Verfahren zur Herstellung einer als Plasmaersatzmittel bestimmten wässerigen Injektionslösung. Es ist bekannt, dass gewisse 1Vlikroorganis- men aus Lösungen von Mono- und Disaecha- riden, und zwar sowohl aus natürlichen Lö sungen in Form von Beeren-, Frucht- oder Knollensäften als auch aus in Wasser gelösten 3<B>3</B> 1ono- und Disaeehariclen, z. B. aus Saeeha- roselösungen,
Polysaceharide, aufbauen kön nen. Beispielsweise können der Spaltpilz Leu conostoc mesenterioides und mit ihm nahe verwandte Organismen aus Saceharoselösun- gen das sogenannte Dextran aufbauen.
Weitere Polysaecharide dieser Art sind die Galactane und Lävulane usw., die aus CTalac- tose bzw. Fructose aufgebaut sind. Diese und andere bekannte komplexe Polysaceharide sind wasserunlöslieh oder nur teilweise lös lich. Die Molekulargewiehte dieser Körper liegen in der Grössenordnung von mehreren Millionen, wie im Zusammenhang mit vorlie gender Erfindung ausgeführte Bestimmungen des durchschnittlichen Molekulargewiehtes er geben haben.
Es ist bekannt., Polysaeeharide durch die Wirkung von Säuren zu hydrolysieren. Im Falle von Dextran z. B. wurde dabei bisher das Molekül völlig abgebaut, so dass bei die sem bereits bekannten Verfahren direkt Glu- kose erhalten wird.
Es wurden bisher als Plasmaersatzmittel schon Lösungen von Gummi arabikum, Poly- vinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Gelatine, Pektinstoffen u. a. vorgesehlagen. Diese Sub- stanzen wiesen bei der therapeutischen Ver wendung alle gewisse Nachteile auf, wie z. B. Schädigung der Gewebe der Leber, der Nie ren und anderer innerer Organe. Es treten bei der Applikation Beschwerden auf, die ihre Ursache darin haben, dass diese Stoffe vom Organismus nicht abgebaut oder abge schieden werden können, sondern sich in der Leber ansammeln, da diese Stoffe dem Or ganismus körperfremd sind.
Andere Sub stanzen, deren Lösungen die an ein Plasma ersatzmittel zu stellenden Anforderungen, wie L?bereinstimmung in der Viskosität und im k olloidosmotischen. Druck mit dem Blut plasma, erfüllen würden und die weniger kör perfremd sind, sind Lösungen gewisser neu traler Polymerer von Glukose, wie von Stärke und besonders von Glykogen, dem bekannten Kohlehydratreservestoff in der Leber des tie rischen und menschlichen Organismus. Diese Stoffe werden aber schnell von stärkeabbauen den Enzymen des menschlichen Organismus (Amylasen) abgebaut, weshalb sie als Plasma ersatz untauglich sind.
Es wurde nun gefunden, dass man durch eine zweckmässig geregelte hy drolytische Be handlung eine nur teilweise Depolymerisation von hochpolymeren, neutralen Polysacehari- den, wie z. B. von Dextran, Galactan, Lävulan usw., erzielen kann, so dass sogenannte Poly- mer-homologe (P. Karrer, Lehrbuch der or ganischen Chemie, 7.
Auflage, Seite 381) ge- bildet werden, das heisst Moleküle, die in der Hauptsache in der gleichen Weise wie die des Ausgangsmaterials aufgebaut sind, die aber ein anderes, in diesem Falle niedrigeres Mole- kulargewicht als dieses besitzen, und die bei spielsweise durch Dialyse oder durch Fällung mit Alkohol im gewünschten Masse von allzu niedrigen Abbauprodukten befreit werden können, wodurch eine teilweise depolymeri- sierte Substanz erhalten wird, die die für die Verwendung in Injektionsflüssigkeiten er wünschten Eigenschaften besitzt.
