DE10147463B4

DE10147463B4 - Verfahren zur Herstellung eines Absorbers, Absorber und dessen Verwendung

Info

Publication number: DE10147463B4
Application number: DE10147463A
Authority: DE
Inventors: Michael Hoffmann; Roland Horres
Original assignee: Hemoteq AG
Current assignee: Hemoteq AG
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-21
Also published as: DE10147463A1; AU2002339305A1; WO2003024587A3; WO2003024587A2

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers, umfassend die folgenden Schritte:
a) Bereitstellen von porösen Hohlfasern, welche auf den Oberflächen O1, O2 und O3 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweisen;
b) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O1, O2 und O3 zu den Oberflächenmodifizierungen L;
c) Füllen der Poren P der Hohlfasern mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können;
d) vollständiges Modifizieren der Oberflächenmodifizierungen L zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den Oberflächen O2 und O3; und
e) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers zur Abtrennung von schädlichen Stoffen aus Vollblut und/oder Plasma, einen Adsorber in Form von Hohlfasern sowie die Verwendung dieser Adsorber.
Eine große Anzahl von Erkrankungen werden dadurch verursacht, daß sich schädliche Substanzen im Blut befinden. Im Falle der Autoimmunerkrankungen handelt es sich hierbei um Autoantikörper. Bei der Sepsis sind es bakterielle Toxine. Wenn es gelingt, diese Schadstoffe aus dem Blut zu entfernen, tritt eine Heilung oder zumindest eine deutliche Verbesserung des Krankheitsbildes auf.
Um derartige Schadstoffe aus dem Vollblut zu entfernen, werden Materialien benötigt, welche eine Vollblutverträglichkeit besitzen. Derartige Materialien dürfen nicht zur Komplement- und/oder Gerinnungsaktivierung führen und/oder eine Thrombozytenaggregation bzw. Thrombozytenadhäsion verursachen.
Aus dem Stand der Technik sind Adsorbtionsmaterialien für die Medizintechnik bekannt. DE 39 32 971 offenbart beispielsweise Adsorbtionsmaterialien, welche aus Blut oder Blutbestandteilen Lipoproteine mit niedriger Dichte (LDL: low density lipoprotein) entfernen bzw. deren Konzentration herabsetzen. Bei diesem Adsorbtionsmaterial handelt es sich um einen organischen Träger mit festgelegter Partikelgröße und Ausschlußgrenze. Zudem trägt dieses Adsorbtionsmaterial auf seiner Oberfläche Funktionalisierungen, welche LD-Lipoproteine binden können.
Derartige LDL-Adsorbtionsmaterialien können beispielsweise aus Polymethacrylatteilchen bestehen, welche mit Polyacrylsäure (PAS) beschichtet sind, wobei PAS sowohl auf den äußeren als auch den im Inneren liegenden Oberflächen des LDL-Adsorbers gebunden vorliegen kann. Ein derartiges Adsorbtionsmaterial ist vollblutverträglich, da PAS nur geringe Wechselwirkungen mit Blutzellen aufweist. In dieser Weise modifizierte Adsorbtionsmaterialien schädigen, binden oder aktivieren Blutzellen nur in geringem Maße aufgrund der schwachen Wechselwirkungen.
DE 100 45 434 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Adsorbens für Vollblut. Bei diesem Adsorbermaterial handelt es sich um ein teilchenförmiges poröses Trägermaterial, wobei die vorzugsweise sphärischen Teilchen innere und äußere Oberflächen aufweisen und die inneren Oberflächen anders modifiziert und derivatisiert werden können als die äußeren Oberflächen.
Weiterhin offenbart EP 0 488 095 A1 ein Affinitäts-Agens, das auf einer Membran zum Entfernen von LDL aus Vollblut immobilisiert werden kann. Diese Membran umfasst mikroporöse Polysulfonhohlfasern mit einem im wesentlichen gleichmäßigen Porendurchmesser, wobei Polyacrylsäure auf der Oberfläche der Polysulfonhohlfasern immobilisiert ist.
In EP 0 341 413 A2 wird ein Adsorber-Modul, welches aus porösen Hohlfasern besteht und für eine Reinigung von Vollblut geeignet ist, offenbart. Die porösen Hohlfasern sind mit einer Vielzahl an polyanionischen Liganden versehen, welche mit den aus dem Vollblut abzutrennenden Substanzen interagieren.
Die Vollblutverträglichkeit ist im wesentlichen von der verwendeten Oberflächenbeschichtung abhängig. Bei der Verwendung bestimmter funktioneller Gruppen ist eine Vollblutverträglichkeit nicht gegeben, da aufgrund von Wechselwirkungen mit Blutzellen diese zu stärk geschädigt oder gebunden werden.
Aus diesem Grunde trennen einige aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren vor der Aufreinigung des Blutes das Blutplasma von den zellulären Bestandteilen ab. In einem zweiten Schritt wird nun das Plasma durch ein Behältnis gepumpt, in dem sich poröse meist sphärische Partikel befinden, die Liganden tragen, welche die Schadstoffe an sich binden. Ein Filter am Boden des Behältnisses trennt die sphärischen Adsorberpartikel vom Plasma ab, das anschließend mit den zellulären Blutbestandteilen vereinigt und dem Patienten wieder zugeführt wird.
Dieses Verfahren des Standes der Technik [Samuelsson G.: Extracorporeal immunoadsorption with Protein A: technical and clinical results. J. Clin. Apheresis 2001, 16, 49–52] hat einige Nachteile. Es besteht das Risiko, daß durch ein Versagen des Filters Adsorberpartikel in den Blutkreislauf des Patienten geraten und dort einen Hirnschlag, einen Herzinfarkt, eine Lungenembolie oder ähnliches auslösen. Die Trennung in Plasma und zelluläre Bestandteile stellt eine zusätzliche Belastung für den Patienten dar, ist aber bisher nötig, da die schadstoffbindenden Liganden zellschädigend wirken. Da diese Trennung nie vollständig sein kann, verbleibt ein Teil des Plasmas bei den zellulären Bestandteilen und wird daher nicht von Schadstoffen befreit. Der zusätzliche apparative Aufwand für die Trennung in Plasma und zelluläre Bestandteile führt dazu, daß dem Patienten ein größeres Blutvolumen entzogen werden muß. Somit weist das Verfahren des Standes der Technik in Bezug auf die Anwendungsfreundlichkeit, den apparativen Aufwand, den Wirkungsgrad und die Belastung des Patienten einige Nachteile auf.
