透析膜
【構成】 微生物によって分解される生分解性高分子を主成分としてなる透析膜。特に一般式１（化１）にて示される脂肪族ポリエステルが好適に使用される。この生分解性高分子は微生物によって、あるいは化学的手法によって合成される。また、前記した生分解性高分子を主成分としてなる透析膜に透水性を向上させるため親水性部位を導入してもよい。
【効果】 極めて良好な透水性を示すとともに、同時にアルブミンなどの有用血漿タンパクの透過阻止率が極めて高く、優れた選択透過性を示す。また、抗血液凝固性などの生体適合性も良好である。
【化１】
（但し、式中ｘは０以上の整数、ｙ，ｚは１以上の整数で、Ｒは水素、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、末端にハロゲン原子又は水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基のいずれかの官能基を持つ飽和脂肪族炭化水素基を示す。）
【効果】 極めて良好な透水性を示すとともに、同時にアルブミンなどの有用血漿タンパクの透過阻止率が極めて高く、優れた選択透過性を示す。また、抗血液凝固性などの生体適合性も良好である。
【化１】
（但し、式中ｘは０以上の整数、ｙ，ｚは１以上の整数で、Ｒは水素、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、末端にハロゲン原子又は水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基のいずれかの官能基を持つ飽和脂肪族炭化水素基を示す。）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は透析膜に係り、その目的は極めて良好な透水性を示すとともに、同時にアルブミンなどの有用血漿タンパクの透過阻止率が極めて高い優れた選択透過性を示し、しかも血液適合性などの生体適合性にも優れた透析膜の提供にある。
【０００２】
【発明の背景】腎不全に対する治療法の一つとして採用されている透析療法、特に血液透析療法は、腎移植が定着されていない現状を背景に、我が国において現在ではほぼ確立された治療法となっている。しかし、長期透析例の増加や患者の高齢化、原疾患の多様化などから、治療技術の進歩に寄せられている期待は大きく、腎移植が腎不全の解決策として確立していない現状では、透析療法の向上、すなわち透析効率の向上が常に要望され続けている。この透析効率に非常に大きく関係しているのが透析膜の性能である。一般に透析膜には、蛋白やビタミンなどの体内有用物質は透過させないが、尿毒症の原因物質とされる尿素窒素やクレアチニンなど体内に蓄積される有害代謝産物は良好に透過させるという選択透過性を有することが要求されている。また、透析患者では尿量の現象が著しく、水分の除去が患者にとって切実な問題とされているため水分透過性が良好であることも要求されている。さらに、透析膜は患者の血液と直接接触するものであるから、生体に対する適合性も要求されている。この生体適合性では、血液との接触により相互反応、例えば血液の凝固、粘着などを生じさせない血液適合性が備わっていることが重要要素として挙げられている。また、上記した諸性能以外に吸水状態での強度、伸度等の力学的な性能も必要とされている。
【０００３】透析膜としては古くからセロファン膜が使用されていたが、性能の向上を目標に膜素材の開発が急激に進められ、セロファン膜以外の種々の素材が透析膜として使用されるようになってきている。透析膜の膜素材としては、再生セルロース、置換型セルロース（酢酸セルロース、改良セルロース）などセルロース系の膜と、ポリメチルメタクリレイト（ＰＭＭＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、エチレンビニルアルコール共重合体（エヴァール膜）などの合成樹脂系膜とに大別されているが、最近では生体適合性などの観点から合成樹脂系の膜の使用が主流になりつつある。
【０００４】
【従来の技術】セルロース系以外の合成樹脂膜としては、例えば特公昭53−6249号公報において、アイソタクチック部分とシンジオタクチック部分を有する含水メタクリル酸メチル重合体からなる透析膜が開示されている。この含水メタクリル酸メチル重合体からなる透析膜では、従来の膜と比べると高い含水率が得られ、しかも含水率が高いにもかかわらず機械的強度に優れ、且つ高い透過性が得られる合成膜であった。さらに人工腎臓用の透析膜として、やはり、より透水性を向上させた各種のポリメタクル酸メチル系の合成膜も開発されてきている。一方、血液透析においては、血液の体外循環が不可欠であり、しかも生体血液は直接透析膜と接触されるので、血液透析療法に際しては、血液の凝固を防ぐために通常ヘパリンなどの抗凝固剤が使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に透析膜では、透水性を大きくすると、その反面、分画される分子量も大きくなってしまう傾向があった。