CN110177612A - 从液体中分离带电的生物活性物质及其回收的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种至少暂时保留带电的生物活性物质例如来自液体的内毒素、病毒、蛋白质，以及可能的后续释放以便更好地测定的方法。该目的通过以下方法实现：通过电吸附和/或电过滤至少暂时分离和/或检测液体中带电的生物活性物质，包括以下步骤：a.提供至少在聚合物膜的第一侧上具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜；b.提供对电极；c.在聚合物膜的金属涂层与对电极之间施加电压；d.使聚合物膜和对电极与液体接触，其中这种方式的接触使得液体在聚合物膜和对电极之间产生至少一种连接。

Description

从液体中分离带电的生物活性物质及其回收的方法
技术领域
本发明涉及一种至少暂时保留带电的生物活性物质例如来自液体的内毒素、病毒、蛋白质，以及可能的后续释放以便更好地测定的方法。
背景技术
内毒素是脂多糖(LPS)和革兰氏阴性细菌细胞壁外膜的组分。它们由亲脂性的并锚定于外膜的脂质和亲水性多糖组成，其代表抗原性质。细菌细胞裂解后释放内毒素。它们具有极高的热稳定性，甚至可以在灭菌后，也就是说在细菌被杀死后检测到。由于它们能够诱导免疫应答，因此内毒素属于热原。认为1ng/kg体重的内毒素足以引起发热反应(ARDUINO(1989))。除了由于炎症引起的发热之外，它们在与黏膜接触后尤其是在进入血液循环系统中可以在人体中引起许多生理反应。例如血压下降、血液凝固和补体激活以及危及生命的休克状态。
通常在兔或鲎血变形细胞裂解物(LAL)测试中检测内毒素。LAL测试基于鲎的血液，其着色对革兰氏阴性细菌的内毒素反应非常敏感。由于其灵敏度，LAL测试是药理学和医学领域中最广泛使用的测试。然而使用该测试测定内毒素只能在透明的未染色液体中进行。因此不可能直接测定人体血液中的内毒素。因此，近年来开发了所谓的单核细胞活化测试。这通过模拟人类发热反应的不同水平的酶促反应起作用。它还需要为每次测定创建标准曲线，因为每个测试品(Test Kids)对反应物的反应不同。测试需要经过特殊培训，具有较高的特定成本，并且所需时间比LAL测试长得多。
微孔滤膜已经被知晓很长时间。它们主要由聚合物制成，用于水处理(废水，饮用水，工业用水)以及制药工业中用于生产超纯水以及在医疗技术中装入无菌过滤器或呼吸过滤器中。应用领域很多，而且各不相同。微孔滤膜通常具有0.01μm至10μm的孔径，并阻挡相应孔径大小的物质。
微孔过滤器通常用于分离溶解在水中的物质并获得澄清的滤液。这通常通过孔径自动地完成。所有大于孔尺寸的物质都是自动保留的。除了这种性质之外，还有另一种机制可以在物质通过膜时进行阻挡。这涉及构成膜本身的材料的不特定的吸附作用，例如聚醚砜、聚丙烯或聚偏二氟乙烯(PVDF)。此外不同的材料吸附不同量的不同溶质(“AnalyteLoss Due to Membrane Filter Adsorption as Determined by High-PerformanceLiquid Chromatography”，M.Carlon和R.D.Thompson，Journal of ChromatographicScience，Vol.38，Feb.2000)。
定向吸附小于微孔滤膜孔径的物质是借助于膜材料的材料特性，通过处理膜材料的化学成分来实现的。例如，通过将膜材料与带正电的季铵化合物组合产生正电。已知US5,282,971或US 7,396,465 B2公开了带正电的膜，US 7,132,049 B2公开了带负电的膜。例如，带正电的微孔滤膜用于自发地阻挡细菌并允许带正电的物质通过，以避免无方向的、不可量化的通过膜材料的吸附。然而，带正电的膜和带负电的膜也用于通过吸附结合和浓缩蛋白质。除了过滤之外，带正电的微孔滤膜还用于通过吸附结合内毒素和病毒，例如在DE1999981099947A1中所描述的。
CH 678403公开了一种金属涂覆的膜，其一侧的大孔和金属侧的微孔之间可能具有略微多孔的通道。而且，例如DE10164214A1公开了具有隧道状通道的金属膜。这些与已知的多孔聚合物膜应用多孔通道的说法不同，因为它们在膜内的实际通道内不形成空腔。因此，多孔不等同于膜具有孔，即通道，例如在DE10164214A1中所描述的。因此，多孔通道在膜内具有表面，该表面通过相同厚度的膜明显超过具有相同孔径的圆形通道的表面，至少50％，特别是多倍，特别至少是三倍。