Dräger et al. (Eur. J. Clin. Invest. 1998, 28, 12; US-A-5 476 715 ) offenbaren ein vollblutverträgliches Adsorbtionsmaterial, welches aus Teilchen besteht, die so groß sind, daß sie Zwischenräume bilden, in die die Blutzellen eindringen können. Zusätzlich weisen die Teilchen Poren auf, welche innere Hohlräume formen. Diese Poren gestatten aufgrund ihrer Größe Makromolekülen das Eindringen, verhindern jedoch, daß die wesentlich größeren Blutzellen diese inneren Hohlräume erreichen können. Dies hat zur Folge, daß die Blutzellen nur Kontakt zur äußeren Oberfläche haben, aber nicht zur Oberfläche der inneren Hohlräume. Gemäß EP 0 424 698 sollten derartige Teilchen möglichst sphärisch und unaggregiert aufgebaut sein, um eine äußere Oberfläche aufzuweisen, welche den Kontakt zu den Blutzellen und somit auch deren Bindung und/oder Schädigung minimiert.
DE-A-198 42 785 offenbart poröse Materialien mit einer derartig chemisch modifizierten Oberfläche, daß die äußere Oberfläche des Materials elektroneutrale und hydrophile Eigenschaften aufweist, die innere Oberfläche hingegen mit funktionellen Liganden beschichtet sein kann. Eine Vollblutverträglichkeit dieser Materialien wird jedoch nicht beschrieben oder beansprucht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, Adsorptionsmaterialien, welche zur Abtrennung schädlicher Stoffe aus Vollblut eingesetzt werden können, und ein Verfahren zur Herstellung dieser Adsorptionsmaterialien bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die technische Lehre des Hauptanspruchs der vorliegenden Erfindung gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung, der Figur und den Beispielen der vorliegenden Patentanmeldung.
Ein nicht erfindungsgemäßes Verfahren betrifft zur Herstellung eines Adsorbers, umfasst die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen eines porösen Trägermaterials, welches auf seinen inneren Oberflächen O1 und seinen äußeren Oberflächen O2 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweist;
b) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O1 und O2 zu den Oberflächenmodifizierungen L;
c) Füllen der Poren P des porösen Trägermaterials mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 des porösen Trägermaterials vollständig modifiziert werden können;
d) vollständiges Modifizieren der Oberflächenmodifizierungen L zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den äußeren Oberflächen O2; und
e) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 mit einer Lösung, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L vollständig modifiziert werden können, im wesentlichen nicht mischbar ist, aus den Poren P.

Bei diesem Verfahren wird ein poröses Trägermaterial bereitgestellt, welches aufgrund seiner Porosität äußere Oberflächen O2 sowie Oberflächen O1 aufweist, welche in den Poren des Trägermaterials liegen. Zudem weist das Trägermaterial auf den Oberflächen O1 und O2 modifizierbare funktionelle Gruppen auf, welche durch chemische Reaktion zu Oberflächenmodifizierungen L umgesetzt werden können. Bevorzugt werden derartige chemische Rektionen eingesetzt, welche eine vollständige bzw. quantitative Oberflächenmodifizierung bewirken. Erfindungsgemäß werden nun die Poren P des porösen Trägermaterials mit einem Medium gefüllt, welches unter den Bedingungen des Füllens flüssig ist und daher vollständig die Oberflächen O1 der Poren P bedeckt. Zudem ist dieses Medium nicht mischbar mit einer Lösung, die anschließend zur Modifizierung der Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 eingesetzt wird. Aufgrund der Tatsache, daß das Medium die inneren Oberflächen O1 vollständig bedeckt und mit der Lösung zur Modifizierung der äußeren Oberflächen nicht mischbar ist, kann die Lösung zur Modifizierung der äußeren Oberflächen O2 die Oberflächenmodifizierungen L auf den inneren Oberflächen O1 nicht modifizieren, so daß eine Reaktion nur an den Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 stattfinden kann.
Nach der Modifizierung der Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2, welche bevorzugt vollständig bzw. quantitativ abläuft, wird das Medium aus den Poren P des porösen Trägermaterials entfernt. Man erhält einen Adsorber, der auf seinen äußeren Oberflächen O2 die Oberflächenmodifizierungen L' und auf seinen inneren Oberflächen O1 die Oberflächenmodifizierungen L trägt. Durch das Befüllen der Poren P des Trägermaterials konnten somit gezielt bestimmte Bereiche des Trägermaterials, nämlich die Oberflächen O1 der Poren P vor der Modifizierung der Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen geschützt werden.
Der erhaltene Adsorber weist aufgrund der Oberflächenmodifizierungen L' auf seinen äußeren Oberflächen und den Oberflächenmodifizierungen L in den Poren, auf seinen äußeren Oberflächen O2 andere Eigenschaften auf, als in den Poren P.
Wählt man beispielsweise als Oberflächenmodifizierungen L' blutverträgliche Substanzen und als Oberflächenmodifizierungen L solche Modifizierungen, die fähig sind Biomoleküle und/oder pathogene Stoffe aus Vollblut oder Plasma abzutrennen, so lassen sich derartige Adsorber zur Aufreinigung von Vollblut und/oder Blutplasma einsetzen.
Zu den Biomolekülen und/oder pathogenen Stoffen, welche mit derartigen Adsorbern aus Vollblut und/oder Plasma abgetrennt werden können, zählen Immunglobuline, Fibrinogen, Toxine (z. B. CO), Metalle (z. B. Hg, Cd, Pb, Cr, Co, Ni, Zn, Sn, Sb) sowie Ionen dieser Metalle, Halbmetalle (z. B. As) sowie Ionen dieser Halbmetalle und/oder Immunkomplexe.
Wählt man nun ein poröses Trägermaterial mit einer Porengröße, kleiner als der Durchmesser einer Blutzelle, so können die Blutzellen nicht in die Poren des Trägermaterials eindringen und auch nicht mit den Oberflächen O1 Wechselwirken. Somit ist es bei derartigen Adsorbern nicht erforderlich, daß die inneren Oberflächen O1 blutverträglich sind, d. h. daß durch die Oberflächen O1 Blutzellen nicht aggregiert, verletzt, zerstört oder aktiviert werden, da die Blutzellen mit diesen Oberflächen nicht in Kontakt kommen.
Der Begriff "Wechselwirkung" umfaßt eine Aktivierung, Anbindung, Umsetzung und/oder Schädigung von im Vollblut enthaltenen Substanzen und/oder Zellen. Erfindungsgemäß ist eine selektive Wechselwirkung bevorzugt. Die Wechselwirkung kann auch gemäß einer weiteren Ausführungsform spezifisch sein.
Vorteilhaft ist ein Adsorber in Form von Hohlfasern, wobei die Blutteilchen, wie Thrombozyten, weitgehend ungehindert durch die Zwischenräume des Adsorbers wandern können. Die maximale mittlere Porengröße wird durch die Größe der kleinsten Blutzellen bestimmt. Eine mittlere Porengröße von ≤ 1,5 μm ist bevorzugt, mehr bevorzugt ist eine mittlere Porengröße von ≤ 1,0 μm, da die maximale mittlere Porengröße von 1,5 μm kleiner ist als die kleinsten Blutzellen, welche einen Durchmesser von etwa 2 μm haben.