従って、前記した特公昭53−6249号公報にて開示されている透析膜や近年開発されている透水性の向上を目的とした各種のポリメタクリル酸系の合成膜でも、透水性の向上に伴い分画される物質の分子量が大きくなってしまい、有害代謝産物以外にアルブミンなどの体内有用物質も透過させやすくなってしまうという課題が存在した。一方、抗凝固剤として従来より使用されているヘパリンについては、近年、その長期使用による副作用が問題となってきている。従って、ヘパリンなどの抗凝固剤の使用は最少限に抑制し、代わって透析膜自体の抗血液凝固性を向上させることが要求されるようになってきた。そこで業界では、尿素窒素やクレアチニンなど体内の有害代謝産物は良好に透過させる反面アルブミン等の有用血漿タンパクの透過を極めて高率に阻止することのできる優れた選択透過性を発現すると同時に、良好な透水性をも兼ね備え、しかも抗血液凝固性などの生体適合性に優れた透析膜の創出が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明では微生物によって分解される生分解性高分子が主成分とされてなることを特徴とする透析膜を提供することにより、前記従来の課題を悉く解消する。
【０００７】
【発明の構成】以下、この発明に係る透析膜の構成について詳述する。この発明では、透析膜の主成分として微生物によって分解される生分解性高分子が使用される。微生物による分解（生分解）とは、具体的に述べると、微生物が細胞外に分泌する酵素による分解であり、この生分解に関与する酵素としては、加水分解酵素や酸化還元酵素などが挙げられるが特に限定はされない。このような微生物によって分解される生分解性高分子は微生物により、或いは化学的手法によって合成され、生分解性を有していれば特にその構造は限定はされないが、一般式２（化２）にて示される脂肪族ポリエステルが好ましく使用される。
【化２】
（但し、式中ｘは０以上の整数、ｙ，ｚは１以上の整数で、Ｒは水素、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、末端にハロゲン原子又は水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基のいずれかの官能基を持つ飽和脂肪族炭化水素基を示す。）
【０００８】微生物により合成される代表的な生分解性高分子としては、一般式３（化３）で示されるポリ−３−ヒドロキシブチレート（以下、ＰＨＢと記す）が挙げられる。
【化３】
（但し、式中ｎは１以上の整数を示す。）
【０００９】このＰＨＢは熱可塑性の高分子物質で、エネルギー貯蔵物質として多くの微生物の菌体内に蓄積されるポリエステルである。しかし、ＰＨＢは高結晶性であるために耐衝撃性に劣り、硬くて脆い材料でもあるため、結晶化度に依存する耐衝撃性、生産コストの観点から共重合体ポリエステルがより好ましく用いられる。このような共重合体ポリエステルの構成単位としては、３−ヒドロキシブチレート単位（以下、３ＨＢと記す）、４−ヒドロキシブチレート単位（以下、４ＨＢと記す）、３−ヒドロキシバリレート単位（以下、３ＨＶと記す）、３−ヒドロキシプロピオネート単位（以下、３ＨＰと記す）の中から、目的とする透析膜の要求特性に応じて適宜選択されることが好ましいが、特に限定されるものではない。
【００１０】また、生分解性高分子を微生物により合成する方法としては、例えばポリエステル合成能を有する微生物を、まず栄養豊富な培地において菌体を増殖させる前段培養と窒素、リンあるいは各種無機栄養素といった菌体の成長の必須成分のうちのいずれか一つを制限して菌体内にポリエステルを生成、蓄積させる後段の培養との２段階にて培養する方法がある。このように後段の培養において窒素等の成長必須成分のいずれか一つを全く含まないか、もしくは培養中で成長必須成分を枯渇させることにより、菌体の成長が制限され、ポリエステルの合成が効率良く行える。
【００１１】ポリエステル合成能を有する微生物としては、例えばAlcaligenes eutrophusH 16、 Alcaligenes faecalis 、Alcaligenes latus などのアルカリゲネス属、Pseudomonas acidovorans 、Pseudomonas oleovoransなどのシュードモナス属、Paracoccus denitrificans、Rhodospirillum rubrum などが好適に例示されるが特に限定はされない。また、この培養法としては、回分式方法、あるいは連続培養のいずれを用いてもよく、特に限定はされない。前段の培養により増殖させた菌体は、濾過あるいは遠心分離などにより培養液と分離し、後段の培養へと移行されるか、もしくは前段の培養において菌体を増殖する過程で、培地中の成長に必須の成分のうちの少なくとも一つが消費された後に後段の培養へと移行される。この培養条件としては、前段及び後段のいずれもそれぞれ温度20〜40℃程度、pH６〜10程度の範囲内において好気的に培養する。
