AT414211B - Determining functionality of surfactants, useful e.g. for diagnosis of respiratory disease when applied to pulmonary surfactant, comprises measuring electrokinetic properties - Google Patents

Determining functionality of surfactants, useful e.g. for diagnosis of respiratory disease when applied to pulmonary surfactant, comprises measuring electrokinetic properties Download PDF

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AT414211B AT0120802A AT12082002A AT414211B AT 414211 B AT414211 B AT 414211B AT 0120802 A AT0120802 A AT 0120802A AT 12082002 A AT12082002 A AT 12082002A AT 414211 B AT414211 B AT 414211B
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Abstract

Determining the quality and functional capacity of a surfactant (I) comprising measuring the electrokinetic potential (EP) or zeta potential (ZP) of a polymeric surface after adsorption of (I), is new.

Description

22

AT 414 211 BAT 414 211 B

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung der Güte bzw. Funktionsfähigkeit von pulmonalem Surfaktant.The present invention relates to a method for determining the quality of pulmonary surfactant.

Aus der WO 86/00707 ist ein Verfahren zur Bestimmung des Zeta-Potentials von Feststoffen 5 bekannt. Weiters sind Veröffentlichungen im Zusammenhang mit der Feststellung bzw. Messung elektrokinetischer Eigenschaften oder des Zeta-Potentials von unterschiedlichen Suspensionen bekannt, wobei jeweils ein Additiv zur Änderung von Oberflächeneigenschaften einer zu messenden Suspension verwendet wird (siehe beispielsweise http://www.dwi.rwth-aachen.de/lb/87.html, "Zeta-Potential-Messungen nach der Strömungspotentialmethode"; io http://www.colloidal-dynamics.com/ NewZPIntrorev.pdf, "Zeta probe Applications").From WO 86/00707 a method for determining the zeta potential of solids 5 is known. Furthermore, publications are known in connection with the determination or measurement of electrokinetic properties or the zeta potential of different suspensions, wherein in each case an additive is used for changing the surface properties of a suspension to be measured (see, for example, http: //www.dwi.rwth- aachen.de/lb/87.html, "zeta potential measurements according to the flow potential method"; io http://www.colloidal-dynamics.com/ NewZPIntrorev.pdf, "Zeta Probe Applications").

Die Bestimmung der Güte bzw. Funktionsfähigkeit von pulmonalem Surfaktant ist beispielsweise im Zusammenhang mit der Behandlung der sogenannten Schocklunge bzw. dem sogenannten Atemnotsyndrom von wesentlichem Interesse, da es bereits vor einem Auftreten des voll 15 ausgeprägten, klinischen Bilds eines ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome, Atemnotsyndrom) bzw. ALi möglich ist, aus dem Zustand bzw. der Beschaffenheit des pulmonalen Surfaktants therapeutische Maßnahmen zu treffen und somit vor dem vollständigen Auftreten des klinischen Bilds des ARDS eine Therapie zu beginnen. ARDS/ALI bzw. Atemnotsyndrom bezeichnet den rapiden Beginn einer progressiven Funktionsstörung der Lungen und ist im 20 wesentlichen charakterisiert durch eine diffuse, mikrovaskuläre Lungenschädigung, die in einer erhöhten Permeabilität der kleinen Gefäße und Alveolarmembran resultiert und zu einem nichtkardiogenen Lungenödem führt. Es ist derzeit bekannt, mit Hilfe einer sogenannten Broncho Alveolar Lavage (BAL) pulmonalen Surfaktant der Lunge eines Patienten zu entnehmen, worauf beispielsweise in einem aufwendigen Verfahren zur Bestimmung der Oberflächenspannung die 25 Güte bzw. der Zustand des pulmonalen Surfaktants bestimmt wird. Diese derzeit bekannten Verfahren sind nicht nur äußerst zeitaufwendig und erfordern eine komplizierte Apparatur, sondern erfordern zum Teil auch eine vergleichsweise große Menge an zu überprüfendem Surfaktant und bedeuten insbesondere aufgrund ihres Zeitaufwands die Gefahr, daß Therapievorschläge zu spät aus derartigen Messungen abgeleitet werden. Daher werden diese Metho-30 den in der Routine nicht angewendet.The determination of the quality or ability to function of pulmonary surfactant is, for example, in connection with the treatment of so-called shock lung or the so-called respiratory distress syndrome of significant interest, since it is already before the onset of the full clinical picture of ARDS (Acute Respiratory Distress Syndrome, Respiratory distress syndrome) or ALi, it is possible to take therapeutic measures from the condition or condition of the pulmonary surfactant and thus to start therapy before the complete appearance of the clinical picture of the ARDS. ARDS / ALI or respiratory distress syndrome is the rapid onset of progressive pulmonary dysfunction and is essentially characterized by diffuse microvascular lung injury resulting in increased permeability of the small vessels and alveolar membrane leading to non-cardiogenic pulmonary edema. It is currently known, with the help of a so-called bronchoalveolar lavage (BAL) pulmonary surfactant to remove the lung of a patient, whereupon, for example, in a complex method for determining the surface tension, the quality or the state of the pulmonary surfactant is determined. These currently known methods are not only extremely time consuming and require a complicated apparatus, but also partly require a comparatively large amount of surfactant to be tested and, in particular due to their time complexity, the danger that therapy proposals are derived too late from such measurements. Therefore, these methods are not used in the routine.

Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, ein Verfahren zur Bestimmung der Güte bzw. Funktionsfähigkeit von Surfaktant, insbesondere pulmonalem Surfaktant, zur Verfügung zu stellen, mit welchem eine rasche und genaue Bestimmung des Zustands des Surfaktants mög-35 lieh wird. Im Zusammenhang mit der Untersuchung von pulmonalem Surfaktant soll möglichst frühzeitig eine Therapie insbesondere für die Behandlung eines ARDS und/oder ALi, beispielsweise durch Bestimmung einer Gabe von exogenem Surfaktant ermöglicht werden.The present invention therefore aims to provide a method for determining the quality or operability of surfactant, in particular pulmonary surfactant, with which a rapid and accurate determination of the state of the surfactant is mög-35 lent. In connection with the investigation of pulmonary surfactant therapy should be possible as early as possible in particular for the treatment of ARDS and / or ALi, for example by determining a dose of exogenous surfactant.

Zur Lösung dieser Aufgaben ist das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung der Güte 40 bzw. Funktionsfähigkeit von Surfaktant im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das elektrokinetische Potential bzw. Zeta-Potential einer Polymeroberfläche nach einer Adsorption von pulmonalem Surfaktant durch eine Bestimmung des Strömungspotentials bzw. Strömungsstroms, durch ein Verfahren gewählt aus Elektroosmose, Elektrophorese oder Mikroelektrophorese bestimmt wird. Da pulmonaler Surfaktant fähig ist, beispielsweise auf Polymeroberflächen 45 zu absorbieren und damit deren Oberflächeneigenschaften zu verändern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, das elektronkinetische Potential bzw. daraus abgeleitet das Zeta-Potential einer Polymeroberfläche nach Adsorption des Surfaktants zu bestimmen, um daraus Rückschlüsse betreffend den Zustand bzw. die Güte bzw. Funktionsfähigkeit eines zu untersuchenden Surfaktants zu ermöglichen. Es läßt sich somit mit einem einfachen und kurzen Verfahren so selbst bei geringen Mengen von zur Verfügung stehendem Surfaktant dessen Zustand bzw. Eigenschaften bestimmen, so daß beispielsweise bei einer Veränderung des Zustands des pulmonalen Surfaktants unmittelbar entsprechende Maßnahmen bzw. Therapien, beispielsweise durch Verabreichung einer individuell abgestimmten Gabe von exogenem Surfaktant, an einen Patienten bzw. in einer Probe eingeleitet werden können. Neben einer raschen Ermittlung 55 des Zustands bzw. der Güte von Surfaktant ergibt sich durch das erfindungsgemäß vorgeschla- 3To solve these problems, the inventive method for determining the quality 40 and operability of Surfaktant essentially characterized in that the electrokinetic potential or zeta potential of a polymer surface after adsorption of pulmonary surfactant by a determination of the flow potential or flow, by a method chosen from electroosmosis, electrophoresis or microelectrophoresis is determined. Since pulmonary surfactant is capable of absorbing, for example, on polymer surfaces 45 and thus altering their surface properties, it is proposed according to the invention to determine the electron kinetics potential or, derived therefrom, the zeta potential of a polymer surface after adsorption of the surfactant, in order to draw conclusions regarding the condition or condition to enable the quality or functionality of a surfactant to be tested. It can thus be determined with a simple and short method so even with small amounts of available surfactant whose state or properties, so that, for example, in a change in the state of the pulmonary surfactant immediately appropriate measures or therapies, for example by administering an individual co-administered administration of exogenous surfactant to a patient or in a sample can be initiated. In addition to a rapid determination 55 of the state or the quality of Surfaktant resulting from the invention proposed 3