Diese neuen Stoffe, die allem Anschein nach aus einem Gemisch von Molekülen von etwas wechselndem Molekulargewicht beste hen, sind somit in Wasser vollständig löslich und liefern Lösungen, deren Viskositäten in nerhalb weiter Grenzen geändert werden kön nen. Die notwendige Voraussetzung zar Ver hinderung des bereits bekannten vollständi gen Abbaues des auf mikrobiologischem Wege gebildeten Ausgangsmaterials ist eine milde hydrolytische Behandlung.
. Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren zur Herstellung einer als Plasmaersatzmittel bestimmten wässerigen In jektionslösung. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass man ein hochpolymeres, neutrales Polysaccharid einer sauren teilwei sen Hydrolyse unterwirft, derart, dass ein im menschlichen Organismus schwer abbaubares, wasserlösliches Polymerhomologes des Poly- saccharides entsteht,
und dass man das so ge bildete Polymerhomologe unter Zusatz minde stens eines physiologisch geeigneten Salzes in eine solche wässerige Lösung überführt, wel che in bezug auf den kolloidosmotischen Druck und die Viskosität mindestens annä hernd dem Blutplasma entspricht.
Dabei werden die Bedingungen bei der Hydrolyse des Polysaccharides, wie besonders Temperatur, Zeitdauer und Säurekonzentra tion, vorteilhaft so gewählt, dass ein Polymer homologes entsteht, dessen 4prozentige wäs serige Lösung eine relative Viskosität, vergli chen mit Wasser - 1, zwischen 1,5 und 15 aufweist.
Eine 0,7prozentige wässerige Lö- sung eines Polymerhomologen mit diesen Vis- kositätswerten besitzt im allgemeinen eine Sedimentationskonstante (durch Ultrazentri fuge nach Svedberg ermittelt) zwischen 1,5.10-13 und 20.10-z3 sowie eine Diffu sionskonstante zwischen 0,2.
10-7 und 8.10-7, während der kolloidosmotische Druck einer 6prozentigen wässerigen Lösung eines solchen Polymerhomologen zwischen 50 und 1000 mm Wassersäule liegt.
Als hochpolymere Polysaccharide kommen für das erfindungsgemässe Verfahren in er ster Linie Dextran, Galactan und Lävulan in Frage. Das Dextran beispielsweise besitzt die allgemeine Formel (CEH1o0,)n, wobei n eine grosse ganze Zahl bedeutet;
man stellt sieh vor, dass ein Polysaccharidmolekül, wie das des Dextrans, aus einzelnen, glukosidisch zu langen Ketten aneinander gereihten Glukose- resten (a-CTluko-Pyranose-Einheiten) besteht, indem dabei die C-Atome 1 und 6 zweier be nachbarter Gliikosereste im Prinzip der Glukosidbindung miteinander verbunden sind.
Wegen seines hohen Molekulargewichtes und seiner nur unvollkommenen Löslichkeit in Wasser weist Dextran eine gallertige oder schleimige Beschaffenheit auf.
Als physiologisch geeignetes Salz kann vorteilhaft Kochsalz verwendet werden. Wegen ihrer Umgiftigkeit und ihrer in an derer Hinsicht günstigen physiologischen Ei genschaften sind diese Polymerhomologen von Polysacchariden, wie von Dextran, Lävulan, Galactan usw., für den vorliegenden Zweck ganz besonders geeignet. Gegebenenfalls kön nen den Injektionslösungen noch gegen die Saccharide indifferente, therapeutisch wirk same Substanzen einverleibt werden.
Die wichtigste Eigenschaft. dieser gelösten Poly- merhomologen für den Zweck des Plasma ersatzes ist ihre Fähigkeit, Wasser zu binden, was dadurch erwiesen ist, dass nach der In jektion der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Lösungen mit rieh- tiger Dosierung der Polymerhomologen eine deutliche und dauernde Herabsetzung der hämatokritischen Werte erfolgt.
