AT308279B - Vorichtung zur selektiven Abtrennung von Aminosäuren und definierten Proteinen im Blut - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur selektiven Abtrennung von Aminosäuren und definierten Proteinen im Blut durch enzymatischen Abbau für therapeutische Zwecke. Eine solche Behandlung ist wünschenswert bei der Behandlung von Tumoren, deren Wachstum eine normale Konzentration einer spezifischen Aminosäure oder mehrerer Aminosäuren im Blut erfordert, wie dies bei genetisch bedingten metabolischen Erkrankungen z. B. Phenylketonurie der Fall ist. Transaminierung von Alanin und Glutaminsäure oder oxydative Desaminierung von Aminosäureoxydasen sind Beispiele einer selektiven Trennung im hier vorliegenden Sinne. Ein Beispiel einschlägiger Proteine sind saure lösliche Proteine, die reich an Glutaminsäure sind und ein Molekulargewicht von 4000 bis 30000 haben. 



   Bisher ist es in der Praxis unmöglich gewesen, selektiv Aminosäuren und definierte Proteine zu therapeutischen Zwecken aus menschlichem und tierischem Blut abzutrennen. 



   Es ist bekannt, dass die für die selektive Abtrennung erforderlichen Enzyme nicht nur teuer und schwer herzustellen sind, sondern auch eine sehr begrenzte aktive Lebensdauer haben, wenn sie in freiem Zustand in Lösung vorliegen, dass sie aber anderseits stabilisiert werden und ihre Aktivität über beträchtlich längere Zeitspannen behalten, wenn sie an der Oberfläche einer geeigneten Trägersubstanz fixiert werden. Es gibt zwei bekannte Arten solcher Substanzen, nämlich Collagen, das beispielsweise bei Herstellung mit Formaldehyd und Phenol ausreichend widerstandsfähig und geeignet für den betreffenden Zweck ist, und Polymere und Mischpolymere, wie Polyacrylnitril. 



   Das betreffende Enzym wird in bekannter Weise an diese beiden Substanzen gekuppelt. In ähnlicher Weise wird Heparin an die Trägersubstanz durch ionische Bindungen gekuppelt, um sie nichttrombogen zu machen. 



   Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zu schaffen, die eine Substanz der vorgenannten Kategorie mit ausreichend grosser aktiver Oberfläche enthält, um beim Durchfluss des Blutes an der aktiven Oberfläche die entsprechende Aminosäure oder Säuren und Protein bzw. Proteine selektiv abzutrennen und die Konzentration dieser Substanzen im Blut während der Anlegung des Gerätes ganz beträchtlich herabzusetzen. 



   Erfindungsgemäss wird dies erreicht durch eine einen geschlossenen Kreislauf für das Blut bildende Leitung mit undurchlässigen Wänden, in welcher Träger mit dem notwendigen Enzym und gegebenenfalls Heparin versehener aktiver Oberflächen angeordnet sind. Der Fliesswiderstand in dem Gerät ist nicht grösser als er durch die Pumpwirkung des Herzens eines Patienten von guter oder relativ guter Gesundheit überwunden werden kann. 



  In solchen Fällen, wo das Herz nicht allein in der Lage ist, den   Fliesswiderstand   durch das Gerät allein zu überwinden, wird eine übliche Blutpumpe in Reihe mit dem Gerät geschaltet. Auf der andern Seite kann die aktive Oberfläche auch so gestaltet werden, dass sie einen zusammenhängenden Teil mit einer Blutpumpe besonderen Aufbaus bildet, so dass das erwähnte Gerät fortgelassen werden kann. Im letzteren Fall wird die medizinisch aktive Substanz in geeigneter Weise auf der Pumpenmembran festgelegt. 



   Unabhängig von der Konstruktion ist das Gerät mit einem Manometer zur Kontrolle des Blutdruckes und mit einem thermostatisch gesteuerten Temperaturregler zur Einhaltung der Temperatur des hindurchfliessenden Blutes im wesentlichen auf Körpertemperatur ausgerüstet. 