此外，WO1999/22843A1中公开了用金属喷镀聚合物膜。
US 4857080中公开了使用金属涂层封闭膜。
另一种吸附形式是电吸附。通过向两个电极施加正电压和负电压在表面上形成带电场来实现电吸附。电吸附和超过滤多孔的组合公开于“Removal of arsenic and humicsubstances(HSs)by electro-ultrafiltration(EUF)”(Weng，Y.-H等，Chem.Eng.R&DVol.77，1999年7月，第461-468页)。在这种情况下，外部电极定位在超滤膜附近，通过外部电极的电场实现在砷污染的水的过滤过程中带负电的砷(V)的吸附增加达到30％-90％。在US2013/0240361A1中描述了与膜组合的电吸附的类似用途。在具有强吸附性质和通过电荷再生的物质的组合中，描述了透析水的纯化。该方法结合了透析膜过滤器操作。
在EP0872278A1中描述了电吸附膜。这里陶瓷膜具有热解碳导电层。其中用热解碳封闭孔，然后通过高温将陶瓷表面转化为碳化物。使用这种陶瓷膜，盐通过表面上的电吸附被吸附结合。在陶瓷膜的导电表面上可能的电吸附允许更灵活的物质吸附，但制造起来非常昂贵。在制造导电表面的过程中密封膜的孔，以便在随后的生产步骤中借助于非常高的温度为陶瓷表面提供导电碳化物层。
化学处理除了具有使膜带正电或带负电的优点，即自动过滤和吸附的组合之外，它们也有缺点。由于电荷不能改变，所以从膜上除去或者回收吸附结合的物质只能通过使用合适的溶液抵消加载的电荷，这通常通过改变pH值实现。特别是在通过浓缩回收蛋白质等有效成分时，产生额外的费用。内毒素通过pH值在基本范围内的变化而变性。然而，这种pH变化对于从带正电的膜中回收内毒素是必要的。因此，不可能通过持久带电的膜获取例如来自血液的内毒素，以便随后将它们转运进无色液体并实施简单的分析。
发明内容
本发明的目的是建立一种至少暂时分离和/或检测带电的生物活性物质的方法，特别是来自液体、特别是有色液体的内毒素。
本发明的目的还在于建立一种至少暂时保留带电的生物活性物质特别是内毒素的方法，以便例如能够确定内毒素的含量，其不依赖于原始液体的其他物质来实现。另一个目的是提供相应的装置。
该目的通过根据权利要求1的方法以及根据权利要求11的电过滤和/或电吸附装置来实现。从属权利要求2-10以及12-14示出了有利的改进。
该方法和/或装置中使用的具有平面且多孔的金属涂层的聚合物膜可以通过例如磁控溅射沉积的方式来制备。这允许大规模生产具有均匀层厚度和复杂层结构的薄层。磁控管分离的基础是在惰性气体例如氩气环境中的等离子体放电，其可通过静磁场增强(A.Anders，Handbook of Plasma Immersion Ion Implantation and Deposition，Wiley-VHC，2004)。工艺气体的离子是通过阴极被加速并在击中原子时被击出。因此，阴极(靶)必须由待沉积的材料制成。从靶中沉淀出来的原子然后冷凝在待涂覆的基底上并形成连续的薄层。该层厚度可以控制在几纳米到几微米之间。除了圆形磁控管主要用于涂覆大面积外，例如在建筑玻璃涂层中，长度为几米的矩形变体已广泛存在。在此可以涂覆膜的表面。
为了制备具有两个平面且多孔的金属涂层的聚合物膜，可以通过磁控溅射工艺为聚合物膜(例如聚砜、聚醚砜、聚丙烯或聚偏二氟乙烯)提供薄金属层。因此选择在该过程中停留时间非常短、温度低于200℃、特别是低于100℃保持不变的膜，使得聚合物膜的原始化学结构不受影响。例如，具有微孔结构的聚醚砜膜具有20nm的铝薄层。在该膜上进行孔隙率研究。下表显示了一个在原始状态下，另一个具有限定的20nm铝涂层的膜的孔隙率的测量结果。
表1：原始的和具有20nm铝涂层的微孔聚醚砜膜的孔径。
可以看出，膜的孔隙率受到的影响小于10％。所述金属涂层至少平整的涂覆在聚合物膜的第一侧和/或至少在接近表面的一侧，特别是直到聚合物膜的金属涂层的层厚度基于未涂覆的聚合物膜的初始泡点孔径和/或平均孔径达到1％-45％。
特别地，在优选的涂层厚度为至多200nm时，聚合物膜特别是聚砜的孔径大小，特别是在0.1μm-10μm的范围内，几乎不受影响并在很大程度上保持不变。