Bei einer, wie gemäß der vorliegenden Erfindung definierten maximalen mittleren Porengröße ist sichergestellt, daß im wesentlichen keine Blutzellen in die Poren P eindringen können. Sofern nur sehr kleine oder gelöste Teilchen aus dem Blut abgetrennt werden sollen, ist es bevorzugt, ein poröses Trägermaterial mit einer geringeren mittleren Porengröße zu wählen, beispielsweise 1 μm, 0,5 μm oder 0,3 μm.
Erfindungsgemäß kann die mittlere Porengröße durch Quecksilberintrusion (Quecksilberporosimetrie) analog DIN 66 133 bestimmt werden. Das Verfahren beruht auf der Messung des in einen porösen Feststoff eingepreßten Quecksilbervolumens in Abhängigkeit vom angewandten Druck. Eine nichtbenetzende Flüssigkeit wie Quecksilber dringt nur unter Druck in ein poröses System ein, wobei der aufzuwendende Druck umgekehrt proportional zur lichten Weite der Porenöffnungen ist. Dabei werden Poren erfaßt, in die bei dem angewendeten Druck Quecksilber eindringen kann.
Die Oberflächen von Hohlfasern lassen sich in drei Kategorien einteilen. Zum einen in die äußere, die Fasern umgebende Oberflächen O2, die Oberflächen O1 der Poren P sowie die luminalen Oberflächen O3, welche die inneren Hohlräume umgeben.
Erfindungsgemäß wird unter den "äußeren Oberflächen" O2 der Hohlfasern, die die Hohlfasern umschließenden Oberflächen verstanden.
Unter dem Begriff "innere Oberflächen" einer Hohlfaser werden die Oberflächen O1 bezeichnet, welche die Poren P der Hohlfasern umschließen, d. h. die Oberflächen der Poren P.
Der Begriff "luminale Oberfläche" bezeichnet die Oberflächen O3 der inneren Hohlräume H der Hohlfasern.
Eine Ausführungsförm der Erfindung offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers, umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen von porösen Hohlfasern, welche auf den Oberflächen O1, O2 und O3 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweisen;
b) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O1, O2 und O3 zu den Oberflächenmodifizierungen L;
c) Füllen der Poren P der Hohlfasern mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können;
d) vollständiges Modifizieren der Oberflächenmodifizierungen L zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den Oberflächen O2 und O3; und
e) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 vollständig modifiziert werden können, nicht mischbar ist, aus den Poren P.

Bei diesem Verfahren werden die Poren mit einem Medium gefüllt, welches unter den Bedingungen des Füllens flüssig ist und, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers, umfaßt die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen von porösen Hohlfasern, welche auf den Oberflächen O1, O2 und O3 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweisen;
b) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O1, O2 und O3 zu den Oberflächenmodifizierungen L;
c) Füllen der Poren P und der inneren Hohlräume H der Hohlfasern mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können;
d) vollständiges Modifizieren der Oberflächenmodifizierungen L zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den äußeren Oberflächen O2; und
e) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 mit einer Lösung, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 vollständig modifiziert werden können, nicht mischbar ist, aus den Poren P und den inneren Hohlräumen H.

Bei diesem Verfahren werden im Gegensatz zum vorgenannten die inneren Hohlräume sowie die Poren mit einem Medium gefüllt, welches unter den Bedingungen des Füllens flüssig ist und, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können.
Somit lassen sich Adsorber herstellen, welche entweder nur auf den Oberflächen O1 der Poren P oder auf den Oberflächen O1 der Poren P sowie der luminalen Oberflächen O3 der Innenräume H die Oberflächenmodifizierungen L' aufweisen.
Erfindungsgemäß können verschiedenartigste Materialien verwendet werden, die sich zur Herstellung der verwendeten Hohlfasern eignen. Beispiele für geeignete Trägermaterialien bzw. Hohlfasern umfassen Silica, Silicone, Polytetrafluorethylen (Teflon^®), Polyesterurethane, Polyetherurethane, Polyurethane, Polyethylenterephthalate, Polysaccharide, Polypeptide, Polyethylene, Polyester, Polystyrole, Polyolefine, Polysulfonate, Polypropylen, Polyethersulfone, Polypyrrole, Polyvinylpyrrolidone, Polymilchsäure, Polyglycolsäure, Polyorthoester, Aluminiumoxid, Gläser, Sepharose, Kohlenhydrate sowie organische Materialien, wie Copolymere von Acrylaten oder Methacrylaten sowie Polyamiden. Vorzugsweise besteht das Trägermaterial aus organischem Material und besonders bevorzugt sind Copolymere von Acrylsäureestern oder Methacrylsäureestern und/oder Acrylsäureamiden oder Methacrylsäureamiden. Ferner ist zudem vorteilhaft, wenn derartige Copolymere Epoxidgruppen als funktionelle Gruppen tragen.
Weitere erfindungsgemäß einsetzbare Copolymere können beispielsweise durch Suspensionspolymerisation hergestellt werden. Ein derartiges Copolymer ist im Handel unter der Bezeichnung Toyopearl AF-Epoxy-650 M (TosoHaas) erhältlich. Bevorzugt sind zudem statistische Copolymere hergestellt durch Polymerisation von Ethylenglycoldiacrylat oder Ethylenglycoldimethacrylat und Glycidylacrylat oder Glycidylmethacrylat und/oder Allylglycidether.
Für Hohlfasern eignen sich insbesondere Silicone, Polytetrafluorethylen (Teflon^®), Polyesterurethane, Polyetherurethane, Polyurethane, Polyethylenterephthalate, Polysaccharide, Polypeptide, Polyethylene, Polyester, Polystyrole, Polyolefine, Polysulfonate, Polypropylen, Polyethersulfone, Polypyrrole, Polyvinylpyrrolidone, Polymilchsäure, Polyglycolsäure und Polyorthoester.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers, umfaßt die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen von porösen Hohlfasern, welche auf den Oberflächen O1, O2 und O3 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweisen;
b) Füllen der Poren P der Hohlfasern mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können;
c) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den Oberflächen O2 und O3; und
d) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung, mit welcher die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 vollständig modifiziert werden können, nicht mischbar ist, aus den Poren P.

Bei diesem Verfahren werden Hohlfasern eingesetzt, deren Poren P mit einem flüssigen Medium gefüllt werden, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können, bevor die besagte Modifizierung der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 durchgeführt wird.
Erfindungsgemäß bedeutet der Begriff "vollständiges Modifizieren", daß alle auf einer Oberfläche des Trägermaterials oder der Hohlfasern vorhandenen nicht durch das Medium bedeckten funktionellen Gruppen oder Oberflächenmodifizierungen umgesetzt werden, und somit keine freien bzw. modifizierbaren funktionellen Gruppen oder Oberflächenmodifikationen mehr auf der jeweiligen Oberfläche des Trägermaterials bzw. der Hohlfaser verbleiben. Um eine derartige vollständige Modifizierung zu bewirken, enthalten die jeweiligen Reaktionslösungen vorzugsweise jeweils einen Überschuß an Modifizierungsmittel.