   Es ist zweckmässig, dass die in dem Gerät vorhandene Blutmenge so klein wie möglich gehalten wird, ohne dass der Widerstand des hindurchgehenden Blutflusses eine unerwünschte Höhe erreicht. Die Oberfläche, auf der die aktive Substanz aufgebracht wird, kann verschiedenerlei Form haben. Beispielsweise kann die Oberfläche zylindrisch oder bogenförmig sein, und das Material kann ein Gewebe sein oder Kordel- oder Faserstruktur haben. Es kann aber auch ein Zellmaterial von im wesentlichen offener Struktur aufweisen. 



   Wenn die aktive Oberfläche in Form eines Schlauches von weitem Durchmesser oder in Form mehrerer engerer Schläuche gewählt wird, die parallelgeschaltet sind und vom Blut durchflossen werden, so muss jeder Schlauch aussen mit einem äusseren Gehäuse in Form eines Kunststoff- oder Metallrohres oder eines Hohlzylinders versehen werden, der aus geeignetem Material gefertigt ist, um eine Dialyse zwischen dem Blut und der Flüssigkeit in dem Temperaturregler zu verhindern und als Sicherheitsmassnahme für den Fall eines Bruches des darin verlegten Schlauches zu dienen. Bei den übrigen der vorerwähnten Formen, in denen die aktive Oberfläche angebracht werden kann, liegt die Oberfläche und damit die aktive Substanz im Blutstrom, so dass die vorgenannte Sicherheitsmassnahme vermieden ist.

   Wenn die aktive Substanz in Bogenform verwendet wird, ist es zweckmässig, mehrere parallele Membrane oder Diaphragmen in Form von planen Bögen, konzentrischen Rohren, schneckenförmig gewickelten Rollen, gefalteten, gewellten Oberflächen oder Kombinationen dieser Ausführungsformen anzuordnen, um eine grosse aktive Oberfläche innerhalb eines kleinen Volumens zu erhalten. Die Breite des Spaltes zwischen den aktiven Oberflächen ist so angepasst, dass der Fliesswiderstand des Blutes durch das Gerät relativ niedrig ist. Die Membranen sind in ihrer genauen Lage mittels Rahmenwerken, Trägern, Abstandsstücken   od. dgl.   festgelegt.

   Wenn die aktiven Oberflächen aus faserigem oder Zellmaterial gefertigt sind, können geeignete Körper aus dem Material hergestellt und dem Hohlraum in dem Gerät angepasst werden, wo die selektive Abtrennung stattfinden soll, wie z. B. Zylinder oder Parallelepipeda. Es versteht sich, dass mit der Bezeichnung Membran jeder dünnwandige Teil unabhängig von der Gesalt gemeint ist. 



   Das Gerät wird in folgender Weise gebraucht. Die mit dem Enzym oder den Enzymen zur Abtrennung der Aminosäure oder des Proteins, das gemäss der Diagnose aus dem Blut entfernt werden soll, zubereitete aktive 

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 Substanz wird in das Gerät in der gewählten Form   z. B.   als Membran, Schläuche oder Schnecken eingesetzt, die sich dem Gerät anpassen lassen. Dann wird der Temperaturregler eingeschaltet, und nach Erreichung der gewünschten Temperatur werden die   Einlass- und   Auslassschläuche des Gerätes in bekannter Weise an die Arterie bzw. eine Vene im Arm eines Patienten angeschlossen. 



   Vor dem Anschluss des Schlauches an die Vene wird das Manometer überprüft, um zu gewährleisten, dass der Blutdruck des Patienten ausreicht, um eine ausreichende Blutmenge durch das Gerät fliessen zu lassen. Wenn dieses mit einer Blutpumpe ausgerüstet und der Blutdruck nicht ausreichend ist, um den Widerstand des Gerätes zu überwinden, soll die Blutpumpe in Betrieb gesetzt werden. Wenn das Gerät nicht mit einer Blutpumpe versehen ist und die vorgenannten Bedingungen herrschen, soll das Gerät gegen ein solches ausgetauscht werden, das mit einer Blutpumpe ausgerüstet ist. Während des Behandlungsverfahrens, insbesondere bei Erstreckung über längere Zeiten kann es notwendig sein, das Verfahren zu unterbrechen, um die aktive Oberfläche gegen eine neue auszutauschen, beispielsweise wenn das ursprüngliche Enzym bzw. die Enzyme vollständig oder teilweise verbraucht sind.

