JPS5941656B2 - 再生セルロ−スに抗血液凝固性を賦与する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は再生セルロース又はその誘導体に抗血液凝固性
を賦与する方法に関する。

このような再生セルロース系の材料は医用高分子材料と
して好適に用いられる。従来より再生セルロース又はそ
の誘導体にへパリンを固定して、抗血液凝固性の医用高
分子材料を得ることは知られている。

例えば酢酸セルロース膜をシアン化臭素で処理したのち
へパリンを固定する方法が、トランザクシヨンズアメリ
カンソサイエテイフオア アーテイフイシイアル イン
ターナル オーガンズの２２巻第６５４頁（１９７６年
）に提案されており、四酢酸鉛または過ヨウ素酸、もし
くはその塩でセルロースを処理してへパリンを固定する
方法が、特開昭５３−５７２８８号公報に開示されてい
る。しかしながら、これ等従来のセルロースのヘパリン
化方法では、基体であるセルロースに直接へパリンを結
合し固定しているので、へパリンの固定量が少ないこと
、及びセルロースの処理に毒性の高い物質を使用するた
め、洗浄のコストが高くなること等の問題があり、実用
性に乏しいものであつた。

本発明者等は、上記のような問題点につき種々検討の結
果、セルロース特に再生セルロースに、過酸化水素−Ｆ
ｅ２１系や、セリウム塩等の重合開始剤を用いて、グリ
シジルアクリレートまたはグリシジルメタアクリレート
をグラフト重合し、然る後にへパリン化する方法につい
て既に提案（特開昭５７−１８７０４）し、またグリシ
ジルアクリレート（以下ＧＡと略す）またはグリシジル
メタアクリレート（以下ＧＭＡと略す）を重合禁止剤の
存在下にへパリンと反応させれば、重合性二重結合を持
ち、且つ殆んどヘパリンと変わらない抗血液凝固性を示
すヘパリン誘導体を提案した（特開昭５６−１４７８０
２）。

これ等の知見から今回更にヘパリンとＧＡまたはＧＭＡ
を結合して得られたヘパリン誘導体と１種類以上の重合
性ビニルモノマー、及び再生セルロース（水酸基を持つ
再生セルロース誘導体を含む）を、再生セルロースへの
グラフト重合開始剤を用いて反応させることにより、再
生セルロースにヘパリンを結合した極めて抗凝血性の高
い材材が得られることが解り、本発明を完成するに到つ
た。即ち本発明は、ヘパリンにＧＡやＧＭＡのような重
合性二重結合を持つエポキシドモノマ一を反応させるこ
とによつて得られる重合性二重結合を持つヘパリン誘導
体と、重合性二重結合を持つ１種類または２種類以上の
ビニルモノマーとを重合開始剤の存在下水系溶媒中で、
再生セルロースまたは実質的に水酸基を有する再生セル
ロース誘導体にグラフト共爪合して、再生セルロースま
たはその誘導体に抗血液凝固性を賦与する方法を提供す
るものである。本発明に用いられる再生セルロースの例
としては、銅アンモニアレーヨン、ビスコースレーヨン
、セロフアン等がある。再生セルロース誘導体としては
、セリウム塩や、過酸化水素一鉄塩系の重合開始剤でグ
ラフト重合可能な、実質的に水酸基を有するものであれ
ばよく、このようなものの代表的な例は、酢酸セルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、カルボキシエチルセ
ルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロ
ース、セルロースアセテートプロピオネート、セルロー
スアセテートブチレート、シアノエチルセルロース、ニ
トロセルロース等があるが、このうち医療用成形体とし
て特に軍要なものは酢酸セルロースである。本発明に用
いられるヘパリン誘導体は例えば特開昭５６−１４７８
０２明細書に示したように、ＧＡまたはＧＭＡとヘヘパ
リンをラジカル重合禁止剤の存在下に水系溶液中で反応
させて得られたものであり、その物理的・化学的性質、
及び生物学的活性はヘパリンとほとんど変らないもので
ある。