【００１２】この際、成長の必須成分としてはカリウムやマグネシウムなどの無機栄養素よりも、窒素若しくはリンを制限した方がポリエステルの生成、蓄積には好適であるが、特に限定はされない。培地成分としては、炭素源として、グルコース、フラクトース、マンノース等の糖類、メタノール、エタノール、酢酸、酪酸などの合成炭素源、酵母エキス、ペプトン、肉エキスなどの天然物等が好適な実施例として例示されるが、特に限定されるものではない。また、窒素源としてはアンモニア、アンモニウム塩、硝酸塩などの無機窒素化合物、ペプトン、酵母エキス、肉エキスなどの有機窒素化合物等が好適に例示される。リン源としては、リン酸塩が、さらに無機栄養素としてはカリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、マンガン、コバルト、亜鉛、銅等の無機塩の陽イオンが好適に与えられる。
【００１３】このように微生物を用いた合成法においては、菌体内にポリエステルを生成、蓄積させる後段の培養において、得ようとする脂肪族ポリエステルの構造により選択された任意の炭素源が単一または混合で使用される。この基質は、後段の培養中に連続で用いた方が好ましいが、一部分でも用いられればよく、また数回に分けて与えてもよい。培養終了後、濾過あるいは遠心分離などにより培養液から菌体を分離し、菌体内に蓄積されたポリエステル共重合体を抽出する。この抽出方法としては特に限定はされないが、例えばクロロホルムのような溶剤で抽出し、この抽出液をヘキサンなどの貧溶媒で沈殿させることによって容易に得ることができる。
【００１４】以上のような微生物合成法では、使用される微生物及び後段培養において使用される炭素源とは、得ようとする高分子物質の構造により種々選択することができる。つまり、一般式４（化４）にて示される３ＨＢからなるホモポリマーを合成する場合、前記したポリエステル生産能を有する微生物のうちの一種を用い、この微生物を前記した前段と後段の２段培養法にて培養し、特に後段の培養時において炭素源として、例えばグルコース、フラクトース、酢酸、酪酸、メタノールなどを用いればよい。
【化４】
（但し、式中ｎは１以上の整数を示す。）
【００１５】また、一般式５（化５）にて示される３ＨＢと３ＨＶとの共重合体（Ｐ（３ＨＢ−co−３ＨＶ））（以下、Ｐはポリマーを示すものとする）を合成する場合には、微生物としてAlcaligenes eutrophus を用い、特に後段の培養時に炭素源としてプロピオン酸、吉草酸などを用いればよい。
【化５】
（但し、式中ｘ，ｙは１以上の整数を示す。）
【００１６】さらに一般式６（化６）にて示される３ＨＢと４ＨＢと記す）との共重合体（Ｐ（３ＨＢ−co−４ＨＢ））を合成する場合には、Alcaligenes eutrophus を微生物として用い、特に後段の培養時において炭素源として４−ヒドロキシ酪酸、1,4 −ブタンジオールなどを用いればよい。
【化６】
（但し、式中ｘ，ｙは１以上の整数を示す。）
【００１７】また、微生物の中でも特に Pseudomonas oleovorans を用い、後段の培養時においてオクタン酸、ノナン酸等を用いると一般式７（化７）の繰り返し単位にて示されるポリヒドロキシアルカノエート（以下ＰＨＡと記す）を合成することができる。
【化７】
（但し、式中ｍは２〜８の整数、ｎは１以上の整数を示す。）
【００１８】一方、化学的手法により生分解性高分子を合成する方法としては、例えばトリエチルアルミニウム（ＡｌＥｔ3 ）やジエチル亜鉛（ＺｎＥｔ2 ）と水やアルコールとを反応させて合成した開始剤あるいはメチルアルミノキサンを用いて、ラクトンを開環重合することにより、β−ブチロラクトンからは３ＨＢホモポリマーを、ε−カプロラクトンからはポリカプロラクトン（以下、ＰＣＬと記す）を合成する方法を例示することができる。
【００１９】この発明の透析膜では以上のような生分解性高分子を主成分とするが、透析膜の膜型状としては特に限定はされず、例えば平膜型や中空糸型などが好適に採用される。また、これら型状を有する透析膜の製造方法についても特に限定はされず、公知の湿式法等が好ましく用いられる。但し、平膜型或いは中空糸型の膜を紡糸する際に用いられる溶媒としては、生分解性高分子を溶解し得ること、及び凝固剤と相溶可能なものであることが必要である。このような溶媒の具体例としては、特に限定されるものではないが、アセトン、クロロホルム等が好ましく例示される。
【００２０】さらにこの発明の透析膜では、親水性を増大させ、透水性を向上させるために膜表面に親水性部位を導入してもよい。親水性部位としては特に限定はされないが、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ2 Ｈ、−ＣＯＮＨ2 、−ＣＯＮＨ−などが好適に例示される。このような親水性官能部位の導入法としては、特に限定されるものではないが、プラズマ、エキシマーレーザー、スパッタリング等の電気処理により、高分子材料に反応活性点を生じさせ、親水性部位を含んだモノマーをグラフト又はブロック共重合させる方法が好適に採用できる。
