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신장은 독소를 소변으로 배출하는 등 생명 유지에 필수적인 많은 기능을 담당하고 있습니다。신부전과 같은 질병으로 신장 기능이 크게 저하된 환자는、체내 노폐물과 과도한 수분을 제거하기 위해 인공투석(혈액투석)이 필요함。인공 투석이 필요한 환자는 해마다 계속 증가하고 있습니다、일본 투석 의학회 통계 조사에 따르면、일본에서는 2021년 말 약 35만 명까지 증가하고 있습니다。그에 따라 투석에 사용되는 인공 신장의 수요는 해마다 증가하고 있다。본고에서는、종래에 비해 단시간에 경화할 수 있도록 개발한 당사의 인공 신장용 우레탄 포팅재에 대해 소개。

인공 신장이란

신장은、체내 노폐물과 과도한 수분을 배설、혈액이 산성으로 기울어지지 않도록 전해질 조절、호르몬을 분비하는 등 많은 기능을 가진 중요한 기관입니다、이 신장 기능이 저하되면、신장 대신 혈액을 정화하는 것이 필요합니다。혈액을 정화하는 방법은 여러 가지가 있습니다、가장 널리 사용되는 방법이 인공 투석。인공 투석은 혈액을 한번 체외로 제거、혈액의 노폐물과 과도한 수분을 제거한 후 다시 몸으로 되돌리는 방법、이를 위해 사용되는 투석기(다이얼라이저)를 일반적으로 인공 신장이라고 부른다(그림 1)。

대표적인 인공 신장은 길이가 30cm 정도의 원통형입니다、플라스틱 케이스(하우징) 안에 머리카락 몇 개 정도의 얇은 중공사라고 불리는 실이 약 1만개나 들어 있다(그림 2)。중공사는 밀짚처럼 중앙에 구멍이 뚫린 것입니다、그 구멍 안에 혈액、사의 외부를 투석액(체액에 가까운 농도의 전해질 수용액)이 흐른다。더、이 실은 작은 분자는 통과하지만 큰 분자는 통과하지 않는 미세한 구멍을 가진 반투막으로 만들어져 있습니다、이 멤브레인을 통해、몸에서 꺼낸 혈액과 투석액을 접촉시켜、큰 분자인 혈액 중의 혈구나 유용한 단백질 등은 투석액측에 통과시키지 않고、분자가 작은 우레아·요산 등의 노폐물이나 여분의 수분만을 투석액측에 송출한다。인공 투석에서는、혈액을 연속적으로 중공사에 통과시켜、몸의 혈액을 정화하는 중。

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인공 신장에 사용되는 중공사의 양쪽 끝을 묶어、이 양쪽 끝과 하우징을 고정하는 접착제는 인공 신장 용 포팅 재료입니다。바카라 전략가 환자의 혈액을 만지기 때문에、혈액 적합성과 높은 안전성이 요구됨。바카라 전략로서、이소시아네이트 성분과 폴리올 성분으로 구성된 2액형 우레탄 포팅재가 주류이다。이것은 우레탄이 혈액 적합성과 중공사 및 하우징과의 접착력이 뛰어나도록 설계하기 쉽습니다.、적당한 경도, 유연성, 강도를 가지고 있기 때문입니다。또한 원료가 되는 이소시아네이트나 폴리올도 저점도이다、온화한 조건에서 반응·고화할 수 있는 것도 이유의 하나이다。

안전성 및 사용 실적 관점에서、현재 우레탄 포팅재는 주로 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 구성되어 있다。이 이외에 폴리올 성분에는 촉매 작용이 있는 물질이 배합된다。해외에서 주석(Sn) 촉매를 사용하는 경우도 있지만、국내에서는 안전성에 있어 금속 촉매를 사용할 수 없기 때문에、대신 경화 반응을 촉진하는 기능을 갖는 아미노기 함유 폴리올 등이 사용된다。

포팅재의 성형방법과 요구되는 기능·물성

포팅 재료를 이용한 인공 신장의 성형 방법은 다음과 같다(그림 3)。① 주제(이소시아네이트 성분)와 경화제(폴리올 성분)를 2액 혼합기로 혼합。② 중공사를 하우징에 넣어、원심 회전하면서 하우징 양단부에 혼합액을 주입하여 성형。③ 원심 성형 후에 꺼내서 양생한다。④ 중공사를 개방하기 위해 불필요한 부분을 절단、캡을 넣고 물로 씻은 후、포장。이후、멸균 과정을 거쳐 최종 제품으로 병원에서 환자에게 사용。