Der Begriff "Modifizieren" umfaßt das Verändern, Umsetzen, Schaffen und/oder Zerstören von funktionellen Gruppen auf den jeweiligen Oberflächen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Begriff des Modifizierens das Umsetzen der funktionellen Gruppen oder der Oberflächenmodifikationen mit Nucleophilen, Electrophilen oder Radikalen. Nach der vollständigen Modifizierung wird die verwendete Lösung wieder entfernt.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren beschreibt die Herstellung eines Adsorbers, umfassend die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen von porösen Hohlfasern, welche auf den Oberflächen O1, O2 und O3 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweisen;
b) Füllen der Poren P und der inneren Hohlräume H der Hohlfasern mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können;
c) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den Oberflächen O2; und
d) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 mit einer Lösung, mit welcher die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 vollständig modifiziert werden können, nicht mischbar ist, aus den Poren P und den inneren Hohlräumen H.

Bei diesem Verfahren hingegen werden nicht nur die Poren P sondern auch die inneren Hohlräume H mit einem Medium gefüllt, bevor die anschließende Modifizierung der funktionellen Gruppen vorgenommen wird. Nachdem nun entsprechend der beiden vorgenannten Verfahren die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 bzw. auf den Oberflächen O2 und O3 zu den Oberflächenmodifizierungen L' umgesetzt worden sind, kann nach dem Entfernen des Mediums optional noch ein weiterer Verfahrensschritt durchgeführt werden, wobei die noch verbliebenen funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O1 und O3 bzw. O1 zu den Oberflächenmodifizierungen L umgesetzt werden.
Erfindungsgemäß weisen die zu verwendenden Hohlfasern auf ihren Oberflächen O1, O2 sowie O3 modifizierbare funktionelle Gruppen auf. Diese funktionellen Gruppen können chemisch oder auch durch eine Strahlung, welche bevorzugt im UV- oder sichtbaren Bereich liegt, zu den Oberflächenmodifizierungen L bzw. L' umgesetzt werden. Je nach verwendetem Trägermaterial und je nach verwendeter Strahlung kann diese das Trägermaterial teilweise durchdringen oder nicht durchdringen, so daß zum einen mittels dieser Strahlung alle funktionellen Gruppen der Oberflächen O1, O2 sowie O3 modifiziert werden können oder bei einer das Trägermaterial nicht durchdringenden Strahlung die Modifizierung der funktionellen Gruppen nur auf den Oberflächen O2 stattfinden kann.
Als modifizierbare funktionelle Gruppen sind gespannte heterocyclische Systeme bevorzugt, welche durch nucleophile oder electrophile Ringöffnung modifiziert werden können. Hierbei ist die nucleophile Ringöffnung bevorzugt. Durch eine derartige Ringöffnung lassen sich kovalent weitere funktionelle Reste, chemische Gruppen oder Moleküle an die funktionellen Gruppen binden, so daß sich die Oberflächenmodifikationen L bzw. L' ergeben, wobei die Oberflächenmodifikation L' mit der funktionellen Gruppen identisch sein können.
Weitere funktionelle Gruppen, welche erfindungsgemäß Verwendung finden können, umfassen Amine, bevorzugt primäre Amine, welche sich mit Carbonylverbindungen zu Iminen umsetzen lassen und anschließend gegebenenfalls durch Hydrierung zu einer stabileren Aminbindung umgesetzt werden können. Darüber hinaus können an Amine Carbonsäuren über eine Amidbindung immobilisiert werden. Verwendung finden zudem Aziridine, Oxirane, Maleinimide, N-Succinimidylester, N-Hydroxysuccinimide, Hydrazide, Azide, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren sowie Carbonsäureester.
Durch diese chemische oder photochemische Modifizierung erhält man Adsorber, welche auf den Oberflächen O2 bzw. den Oberflächen O2 und O3, je nachdem welches erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt wird, mindestens eine Oberflächenmodifizierung L' aufweisen, wodurch diese Oberflächen nicht mit Blutzellen Wechselwirken. Eine bevorzugte Oberflächenmodifizierung der Oberflächen O1 bzw. der Oberflächen O1 und O3 stellt die Aminierung dar.
Ferner weisen die durch die erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Adsorber auf ihren Oberflächen O1 bzw. je nach verwendetem Herstellungsverfahren des Adsorbers auf den Oberflächen O1 sowie O3 mindestens eine Oberflächenmodifizierung L auf, welche mit im Blut enthaltenen Substanzen wechselwirkt. Bei diesen im Blut enthaltenen Substanzen handelt es sich vorrangig um die eingangs erwähnten Schadstoffe, welche aus dem Vollblut oder Plasma zu entfernen sind. Zudem ist bevorzugt, daß die Oberflächenmodifikationen L und L' durch kovalente Bindungen mit den entsprechenden Oberflächen verknüpft werden. Eine andersartige Anbindung, beispielsweise durch hydrophobe, elektrostatische und/oder ionische Wechselwirkungen, ist jedoch auch möglich.
Erfindungsgemäß wird unter "Oberflächenmodifizierung" eine organische Endgruppe, ein organischer Rest, eine Substanz, ein Teil einer Substanz oder ein Molekül bzw. ein Teil eines Moleküls verstanden, welches geeignet ist, an eine funktionelle Gruppe der Hohlfasern gebunden zu werden.
Die Oberflächenmodifikationen L' weisen erfindungsgemäß die Eigenschaft auf, keine Wechselwirkungen mit Blutzellen zu haben, so daß die äußeren Oberflächen der Hohlfasern gegenüber den Blutzellen inert sind. Dies bedeutet, daß diese Oberflächen mit Vollblut kompatibel sind und im Vollblut enthaltene Blutzellen bzw. Blutkörperchen nicht schädigen, verletzen, adsorbieren und/oder aktivieren.
Derartige mit Vollblut kompatiblen Oberflächenmodifizierungen L' umfassen mindestens eine Substanz ausgewählt aus der Gruppe, welche Carbonsäuren, Polycarbonsäuren, Polyacrylsäure, Oligoacrylsäure, Albumin, Heparin, Heparinderivate, Heparansulfat, Glykosaminoglykane, Oligosaccharide, Polysaccharide und Chitosanderivate umfaßt.