【００２１】
【実施例】以下、実施例を挙げてこの発明に係る透析膜の効果をより一層明確なものとする。
（実施例１）シュードモナス・アシドボランス(Pseudomonas acidovorans) IFO-13582 を用いてポリエステルを合成した。まず、蒸留水１リットル中にポリペプトン 10g、酵母抽出物 10g、(NH4)2SO45g、肉エキス5gを混合して培養液を調製し、この培養液中で菌体を26℃、48時間培養して菌体を増殖させ、前段培養を行った。前段培養終了後、遠心分離により菌体を分離した。リン、マグネシウム、微量元素等の無機栄養素、及び炭素源として1,4-ブタンジオール、1-ペンタノールを用い、下記の処方に従って培養液を調製した。この培養液をpH7.0 に調製した後、分離された菌体をこの培養液に移行した。この培養液にて26℃で96時間後段培養を行い、ポリエステル共重合体の菌体内での生成、蓄積を行った。
（蒸留水１リットル中）
K2HPO4 5.8g MgSO4 0.12gK2PO4 3.7g 1,4-ブタンジオール 4.0g※微量元素 1ml 1-ペンタノール 1.0g※ 微量元素溶液とは、１Ｎ塩酸中に下記の無機栄養素を含むものである。
FeSO4・7H2O 2.78g CaCl2・2H2O 1.67gMnCl2・4H2O 1.98g CuCl2・2H2O 0.17gCoSO4・7H2O 2.81g ZnSo4・7H2O 0.29g培養終了後、遠心分離により菌体を培養液から分離し、水洗いした後クロロホルムで抽出した。抽出液をいったん濃縮し、この濃縮液にヘキサンを加えて、得られたポリエステルを沈殿させた。沈殿物を回収し、乾燥して微生物由来の生分解性ポリエステルを得た。得られたポリエステルの組成はプロトン磁気共鳴スペクトル及びカーボン磁気共鳴スペクトル分析の結果から３ＨＢ，３ＨＶ，４ＨＢからなることが同定され、４ＨＢが８８％、３ＨＢが５％、３ＨＶが７％（モル％）であった。このようにして得られたポリエステルをアセトン溶媒中で１〜５時間加熱溶解した（尚、この際の溶解濃度は１５％とした）。この溶液を約100 ℃のガラス板上にアプリケーターを用いて流延キャストし、氷冷中で凝固させて実施例１の透析膜を得た。この透析膜について、透水量及びアルブミン透過阻止率を測定したところ、０．２％のアルブミン水溶液の透水量は２０(ml ／hr, m2, mmHg) でアルブミン阻止率は９９．０％であった。
【００２２】（実施例２）実施例１において得られた透析膜を０．０６ｔｏｒｒの酸素圧下で１００Ｗ、２０秒の条件でプラズマ処理し、実施例２の透析膜を得た。この透析膜について、前記同様透水量及びアルブミン透過阻止率を測定したところ、透水量は２１(ml ／hr, m2, mmHg) でアルブミン阻止率は９８．２％であった。
【００２３】（比較例１）アタクチックポリメタクリル酸メチルとアイソタクチックポリメタクリル酸メチルをジメチルスルホキシド中で加熱溶解し、実施例１と同様の方法で製膜し、含水率６５％の含水メタクリル酸メチル重合体からなる比較例１の透析膜を得た。この比較例１の透析膜について透水量及びアルブミン透過阻止率を測定したところ、０．２％のアルブミン水溶液の透水量は３３(ml ／hr, m2, mmHg) でアルブミン阻止率は８８％であった。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述した如く、この発明は微生物によって分解される生分解性高分子が主成分とされてなることを特徴とする透析膜であるから、前記実施例からも明らかな如く、極めて良好な透水性を示すと同時にアルブミンなどの有用血漿タンパクの透過阻止率が極めて高く、しかも微生物によって分解可能な高分子を材料としているため、血液適合性などの生体適合性が良好で、長期透析患者などの透析膜として優れた適用性を示す透析膜となる効果を奏する。また、特に一般式８（化８）にて示される脂肪族ポリエステルを主成分として使用すると生体適合性が極めて良好な透析膜となる効果を奏する。さらに、この透析膜に親水性部位を導入すると、透水性がより向上されるという効果を奏する。
【化８】
（但し、式中ｘは０以上の整数、ｙ，ｚは１以上の整数で、Ｒは水素、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、末端にハロゲン原子又は水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基のいずれかの官能基を持つ飽和脂肪族炭化水素基を示す。）
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は透析膜に係り、その目的は極めて良好な透水性を示すとともに、同時にアルブミンなどの有用血漿タンパクの透過阻止率が極めて高い優れた選択透過性を示し、しかも血液適合性などの生体適合性にも優れた透析膜の提供にある。