AT 414 211 B gene Verfahren der Bestimmung des elektrokinetischen Potentials bzw. des Zeta-Potentials auch die Möglichkeit, eine gegebenenfalls benötigte Surfaktantgabe genau abzustimmen, so daß eine Kostenoptimierung bei Einsatz von exogenem Surfaktant möglich wird.AT 414 211 B gene method of determining the electrokinetic potential or the zeta potential and the ability to fine-tune an optionally required surfaktantgabe so that a cost optimization when using exogenous surfactant is possible.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, daß als pulmonaler Surfaktant natürlicher, synthetischer und/oder rekombinanter Surfaktant eingesetzt wird. Neben den oben bereits angedeuteten Möglichkeiten der Bestimmung der Güte bzw. Funktionsfähigkeit von natürlichem Surfaktant insbesondere zur Unterstützung von Therapien, beispielsweise zur Behandlung von ARDS und/oder ALI, ist es mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, synthetischen und/oder rekombinanten, pulmonalen Surfaktant auf seine Funktionsfähigkeit und Güte dahingehend zu überprüfen, inwieweit beispielsweise neu entwickelte Surfaktants tatsächlich für bestimmte, vorgegebene Einsatzzwecke verwendbar sind. Es müssen somit nicht teure und aufwendige Untersuchungsverfahren durchgeführt werden, sondern es kann unmittelbar die Qualität bzw. Einsatzfähigkeit eines beispielsweise neu entwickelten, synthetischen Surfaktants durch Bestimmung des elektrokinetischen Potentials bzw. Zeta-Potentials überprüft bzw. ermittelt werden. Weiters ist es beispielsweise möglich, nach Festlegung bzw. Ermittlung von Kalibrier- bzw. Eichkurven bzw. -meßwerten für das elektrokinetische Potential bzw. Zeta-Potential von gesundem, pulmonalem Surfaktant dadurch das Auslangen zu finden, daß zu überprüfender, natürlicher, synthetischer und/oder rekombinanter, pulmonaler Surfaktant mit derartigen kalibrierten Meßwerten verglichen wird und daß daraus eine relative Güte bzw. Funktionsfähigkeit abgeleitet wird, während gegebenenfalls schwieriger zu ermittelnde, absolute Werte hiefür derart nicht unbedingt erforderlich sind. Die Wiederholung dieser Messungen kann auch zu einer Überprüfung des Therapieerfolges herangezogen werden.According to a preferred embodiment of the present invention, it is proposed that natural, synthetic and / or recombinant surfactant be used as the pulmonary surfactant. In addition to the abovementioned possibilities for determining the quality or functionality of natural surfactant, in particular for supporting therapies, for example for the treatment of ARDS and / or ALI, it is also possible with the method according to the invention to synthesize synthetic and / or recombinant pulmonary surfactant To check its functionality and quality to what extent, for example, newly developed Surfaktants are actually suitable for certain, predetermined uses. Thus, it is not necessary to carry out expensive and complex investigation methods, but it is possible to directly check or determine the quality or usefulness of, for example, a newly developed synthetic surfactant by determining the electrokinetic potential or zeta potential. Furthermore, it is possible, for example, after determination or determination of calibration or calibration curves or measured values for the electrokinetic potential or zeta potential of healthy, pulmonary surfactant, to find a way to check that more natural, synthetic and / or or recombinant pulmonary surfactant is compared with such calibrated readings and that a relative quality or functionality is derived therefrom, whereas possibly more difficult to determine absolute values for this are not absolutely necessary. The repetition of these measurements can also be used to check the therapeutic success.

Gemäß einer besonders bevorzugten Verfahrensführung wird vorgeschlagen, daß das elektrokinetische Potential bestimmt wird. In Abhängigkeit von dem Einsatz bzw. Verwendungszweck kann somit das elektrokinetische Potential bzw. daraus abgeleitet das Zeta-Potential des pulmonalen Surfaktants bei einer Adsorption auf einer Polymeroberfläche auf unterschiedliche Arten bestimmt werden.According to a particularly preferred procedure, it is proposed that the electrokinetic potential be determined. Depending on the application or intended use, the electrokinetic potential or, derived therefrom, the zeta potential of the pulmonary surfactant can thus be determined in different ways when adsorbed on a polymer surface.

In diesem Zusammenhang wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der Surfaktant in eine mit einer makroskopischen Polymeroberfläche und mit zwei Elektroden ausgestattete Meßzelle eingebracht wird und das Strömungspotential bestimmt wird, wobei es dadurch möglich wird, mit einer einfachen Vorrichtung zuverlässige Resultate zur Bestimmung der Güte bzw. Funktionsfähigkeit von Surfaktant zu erhalten. Das Strömungspotential einer Flüssigkeit, beispielsweise enthaltend den Surfaktant, gegenüber einer mit einer Polymeroberfläche ausgestatteten Meßzelle wird hiebei durch Anwenden bzw. Aufbringen von unterschiedlichen Drücken auf die Flüssigkeit bei gleichzeitiger Ermittlung des Potentials bzw. des Stroms an den Elektroden der Meßzelle bestimmt. Zur weiteren Verbesserung bzw. Vereinfachung der Verfahrensführung kann das in der Meßzelle aufgenommene Flüssigkeitsvolumen einer oszillierenden bzw. sich periodisch ändernden Druckbeaufschlagung unterworfen werden.In this connection, it is proposed according to a particularly preferred embodiment that the surfactant is introduced into a measuring cell equipped with a macroscopic polymer surface and with two electrodes and the flow potential is determined, thereby making it possible with a simple device reliable results to determine the quality or functional ability of Surfaktant to obtain. The flow potential of a liquid, for example containing the surfactant, with respect to a measuring cell equipped with a polymer surface is determined hiebei by applying or applying different pressures on the liquid with simultaneous determination of the potential or the current at the electrodes of the measuring cell. To further improve or simplify the process management, the liquid volume received in the measuring cell can be subjected to an oscillating or periodically changing pressurization.