   Nach abgeschlossener Behandlung werden die Anschlüsse an die Blutgefässe entfernt, und der Patient wird bandagiert. 



   Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an Hand der Zeichnungen.   Fig. 1   zeigt die grundsätzliche Ausführung des Gerätes nach der Erfindung, Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Schlauches, der mit einem Schutzgehäuse versehen und zur Verwendung bei dem selektiven Trennprozess bestimmt ist, Fig. 3 zeigt in Draufsicht eine Ausführungsform der aktiven Oberfläche in Form eines ebenen Bogens, Fig. 4 bis 8 zeigen Beispiele anderer Ausführungsformen für das aktive Bogenmaterial, das gefaltet oder gerollt sein kann, Fig. 9 zeigt ein Einzelstück aus Fasermaterial, Fig. 10 zeigt ein Einzelstück aus zellhaltigem Material,   Fig. 11   ist ein Schnitt durch eine Membran, die mit aktivem Material überzogen ist und mit einer Blutpumpe zusammenarbeitet. 



   Bei der Ausführungsform der   Fig. 1   wird Blut aus der Arterie--l--durch einen   Abgabeschlauch--2--   zur Einlassseite einer   Blutpumpe --4-- üblichem   Aufbaues abgezogen, die mit einer Umgehungsleitung mit   Ventilen--6,   7 und 8--versehen ist. Wenn das Herz des Patienten nicht in der Lage ist eine ausreichende Blutmenge durch das Gerät zu pumpen, wird die Blutpumpe eingeschaltet, während das Ventil-7geschlossen ist und die Ventile-6 und 8-offen sind. Wenn das Herz des Patienten stark genug ist, das Blut durch das Gerät zu bewegen, wird die   Blutpumpe --4-- durch Öffnung   des   Ventils--7--und   Schliessung der   Ventile--6   und   8--umgangen.   



   Das Blut geht durch den   Schlauch --9-- von   der Druckseite der Blutpumpe zur Einlassseite der   Anordnung --10-- für   die selektive Abtrennung. Wenn man im voraus weiss, dass die Pumpleistung des Herzens 
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 der Ausführungsform der Fig. l hat das System die Form eines einfachen schraubenlinienförmigen Rohres   - -14--,   das mit der   Einlassseite-11-und   der   Auslassseite-15-des Gerätes   verbunden ist.   Fig. 2   ist ein Schnitt durch das   Rohr-14--,   welches gemäss Fig. l aufgewickelt ist.

   Es besitzt ein äusseres   Schutzgehäuse-16-aus   Kunststoff, Glas oder Metall und einen inneren   Schlauch --17-- aus   Collagen, Polymer- oder Mischpolymermaterial, auf dem ein Enzym und Heparin aufgebracht worden ist. Falls das äussere   Schutzgehäuse --16-- nicht   ausreichend selbsttragend ist, wird das   Rohr-14-von   einem nicht dargestellten geeigneten Träger gehalten. Wenn es zweckmässig erscheint, kann das   Rohr--14--durch   zwei oder mehrere parallelgeschaltete Rohre beliebiger Form ersetzt werden, deren Querschnitt der Fig. 2 entspricht und die an einen Verteilerkasten und Sammelkasten angeschlossen sind. Diese Ausführungsform ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.

   An der Ausgangsseite-15-des   Gerätes-10-befindet   sich ein Manometer 
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 zurück. 