Die für den Hydrolysegrad massgebenden Faktoren, wie Dauer der Hydrolyse, Tem peratur und Säurekonzentration, können in nerhalb recht weiter Grenzen geändert wer den, hängen aber weitgehend voneinander ab, das heisst eine niedrige Säurekonzentration erfordert z. B. eine lange Ilydrolysierzeit oder hohe Temperatur und umgekehrt. So können Temperaturen von 30 bis 150 C und Zeiten von wenigen Minuten bis 24 Stunden mit Säuregraden von 10-normal bis 10-4-normal kombiniert werden. Produkte, die bei einer Konzentration von 4 % in Wasser eine relative Viskosität, ver glichen mit Wasser - 1, von 3,5 bis 7,5 auf weisen, sind für den vorliegenden Zweck be sonders geeignet.
In bezog auf die physiologischen Eigen schaften der Produkte ist folgendes zu erwäh nen: Eine intravenöse Verabreichung von Lö sungen von Dextran oder anderer Polysaccha- ride oder von Hydrolyseprodukten davon hat sehr verschiedene Wirkungen je nach dem Molekulargewicht der gelösten Substanz und folglich auch je nach der Viskosität. Es ist in diesem Zusammenhang zu beachten, dass das Dextran, Lävulan, Galactan usw. bzw.
deren Hydrolysate in bezog auf die Grösse der Moleküle, das heisst das Molekulargewicht, nicht gleichmässig sind. Sehr hochmolekulare Produkte können, wenn sie intravenös verwendet werden, beson ders die Leber und die deren schädigen, wo bei die auftretenden Gewebesehädigungen im :Mikroskop feststellbar sind. Ein allzu niedermolekulares Poly saeeha- ridhydrolysat in Lösung erfüllt dagegen nicht. die an einen Ersatz für Blutplasme zu stellen den Anforderungen.
Es hat. die physikalischen Eigenschaften verloren, die für ein Plasma- ersatzmittel notwendig sind, und seine Mole küle sind so klein, dass sie schnell durch die Kapillaren der Gewebe und der Membrane des Nierensystems in den Harn übergehen. Lösungen, welche Molekülgrössen innerhalb solcher Grenzen enthalten, dass äie dem Blut plasma in bezog auf kolloidosmotisehen Druck und Viskosität entsprechen, erfüllen dagegen sehr gut. die an einen Plasmaersatz zu stellen den Anforderungen, vorausgesetzt, dass sie gut gereinigt. worden sind.
Die Polymerhomologen in den nach dem erfixidungsgemässen Verfahren hergestellten Lösungen sind dem Organismus nun weniger fremd als irgendein anderer als Plasma ersatz bereits vorgeschlagener Stoff. Obwohl zwar z. B. ein Polymerhomologes von Dextran im menschlichen Körper nicht vorkommt, so ist es doch als Plasmaersatz brauchbar, da es ähnlich wie Glykogen ganz aus Glukose aufgebaut ist.
Die in den nach dem erfin dungsgemässen Verfahren hergestellten In jektionslösungen enthaltenen, teilweise de- polymerisierten Polysaccharide werden im Ge gensatz zu Stärke und Glykogen im mensch lichen Organismus von Amylasen nur sehr langsam angegriffen und abgebaut. Diese Stoffe bilden keine Gifte und verursachen keine anaphylaktischen Zustände. Die Poly- merhomologen werden im Organismus teil weise zu Glukose abgebaut und als solche ver braucht oder zum Teil in Moleküle mittlerer Grösse abgebaut, die den Körper durch das Nierensystem verlassen können.
Die Geschwin digkeit .dieses fermentativen Abbaues ist bei nahe ideal; eine therapeutische Dosis bleibt etwa so lange zurüek, als erforderlich ist, um bei Behandlung von Sehoekwirkungen, die bei grösseren Brandwunden, Quetschungen, Bein brüchen usw. auftreten, die erwünsehte thera- peutiseheWirkung zur vollen Geltung zit bringen.