Zur Erzielung eines entsprechend aussagekräftigen Resultats betreffend die Güte bzw. Funktionsfähigkeit von Surfaktant, insbesondere pulmonalem Surfaktant, wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgeschlagen, daß die makroskopische Polymeroberfläche von Fasern, Folien bzw. Membranen, insbesondere aus Zelluloseacetat oder Zellulosenitrat, gebildet wird. Eine derartige makroskopische Polymeroberfläche weist genau definierte bzw. definierbare Eigenschaften auf, so daß in Kenntnis der Beschaffenheit der Polymeroberfläche unmittelbar Rückschlüsse auf den Zustand des Surfaktants in Kenntnis des elektrokinetischen Potentials bzw. Zeta-Potentials möglich sind.To achieve a correspondingly meaningful result concerning the quality or functionality of surfactant, in particular pulmonary surfactant, it is proposed according to a further preferred embodiment of the method according to the invention that the macroscopic polymer surface of fibers, films or membranes, in particular of cellulose acetate or cellulose nitrate, is formed , Such a macroscopic polymer surface has well-defined or definable properties, so that it is possible to draw conclusions about the state of the surfactant in knowledge of the electrokinetic potential or zeta potential, knowing the nature of the polymer surface.

Zur Vermeidung einer Verfälschung des Ergebnisses bei der Ermittlung der Bestimmung der Güte bzw. Funktionsfähigkeit von natürlichem, pulmonalem Surfaktant wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß natürlicher, pulmonaler Surfaktant vorgerei- 4To avoid a falsification of the result in the determination of the determination of the quality or functionality of natural, pulmonary surfactant is proposed according to a further preferred embodiment that natural, pulmonary surfactant vorgere- 4

AT 414 211 B nigt, insbesondere physikalisch vorgereinigt, wird, wobei beispielsweise Zellen, Zellbestandteile oder dgl., entfernt werden. Eine derartige Vorreinigung, insbesondere physikalische Reinigung, ist mit bekannten Methoden ebenfalls einfach und rasch durchführbar und ermöglicht eine zuverlässigere Ermittlung des elektrokinetischen Potentials bzw. Zeta-Potentials des zu unter-5 suchenden pulmonalen Surfaktants ohne gegebenenfalls erforderliche, aufwendige Korrekturen.AT 414 211 B nigt, in particular physically prepurified, wherein, for example, cells, cell components or the like, are removed. Such a pre-cleaning, in particular physical cleaning, is also simple and quick to carry out with known methods and enables a more reliable determination of the electrokinetic potential or zeta potential of the pulmonary surfactant seeking to -5 without possibly required, complex corrections.

Zur weiteren Erleichterung der Feststellung der Güte bzw. Funktionsfähigkeit von pulmonalem Surfaktant wird gemäß einer weiters bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß in der io Meßzelle ein Puffer, insbesondere ein Phosphatpuffer mit einem pH von etwa 7, eingesetzt wird, wobei durch eine derartige Pufferung ebenfalls aufwendige Korrekturverfahren vermieden werden können.To further facilitate the determination of the quality or operability of pulmonary surfactant is proposed according to a further preferred embodiment, that in the io measuring cell, a buffer, in particular a phosphate buffer having a pH of about 7, is used, which also requires such a buffering correction process can be avoided.