本発明におけるヘパリンの結合量を示すヘパリン化率（
その定義は実施例１に示されている。

）は反応条件、反応対象物の形状等によつて変わるが、
例えば厚さ１８μｍ１直径５０ｍ７７！のキユプアンモ
ニウムレーヨンフイルムを用いた場合で約５％以上にな
る。本発明に用いられる爪合性ビニルモノマーとしては
、硝酸第２セリウムアンモニウム、過酸化水素一硫酸鉄
系等の重合開始剤の存在下、水系溶媒中で再生セルロー
ス、またはその誘導体にグラフト歌合可能なものであれ
ば特に制限はない。

この重合性ビニルモノマーは再生セルロースまたはその
誘導体とＧＡまたはＧＭＡのヘパリン誘導体とを結合す
る働きがある。従つて親水性であることがヘパリン誘導
体及び再生セルロース等との反応において望ましい。こ
のようなビニルモノマーの例としては、アクリルアミド
、アクリル酸及びその塩、２−ヒドロキシエチルメタア
タリレート、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン
、Ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ、アクリル酸メチル、
メタアクリル酸メチル、酢酸ビニル、アクリルスルホン
酸ソーダ、ＧＡ，ＧＭＡｌ等がある。

本発明の方法において、グラフト共重合反応における好
ましい水系溶媒は水である。

しかしモノマーの溶解か不充分なときは、ヘパリン誘導
体が溶解する範囲で有機溶剤を水に加えることができる
。例えばアセトンと水の比を１：２（容積比）、ホルム
アミドと水の比を１：９（容積比）程度迄は有機溶剤と
の混合溶媒とすることがで来る。その他Ｎ，Ｎ−ジメチ
ルアセトアミド、Ｎ，Ｎ′−ジメチルホルムアミド、メ
チルエチルケトン、ジオキサン等の親水性を持つた有機
溶剤も、水との混合溶媒として使用可能である。これ等
の混合溶媒を用いれば親水性のないスチレンの如きモノ
マーでも、少量ならばグラフト共重合が可能である。本
発明に用いる重合開始剤の例としては、硝酸第２セリウ
ムアンモニウムに代表されるセリウム塩系開始剤、過酸
化水素一硫酸第１鉄塩に代表される過酸化水素一金属塩
系開始剤等がある。本発明に用いられる再生セルロース
またはその誘導体は、平膜、中空糸、繊維のような成形
されたものを使用することが望ましい。その理由は未成
形のものの場合、反応溶媒が極めて限度され、ヘパリン
誘導体の爵解を可能にするものが極めて見出し難いこと
、また仮りにヘパリン誘導体の溶解が可能であつてもヘ
パリンの活性が失なわれる可能性が大きいこと、更には
表面だけにヘパリンが固定されれば十分な場合でも、未
成形品を用いる場合は内部まで一様に固定され極めて不
経済であること等である。例えば、銅アンモニアレーヨ
ンの溶媒である銅アンモニア液に、ＧＡまたはＧＭＡの
ヘパリン誘導体は溶解するけれども、その強アルカリ性
によつてヘパリン活性はその殆んどが失なわれ、抗凝血
性も失なわれる可能性が大きい。本発明の好ましい実施
態様は、前記水系溶媒中に重合性二重結合をもつ１種類
以上のビニルモノマーと、ＧＡまたはＧＭＡを結合した
ヘパリン誘導体とを、溶解する範囲で適当量加え、これ
に再生セルロースまたはその誘導体の成形物を加え、更
に重合開始剤と必要に応じて硝酸等の酸を入れ、完全に
窒素置換を行なつて反応させる。

水系溶媒は予じめ凍結点以上９０℃以下、望ましくは凍
結点以上６０℃以下に保つておくのがよい。一般的につ
いて低温程ヘパリン結合量は増加し、またその場合のヘ
パリン活性も高いが反応時間がかかる傾向にあり、反面
温度が高いと反応速度は速いがあまり速すぎるとコント
ロールが難かしくなり、またヘパリンの分解も増加して
結合ヘパリンの活性が低下するなどの影響がある。反応
に際しての仕込み比率は、溶媒の２０′Ｃ付近の１重量
部当りを基準にすると次のようになる。