【０００２】
【発明の背景】腎不全に対する治療法の一つとして採用されている透析療法、特に血液透析療法は、腎移植が定着されていない現状を背景に、我が国において現在ではほぼ確立された治療法となっている。しかし、長期透析例の増加や患者の高齢化、原疾患の多様化などから、治療技術の進歩に寄せられている期待は大きく、腎移植が腎不全の解決策として確立していない現状では、透析療法の向上、すなわち透析効率の向上が常に要望され続けている。この透析効率に非常に大きく関係しているのが透析膜の性能である。一般に透析膜には、蛋白やビタミンなどの体内有用物質は透過させないが、尿毒症の原因物質とされる尿素窒素やクレアチニンなど体内に蓄積される有害代謝産物は良好に透過させるという選択透過性を有することが要求されている。また、透析患者では尿量の現象が著しく、水分の除去が患者にとって切実な問題とされているため水分透過性が良好であることも要求されている。さらに、透析膜は患者の血液と直接接触するものであるから、生体に対する適合性も要求されている。この生体適合性では、血液との接触により相互反応、例えば血液の凝固、粘着などを生じさせない血液適合性が備わっていることが重要要素として挙げられている。また、上記した諸性能以外に吸水状態での強度、伸度等の力学的な性能も必要とされている。
【０００３】透析膜としては古くからセロファン膜が使用されていたが、性能の向上を目標に膜素材の開発が急激に進められ、セロファン膜以外の種々の素材が透析膜として使用されるようになってきている。透析膜の膜素材としては、再生セルロース、置換型セルロース（酢酸セルロース、改良セルロース）などセルロース系の膜と、ポリメチルメタクリレイト（ＰＭＭＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、エチレンビニルアルコール共重合体（エヴァール膜）などの合成樹脂系膜とに大別されているが、最近では生体適合性などの観点から合成樹脂系の膜の使用が主流になりつつある。
【０００４】
【従来の技術】セルロース系以外の合成樹脂膜としては、例えば特公昭53−6249号公報において、アイソタクチック部分とシンジオタクチック部分を有する含水メタクリル酸メチル重合体からなる透析膜が開示されている。この含水メタクリル酸メチル重合体からなる透析膜では、従来の膜と比べると高い含水率が得られ、しかも含水率が高いにもかかわらず機械的強度に優れ、且つ高い透過性が得られる合成膜であった。さらに人工腎臓用の透析膜として、やはり、より透水性を向上させた各種のポリメタクル酸メチル系の合成膜も開発されてきている。一方、血液透析においては、血液の体外循環が不可欠であり、しかも生体血液は直接透析膜と接触されるので、血液透析療法に際しては、血液の凝固を防ぐために通常ヘパリンなどの抗凝固剤が使用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般に透析膜では、透水性を大きくすると、その反面、分画される分子量も大きくなってしまう傾向があった。従って、前記した特公昭53−6249号公報にて開示されている透析膜や近年開発されている透水性の向上を目的とした各種のポリメタクリル酸系の合成膜でも、透水性の向上に伴い分画される物質の分子量が大きくなってしまい、有害代謝産物以外にアルブミンなどの体内有用物質も透過させやすくなってしまうという課題が存在した。一方、抗凝固剤として従来より使用されているヘパリンについては、近年、その長期使用による副作用が問題となってきている。従って、ヘパリンなどの抗凝固剤の使用は最少限に抑制し、代わって透析膜自体の抗血液凝固性を向上させることが要求されるようになってきた。そこで業界では、尿素窒素やクレアチニンなど体内の有害代謝産物は良好に透過させる反面アルブミン等の有用血漿タンパクの透過を極めて高率に阻止することのできる優れた選択透過性を発現すると同時に、良好な透水性をも兼ね備え、しかも抗血液凝固性などの生体適合性に優れた透析膜の創出が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明では微生物によって分解される生分解性高分子が主成分とされてなることを特徴とする透析膜を提供することにより、前記従来の課題を悉く解消する。
【０００７】
【発明の構成】以下、この発明に係る透析膜の構成について詳述する。この発明では、透析膜の主成分として微生物によって分解される生分解性高分子が使用される。微生物による分解（生分解）とは、具体的に述べると、微生物が細胞外に分泌する酵素による分解であり、この生分解に関与する酵素としては、加水分解酵素や酸化還元酵素などが挙げられるが特に限定はされない。このような微生物によって分解される生分解性高分子は微生物により、或いは化学的手法によって合成され、生分解性を有していれば特にその構造は限定はされないが、一般式２（化２）にて示される脂肪族ポリエステルが好ましく使用される。