Anstelle der Bestimmung des Strömungspotentials zur Ermittlung des Zeta-Potentials ist es 15 weiters möglich, insbesondere verdünnten Surfaktant in eine Meßzelle einzubringen, welche Latex- oder Pigmentpartikel enthält, wobei in diesen Meßzellen durch zwei Elektroden ein elektrisches Feld erzeugt wird, das die Wanderung der Latex- bzw. Pigmentartikel verursacht. Im Fall der Anwendung dieser Methode der sogenannten Mikroelektrophorese wird die Wanderungsgeschwindigkeit der Partikel bestimmt und daraus wiederum das Zeta-Potential abgeleitet, 20 um die Güte bzw. Funktionsfähigkeit von insbesondere pulmonalem Surfaktant zu ermitteln. In diesem Zusammenhang wird gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, daß der Surfaktant auf Latex- oder Pigmentpartikeln immobilisiert wird und die Wanderung bzw. Bewegung der Latex- oder Pigmentpartikel im elektrischen Feld der Meßzelle bestimmt wird. 25Instead of determining the flow potential for determining the zeta potential, it is also possible, in particular, to introduce diluted surfactant into a measuring cell which contains latex or pigment particles, wherein an electric field is generated in these measuring cells by two electrodes, which causes the migration of the latex - or pigmented article caused. In the case of the application of this method of so-called microelectrophoresis, the migration speed of the particles is determined and, in turn, the zeta potential derived therefrom in order to determine the quality or functional capability of, in particular, pulmonary surfactant. In this connection, it is proposed according to a particularly preferred embodiment that the surfactant is immobilized on latex or pigment particles and the migration or movement of the latex or pigment particles in the electric field of the measuring cell is determined. 25

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer in der beiliegenden Zeichnung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie daraus ableitbarer Resultate und auf Basis der angeschlossenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. In dieser zeigen: 30 Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung des elektrokinetischen Potentials bzw. Zeta-Potentials von insbesondere pulmonalem Surfaktant;The invention will be explained in more detail below with reference to an accompanying drawing of an apparatus for carrying out the method according to the invention and the results derived therefrom and on the basis of the attached exemplary embodiments. 1 shows a schematic view of an apparatus for carrying out the method according to the invention for determining the electrokinetic potential or zeta potential of, in particular, pulmonary surfactant;

Fig. 2 ein Diagramm des ermittelten Potentials für einen nichtfunktionsfähigen Surfaktant im Vergleich zu den theoretisch angegebenen Ergebnissen für einen funktionsfähigen, insbeson-35 dere pulmonalen Surfaktant; undFIG. 2 shows a diagram of the determined potential for a non-functional surfactant in comparison to the theoretical results for a functional, in particular pulmonary surfactant; FIG. and

Fig. 3 ein Diagramm des ermittelten Zeta-Potentials in Abhängigkeit vom pH-Wert für unterschiedliche Adsorptionsmaterialien.3 shows a diagram of the determined zeta potential as a function of the pH for different adsorption materials.

In Fig. 1 ist allgemein mit 1 eine Meßzelle bezeichnet, welche beispielsweise aus Plexiglas 40 besteht, wobei darüber hinaus zwei Elektroden 2 und 3 vorgesehen sind, welche das Volumen der Meßzelle 1 begrenzen. Über eine Zuleitung 4 erfolgt eine Zufuhr der zu untersuchenden Flüssigkeit, enthaltend den zu überprüfenden, pulmonalen Surfaktant, in den Bereich der Meßzelle 1, wobei weiters ersichtlich ist, daß die in Fig. 1 dargestellte, untere Elektrode 3 über einen Exzenterantrieb 5 und einen damit verbundenen Kolben 6 zu einer hin- und hergehenden Be-45 wegung antreibbar ist, wodurch das Volumen in der Meßzelle 1 einer oszillierenden bzw. sich periodisch ändernden Druckbeaufschlagung unterworfen wird.In Fig. 1 is generally designated 1 a measuring cell, which consists for example of Plexiglas 40, wherein moreover two electrodes 2 and 3 are provided, which limit the volume of the measuring cell 1. Via a supply line 4, a supply of the liquid to be examined, containing the pulmonary surfactant to be tested, in the region of the measuring cell 1, wherein it can be seen that the lower electrode 3 shown in FIG. 1 via an eccentric 5 and a thus connected piston 6 is drivable to a reciprocating movement, whereby the volume in the measuring cell 1 is subjected to an oscillating or periodically changing pressurization.

Im Kolben 6 kann unmittelbar ein Drucksensor integriert sein, wie dies mit 7 angedeutet ist, oder es kann aus der bekannten Bewegung des Exzenterantriebs 5 und somit des Kolbens 6 in so Relation zu dem bekannten Volumen der Meßzelle 1 der in der Meßzelle 1 herrschende, sich periodisch ändernde bzw. oszillierende Druck unmittelbar ermittelt werden.In the piston 6, a pressure sensor can be integrated directly, as indicated by 7, or it can from the known movement of the eccentric 5 and thus the piston 6 in relation to the known volume of the measuring cell 1 of the prevailing in the measuring cell 1, itself periodically changing or oscillating pressure can be determined directly.