涂层特别是多孔的，且特别是直接涂覆的。
用于涂层的金属特别是铜、铝、银、金、镍、铂和/或钨或含有铜、铝、银、金、镍、铂和/或钨的合金。
作为聚合物膜，可为如下聚合物的膜：例如聚砜、聚丙烯、聚醚砜、聚醚酰胺、聚丙烯腈、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或聚四氟乙烯，或包括聚砜、聚丙烯、聚醚砜、聚醚酰胺、聚丙烯腈、纤维素、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏二氟乙烯(PVDF)和/或聚四氟乙烯的混合物。
特别有优势的是，一直沉积金属直至聚合物膜的金属涂层的层厚度基于未涂覆的聚合物膜的初始泡点孔径和/或平均孔径达到1％-45％。
这些值可获得良好的导电性兼具良好的通量和高孔隙率。
有优势的，一直沉积金属直至与未涂覆的聚合物膜的初始泡点孔径和/或平均孔径相比，具有金属涂层的聚合物膜的孔隙率减少1％-50％，特别是减少1％-20％。这些值可获得良好的导电性兼具良好的通量和高孔隙率。
有优势的，沉积金属直至具有金属和/或氧化铝涂层的聚合物膜的初始泡点孔径和/或平均孔径达到0.01-10μm。为此目的，选择聚合物膜，其初始泡点孔径和/或平均孔径大于0.01-10μm。
有优势的是聚合物膜的第一侧上和与第一侧相对的第二侧上的多孔表面直接涂覆有金属。特别地，包括彼此电绝缘的金属化的两个平面的涂层。
到目前为止，通过省略多孔通道和棱边的涂层，在两侧之间没有形成导电连接，可以形成一种具有两个导电的且相互绝缘的表面的膜。
有优势的是沉积金属直到金属涂层的厚度或金属涂层的平均厚度为至少1nm，特别是至少5nm到至多50nm。在至少5nm的这些值的情况下，具有良好的导电性，兼具良好的通量和高孔隙率。
有优势的是未涂覆的聚合物膜的孔径为0.01-15μm，特别是至多10μm和/或大于或等于0.1μm。这里可以特别有效的避免金属导致孔的闭合。
有优势的是沉积金属直到膜内孔的金属涂层的厚度或膜内孔的金属涂层的平均厚度为至少1nm且至多50nm。
为了解决问题，还使用具有多孔通道的金属涂覆的聚合物膜，其中金属涂覆的聚合物膜具有内部带有多孔通道和金属涂层的聚合物膜，其特征为聚合物膜完全被金属涂层包覆并且金属涂层厚度在1nm特别是5nm至500nm的范围内。
其中，涂层特别是直接涂覆到聚合物膜上。特别是涂覆的聚合物膜仅由聚合物膜和金属涂层组成。
特别有优势的是与未涂覆的聚合物膜相比，基于初始泡点孔径和/或平均孔径，具有金属涂层的聚合物膜的孔隙率减少了1％-50％，特别是1％-20％。
膜也可以例如折叠和/或折叠使用，如传统的膜中已知的那样。特别地，在膜的至少一侧特别是在膜的每一侧上使用和/或包括至少一个绝缘的折叠辅助装置。这些允许液体通过并且特别地用于将各个折叠彼此隔离。尤其是所述至少一个折叠辅助装置在折叠之前布置在膜的一侧或两侧上并且与膜折叠在一起。折叠辅助装置不需要由完全绝缘的材料制成，因此例如可以使用聚合绒状物(Polymervlies)，其特别是在一侧或两侧涂覆导电层，但是绒状物(Vlies)本身提供绝缘。
对于至少暂时分离和/或检测带电的生物活性物质，该问题的解决方案采用下述方法：
a.提供具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜，特别是如上所述，至少在所提供的聚合物膜的第一侧特别是两侧具有所述金属涂层；
b.提供对电极；
c.在聚合物膜的金属涂层与对电极之间施加电压；
d.使聚合物膜和特别是对电极与液体接触，其中特别是以这种方式接触，使得液体在聚合物膜和对电极之间产生至少一种连接。
这种方法使得可以通过至少暂时结合到具有金属涂层的聚合物膜上，从液体例如血液中吸附和/或保留、特别是分离带电物质，特别是生物活性带电物质，以及其它带电物质。在这种情况下，与已知的(离子的)带电膜相比，可以实现更加合适和灵活的过程管理。而且，通过反转电压，该电压不仅可以是具有相反符号的相同幅度的电压，而且也可以具有更低或更高的幅度，和/或降低电压，可以促进例如另一种液体的分离例如回收，尤其是不需要改变pH值。