再生セルロースの量は、下限は任意であるが上限は経験
的に０．０６重量部位まで可能である。ヘパリン誘導体
の量は０．００１〜０．５重量部、好ましくは０．０５
〜０．３重量部である。この範囲の下限は反応速度、反
応量等からきまり、上限は溶解性、粘性から制限される
。重量性ビニルモノマーの量は、０．０００１〜０．１
重量部の間であり、主としてヘパリン化率を最大とする
ような範囲に実験によつて決められる。

重合開始剤はセリウム塩系、過酸化水素系ともに、でき
るだけ小量の方が、反応後の残留重合開始剤の洗浄が容
易であり、かつ、同じグラフト率ではヘパリン化率が高
くなる傾向にあるため有利である。しかしあまり少なす
ぎるとグラフト率が小さくなりすぎる。望ましい量は過
酸化水素、セリウム塩ともに溶媒１１当り０．０１〜１
０ｍｍ０１１好ましくは０．１〜２ｍｍ０１程度である
。また、過酸化水素に対する鉄塩、硝酸第２セリウムア
ンモニウムに対する硝酸の量は夫々およそ％〜５倍の範
囲がよい。再生セルロースまたはその誘導体が中空糸で
あつて、その内面にのみヘパリン誘導体を結合する場合
には、完全密閉可能な中空糸型人工腎臓と同様の形態の
モジユールを作り、これに同じく密閉可能なフラスコか
ら、ヘパリン誘導体、ビニルモノマー、重合開始剤、及
び少量の酸を加えた水溶液を導入循環させることにより
反応を行うことができる。

勿論モジユール、フラスコ及び反応液を含めた全体の系
を完全に窒素置換して反応を行うことが好ましい。反応
温度は上記の範囲であれば、ヘパリン活性保持及び反応
速度のコントロールの２つの面から有利であり、また反
応時間は温度、開始剤濃度、モノマー濃度、モノマー種
類及びヘパリン誘導体に結合しているＧＡまたは、ＧＭ
Ａの量などによつて異なるが、１０分〜１０時間程度の
範囲で行われる。反応したヘパリン誘導体及びモノマー
の量は、反応前後の再生セルロースまたはその誘導体の
重量差及び、ヘノマリンの比濁法、イオウ燃焼法等によ
るイオウ分測定からのヘパリン量推定等から精度よく推
定値を得ることが出来る。ヘパリンの結合を定性的にみ
るにはアズールＡにより染色して、藍紫色へのメタクロ
マジ一を観察すればよい。再生セルロースまたはその誘
導体へ結合したヘパリンの効果は、犬の全血を用いたリ
ンドホルムセルによる凝血時間測定値で判断できる。こ
の場合の測定法は、リンドホルムテストと呼ばれている
方法で行うことができ、その概要は次の通りである。先
づ、乾燥重量で約１グラムのヘノマリンを結合したフイ
ルムを、２５重量％の食塩水５００ｍｅに１０時間浸漬
し、食塩水をとりかえてこの操作を２回くり返し、イオ
ン結合及びこれに類する離反しやすいヘパリンを除去す
る。このフイルムを大量の生理食塩水で洗つた後、ガラ
ス板上にのせて、その上から中央に２０關ψの孔をあけ
た厚み５ｍｍのシリコンガスケツトで押さえ、更に同一
径の孔を有するガラス板で上から押さえて締めつけるこ
とによりリンドホルムセルを組立てる。犬の頚静脈から
最所の０．５ＴＬｅを流し捨てた後の全血を５ｍｅ程度
採血して、直ちに１検体当り正確に０．５ｒｎｅをフイ
ルム上にまんべんなく広げ、最初の２０分間は５分毎に
、２０分以後は２分毎に４５２傾けて血液が凝固して動
かなくなる迄の時間を測定する。犬３頭について夫々１
回測定し、３頭の犬の血液凝固時間の平均値で示す。本
発明によつて得られる抗凝血性再生セルロースまたはそ
の誘導体は、不純物として少量の重合開始剤及びビニル
モノマーを含む場合もあるが、それらは比較的容易に水
洗によつて除くことが出来る。