Der vom Drucksensor 7 ermittelte Druck wird über eine schematische Leitung 8 einer Auswerte-und Aufzeichnungseinheit 9 zugeführt, wobei dieser Auswerte- und Aufzeichnungseinheit 9 55 darüber hinaus zumindest das an den Elektroden 2 und 3 vorliegende Potential bzw. der Strom 5The pressure determined by the pressure sensor 7 is supplied via a schematic line 8 to an evaluation and recording unit 9, wherein this evaluation and recording unit 9 55 beyond at least the present at the electrodes 2 and 3 potential or the current fifth

AT 414 211 B über eine Leitung 10 zugeführt wird.AT 414 211 B is supplied via a line 10.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung läßt sich beispielsweise ein sich mit der Zeit änderndes Potential ermitteln, aus welchem sich das Zeta-Potential unmittelbar ableiten läßt, wie dies in 5 Fig. 2 dargestellt ist.In the device shown in FIG. 1, for example, a potential which changes over time can be determined, from which the zeta potential can be directly derived, as shown in FIG. 2.

In Fig. 2 ist neben den Ergebnissen für einen nichtfunktionsfähigen, insbesondere pulmonalen Surfaktant auch eine Kurve einer theoretischen Berechnung der erwarteten Änderung des Potentials in Abhängigkeit von pH-Wert dargestellt, wobei ersichtlich ist, daß mit der in Fig. 1 io dargestellten Vorrichtung rasch und in zuverlässiger Weise eine Bestimmung der Güte bzw. der Funktionsfähigkeit von insbesondere pulmonalem Surfaktant möglich ist, da aus dem sich periodisch ändernden Potential unmittelbar das elektrokinetische Potential sowie das Zeta-Potential des pulmonalen Surfaktants ermittelbar ist. 15 Der pulmonale Surfaktant, welcher der in Fig. 2 dargestellten Untersuchung unterzogen wurde, wurde hiebei vorgereinigt, wobei beispielsweise Zellen, Zellbestandteile und dgl. entfernt wurden, um eine Beeinflussung des Meßresultats weitgehend ausschließen zu können. Zur Vereinfachung der Auswertung wird weiters in der Meßzelle 1 ein Puffer, beispielsweise ein Phosphatpuffer, mit einem pH von etwa 7 eingesetzt. 20In Fig. 2, in addition to the results for a non-functional, in particular pulmonary surfactant also a curve of a theoretical calculation of the expected change in potential as a function of pH value is shown, wherein it can be seen that with the apparatus shown in Fig. 1 io rapidly and in a reliable way, a determination of the quality or the ability to function of particular pulmonary surfactant is possible because of the periodically changing potential directly the electrokinetic potential and the zeta potential of the pulmonary surfactant can be determined. The pulmonary surfactant which was subjected to the examination shown in FIG. 2 was precleaned, for example cells, cell components and the like having been removed in order to be able to largely rule out an influence on the measurement result. To simplify the evaluation, a buffer, for example a phosphate buffer, with a pH of about 7 is further used in the measuring cell 1. 20

Zur Bestimmung des elektrokinetischen Potentials bzw. Zeta-Potentials des insbesondere pulmonalen Surfaktants weist die Meßzelle 1 darüber hinaus eine makroskopische Polymeroberfläche auf, welche beispielsweise aus Zelluloseacetat oder Zellulosenitrat gebildet wird. 25 Anstelle der Bestimmung des elektrokinetischen Potentials bzw. Zeta-Potentials eines Surfaktants unter Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung kann das Potential auch unter Durchleitung des zu untersuchenden Surfaktants bei unterschiedlichem Druck durch eine mit der Meßzelle 1 vergleichbare Meßzelle erfolgen, wobei wiederum das Potential bzw. gegebenenfalls der Strom an Elektroden 2 und 3 festgestellt bzw. ermittelt wird und daraus das elektro-30 kinetische Potential sowie das Zeta-Potential abgeleitet wird.To determine the electrokinetic potential or zeta potential of the particular pulmonary surfactant, the measuring cell 1 moreover has a macroscopic polymer surface which is formed, for example, from cellulose acetate or cellulose nitrate. 25 Instead of determining the electrokinetic potential or zeta potential of a Surfaktants using the device shown in Fig. 1, the potential can also be carried out while passing the Surfaktants to be examined at different pressure by a comparable with the measuring cell 1 measuring cell, again the potential or, where appropriate, the current at electrodes 2 and 3 is detected or determined, and from this the electrical kinetic potential and the zeta potential are derived.

Neben einer derartigen Potentialbestimmung kann der Surfaktant auf Latex- oder Pigmentpartikeln immobilisiert werden, wobei in einer Meßzelle die Wanderung bzw. Bewegung der Latexoder Pigmentartikel in einem elektrischen Feld, beispielsweise wiederum zwischen zwei Elekt-35 roden bestimmt wird, wobei aus der Wanderungsgeschwindigkeit der Partikel wiederum unter Ermittlung des elektrokinetischen Potentials bzw. Zeta-Potentials die Güte bzw. Funktionsfähigkeit von Surfaktant ermittelbar ist.In addition to such potential determination, the surfactant can be immobilized on latex or pigment particles, wherein the migration or movement of the latex or pigment article in an electric field, for example, again between two electrodes is determined in a measuring cell, wherein from the migration speed of the particles turn Determining the electrokinetic potential or zeta potential, the quality or operability of surfactant can be determined.