电压有利的最大量为1.5V。特别地在极性反转之后电压量最大为1.5V。电压或者产生它们所需的能量可以例如是电容、电感，和/或通过电缆传输。特别地，电压或产生电压所需的能量可以转移到壳体中，所述壳体包覆聚合物膜和对电极，特别是电感地。电压或产生其所需的能量可以例如电感耦合到壳体中并通过聚合物膜和对电极上的电缆输入到壳体中。
带电的生物活性物质应理解为意指多种物质。在这种情况下，例如通过有目的的选择电压和/或膜表面，可以或多或少地对单个或多种物质进行特定的保留，使得分离一种或多种物质及或多或少的特异性检测成为可能。在这种情况下，即使在比带电较少的颗粒更低的电压下，也可以通过膜保留和/或吸附/携带更多带电粒子。这通过选择电压而具有一定的选择性。分离和/或仅检测单一物质不是绝对必要的。合适的生物活性物质的实例是病毒、细菌、内毒素、蛋白质、氨基酸、两性离子、具有等电点的物质、外来体和/或囊泡。被视为带电，他们不需要在每个环境中都表明带电。它们在可以与膜接触或与膜接触的状态下表明具有电荷就足够了，特别是它们至少部分地以带电状态存在于液体中。因此在分离和/或检测中，尤其是蛋白质，特别是病毒，特别是在具有pH的溶液中操作，待保留和/或吸附的物质具有尽可能大的电荷，特别是相对于不被保留或吸附的物质。
通常具有金属涂层的聚合物膜，特别是对电极也大面积地与液体接触，特别是在大面积上润湿。然而小面积接触或小面积连接就已经足够，例如，通过对电极和具有金属涂层的聚合物膜之间的一滴液滴接触。而且可以通过填充双面金属涂覆的聚合物膜的一个或多个孔来实现接触，其一侧被用作对电极。
特别有利的是对电极通过在与第一侧相对的第二侧由另一平坦且多孔的金属涂层形成，其中两个平面的金属涂层通过聚合物膜而彼此隔开，或者由插入绝缘的且可渗透的间隔物和/或定距离间隔的可渗透电极形成，特别是由金属网和/或棒电极形成。
有利的是与未涂覆的聚合物膜相比，相对于初始泡点孔径和/或平均孔径，具有金属涂层的聚合物膜的孔隙率降低了1％-50％，特别是1％-20％。在这种情况下孔隙率大的同时给出可靠的导电性。
有利的，选择这样的聚合物膜种类，其金属涂层的厚度为1nm，特别是5-50nm，和/或未涂覆的聚合物膜的孔径特别地大于0.01μm并且特别是小于15μm。在这种情况下孔隙率大的同时给出可靠的导电性。
特别有利的是提供参比电极用于测量目的，并测量参比电极的电压。
有利的，除了具有金属涂层的聚合物膜，其根据本发明用作电极和对电极，以及如果有必要的话参比电极提供至少一个另外的电极，特别是至少一个另外的具有金属涂层的聚合物膜或具有金属涂层的聚合物膜的另一侧，特别是如上所述被指定为另外的电极。特别地该另外的电极同样布置在共同的壳体中并且与具有金属涂层的聚合物膜和对电极电绝缘。共同的壳体也可以是外壳，其包覆内壳并且聚合物膜和对电极布置在该内壳中。
特别地将电压施加到至少一个另外的电极上，该电极被选择成使得对电极的电势位于具有金属涂层的聚合物膜的电势和至少一个另外的电极的电势之间。特别地对电极布置在具有金属涂层的聚合物膜和至少一个另外的电极之间的壳体中。
在这种情况下，使用多个参比电极并将每个参比电极布置在电极和/或对电极之间也是有意义的。
如图1中所示，在孔径为0.2μm的聚醚砜膜上进行电吸附试验。为此目的，通过磁控溅射提供直径d＝47mm的涂覆15nm铝层的实验过滤膜。将铜电缆粘合到铝表面并提供绝缘清漆。剩余的电缆长约30厘米并绝缘。将此膜置于商业真空过滤装置中。主容器充满纯水并在其中引入由铂制成的对电极。
将内毒素引入主容器的纯水中，使得在主容器中的纯水中的内毒素浓度为1000IE(国际单位内毒素)。过滤在没有压力的情况下进行。对没有涂覆的原始状态的膜以及有15nm涂层的膜进行过滤在。对涂覆的膜施加+500mV的电压。结果如下表所示。
可以清楚地看出，特别是通过带电的铝涂层吸附，内毒素几乎完全被保留，使得收集容器中的浓度接近于零。聚合物膜在原始状态下没有金属涂层，以及有金属涂层的聚合物膜在没有施加电压时吸附很少。
通过反转电压以及清洗膜可以将膜吸附的内毒素从膜上移除或者重新溶解。
与上述内毒素保留实验类似，也可以实现病毒保留。已知病毒具有负电荷高于其等电点，并且可被具有正电荷的表面吸附(Adsorption of Viruses to charged-modifiedSilica，Zerda等，应用和环境微生物，1985年一月，第91-95页)。利用与上述关于细菌保留的相同的实验装置，进行了保留病毒的实验尝试。在此使用尺寸为25nm(直径)的噬菌体MS2。这些噬菌体的等电点为pH3.9。在pH值为7的溶液中过滤15ml的105PFU/ml的水溶液(噬菌斑形成单位/ml)。研究了没有涂层的0.2μm聚醚砜的膜，以及具有钛涂层(20nm)和金涂层(20nm)的膜。下表显示了实验结果：