<I>Beispiel 1:</I> Zu 600 cms einer 3,5prozentigen wässe rigen Lösung von auf mikrobiologischem Wege erhaltenem Dextran werden 5 em3 kon zentriertes HCl gegeben, und die Lösung wird 2 Minuten unter Rückfloss gekocht, wo nach sie abgekühlt und mit. konzentrierter Na0H-Lösiuig neutralisiert wird. Aus der Lö sung des so teilweise depoly merisierten Poly- inerliomolo-en von Dcxtran wird dieses mit z.
B. dem doppelten Voliunen 95prozentigen Alkohols gefällt. Die alkoholhaltige Fällung v,-ird in destilliertem Wasser auf geeignete Konzentration gelöst und 24 Stunden in einem Collodium- oder Azetatzellstoffsack gegen de stilliertes Wasser dialysiert. Der Lösung wird so viel NaCl zugesetzt, dass ihre Konzen tration an diesem Salz 0,9% beträgt.
In dieser Weise wird eine Lösung mit den fol genden Merkmalen hergestellt: Die Lösung enthält 6,5 % eines teilweise hydrolysierten Dextrans, sie besitzt neutrale Reaktion, ihr kolloidosinotischer Druck beträgt 450 mm Wassersäule und ihre relative Viskosität (Wasser - 1) ist 6,2.
(Der kolloidosmo- tische Druck wird mit einem Onkometer nach Krogh und Nakazawa und die Viskosität mit einem Viskosimeter nach Ostwald gemessen.) Diese Lösung kann als Injektionsflüssigkeit zur Schocklinderung sofort verwendet werden.
Beispiel <I>2:</I> Auf mikrobiologischem Wege erhaltenes Dextran wird durch Wiederfällung mit Al kohol gereinigt und das gefällte Dextran im Vakuiun bei 65 C getrocknet. 5 kg des trocke nen Produktes werden in 60 Liter Wasser ge löst und die Lösung auf 85 C erhitzt und bei dieser Temperatur gehalten. Hierauf wer den 1,45 Liter 5n-HCl zugefügt, und nach 20 Minuten wird die für die Neutralisation berechnete Alkalimenge zugesetzt.
Der Zusatz sowohl der Säure als des Alkalis erfolgt un ter kräftigem Umrühren. Der pH-Wert der Lösung darf nie 7,0 überschreiten. Dann wer den 20 Gramm eines Adsorptions- und Fil- triermittels aus Kieselgur zugefügt und die Lösung durch eine 1 cm dicke Schicht dieses Adsorptionsmittels filtriert.
Dem Filtrat wer den 180 Gramm eines Adsorptionsmittels aus Asbest zugesetzt, wonach wieder gekocht und filtriert wird. Schliesslich werden 600 ein' einer Aliuniniumhydroxydsuspension und 60 Gramm Chlornatriiun zugesetzt, wonach das Gemisch wieder gekocht und filtriert wird. Die auf diese Weise erhaltene gereinigte Lö.
sung wird mit Alkohol gefällt und die Fällung im Vakuum getrocknet. Das auf diese Weise erhaltene trockene Depolyinerisationsprodukt wird in 3prozenti- ger Ni aCl-Lösung auf eine Konzentration von 6 ö. Dextran gelöst. Diese Lösung besitzt eine relative Viskosität (Wasser - 1) von etwa 5,5.
Zur Erhöhung der Haltbarkeit wird Tri- kresol oder ein anderer bekannter, die Bakte rienwirkung herabsetzender Stoff zugesetzt, wonach die Lösung durch ein Glasfilter ge eigneter Porosität filtriert und. 20 Minuten bei l20 C sterilisiert wird. Die Lösung ist jetzt gebrauchsfertig.