合体と比較すると効果が高
いこと、長期間持続することの点から、従来の技術より
も良好な血液適合性を有することが明らかである。
パリンとのイオン性複合体を含有してなる血液適合性組
成物は良好な抗血栓性を有しており、特に血液と接触し
て用いられる医療用具のコーティング材として優れた適
性を有している。
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくとも2つの有機カチオン化合物と
ヘパリンまたはヘパリン誘導体とからなるイオン性複合
体を含有してなる血液適合性組成物であって、該2つの
有機カチオン化合物は、少なくとも下記の2つの化合物
(a)及び(b)を含む。(a)4つの脂肪族アルキル
基が結合したアンモニウムであり、かつ4つの脂肪族ア
ルキル基のうち、2つがそれぞれメチル基であり、2つ
がそれぞれ炭素数12の長鎖脂肪族アルキル基であるア
ンモニウム、 (b)4つの脂肪族アルキル基の炭素原子の総数が30
〜38であり、炭素数10以上のアルキル基を少なくと
も2つ有するアンモニウム - 【請求項2】 上記(b)のアンモニウムの4つの脂肪
族アルキル基のうち、2つがそれぞれメチル基であり、
2つがそれぞれ炭素数14の長鎖脂肪族アルキル基であ
る請求項1に記載の血液適合性組成物。 - 【請求項3】 上記(b)のアンモニウムの4つの脂肪
族アルキル基のうち、2つがそれぞれメチル基であり、
2つがそれぞれ炭素数16の長鎖脂肪族アルキル基であ
る請求項1に記載の血液適合性組成物。 - 【請求項4】 上記(b)のアンモニウムの4つの脂肪
族アルキル基のうち、2つがそれぞれメチル基であり、
2つがそれぞれ炭素数18の長鎖脂肪族アルキル基であ
る請求項1に記載の血液適合性組成物。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の血液
適合性組成物でコーティングされてなることを特徴とす
る医療用具。
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