중공사를 단단히 묶어、하우징에 접착 고정하려면、양쪽 끝의 중공사에만 균일하게 포팅 재료를 침투시켜야 함。그러기 위해서는 가능한 한 낮은 점도 및 증점 속도가 느린 포팅 재료가 선호된다。반면에、점도가 낮고 증점 속도가 너무 느리면 포팅재가 중공사의 구멍에서 중공사 내부로 들어가、불필요한 부분을 절단해도 폐색 부분이 남아서 문제가 발생할 수 있음。따라서 반응 고화시 점도와 증점 속도의 균형이 포팅재 개발의 중요한 포인트가 된다。

당사 포팅 소재 정보

우리는 우리가 지금까지 쌓아온 우레탄에 관한 기술과 지식을 살린다、인공 신장용 우레탄 포팅재 「폴리메디카」시리즈 개발、판매함。``폴리메디카 MA-130/MB-130''은 당사의 범용 포팅 소재입니다、적당한 점도와 증점 속도를 가짐、안전성이 높은 재료로 호평을 받았습니다。

근년、신장 기능이 감소한 환자 수가 증가함에 따라、인공 신장의 생산성 향상에 대한 요구가 증가하고 있습니다。생산성을 높이려면、중공사 사이의 충전성 향상을 위한 저점도화、절단까지의 양생 시간을 단축하기 위해 고속 경화가 필요함。일반적으로 고속 경화를 위해서는 경화 촉진 작용이 있는 아미노기 함유 폴리올의 함량을 늘리는 방법이 취해지고 있지만、이 방법으로 주입 시 혼합액의 점도가 높아짐、가사 시간(혼합액을 주입할 수 있는 시간)이 짧아지는 등、주입 시 작업성에 문제가 발생했습니다。이렇게、저점도와 고속 경화는 상반되는 특성이었지만、우리는 지금까지 쌓아온 폴리올 설계 기술에 의해、저점도 및 고속 경화를 양립하는 데 성공、『폴리메디카 MA-6002/MB-6002(개발품)』를 개발했다。

그림 4는 '폴리메디카 MA-6002/MB-6002'의 경화 거동의 이미지도를 보여준다。가로축은 인공 신장의 생산 공정 시간、세로축은 포팅 재료의 경화도입니다。또한、경화도에 대해、겔화까지 점도、겔화 후 경도 참조。청색 선을 기존의 포팅 재료、적선을 고속 경화 제품의 '폴리메디카 MA-6002/MB-6002'로 표시함。적색 선이 혼합 후 점도가 낮습니다、침투성이 우수함。또、경화 속도가 빠르기 때문에 단시간에 절단 가능한 경도에 도달하는 이상적인 거동을 나타냅니다。

실제로 당사 기존품 『폴리메디카 MA-130/MB-130』과 비교했을 경우의 성능・물성 및 경화 거동을 표 2、그림 5에 표시。『폴리메디카 MA-6002/MB-6002』는、당사의 기존 제품에 비해 혼합 후 점도가 낮음에도 불구하고、겔화 후 경화 속도가 빨라、생산성이 향상됨을 알 수 있습니다(표 2、그림 5)。저점도와 고속 경화를 양립시킨 '폴리메디카 MA-6002/MB-6002'는、인공 신장의 생산성 향상에 크게 기여할 수 있음。표 2는 성능과 물성치를 보여준다。이 모두 대표값、주형·유동성、성형 조건 등 고객별 조건에 맞는 맞춤설정도 가능。

향후 배포 및 작업

우리의 포팅 재료는 중공사 양단부 및 하우징 고정용으로 인공 신장 용도에 적합하지만、같은 구조를 가진 가정용 정수기 및 산업용 대형 정수기의 포팅 재료로도 사용할 수 있습니다。또、환경 오염 및 독성 측면에서 금속 촉매를 사용하지 않음、우리의 촉매 설계 기술을 활용한 금속 프리 촉매를 사용하는 것도 '폴리메디카' 시리즈의 특징이다。향후、생산성 향상 외에도、포팅 재료에서 용출물의 양을 줄이는 등、추가 안전성을 추구할 것으로 예상됨、경화 속도뿐만 아니라、안전성 측면에서도 개발이 진행 중。『폴리메디카』시리즈는、안전하고 고품질의 제품을 계속 제공함으로써 SDGs의 목표 3 '모든 사람에게 건강과 복지를'에 기여하는 제품입니다。앞으로도 더 좋은 품질의 제품을、일본은 물론 세계의 나라와 지역으로도 확장、사람들의 건강한 생활에 기여하겠습니다。