Für die Oberflächen der Hohlfasern, welche aufgrund ihrer inneren Lage nicht mit Blutzellen oder Blutkörperchen in Kontakt kommen, ist eine oben beschriebene Kompatibilität nicht nötig. Diese Oberflächen O1 bzw. je nach verwendetem Verfahren zur Herstellung des Adsorbers O1 und O3 tragen erfindungsgemäß Oberflächenmodifikationen L, welche im Vollblut oder Plasma enthaltene Schadstoffe oder Moleküle binden können. Die Fähigkeit, vorzugsweise selektive Wechselwirkungen mit bestimmten, in einer Lösung enthaltenen Substanzen, Teilen von Substanzen oder Substanzgruppen zu zeigen, besitzen sogenannte Immunadsorber. Diese Immunadsorber eignen sich somit insbesondere als Oberflächenmodifikation L. Vorteilhaft ist es im speziellen, als mindestens eine Oberflächenmodifizierung L mindestens eine Substanz aus der Gruppe auszuwählen, welche Peptide, Proteine, monoklonale Antikörper, polyklonale Antikörpern, Fragmente von Antikörpern, synthetische Antigene, natürliche Antigene, Oligosaccharide, Polysaccharide, Thiole, Oligonucleotide und Polynucleotide umfaßt.
Die Oberflächenmodifikation L wechselwirkt somit mit im Blut enthaltenen Substanzen, wobei nur solche Substanzen mit den Oberflächenmodifikationen L in Kontakt treten können, welche abhängig von der gewählten Porengröße klein genug sind, um in die Poren P eindringen zu können. Die Oberflächenmodifikation L ist daher eine sogenannte funktionelle Oberflächenmodifizierung, wobei unter funktioneller Oberflächenmodifizierung beispielsweise Separationseffektoren oder auch Katalysatoren oder Enzyme verstanden werden. Derartige Separationseffektoren erzeugen selektive Wechselwirkungen, die für chromatographische Trennungen oder andere Verteilungsverfahren, Trennungs- oder Reinigungsverfahren, wie der Flüssig-Flüssig-Verteilung, eingesetzt werden können. Somit eignen sich die erfindungsgemäßen Adsorber nicht nur zur Entfernung von Substanzen aus Vollblut oder Plasma, sondern allgemein zur selektiven Entfernung von bestimmten Substanzen aus einem komplexen Gemisch verschiedenster Stoffe, Substanzen und/oder Zellen oder anderer Teilchen, welche neben chemischen Stoffen, Metallen oder Metallionen sowie Biomolekülen auch ganze Zellen, Blutkörperchen, Bakterien, Viren, Prionen oder ähnliches umfassen.
Bevorzugt wird zur Modifizierung der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 oder auf den Oberflächen O2 sowie O3 eine auf Wasser basierende Lösung verwendet. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform verwendet für diese Modifizierung eine die Hohlfaser durchdringende oder eine nicht durchdringende Strahlung.
Der Begriff "unter den Bedingungen des Füllens flüssiges Medium" umfaßt erfindungsgemäß Medien, welche in die Poren der Hohlfasern eingebracht bzw. eingefüllt und aus diesen Poren wieder vollständig entfernt werden können.
Derartige Medien umfassen vor allem hydrophobe organische Medien. Beispiele für hydrophobe organische Medien sind lineare C₆- bis C₂₀-Alkane, verzweigte C₆-bis C₂₀-Alkane, cyclische C₆- bis C₂₀-Alkane, lineare oder verzweigte Alkankettentragende C₆- bis C₂₀-Cycloalkane, C₆- bis C₂₀-Arylalkane, lineare oder verzweigte Alkanketten-tragende C₆- bis C₂₀-Aromaten, C₆- bis C₂₂-Aromaten, lineare C₆- bis C₂₀-Alkanole, verzweigte C₆- bis C₂₀-Alkanole, cyclische C₆- bis C₂₀-Alkanole, lineare oder verzweigte Alkanketten-tragende C₆- bis C₂₀-Cycloalkanole, C₆- bis C₂₀-Hydroxyarylalkane, lineare oder verzweigte Hydroxyalkanketten-tragende C₆-bis C₂₀-Aromaten, lineare C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester, verzweigte C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester, cyclische C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester, cyclische mit linearen oder verzweigten Alkanketten substituierte C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester, C₆- bis C₃₀-Arylcarbonsäureester, aromatische mit linearen oder verzweigten Alkanketten substituierte C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester. Auch Mischungen der vorbezeichneten Substanzen können erfindungsgemäß eingesetzt werden.
Zu den C₆- bis C₂₀-Alkanen zählen beispielsweise Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan, Cyclohexan, und Dodecan.
Zu den C₆- bis C₂₀-Alkanolen zählen beispielsweise Hexanol, Octanol, Decanol, Undecanol und Dodecanol.
In der Regel wird es sich bei dem besagten Medium um eines handeln, welches bei Raumtemperatur flüssig ist. Gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch ein bei Raumtemperatur gasförmiges Medium verwendet werden. Dann werden die Poren P beispielsweise bei erniedrigter Temperatur und/oder erhöhtem Druck mit dem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Mediums gefüllt. Unter vergleichbaren Bedingungen werden sodann die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen modifiziert. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß ein bei Raumtemperatur gasförmiges Medium besonders leicht wieder aus den Poren P zu entfernen ist.
Gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform kann auch ein Medium eingesetzt werden, welches unter den Bedingungen des Füllens flüssig, bei Raumtemperatur und Normaldruck jedoch fest ist. Die Poren der Hohlfasern werden dann bei erhöhter Temperatur mit dem Medium gefüllt. Diese Ausführungsform weist den Vorteil einer besonders dauerhaften und inerten Füllung der inneren Poren P bzw. Hohlräume H auf, wodurch zur Modifizierung der funktionellen Gruppen der äußeren Oberflächen auch drastischere Bedingungen, d. h. chemisch aggressivere Bedingungen, verwendet werden können.
In der Praxis kann dieses Füllen der Poren P bzw. Hohlräume H mit einem Medium durchgeführt werden, indem im einfachsten Fall die Hohlfasern in ein bei Raumtemperatur flüssiges Medium eingetaucht und mit diesem aufgequollen werden, so daß die Luft im wesentlichen vollständig aus den Poren P und je nach verwendetem Verfahren aus den Hohlräumen H verdrängt wird. Ferner können Hohlfasern auch in einen luftdichten Behälter gegeben werden, woraufhin die Luft aus dem Behälter und somit auch aus den Poren bzw. Hohlräumen durch Anlegen eines Vakuums entfernt wird, und das Medium, welches unter diesen Bedingungen flüssig ist, in die Poren P bzw. Hohlräume H eindringen kann.
Nach dem Aufquellen der Hohlfasern kann das überschüssige flüssige Medium beispielsweise mit einer Nutsche von den Hohlfasern bzw. Trägermaterialteilchen abgesaugt werden, ohne daß das in den Poren P bzw. Hohlräumen H enthaltene Medium wieder entfernt wird. Anschließend wird die Reaktionslösung zum Modifizieren der funktionellen Gruppen der äußeren Oberflächen O2 bzw. je nach verwendetem erfindungsgemäßem Verfahren der äußeren Oberflächen O2 sowie der luminalen Oberflächen O3 zugegeben. Die Lösung zum Modifizieren der durch das Medium nicht bedeckten funktionellen Gruppen ist mit dem besagten Medium nicht mischbar, um ein Freilegen der durch das Medium bedeckten Gruppen zu verhindern.