【化２】
（但し、式中ｘは０以上の整数、ｙ，ｚは１以上の整数で、Ｒは水素、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、末端にハロゲン原子又は水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基のいずれかの官能基を持つ飽和脂肪族炭化水素基を示す。）
【０００８】微生物により合成される代表的な生分解性高分子としては、一般式３（化３）で示されるポリ−３−ヒドロキシブチレート（以下、ＰＨＢと記す）が挙げられる。
【化３】
（但し、式中ｎは１以上の整数を示す。）
【０００９】このＰＨＢは熱可塑性の高分子物質で、エネルギー貯蔵物質として多くの微生物の菌体内に蓄積されるポリエステルである。しかし、ＰＨＢは高結晶性であるために耐衝撃性に劣り、硬くて脆い材料でもあるため、結晶化度に依存する耐衝撃性、生産コストの観点から共重合体ポリエステルがより好ましく用いられる。このような共重合体ポリエステルの構成単位としては、３−ヒドロキシブチレート単位（以下、３ＨＢと記す）、４−ヒドロキシブチレート単位（以下、４ＨＢと記す）、３−ヒドロキシバリレート単位（以下、３ＨＶと記す）、３−ヒドロキシプロピオネート単位（以下、３ＨＰと記す）の中から、目的とする透析膜の要求特性に応じて適宜選択されることが好ましいが、特に限定されるものではない。
【００１０】また、生分解性高分子を微生物により合成する方法としては、例えばポリエステル合成能を有する微生物を、まず栄養豊富な培地において菌体を増殖させる前段培養と窒素、リンあるいは各種無機栄養素といった菌体の成長の必須成分のうちのいずれか一つを制限して菌体内にポリエステルを生成、蓄積させる後段の培養との２段階にて培養する方法がある。このように後段の培養において窒素等の成長必須成分のいずれか一つを全く含まないか、もしくは培養中で成長必須成分を枯渇させることにより、菌体の成長が制限され、ポリエステルの合成が効率良く行える。
【００１１】ポリエステル合成能を有する微生物としては、例えばAlcaligenes eutrophusH 16、 Alcaligenes faecalis 、Alcaligenes latus などのアルカリゲネス属、Pseudomonas acidovorans 、Pseudomonas oleovoransなどのシュードモナス属、Paracoccus denitrificans、Rhodospirillum rubrum などが好適に例示されるが特に限定はされない。また、この培養法としては、回分式方法、あるいは連続培養のいずれを用いてもよく、特に限定はされない。前段の培養により増殖させた菌体は、濾過あるいは遠心分離などにより培養液と分離し、後段の培養へと移行されるか、もしくは前段の培養において菌体を増殖する過程で、培地中の成長に必須の成分のうちの少なくとも一つが消費された後に後段の培養へと移行される。この培養条件としては、前段及び後段のいずれもそれぞれ温度20〜40℃程度、pH６〜10程度の範囲内において好気的に培養する。
【００１２】この際、成長の必須成分としてはカリウムやマグネシウムなどの無機栄養素よりも、窒素若しくはリンを制限した方がポリエステルの生成、蓄積には好適であるが、特に限定はされない。培地成分としては、炭素源として、グルコース、フラクトース、マンノース等の糖類、メタノール、エタノール、酢酸、酪酸などの合成炭素源、酵母エキス、ペプトン、肉エキスなどの天然物等が好適な実施例として例示されるが、特に限定されるものではない。また、窒素源としてはアンモニア、アンモニウム塩、硝酸塩などの無機窒素化合物、ペプトン、酵母エキス、肉エキスなどの有機窒素化合物等が好適に例示される。リン源としては、リン酸塩が、さらに無機栄養素としてはカリウム、マグネシウム、カルシウム、鉄、マンガン、コバルト、亜鉛、銅等の無機塩の陽イオンが好適に与えられる。
【００１３】このように微生物を用いた合成法においては、菌体内にポリエステルを生成、蓄積させる後段の培養において、得ようとする脂肪族ポリエステルの構造により選択された任意の炭素源が単一または混合で使用される。この基質は、後段の培養中に連続で用いた方が好ましいが、一部分でも用いられればよく、また数回に分けて与えてもよい。培養終了後、濾過あるいは遠心分離などにより培養液から菌体を分離し、菌体内に蓄積されたポリエステル共重合体を抽出する。この抽出方法としては特に限定はされないが、例えばクロロホルムのような溶剤で抽出し、この抽出液をヘキサンなどの貧溶媒で沈殿させることによって容易に得ることができる。
【００１４】以上のような微生物合成法では、使用される微生物及び後段培養において使用される炭素源とは、得ようとする高分子物質の構造により種々選択することができる。つまり、一般式４（化４）にて示される３ＨＢからなるホモポリマーを合成する場合、前記したポリエステル生産能を有する微生物のうちの一種を用い、この微生物を前記した前段と後段の２段培養法にて培養し、特に後段の培養時において炭素源として、例えばグルコース、フラクトース、酢酸、酪酸、メタノールなどを用いればよい。