Ausführungsbeispiel 1 40Embodiment 1 40

Einem Patienten wird mit Hilfe einer Broncho Alveolar Lavage (BAL) eine Menge von 30 ml unter Einsatz von 50 ml physiologischer Kochsalzlösung aus den Lungen entnommen, wobei in weiterer Folge eine Reinigung durch Filtration durch vier Lagen chirurgischer Gaze und anschließender Zentrifugation (5 min x 200 x g) zur Entfernung von Zellen, Zellbestandteilen und 45 dgl. erfolgt.A patient is bled using a bronchoalveolar lavage (BAL) with a volume of 30 ml taken from the lungs using 50 ml of physiological saline followed by filtration through four layers of surgical gauze followed by centrifugation (5 min x 200 xg) for the removal of cells, cell components and 45.

Das nach der Reinigung gewonnene Material, welches unter anderem den zu prüfenden, pulmonalen Surfaktant enthält, wird in die Meßzelle eingebracht, worauf in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 unter Einsatz einer makroskopischen Polymeroberfläche, bestehend aus Latex, ein Meso ßergebnis erhalten wird, aus welchem das in Fig. 2 dargestellte Zeta-Potential ermittelbar ist.The material obtained after the purification, which contains inter alia the pulmonary surfactant to be tested, is introduced into the measuring cell, whereupon in the apparatus according to FIG. 1, using a macroscopic polymer surface consisting of latex, a meso result is obtained, from which the zeta potential shown in Fig. 2 can be determined.

Aus dem ermittelten Zeta-Potential sowie dem Unterschied gegenüber der in Fig. 2 ebenfalls dargestellten Kalibrier- bzw. Eichkurve läßt sich ableiten, daß die Funktionsfähigkeit des untersuchten, pulmonalen Surfaktants um 70 % reduziert ist. 55From the determined zeta potential and the difference from the calibration or calibration curve likewise shown in FIG. 2, it can be deduced that the functionality of the pulmonary surfactant tested is reduced by 70%. 55

Claims (8)