またビニルモノマーは比較的安価なものが使用できるの
でコストが安く実用性が高い。更に再生セルロースまた
はその誘導体に直接ヘパリンを結合させる方法に比較し
て、本発明のものはグラフト重合体の枝分子の所々にヘ
パリンが結合した形態になつていると推定される。そし
てヘパリンが大量に且つ、極めて効率良く固定されてい
るため、より良好な抗凝血性を示す。本発明によつて得
られた再生セルロースまたはその誘導体は、適当な反応
条件を選べば平膜または中空糸として、あるいは透析や
濾適用の膜として応用可能であり、更に繊維の形態で作
れば手術用縫合糸としても使用可能である。次に実施例
により、本発明を更に具体的に説明する。

実施例 １ ヘパリンナトリウム（半丼化学薬品、１５０１Ｕ／Ｍ７
）１０グラムを蒸留水に溶解し、１０重量％溶液とする
。

これに重合禁止剤としてＰ−メトキシフエノール０．１
（ｆ）を加えたＧＭＡ５７７ｌｌ！を加え、攪拌下５０
′Ｃに加熱し１６時間反応させる。反応後、反応液をロ
ータリーエバポレーターで濃縮し、メタノール１１中に
撹拌下投人し白色粉末沈澱を得る。得られた沈澱を回収
し、メタノールで十分洗浄したのち再び少量の水に溶解
させ、同じ操作を行い沈澱を回収し、真空乾燥器で恒量
に達するまで乾燥した。得られた物質は、出発物質のヘ
パリンと大略同一の物理的性質を有し白色で吸湿性の粉
末であり、水に溶け、メタノール、アセトン等の有機溶
剤に不溶性である。この生成物を水に溶かし、ゲルパー
ミエーシヨンクロマトグラフを測定した所、ほぼ完全に
出発物質と変わらないクロマトグラフを与え、ヘパリン
に結合したＧＭＡの二重結合は重合を起していないこと
が解つた。また、赤外スペタトル及びＮＭＲスペクトル
からもＧＭＡとヘパリンが結合していることが確かめら
れた。赤外スペクトルから求めた結合ＧＭＡ量は、ヘパ
リン１９に対して約０．２ｍｍ０１であつた。このヘパ
リン誘導体を〔１〕とし、次の反応に用いた。５００ｍ
ｅの４つロフラスコに厚さ１８μｍ１直径５０ｍｍの円
形の銅アンモニアレーヨンフイルム１，０ｇ（約３０枚
）と共に下記に示す配合で仕込み、密閉して減圧にする
方法を３回繰返して窒素置換を行つた後、反応を行なつ
た。

反応温度は３０℃であつた。銅アンモニアレーヨン（１
８／１１１１７６約３０枚）１．０ｇ５０ｍ７７！ψ窒
素置換の後、マグネチツクスターラ一で攪拌し、１時間
後に反応を停止して、大量の水中に銅アンモニアレーヨ
ンフイルムを投入して洗浄し、グラフト率、ヘパリン化
率、リンドホルムテスト等により、未反応のフイルムと
比較した。

グラフト率、ヘパリン化率は、次の式の定義によつた。
反応によつて結合したヘパリン量の測定は、反応物の硫
酸根を酸加水分解によつてとり出し、これに塩化バリウ
ムのゼラチン溶液を加え、比濁法により測定した硫酸根
の量から推定したものである。次に測定の結果を示す。
これ等の結果から、８．１×１０−５（ｇ眉）のヘパリ
ンが結合しており、著しい凝血時間延長をもたらすこと
が解る。

このフイルムの透水速度を圧力差５０ｍ７７！／Ｈｇで
測定した所、未反応フイルムが３７℃で３。

２（Ｍｅ／Ｈｒｍ２・ＭｍＨｇ）であつたのに比し１．
９５（ｄ／Ｈｒｍ２・Ｍ７７！Ｈｇ）であり、透析型及
び、濾過型人工腎臓膜として十分応用可能性が高い。

実施例 ２ ヘパリンナトリウム５ｇを蒸留水に溶かし５％溶液とし
、これにＰ−メトキシフエノール０．５％を含むＧＡ２
ｍｅを加え４０゜Ｃで２４時間反応させた。

反応生成物を実施例１のヘパリン誘導体〔１〕と同様の
方法で回収精製した。この生成物は赤外スペクトルから
二重結合を有するＧＡが結合したヘパリン誘導体である
ことが確認された。この生成物をヘパリン誘導体〔〕と
し、次の配合で４０℃に保つた恒温槽の中に据えつけて
、５００ｄの４つロフラスコに仕込んだ。〔１８μｍ厚
、５０ｍゆ約３０枚〕 以上を仕込んで窒素置換を行い、実施例１と同様の方法
で反応及び洗浄した。