Nach der erfolgten Modifizierung wird das Medium beispielsweise durch Absaugen, Auswaschen, Erwärmen, Anlegen von Vakuum und/oder Zentrifugation wieder entfernt.
Des weiteren offenbart die vorliegende Erfindung Adsorber, welche nach einem der vorgenannten Verfahren hergestellt werden.
Besonders bevorzugt sind Adsorber in Form von Hohlfasern mit einer mittleren Porengröße von ≤ 1,5 μm. Der innere, luminale Durchmesser (D1) der porösen Hohlfasern kann zwischen 0 und 5 mm bzw. 0,1 und 5 mm, bevorzugt zwischen 0 und 1 mm bzw. 0,1 und 1 mm liegen.
Die vorliegende Erfindung offenbart weiterhin die Verwendung der Absorber in einer Vorrichtung zur Abtrennung von Biomolekülen und/oder pathogenen Stoffen aus Vollblut und/oder Plasma, umfassend ein Gehäuse, in dem der Adsorber in Form von Hohlfasern als lose Teilchen oder Fasern und/oder als Bündel lose und/oder fest mit dem Gehäuse verklebt, enthalten ist, wobei das Gehäuse einen Einlaß und einen gegebenenfalls mit einem Partikelfilter versehenen Auslaß aufweist.
Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse mit vorzugsweise einem Volumen von 10 ml bis 1250 ml.
Ein Verfahren zur Abtrennung von Biomolekülen und/oder pathogenen Stoffen aus Vollblut und/oder Plasma umfasst die Schritte:

a) Bereitstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
b) Durchleiten von Vollblut und/oder Plasma; und gegebenenfalls
c) Regeneration des Adsorbers.

Insbesondere wird ein Adsorber für Vollblut in Form von Hohlfasern bereitgestellt. Derartige Hohlfasern haben vorzugsweise einen Innendurchmesser (D1) von ≤ 5 mm und einen Außendurchmesser (D2) von ≤ 6 mm.
Die äußere Oberfläche O2 des Adsorptionsmaterials weist mindestens eine Oberflächenmodifizierung L' auf und die Oberfläche O1 der Poren P mindestens eine Oberflächenmodifizieren L. Die Oberflächen O3 der inneren Hohlräume H können je nach verwendetem Verfahren zur Herstellung des Adsorbers entweder die Oberflächenmodifikation L oder die Oberflächenmodifikation L' aufweisen.
Durch die Oberflächenmodifikationen L' der äußeren Oberfläche O2 wird eine Vollblutverträglichkeit erhalten, da die äußere Oberfläche fast ausschließlich in Wechselwirkung mit den Blutzellen tritt. Je nach verwendetem erfindungsgemäßen Verfahren weisen die Oberflächen O1 oder zusätzlich auch die Oberflächen O3 bevorzugt Oberflächenmodifizierungen L auf, welche mit im Blut enthaltenen Substanzen Wechselwirken können.
Das Verfahren hat den Vorteil, daß das Blut nicht in Plasma und zelluläre Bestandteile getrennt zu werden braucht, sondern als Ganzes durch ein Adsorptionsmaterial geleitet werden kann, das vorzugsweise fest mit und/oder in einem Gehäuse gelagert ist. Der Adsorber trägt die schadstoffbindenden Liganden, welche die im Vollblut enthaltenen Schadstoffe adsorbieren nur in seinen Poren P bzw. inneren Hohlräumen H, die zu klein sind, um die zellulären Bestandteile des Vollblutes aufzunehmen. Dadurch, daß der Adsorber fest mit dem Gehäuse verbunden ist, besteht kein Risiko, daß Adsorberpartikel in den Blutkreislauf geraten. Da die schadstoffbindenden Oberflächenmodifikationen L sich nur in den für Zellen unzugänglichen Poren P bzw. inneren Hohlräumen H befinden, können sie keine zellschädigende Wirkung entfalten. Die Entfernung der Schadstoffe ist wesentlich vollständiger, da das gesamte Blutvolumen mit dem Adsorber in Kontakt kommt und nicht nur das von den zellulären Bestandteilen abgetrennte Plasma. Die zusätzliche Belastung des Patienten durch die Trennung in Plasma und zelluläre Bestandteile entfällt.
Ferner können die erfindungsgemäßen Adsorber nicht nur für die Entfernung von schädlichen Stoffen aus Vollblut oder Plasma eingesetzt werden, sondern finden überall dort Verwendung, wo chemische Stoffe jeglicher Art aus einer lebende Zellen enthaltenden Lösung oder Suspension abgetrennt werden sollen.
Dementsprechend können die erfindungsgemäßen Adsorber zur zellschonenden Abtrennung von zytotoxischen Stoffen aus Zellkulturlösungen oder Fermentationslösungen verwendet werden, indem der Adsorber mit und/oder in einem geeigneten Gehäuse verklebt wird oder durch einen Partikelfilter im Gehäuse zurückgehalten wird und man die entsprechende Zellkulturlösung oder Fermentationslösung durchleitet. Bevorzugt ist der Einsatz dieser Adsorber zur zellschonenden Abtrennung extrazellulär gebildeter Biomoleküle aus Zellkultur- oder Fermentationsmedien, ohne daß zelluläre Bestandteile und Nährmedium voneinander getrennt werden müßten. Bei diesen Biomolekülen kann es sich um Proteine, Enzyme oder andere Substanzen bevorzugt mit pharmakologischer Wirksamkeit handeln.
Figurenbeschreibung
1 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Adsorbers in Form einer porösen Hohlfaser, welche auf ihren äußeren Oberflächen O2 und den luminalen Oberflächen O3 der Hohlräume H die Oberflächenmodifikationen L' trägt, wodurch eine Blutverträglichkeit erreicht wird, und auf den inneren Oberflächen O1 der Poren P die Oberflächenmodifikationen L aufweist, welche die Fähigkeit haben, schädliche Stoffe aus dem Vollblut zu adsorbieren. Ein derartiger Hohlfaseradsorber kann beispielsweise nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 2 oder Ansprüche 4 und 5 hergestellt werden.
2 zeigt schematisch einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Adsorbers in Form einer porösen Hohlfaser, welche auf ihren äußeren Oberflächen O2 die Oberflächenmodifikationen L' trägt, wodurch eine Blutverträglichkeit erreicht wird, und auf den inneren Oberflächen O1 der Poren P und den luminalen Oberflächen O3 der Hohlräume H die Oberflächenmodifikationen L aufweist, welche die Fähigkeit haben, schädliche Stoffe aus dem Vollblut zu adsorbieren. Ein derartiger Hohlfaseradsorber kann beispielsweise nach einem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 3 oder Ansprüche 6 und 7 hergestellt werden.