考虑到保留，特别是吸附测试的结果，没有涂层和没有电压，在没有涂层的情况下在膜上实现了较低的病毒保留。没有涂层的聚合物膜具有Zeta-电位(表面电压)。钛和金具有较低的Zeta-电位(接近零)。因此可以理解的是，与有涂层的膜相比，没有电压时没有涂层的膜大多数病毒被吸附，因为钛或金涂层降低了膜的Zeta-电位并因此降低了膜的电荷。
考虑到在1.0伏电压下吸附测试的结果，钛涂层将导致1.4Log10量级(即保留>95％)的和金涂层大约2.4Log10量级的(即保留>99％)病毒被保留。
可以证明，通过具有金属层和施加0.5伏或1.0伏的电压的膜，与不带电的膜相比可以实现内毒素以及病毒显著的保留，尤其是吸附的改善。
此外在保留内毒素的实验中切换电压从+500mV至-500mV后通过用水冲洗膜，至少50％的吸附结合的内毒素可以又重新回收到水中。因此可以证明，至少一部分内毒素通过反转电压而脱附。
本发明的目的还通过以下方法实现：用于确定具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜的结合位点的占据情况和/或用于确定液体中的至少一种至少相对的浓度，所述方法用于至少暂时分离和/或可以利用所有的有利的实施方案，并且其特征在于，检测和/或评估由施加电压所产生的电流，特别是在低于阈值和/或超过正和/或负变化率和/或其时间进程，特别是当低于或高于触发警报时，进行评估。结果，例如，可以监测浓度限度或浓度变化率。这种监测可以非常密切地进行，甚至可以实时进行。例如，可以监测血液中的内毒素浓度。电流取决于膜上结合位点的占据率。如果可用的结合位点较少，则当前电流会下降。在此浓度不需要确定为一个绝对值，低于或者超过参考值也足够用于检测，参考值可以以电流的形式给出。
所以能够在例如在超过一定的浓度限度和/或变化率以及在测到特定的电流变化率变化时发出警报，例如声音的、视觉上的和/或电的。
本发明的目的还通过以下实现：电吸附和/或电滤膜装置，包括对电极和至少一侧上具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜，特别是如上所述，与金属涂层接触以对对电极施加电压。在这种情况下，以上适用特别是关于电极、膜、涂层、对电极、参比电极和/或装置的布置。
聚合物膜以及特别是对电极被布置在作为注射附件和/或低滞留体积的壳体内，特别是最多10ml和/或最多20mm3/mm2聚合物膜的金属涂层，尤其是最多2mm3/mm2聚合物膜的金属涂层，和/或聚合物膜与对电极被布置成连接到电压源，或是连接到能在聚合物膜和对电极之间施加电压的电压源，其中特别地电压源与聚合物膜和对电极被布置在同一壳体内，和/或提供电流测量装置，其测量聚合物膜与对电极之间的电流和/或其变化速率和/或与阈值比较，和/或为用于反转电压的电压源。
为了连接到电压源和/或用于接触金属涂层，例如直接用电导体诸如一根电缆连接和/或接触膜的金属涂层，例如通过焊接或融焊。然而它还可以另外地或替代地例如与其他导电部件接触，例如与插入膜的保持架，和/或与至少一个导电涂覆的折叠辅助装置接触，并且借助于这些和如有必要的话其他部件和/或电缆连接到电压源和/或与其接触。
另外也可能，还可以将电感和/或电容耦合结合到与电压源连接，使得例如也可以通过封闭的壳体连接电压源而没有相应的电缆引线成为可能。
共同的壳体也可以是外壳，其包覆内壳，在内壳中布置聚合物膜和对电极。
在这种情况下，特别是在壳体中提供液体的滞留体积，液体可以分布其中或者液体可以移动。在该空间内然后布置具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜，特别是以及对电极。该滞留体积内尤其设置有至少一个、特别是两个用于软管和/或注射器的连接，特别是设置鲁尔端口，允许液体可渗透的连接。特别地，该滞留体积与至少一个、特别是两个端口和液体可渗透的连接一起构成滞留体积。
该装置尤其可以在共同的壳体中，还包含用于产生电压的装置，例如电池，尤其被布置和/或接触，使得它可以在聚合物膜的金属涂层和对电极之间产生电势。