【化４】
（但し、式中ｎは１以上の整数を示す。）
【００１５】また、一般式５（化５）にて示される３ＨＢと３ＨＶとの共重合体（Ｐ（３ＨＢ−co−３ＨＶ））（以下、Ｐはポリマーを示すものとする）を合成する場合には、微生物としてAlcaligenes eutrophus を用い、特に後段の培養時に炭素源としてプロピオン酸、吉草酸などを用いればよい。
【化５】
（但し、式中ｘ，ｙは１以上の整数を示す。）
【００１６】さらに一般式６（化６）にて示される３ＨＢと４ＨＢと記す）との共重合体（Ｐ（３ＨＢ−co−４ＨＢ））を合成する場合には、Alcaligenes eutrophus を微生物として用い、特に後段の培養時において炭素源として４−ヒドロキシ酪酸、1,4 −ブタンジオールなどを用いればよい。
【化６】
（但し、式中ｘ，ｙは１以上の整数を示す。）
【００１７】また、微生物の中でも特に Pseudomonas oleovorans を用い、後段の培養時においてオクタン酸、ノナン酸等を用いると一般式７（化７）の繰り返し単位にて示されるポリヒドロキシアルカノエート（以下ＰＨＡと記す）を合成することができる。
【化７】
（但し、式中ｍは２〜８の整数、ｎは１以上の整数を示す。）
【００１８】一方、化学的手法により生分解性高分子を合成する方法としては、例えばトリエチルアルミニウム（ＡｌＥｔ3 ）やジエチル亜鉛（ＺｎＥｔ2 ）と水やアルコールとを反応させて合成した開始剤あるいはメチルアルミノキサンを用いて、ラクトンを開環重合することにより、β−ブチロラクトンからは３ＨＢホモポリマーを、ε−カプロラクトンからはポリカプロラクトン（以下、ＰＣＬと記す）を合成する方法を例示することができる。
【００１９】この発明の透析膜では以上のような生分解性高分子を主成分とするが、透析膜の膜型状としては特に限定はされず、例えば平膜型や中空糸型などが好適に採用される。また、これら型状を有する透析膜の製造方法についても特に限定はされず、公知の湿式法等が好ましく用いられる。但し、平膜型或いは中空糸型の膜を紡糸する際に用いられる溶媒としては、生分解性高分子を溶解し得ること、及び凝固剤と相溶可能なものであることが必要である。このような溶媒の具体例としては、特に限定されるものではないが、アセトン、クロロホルム等が好ましく例示される。
【００２０】さらにこの発明の透析膜では、親水性を増大させ、透水性を向上させるために膜表面に親水性部位を導入してもよい。親水性部位としては特に限定はされないが、−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＳＯ2 Ｈ、−ＣＯＮＨ2 、−ＣＯＮＨ−などが好適に例示される。このような親水性官能部位の導入法としては、特に限定されるものではないが、プラズマ、エキシマーレーザー、スパッタリング等の電気処理により、高分子材料に反応活性点を生じさせ、親水性部位を含んだモノマーをグラフト又はブロック共重合させる方法が好適に採用できる。
【００２１】
【実施例】以下、実施例を挙げてこの発明に係る透析膜の効果をより一層明確なものとする。
（実施例１）シュードモナス・アシドボランス(Pseudomonas acidovorans) IFO-13582 を用いてポリエステルを合成した。まず、蒸留水１リットル中にポリペプトン 10g、酵母抽出物 10g、(NH4)2SO45g、肉エキス5gを混合して培養液を調製し、この培養液中で菌体を26℃、48時間培養して菌体を増殖させ、前段培養を行った。前段培養終了後、遠心分離により菌体を分離した。リン、マグネシウム、微量元素等の無機栄養素、及び炭素源として1,4-ブタンジオール、1-ペンタノールを用い、下記の処方に従って培養液を調製した。この培養液をpH7.0 に調製した後、分離された菌体をこの培養液に移行した。この培養液にて26℃で96時間後段培養を行い、ポリエステル共重合体の菌体内での生成、蓄積を行った。
（蒸留水１リットル中）
K2HPO4 5.8g MgSO4 0.12gK2PO4 3.7g 1,4-ブタンジオール 4.0g※微量元素 1ml 1-ペンタノール 1.0g※ 微量元素溶液とは、１Ｎ塩酸中に下記の無機栄養素を含むものである。