Beispiele
Beispiel 1
Ein Mikrofiltrationsmodul der A/G Technology Corporation mit der Porengröße 0,65 μm, einem inneren Durchmesser der Hohlfasern von 0,5 mm und einer Membranfläche von 0,14 m² wurde im Kreis mit einer Lösung von 94 mg FeSO₄ × 7 H₂O und 84 mg Na₂S₂O₅ in 200 ml Wasser durchspült. Nach 15 Minuten werden in das Vorratsgefäß zuerst 3,4 ml Methacrylsäure und 2 Minuten danach 3,4 ml Wasserstoffperoxyd (30%ig) gegeben. Anschließend wird die Lösung noch 2 weitere Stunden im Kreis gepumpt. Danach wird das Mikrofiltrationsmodul zur Entfernung von Reagenzienresten gleichzeitig auf der Innen- und Außenseite der Hohlfasern 4 Stunden lang mit fließendem Wasser gespült. Das Mikrofiltrationsmodul wird danach vollständig entleert.
In 220 ml einer 0,1 m MES (2-(N-Morpholino)ethansulfonsäure) Pufferlösung (pH 4,75) werden 7,5 g CME-CDI (N-Cyclohexyl-N'-(2-morpholinoethyl)carbodiimidmethyl-p-toluolsulfonat) bei 4°C vollständig aufgelöst. Diese Lösung wird bei 4°C 30 Minuten im Kreis durch das Mikrofiltrationsmodul gepumpt. Anschließend wird das Modul leergepumpt und möglichst schnell mit 250 ml 4°C kaltem 0,1 M MES Puffer (pH 4,75) gespült. Nach Entfernung der Spüllösung wird eine Lösung von 1 g ISST 1-bindendes Peptid (ISST: toxic shock syndrom toxin 1 bindendes Peptid, Auftragssynthese bei Bachem, Sequenz: GADRSYLSFIHLYPELAGA) in 200 ml 0,1 M MES Puffer bei 4°C für 18 Stunden im Kreis gepumpt. Danach wird das Modul leergepumpt und mit Wasser, mit 4 M Kochsalzlösung und wieder mit Wasser gespült und im Vakuum vollständig getrocknet.
Das getrocknete Mikrofiltrationsmodul wird vollständig mit Dodekanol gefüllt und nach 10 Minuten wieder vollständig geleert. Das Modul wird auf 4°C gekühlt.
Entfernung des ISST 1-bindenden Peptides von der äußeren und luminalen Oberfläche:
Das gekühlte Modul wurde mit 4°C kalter 6 M Salzsäure in und um die Hohlfasern gefüllt und 15 Stunden bei 4°C gelagert. Anschließend wird das Modul geleert, mit 4°C kaltem Wasser pH neutral gespült und anschließend mit 40°C warmem Isopropanol gespült. Danach wurde noch einmal mit Wasser, mit 4 M Kochsalzlösung und erneut mit Wasser gespült und getrocknet.
Beispiel 2
Messung der ISST 1 Adsorption durch Induktion der TNF-α Ausschüttung von Lymphozyten:
200 ml Blut wurde mit 40 μg TSST 1 (Sigma) versetzt und davon eine 1 ml Probe als positive Referenz entnommen. Der Rest wurde mit einer Flußrate von 1 ml/min durch den gemäß Beispiel 1 hergestellten Adsorber gepumpt. Von dem austretenden Blut wurden 10 ml Fraktionen aufgefangen. Dann wurden die Fraktionen und die positive Referenz 4 Stunden bei 37°C unter leichtem Schütteln inkubiert. Danach wurden die Proben 15 min bei 600 g zentrifugiert und von allen Proben Plasma abpipettiert. Mit den so gewonnenen Plasmaproben wurde ein hTNF-α ELISA (human Tumor Necrosis Factor-α Emzyme Linked Immuno Sorbent Assay) der Firma Roche nach Gebrauchsanleitung durchgeführt:

Fraktion Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Pg TNF-α/ml 2 0 2 1 0 0 2 0 0 3 0

Fraktion Nr. 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 K

Pg TNF-α/ml 0 1 1 2 0 0 2 0 1 3 90
Graphisch ist das Versuchsergebnis wiedergegeben in 3.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen von porösen Hohlfasern, welche auf den Oberflächen O1, O2 und O3 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweisen; b) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O1, O2 und O3 zu den Oberflächenmodifizierungen L; c) Füllen der Poren P der Hohlfasern mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können; d) vollständiges Modifizieren der Oberflächenmodifizierungen L zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den Oberflächen O2 und O3; und e) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O2 und O3 vollständig modifiziert werden können, nicht mischbar ist, aus den Poren P.
Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen von porösen Hohlfasern, welche auf den Oberflächen O1, O2 und O3 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweisen; b) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O1, O2 und O3 zu den Oberflächenmodifizierungen L; c) Füllen der Poren P und der inneren Hohlräume H der Hohlfasern mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können; d) vollständiges Modifizieren der Oberflächenmodifizierungen L zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den äußeren Oberflächen O2; und e) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 mit einer Lösung, mit welcher die Oberflächenmodifizierungen L auf den äußeren Oberflächen O2 vollständig modifiziert werden können, nicht mischbar ist, aus den Poren P und den inneren Hohlräumen H.
Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen von porösen Hohlfasern, welche auf den Oberflächen O1, O2 und O3 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweisen; b) Füllen der Poren P der Hohlfasern mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können; c) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den Oberflächen O2 und O3; und d) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 mit einer Lösung, mit welcher die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 und O3 vollständig modifiziert werden können, nicht mischbar ist, aus den Poren P.
Verfahren nach Anspruch 3 umfassend zusätzlich den Schritt e): e) Vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen zu den Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O1.
Verfahren zur Herstellung eines Adsorbers, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen von porösen Hohlfasern, welche auf den Oberflächen O1, O2 und O3 modifizierbare funktionelle Gruppen aufweisen; b) Füllen der Poren P und der inneren Hohlräume H der Hohlfasern mit mindestens einem unter den Bedingungen des Füllens flüssigen Medium, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 mit einer Lösung nicht mischbar ist, mit welcher die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 der Hohlfasern vollständig modifiziert werden können; c) vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen zu den Oberflächenmodifizierungen L' auf den Oberflächen O2; und d) Entfernen des Mediums, welches unter den Bedingungen des Modifizierens der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 mit einer Lösung, mit welcher die funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 vollständig modifiziert werden können, nicht mischbar ist, aus den Poren P und den inneren Hohlräumen H.