该装置特别设计为意图过滤器和/或注射器附件。
具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜和对电极尤其彼此电绝缘。
电吸附和/或电过滤装置尤其展示为容器和/或壳体，以允许液体的安置和/或通过，其中聚合物膜和对电极被布置为彼此电绝缘。
电吸附和/或电过滤装置可包括一个或多个参比电极。
其还可以有利地包含至少一个如上所述的关于电吸附和/或电过滤方法的另外的电极。关于该方法描述的其他特征也可以有利地在电吸附和/或电过滤装置中实施。
有利地，具有金属涂层的聚合物膜也与如上所述的金属涂覆的聚合物膜相关联。这些有特别好的适用，特别是当多孔通道涂覆有金属涂层时。然后电活性表面明显更多析出。然而也可以使用其他金属涂覆的聚合物膜。
特别有利的是对电极在与第一侧相对的第二侧由另一平坦且多孔的金属涂层形成，或者由插入绝缘的且可渗透的间隔物的可渗透电极形成，特别是由金属网形成。
有利地，提供用于实施至少暂时分离和/或检测带电的生物活性物质的方法的装置，特别是具有一些或所有有利特性的装置。特别地，它还适于实施用于确定具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜的结合位点的占据情况，和/或用于确定液体中的至少一种浓度。该方法尤其适用根据本发明的装置实施。
附图说明
图1为本发明的电过滤装置。
图2为本发明的电过滤装置作为注射器附接过滤器。
图3为本发明的电过滤装置，其在壳体中具有折叠膜制成的盒子。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1展示了根据本发明的电过滤装置。借助其可以实施根据本发明的电过滤方法。
将液体加入到主容器(5)中并通过由金属涂覆的聚合物膜(6)，通过连接稳压器(4)在由膜(6)形成的电极和对电极(2)之间(6)施加电压，以进入收集容器(3)被过滤。玻璃料(7)用于稳定膜。
图2展示了根据本发明的电过滤装置，其被设计为注射器附接过滤器。所示为聚合物材料的圆形膜(8)，在一侧或两侧金属化。金属化可以施加在膜的上游(在图上侧)或膜的下游(在图下侧)的一侧或两侧。在相互应用中，金属化侧面尤其彼此隔开。
基本上图2展示了图中的两个可能的实施例。它或者是附加b指定的所有部分，或者是附加a指定的所有部分。
特别说明的是，过滤器还具有至少一个对电极(10a或10b，12a或12b)。这可以例如用金属栅格来实现。
该装置可以包括电绝缘但可渗透的释放片(9a或9b)，其允许液体沿箭头所示的方向流动，但在圆形膜(8)和对电极(10a或10b)之间提供电绝缘。当然如果通过其他设计措施确保相应的绝缘，则也可以不限于这种形式。
注射器附接过滤器具有过滤器入口(13)。它还有过滤器出口(14)。这些可包括用于接触的引线。这些可以通过电缆实现，但也可以通过电感的、电容的插头和/或类似方式实现。
还包括电导体(12a或12b和11a或11b)。导体(12a或12b)本身也可以用作对电极，从而代替对电极(10a或10b)。
过滤器入口和过滤器出口特别是作为整个过滤器的气密密封的壳体的一部分，因此仅在过滤器入口和过滤器出口之间发生液体损失，并且只通过在液体流动中布置的元件，例如圆形膜、趋势箔和对电极，如果被制成可渗透的或栅格的。
注射过滤器设计成使得可以在金属化的圆形膜和对电极之间施加电压。为此目的，它特别具有相应的导体、引线和/或接触物和/或传输装置(特别是电感的和/或电容的)。电压的施加可以通过电压源(15a或15b)和电导体(12a或12b和11a或11b)来实现。
借助于具有电压源(15a或15b)的这种注射器附接过滤器能够在电压源的第一极化下液体特别是血液流过时，注射器过滤器吸附液体里的物质，诸如内毒素可以被吸附在圆形膜(8)上。
之后，特别是在反极化或没有电压的情况下流通的另外的液体，特别是逆着箭头所示的流动方向，例如水，发生物质的排放。
图3展示了根据本发明的在壳体中的折叠膜(16)制成的盒子。根据现有技术，这样的折叠的过滤膜盒子按如下制备：
1.将该膜(16)定位并折叠在两个折叠辅助装置(17a和17b)之间，特别是来自聚合物流和/或箔。
2.将制成的折叠膜压入圆形笼(18)中，使其不再展开并设有芯。笼和芯特别由塑料制成，并且特别设计成使得液体可以通过，特别是设置有矩形或圆形孔。