6 AT 414 211 B In Kenntnis dieser Fehl- bzw. Minderfunktion des pulmonalen Surfaktants wird für eine unmittelbare Behandlung die Gabe von exogenem Surfaktant vorgeschlagen. In Fig. 3 ist ähnlich dem Diagramm von Fig. 2 das Zeta-Potential in Abhängigkeit von dem pH-5 Wert für unterschiedliche Adsorptionsmaterialien dargestellt, woraus insbesondere bei Einsatz von unterschiedlichem Surfaktant ein zur Ermittlung des Zeta-Potentials des jeweils zu untersuchenden Surfaktants entsprechender pH-Wert eingestellt werden kann. Weiters ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß bei Verwendung einer kationischen Membran jeweils ein positives Zeta-Potential in einem weiten pH-Bereich erhältlich ist, während bei Verwendung einer anionischen io Membran für unterschiedliche pH-Werte teils ein positives und teils ein negatives Zeta-Potential ermittelt wird, so daß in Kenntnis der Änderung des Zeta-Potentials eines zu untersuchenden Surfaktants jeweils eine entsprechende Membran und ein entsprechender pH-Wert ausgewählt wird, um ein möglichst signifikantes Signal zu erhalten. 15 Es ist davon auszugehen, daß beispielsweise pulmonaler Surfaktant, wie aus Fig. 2 ersichtlich, jeweils ein negatives Zeta-Potential aufweist, während andererseits Surfaktants existieren, welche ein positives Zeta-Potential ergeben, so daß für die Ermittlung der Güte desselben beispielsweise eine kationische Membran zu wählen wäre, um zwischen einem intakten und inhibierten Surfaktant entsprechend unterschiedliche Signale zu erhalten. 20 Patentansprüche: 1. Verfahren zur Bestimmung der Güte bzw. Funktionsfähigkeit von pulmonalem Surfaktant, 25 dadurch gekennzeichnet, daß das elektrokinetische Potential bzw. Zeta-Potential einer Po lymeroberfläche nach einer Adsorption von pulmonalem Surfaktant durch eine Bestimmung des Strömungspotentials bzw. Strömungsstroms, durch ein Verfahren gewählt aus Elektro-osmose, Elektrophorese oder Mikroelektrophorese bestimmt wird.6 AT 414 211 B In view of this malfunction or deficiency of the pulmonary surfactant, the administration of exogenous surfactant is suggested for immediate treatment. In FIG. 3, similar to the diagram of FIG. 2, the zeta potential is shown as a function of the pH-5 value for different adsorption materials, from which, in particular when different surfactants are used, a pH corresponding to the zeta potential of the particular surfactant to be investigated is determined Value can be adjusted. Furthermore, it can be seen from FIG. 3 that when a cationic membrane is used, in each case a positive zeta potential in a wide pH range is obtainable, while when using an anionic membrane for different pH values, in part a positive and partly a negative zeta potential is obtained. Potential is determined, so that in knowledge of the change in the zeta potential of a surfactant to be examined in each case a corresponding membrane and a corresponding pH value is selected to obtain the most significant possible signal. 15 It can be assumed that, for example, pulmonary surfactant, as shown in FIG. 2, each has a negative zeta potential, while on the other surfactants exist which give a positive zeta potential, so that for determining the quality thereof, for example, a cationic Membrane to choose between a intact and inhibited surfactant according to different signals. 20 Patentansprüche 1. A method for determining the quality or operability of pulmonary surfactant, 25 characterized in that the electrokinetic potential or zeta potential of a Po lymeroberfläche after an adsorption of pulmonary surfactant by a determination of the flow potential or flow, by a Method chosen is determined from electro-osmosis, electrophoresis or microelectrophoresis. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als pulmonaler Surfaktant natür licher, synthetischer und/oder rekombinanter Surfaktant eingesetzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that is used as a pulmonary surfactant natural Licher, synthetic and / or recombinant surfactant. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrokinetische Potential bestimmt wird. 353. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the electrokinetic potential is determined. 35 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Surfaktant in eine mit einer makroskopischen Polymeroberfläche und mit zwei Elektroden ausgestattete Meßzelle eingebracht wird und das Strömungspotential bestimmt wird.4. The method of claim 1, 2 or 3, characterized in that the surfactant is placed in a equipped with a macroscopic polymer surface and two electrodes measuring cell and the flow potential is determined. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die makroskopische Polymer oberfläche von Fasern, Folien bzw. Membranen, insbesondere aus Zelluloseacetat oder Zellulosenitrat, gebildet wird.5. The method according to claim 4, characterized in that the macroscopic polymer surface of fibers, films or membranes, in particular of cellulose acetate or cellulose nitrate, is formed. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß natürlicher, pulmonaler Surfak- 45 tant vorgereinigt, insbesondere physikalisch vorgereinigt, wird, wobei beispielsweise Eiweiß, Hämoglobin, Fibrin oder dgl., entfernt werden.6. The method according to claim 5, characterized in that natural, pulmonary surfacant 45 pre-cleaned, in particular physically prepurified, being, for example, protein, hemoglobin, fibrin or the like., Are removed. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Meßzelle ein Puffer, insbesondere ein Phosphatpuffer mit einem pH von etwa 7, eingesetzt wird. 507. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in the measuring cell, a buffer, in particular a phosphate buffer having a pH of about 7, is used. 50 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Surfaktant auf Latex- oder Pigmentpartikeln immobilisiert wird und die Wanderung bzw. Bewegung der Latex- oder Pigmentpartikel im elektrischen Feld der Meßzelle bestimmt wird. 55 5 7 AT 414 211 B Hiezu 2 Blatt Zeichnungen 10 15 20 25 30 35 40 45 50 558. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the surfactant is immobilized on latex or pigment particles and the migration or movement of the latex or pigment particles in the electric field of the measuring cell is determined. 55 5 7 AT 414 211 B For 2 sheets Drawings 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986000707A1 (en) * 1984-07-09 1986-01-30 Forschungsanwendungsgesellschaft M.B.H. Method for determining the zeta-potential of solid materials

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD235492A1 (en) * 1985-03-20 1986-05-07 Adw Ddr METHOD AND DEVICE FOR THE QUANTITATIVE MEASUREMENT OF MEASUREMENTS OF IONOGENIC BORDER ACTIVE SUBSTANCES
CA1323216C (en) * 1989-05-02 1993-10-19 Samuel Schurch Captive bubble surface tensiometer
DD288889A5 (en) * 1989-11-06 1991-04-11 Adw Institut F. Technologie D. Polymere,De METHOD FOR THE QUANTITATIVE DETERMINATION OF NONIONOGENIC SURFACTANTS
US5452233A (en) * 1992-04-06 1995-09-19 Clairol, Inc. Streaming potential system and method
DE19755183C2 (en) * 1997-12-11 2001-11-29 Inst Polymerforschung Dresden Micro split cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1986000707A1 (en) * 1984-07-09 1986-01-30 Forschungsanwendungsgesellschaft M.B.H. Method for determining the zeta-potential of solid materials

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