   Wenn man Collagen, Polymer- oder Mischpolymermaterial, das in der vorgenannten Weise zubereitet worden ist, in Form einer Membran verwenden will, wird das   Rohr --14-- der Fig. l   gegen eine geschlossene   Kammer-21-z. B.   in Gestalt eines Quaders, eines Parallelepipeds oder Zylinders ausgetauscht. Die Kammer hat gemäss Fig. 3 einen   Einlass --22-- und   einen Auslass-23-. Die Membran liegt im Inneren der Kammer   - -21--,   in Form eines oder mehrerer ebener   Bogen --24-- oder   gefalteter   Bogen-25--,   wie einer in   Fig. 4   gezeigt ist.

   Wenn die   Kammer-21-kreisförmigen   Querschnitt gemäss Fig. 5 hat, kann die Membran   - -26-- in Form   mehrerer konzentrischer Rohre angeordnet sein, die in geeignetem Abstand beispielsweise mittels   Haltern --27-- festgelegt   sind.   Fig. 6,   7 und 8 zeigen Beispiele anderer wahlweiser Ausführungsformen der Membran in Form von Spiralwicklungen-28--, gewellten   Spiralen --29-- mit   flacher Trägerspirale 

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   --30--   der aktiven Membran oder eines Trägermaterials und einer sternförmigen gefalteten Membran --31--. 



   Wie in Fig. 9 erläutert ist, können permeable filterartig   Körper-33-aus   Collagen, Polymer- oder Mischpolymermaterial in Form von faserigem   Material--32--in   Anpassung an die geschlossene Kammer der Fig. 3 und 5 hergestellt werden. 



   Wie in Fig. 10 gezeigt ist, können Einheiten aus Collagen, Polymer- oder Mischpolymermaterial mit im wesentlichen offener Zellstruktur--34--angefertigt werden, die sich in die geschlossene   Kammer--21--   nach Fig. 3 und 5 einpassen lassen. 



   Bei einer Vorrichtung zur selektiven Abtrennung von Aminosäuren und definierten Proteinen im Blut ist die die aktive Oberfläche bildende Trägersubstanz als ein Teil in einer Blutpumpe eingebaut und ganz oder teilweise mit Collagen, Polymer- oder Mischpolymermaterial überzogen, das in der vorgenannten Weise, wie in   Fig. ll   gezeigt, gefertigt ist. Hiebei ist eine aktive Schicht--37--aus dem vorgenannten Material an der   Pumpenmembran --36-- festgelegt.    



   Es versteht sich jedoch, dass die Vorrichtung zur selektiven Abtrennung von Aminosäuren und definierten Proteinen aus Blut nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist, sondern im Rahmen der Erfindung abgewandelt werden kann. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Vorrichtung zur selektiven Abtrennung von Aminosäuren und definierten Proteinen im Blut durch enzymatischen Abbau für therapeutische Zwecke,   gekennzeichnet durch   eine einen geschlossenen Kreislauf für das Blut bildende Leitung (14,16, 21) mit undurchlässigen Wänden, in welcher Träger (17,24, 25, 26,28, 30,31, 33,35, 36) mit dem notwendigen Enzym und gegebenenfalls Heparin versehener aktiver Oberflächen angeordnet sind. 
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Claims (1)

1. Schlauches (17) hat und mit einer äusseren Schutzhülle (16) zur Verhinderung der Dialyse und als Sicherheitseinrichtung für den Fall eines Bruches des inneren Schlauches versehen ist. EMI3.2 aus faserigem Material (32) besteht und die aktive Oberfläche dem Teil (Kammer 21) der Vorrichtung angepasst ist, worin die selektive Abtrennung stattfindet. EMI3.3 eine im wesentlichen offene zellartige Struktur besitzt und die aktive Oberfläche dem Teil (Kammer 21) der Vorrichtung angepasst ist, worin die selektive Abtrennung stattfindet.

   12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, g e k e n z e i c h n e t d u r c h einen Strömungswiderstand, der durch die vom Herzen eines Patienten erzeugte Pumpwirkung überwindbar ist.

   13. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine an die Vorrichtung (10) angeschlossene an sich bekannte Blutpumpe (4). EMI3.4