3.将带有折叠辅助装置及笼和芯的薄膜焊接到封闭的塑料盖的上盖上，然后焊接到下盖(带开口的板)上。
因此该方法也用于该示例性实施方案中，并且通常可以与根据本发明包括和/或使用的膜一起实施。
图3展示了聚合物材料的折叠膜(16)，其一侧或两侧被金属化。金属化可以施加在膜的上游(图中的外侧)或膜的下游(图中的内侧)或两侧。在相互应用中，金属化的侧面特别通过膜本身彼此隔开。膜的折叠特别的通过折叠辅助装置实现，其特别由聚合物流(17a，b)组成。聚合物流可以设计为导电(具有双面金属涂层)或作为应力绝缘流。
图3在一个图里原则上展示了两个可能的实施例。它可以全部由附加b部分指定，也可以全部由附加a部分指定。有利地在变形中，其中所包含的附加的标记为a的部分，膜作为电极通过电导线直接接触，或者在变形中，其中所包含的附加的标记为b的部分，膜作为电极通过电导体的折叠辅助装置(17b)和通过包括在折叠的膜内的电导体芯接触。
特别地，过滤器还具有至少一个对电极(25a或25c)。这可以例如设计为金属栅格和/或棒电极。
设计为具有折叠式膜过滤器的盒具有过滤器入口(22)。它还具有过滤器出口(23)。这些可包括用于接触的引线。这些可以通过电缆实现，但也可以通过电感的、电容的通过插头和/或类似方式实现。
还包括电导体(24a和25a或24b和25b)。导体(25a或25b)可用作对电极，用作及替代对电极。
过滤器入口和过滤器出口是整个过滤器的气密密封的外壳的特定部分，因此仅在过滤器入口和过滤器出口之间发生液体损失并且只通过在液体流动中布置的元件，如膜和对电极，如果被制成可渗透的或栅格的。
具有折叠膜的盒设计成使得可以在金属化的膜和对电极之间施加电势。为此目的，它特别具有相应的导体、引线和/或接触物和/或传输装置(特别是电感的和/或电容的)。例如，可以通过电压源(26a或26b)和电导体(25a或25b和24a或24b)来实现电压的施加。
借助于带有电压源(26a或26b)的具有折叠膜的这种盒能够例如在电压源的第一极化下当液体通过具有折叠膜的盒时，在折叠膜(8)上吸附液体中包含的物质。
之后，特别是在反向极化或没有电压的情况下，特别是在通过另一种液体时，特别是在与箭头方向相反的所示的流动方向上，例如水，可实现先前通过电吸附结合在折叠膜上的过滤物质的解吸附。
附图标记列表
1 电缆
2 对电极
3 收集容器
4 稳压器
5 主容器
6 膜
7 玻璃料
8 一侧(上游或下游)或双侧金属化的圆形膜(聚合物)
9 a和b电绝缘，可渗透的分离膜
10 a和b对电极，上游(a)及下游(b)可切换的圆形膜1，其为可渗透金属栅格的形式
11 a金属线，用于接触上游侧的金属化的圆形膜8
b金属线，用于接触下游侧的金属化的圆形膜8
12 a和b对电极/金属栅格10a和10b的电导体
13 带有引线的过滤器入口，用于电极/膜与对电极的电接触
14 过滤器出口，可选择带有用于对电极/金属栅格电接触的引线
15 a用于在电极和对电极之间施加电势的电压源
b用于在电极和对电极之间施加电势的电压源
16 折叠膜
17 a和b电绝缘的，在膜前或后的可渗透的分离膜
18 盒式导电外壳
19 盒式导电内壳
20 上部密封的盒挡板
21 下部密封的盒出口
22 过滤器入口和过滤器外壳
23 过滤器出口和过滤器外壳
24 a接触引线用于电接触上游侧金属化的膜16
b接触引线用于电接触下游侧金属化的膜16
25 a与金属化的膜16上游侧接触的引线和对电极
b与金属化的膜16下游侧的对电极电接触的引线
c金属化膜16的下游侧上的对电极
26 a用于在电极和对电极之间施加电势的电压源
b用于在电极和对电极之间施加电势的电压源

Claims (14)

1.一种通过电吸附和/或电过滤至少暂时分离和/或检测液体中带电的生物活性物质的方法，其包括以下步骤：
a.提供至少在聚合物膜的第一侧上具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜；
b.提供对电极；
c.在聚合物膜的金属涂层与对电极之间施加电压；