Verfahren nach Anspruch 5 umfassend zusätzlich den Schritt e): e) Vollständiges Modifizieren der funktionellen Gruppen zu den Oberflächenmodifizierungen L auf den Oberflächen O1 und O3.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, wobei zum Modifizieren der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 oder auf den Oberflächen O2 sowie O3 eine auf Wasser basierende Lösung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–7, wobei zum Modifizieren der funktionellen Gruppen auf den Oberflächen O2 oder auf den Oberflächen O2 sowie O3 eine Strahlung verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8 wobei zum Füllen der Poren P oder zum Füllen der Poren P sowie der inneren Hohlräume H ein hydrophobes organisches Medium verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das hydrophobe organische Medium eine Substanz oder eine Mischung von Substanzen ist, welche aus der Gruppe ausgewählt wird, die umfaßt: lineare C₆- bis C₂₀-Alkane, verzweigte C₆- bis C₂₀-Alkane, cyclische C₆- bis C₂₀-Alkane, lineare oder verzweigte Alkanketten-tragende C₆- bis C₂₀-Cycloalkane, C₆- bis C₂₀-Arylalkane, lineare oder verzweigte Alkankettentragende C₆- bis C₂₀-Aromaten, C₆- bis C₂₂-Aromaten, lineare C₆- bis C₂₀-Alkanole, verzweigte C₆- bis C₂₀-Alkanole, cyclische C₆- bis C₂₀-Alkanole, lineare oder verzweigte Alkanketten-tragende C₆- bis C₂₀-Cycloalkanole, C₆-bis C₂₀-Hydroxyarylalkane, lineare oder verzweigte Hydroxyalkankettentragende C₆- bis C₂₀-Aromaten, lineare C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester, verzweigte C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester, cyclische C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester, cyclische mit linearen oder verzweigten Alkanketten substituierte C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester, C₆- bis C₃₀-Arylcarbonsäureester, aromatische mit linearen oder verzweigten Alkanketten substituierte C₆- bis C₃₀-Carbonsäureester.
Adsorber erhältlich nach einem der Verfahren gemäß mindestens eines Anspruchs 1–10.
Adsorber gemäß Anspruch 11 in Form von porösen Hohlfasern mit einer mittleren Porengröße von ≤ 1,5 μm.
Adsorber nach Anspruch 11 oder 12, wobei der innere Durchmesser der porösen Hohlfasern zwischen 0 und 5 mm liegt.
Adsorber gemäß einem der Ansprüche 11–13, wobei maximal 50% des Porenvolumens in Poren vorliegt, welche eine Porengröße von > 1,5 μm aufweisen.
Adsorber nach einem der Ansprüche 11–14, wobei die Oberflächen O2 oder die Oberflächen O2 sowie O3 mindestens eine Oberflächenmodifizierung L' aufweisen, wodurch diese Oberflächen nicht mit Blutzellen Wechselwirken.
Adsorber nach einem der Ansprüche 11–15, wobei die Oberflächen O1 oder die Oberflächen O1 sowie O3 mindestens eine Oberflächenmodifizierung L aufweisen, welche mit im Blut enthaltenen Substanzen wechselwirkt.
Adsorber nach einem der Ansprüche 11–16, wobei die Oberflächen O2 oder die Oberflächen O2 sowie O3 durch kovalente Bindung mindestens einer Oberflächenmodifizierung L' modifiziert sind.
Adsorber nach einem der Ansprüche 11–17, wobei die Oberflächen O1 oder die Oberflächen O1 sowie O3 durch kovalente Bindung mindestens einer Oberflächenmodifizierung L modifiziert sind.
Adsorber nach einem der Ansprüche 11–18, wobei die mindestens eine Oberflächenmodifizierung L' mindestens eine Substanz ausgewählt aus der Gruppe ist, welche umfaßt: Carbonsäuren, Polycarbonsäure, Polyacrylsäure, Oligoacrylsäure, Albumin, Heparin, Heparinderivate, Heparansulfat, Glykosaminoglykane, Oligosaccharide, Polysaccharide und Chitosanderivate.
Adsorber nach einem der Ansprüche 11–19, wobei die mindestens eine Oberflächenmodifizierung L ein Immunadsorber ist.
Adsorber nach einem der Ansprüche 11–20, wobei die mindestens eine Oberflächenmodifizierung L mindestens eine Substanz ausgewählt aus der Gruppe ist, welche umfaßt: Peptide, Proteine, monoklonale Antikörper, polyklonale Antikörpern, Fragmente von Antikörpern, synthetische Antigene, natürliche Antigene, Oligosaccharide, Polysaccharide, Thiole, Oligonucleotide und Polynucleotiden.
Adsorber nach einem der Ansprüche 11–20, wobei die modifizierbaren funktionellen Gruppen aus der Gruppe ausgewählt werden, welche Amine, Aziridine, Oxirane, Maleinimide, N-Succinimidylester, N-Hydroxysuccinimide, Hydrazide, Azide, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren sowie Carbonsäureester oder Gemische dieser funktionellen Gruppen umfaßt.
Adsorber nach einem der Ansprüche 11–22, wobei das Trägermaterial ein von Acrylsäureestern oder Methacrylsäureestern und/oder Acrylsäureamiden oder Methacrylsäureamiden abgeleitetes Copolymer ist.
Adsorber nach Anspruch 23, wobei das Copolymer ein durch Polymerisation von Ethylenglycoldiacrylat oder Ethylenglycoldimethacrylat und Glycidylacrylat oder Glycidylmethacrylat und/oder Allylglycidether hergestelltes, statistisches Copolymer ist.
Adsorber nach Anspruch 23 oder 24, wobei das Copolymer durch Suspensionspolymerisation hergestellt wird.
Verwendung des Adsorbers gemäß einem der Ansprüche 11–25 zum Abtrennen von Biomolekülen und/oder pathogenen Stoffen aus Vollblut oder Plasma.
Verwendung nach Anspruch 26, wobei die abzutrennenden Biomoleküle Immunglobuline, Fibrinogen, Toxine, Metalle sowie Halbmetalle und deren Ionen und/oder Immunkomplexe sind.
Verwendung des Adsorbers gemäß einem der Ansprüche 11–25 zum Abtrennen von Biomolekülen und/oder zytotoxischen Stoffen aus Zellkulturlösungen oder Fermentationslösungen.
Verwendung des Adsorbers gemäß einem der Ansprüche 11–25 in einer Vorrichtung zur Abtrennung von Biomolekülen und/oder pathogenen Stoffen aus Vollblut und/oder Plasma, wobei der Absorber in Form von porösen Hohlfasern lose und/oder fest mit dem Gehäuse der Vorrichtung verklebt ist, wobei das Gehäuse einen Einlaß und einen mit einem Partikelfilter versehenen Auslaß aufweist.
Verwendung gemäß Anspruch 29, wobei das Gehäuse ein Volumen von 10 ml bis 1250 ml umfaßt.