反応温度は２５゜Ｃで、反応時間は１．５時間であつた
。実施例１と同じようにテストを行い次の結果を得た。
以上の結果から、本発明の方法で充分にヘパリンが結合
し抗凝血性が高いフイルムが得られたことが解る。

このフイルムを圧力５０ｍｎＨｇで透水速度の測定をし
た所、２．２５（（４−１ｒｍ２・ＭｍＨｇ）であつた
。未反応フイルムは３．２（ＭｌＡｌｒｍ２・ＭｍＨｇ
）であるから、人工腎臓用の透析膜としての応用可能性
が十分大きいことが解つた。実施例 ３ 銅アンモニアレーヨン中空糸（旭化成製品、内径２００
μｍ１外径２２６μｍ）を用い、ポツテイング剤として
ウレタンを用いて中空糸型人工腎臓モジユールの形に組
立てた（透析液出入口間距離９．０？、中空糸５０００
本、透析器内径２，６ＣＴＬ）斯くして作つた２本のモ
ジユールのそれぞれの透析液出入口の一方の口を一諸に
窒素源に接続し、他方の口を各々ピンチコツク付ゴム管
につなぎ、ピンチコツクを閉じ密閉した。

また２本のモジユールの血液出入口のそれぞれの一方を
一諸にして２１の四つロフラスコの一つの開口部にチユ
ーブでつなぎ、他方はそれぞれローラーポンプを介して
チユーブにて四つロフラスコの他の開口部の一つの合流
させるようにつないだ。四つロフラスコの他の２つの開
口部は一方を温度計挿入口として用い、他方をフラスコ
及び回路の窒素置換用のため窒素源につないだ。このよ
うな回路構成により、フラスコ内の反応液がモジユール
内の中空繊維を通つて再びフラスコ内に戻るようにした
。モジユール内部での反応液の通過速度は１０ｍｅ／Ｍ
Ｌ．になるように調整した。反応液を四つロフラスコ内
に次の配合で仕込み、直ちにモジユール内も含めて減圧
一窒素導入による常圧回復のサイクル操作を３回繰り返
して窒素置換を行い、次に４０℃に保つてローラーポン
プで循環し、４０分間反応した後、モジユールを取り出
して大量の蒸留水で洗浄した。

〔配合〕

洗浄したモジユールの１本を破壊して中空糸を取り出し
、これを２５％食塩水５００ｍｅ中に１０時間浸漬する
操作を２回、食塩水をとりかえて行い、更に、生理食塩
水で良く洗浄した後、ビークル犬の頚静脈からダブルシ
リンジ法で採血した直後の血液を入れて両端を閉じ、３
７℃のインキベータ中にポリエチレン袋で密閉して放置
した。

同時に未反応の中空糸も同じ操作で血液を入れ比較試験
とした。ヘパリンを結合した中空糸では２４０分後も凝
血していなかつたのに対し、未反応の中空糸では６０分
後に凝血していた。また膜に対して、４００ｍｍＨｇで
透水速度をもう一つのモジユールについて測定した所、
２．５０（Ｍｅ／Ｈｒ．ｍ２．ｍＴＬＨｇ）であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ヘパリンにグリシジルアクリレートまたはグリシジ
   ルメタアクリレートを結合して得られたヘパリン誘導体
   と、１種類以上の重合性ビニルモノマー及び、再生セル
   ロースまたはその誘導体を重合開始剤の存在下に水係溶
   媒中で反応させることを特徴とする再生セルロースに抗
   血液凝固性を賦与する方法。 ２ 重合開始剤が過酸化水素−Ｆｅ＾２＾＋系または硝
   酸第２セリウムアンモニウムである特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３ 水系溶媒が水である特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ４ 反応温度が凍結点以上６０℃以下である特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ５ 再生セルロースが鋼アンモニアレーシヨン、ビスコ
   ースレーヨンまたはセロファンである特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 ６ 再生セルロース誘導体が酢酸セルロースである特許
   請求の範囲第１項記載の方法。