d.使聚合物膜和对电极与液体接触，其中这种方式的接触使得液体在聚合物膜和对电极之间产生至少一种连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤c发生在步骤a和步骤b之后以及步骤d之前，和/或其中步骤d发生在步骤a和步骤b之后以及步骤c之前。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a至步骤d之后，液体将至少部分地被除去和/或至少部分地让液体通过膜。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤a至步骤d之后反转和/或降低电压，特别是在极性反转和/或降低之前和/或之后漂洗膜。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中将所述具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜和所述对电极一起引入壳体中，所述壳体尤其具有低滞留体积，特别是至多10ml和/或至多20mm3/mm2聚合物膜的金属涂层，特别是最多2mm3/mm2聚合物膜的金属涂层，并且将待过滤的液体引流过壳体。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中来自注射器的液体从所述具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜表面经过或从所述具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜贯穿通过和/或对注射器加压使液体通过前述权利要求所述的壳体。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述对电极在与第一侧相对的第二侧由另一平坦且多孔的金属涂层形成，其中两个平面的金属涂层通过聚合物膜而彼此隔开；或者所述对电极由插入绝缘的且可渗透的间隔物的可渗透电极形成，特别是由金属网形成。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，与未涂覆的聚合物膜相比，基于初始的泡点孔径和/或平均孔径，所述具有金属涂层的聚合物膜的孔隙率减少1％-50％、特别是1％-20％。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述金属涂层的厚度为5-50nm，所述未涂覆的聚合物膜的孔径特别是大于0.01μm。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，用于确定所述具有平坦且多孔的金属涂层的聚合物膜的结合位点的占据情况和/或用于确定所述液体中的至少一种浓度，其中检测和/或评估受所施加的电压影响的电流，特别是在低于阈值和/或超过正和/或负变化率时，特别是当低于或高于触发警报时，进行评估。
11.电吸附和/或电过滤装置，其包括至少一个聚合物膜、金属涂层的接触物、一个对电极，以及尤其另一个电极，其中所述聚合物膜的至少一侧具有平坦且多孔的金属涂层，
其中，所述聚合物膜与所述对电极被布置在壳体中，所述壳体被设计成特别是作为注射器和/或具有低滞留体积，特别是最多10ml和/或最大20mm3/mm2聚合物膜的金属涂层，特别是最多2mm3/mm2聚合物膜的金属涂层，和/或
其中，所述聚合物膜与所述对电极连接到电压源，所述电压源适于在所述聚合物膜和所述对电极之间形成电压，并且其中特别地所述电压源与所述聚合物膜和所述对电极被布置在同一壳体内，和/或提供电流测量装置，其测量所述聚合物膜和所述对电极之间流动的电流和/或其变化速率和/或与阈值比较和/或所述电压源被设置用于反转和/或降低电压。
12.根据权利要求11所述的电吸附和/或电过滤装置，其中所述对电极在与第一侧相对的第二侧由另一平坦且多孔的金属涂层形成，或者由插入绝缘的且可渗透的间隔物的可渗透电极形成，特别是由金属网形成。
13.根据权利要求11-12中任一项所述的电吸附和/或电过滤装置，其特征在于，与未涂覆的聚合物膜相比，基于初始的泡点孔径和/或平均孔径，所述具有金属涂层的聚合物膜的孔隙率减少1％-50％、特别是1％-20％。
14.根据权利要求11-13中任一项所述的电吸附和/或电过滤装置，其特征在于，所述金属涂层的厚度为5-50nm，所述未涂覆的聚合物膜的孔径特别为0.01μm-15μm。
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