FeSO4・7H2O 2.78g CaCl2・2H2O 1.67gMnCl2・4H2O 1.98g CuCl2・2H2O 0.17gCoSO4・7H2O 2.81g ZnSo4・7H2O 0.29g培養終了後、遠心分離により菌体を培養液から分離し、水洗いした後クロロホルムで抽出した。抽出液をいったん濃縮し、この濃縮液にヘキサンを加えて、得られたポリエステルを沈殿させた。沈殿物を回収し、乾燥して微生物由来の生分解性ポリエステルを得た。得られたポリエステルの組成はプロトン磁気共鳴スペクトル及びカーボン磁気共鳴スペクトル分析の結果から３ＨＢ，３ＨＶ，４ＨＢからなることが同定され、４ＨＢが８８％、３ＨＢが５％、３ＨＶが７％（モル％）であった。このようにして得られたポリエステルをアセトン溶媒中で１〜５時間加熱溶解した（尚、この際の溶解濃度は１５％とした）。この溶液を約100 ℃のガラス板上にアプリケーターを用いて流延キャストし、氷冷中で凝固させて実施例１の透析膜を得た。この透析膜について、透水量及びアルブミン透過阻止率を測定したところ、０．２％のアルブミン水溶液の透水量は２０(ml ／hr, m2, mmHg) でアルブミン阻止率は９９．０％であった。
【００２２】（実施例２）実施例１において得られた透析膜を０．０６ｔｏｒｒの酸素圧下で１００Ｗ、２０秒の条件でプラズマ処理し、実施例２の透析膜を得た。この透析膜について、前記同様透水量及びアルブミン透過阻止率を測定したところ、透水量は２１(ml ／hr, m2, mmHg) でアルブミン阻止率は９８．２％であった。
【００２３】（比較例１）アタクチックポリメタクリル酸メチルとアイソタクチックポリメタクリル酸メチルをジメチルスルホキシド中で加熱溶解し、実施例１と同様の方法で製膜し、含水率６５％の含水メタクリル酸メチル重合体からなる比較例１の透析膜を得た。この比較例１の透析膜について透水量及びアルブミン透過阻止率を測定したところ、０．２％のアルブミン水溶液の透水量は３３(ml ／hr, m2, mmHg) でアルブミン阻止率は８８％であった。
【００２４】
【発明の効果】以上詳述した如く、この発明は微生物によって分解される生分解性高分子が主成分とされてなることを特徴とする透析膜であるから、前記実施例からも明らかな如く、極めて良好な透水性を示すと同時にアルブミンなどの有用血漿タンパクの透過阻止率が極めて高く、しかも微生物によって分解可能な高分子を材料としているため、血液適合性などの生体適合性が良好で、長期透析患者などの透析膜として優れた適用性を示す透析膜となる効果を奏する。また、特に一般式８（化８）にて示される脂肪族ポリエステルを主成分として使用すると生体適合性が極めて良好な透析膜となる効果を奏する。さらに、この透析膜に親水性部位を導入すると、透水性がより向上されるという効果を奏する。
【化８】
（但し、式中ｘは０以上の整数、ｙ，ｚは１以上の整数で、Ｒは水素、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、末端にハロゲン原子又は水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基のいずれかの官能基を持つ飽和脂肪族炭化水素基を示す。）
【特許請求の範囲】
【請求項１】 微生物によって分解される生分解性高分子が主成分とされてなることを特徴とする透析膜。
【請求項２】 前記生分解性高分子が一般式１（化１）にて示される脂肪族ポリエステルであることを特徴とする請求項１に記載の透析膜。
【化１】
（但し、式中ｘは０以上の整数、ｙ，ｚは１以上の整数で、Ｒは水素、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、末端にハロゲン原子又は水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基のいずれかの官能基を持つ飽和脂肪族炭化水素基を示す。）
【請求項３】 前記透析膜に親水性部位を導入してなることを特徴とする請求項１乃至３に記載の透析膜。
【請求項１】 微生物によって分解される生分解性高分子が主成分とされてなることを特徴とする透析膜。
【請求項２】 前記生分解性高分子が一般式１（化１）にて示される脂肪族ポリエステルであることを特徴とする請求項１に記載の透析膜。
【化１】
（但し、式中ｘは０以上の整数、ｙ，ｚは１以上の整数で、Ｒは水素、飽和脂肪族炭化水素基、不飽和脂肪族炭化水素基、末端にハロゲン原子又は水酸基、カルボキシル基、スルホン基、アミノ基のいずれかの官能基を持つ飽和脂肪族炭化水素基を示す。）
【請求項３】 前記透析膜に親水性部位を導入してなることを特徴とする請求項１乃至３に記載の透析膜。
【公開番号】特開平６−１６９９８８
【公開日】平成６年（１９９４）６月２１日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−３５０６８６
【出願日】平成４年（１９９２）１２月３日
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【公開日】平成６年（１９９４）６月２１日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）１２月３日
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
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