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Verfahren zur Herstellung eines Blutersatzmittels Die Erfindung betrifft
ein Verfahren zur Herstellung einer 0,3- bis 0,4/oigen Natriumalginatlösung mit
einer bei der Lagerung unverändert bleibenden Viskosität von etwa 2 als Blutersatzmittel
unter Verwendung von Seetang der Gattung Laminaria durch Aufschluß mit Alkali, Filtrieren
über Filterpapierbrei und Ausfällen des Alginsäuregels mit Säure. Eine derartige
Natriumalginatlösung kann in bekannter Weise mit hierfür geeigneten Stoffen, z.
B. mit Glukoselösung, physiologischer Kochsalzlösung oder Ringerscher Lösung blutisotonisch
gemacht und nach dem Sterilisieren durch intravenöse Injektion verabreicht werden.
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Es ist bekannt, daß Natriumalginat durch Extraktion von Seetang oder
Algen der Gattung Laminaria mit verdünnter Sodalösung gewonnen werden kann.
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Während Alginsäure selbst und ihr Calciumsalz in Wasser unlöslich
sind, bilden die Alkalisalze mit Wasser viskose Lösungen.
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Natriumalginatlösungen wurden auch bereits auf ihre Eignung als Plasma-Ersatzmittel
geprüft (vgl.
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Wildegans und Guderley, »Blutstiilung, Blutersatz und Bluttransfusion«,
1955, S. 57, sowie Arzneimittelforschung, 1953, S. 523). Dabei hat sich gezeigt,
daß 0, 36/eie Lösungen mit einer relativen Viskosität von 2 hierfür gut geeignet
sind.
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Bei den bisher angewandten Verfahren zur Herstellung von Natriumalginatlösungen
können bezüglich der relativen Viskosität keine gleichbleibenden Ergebnisse erzielt
werden. Eine genaue Einstellung der relativen Viskosität auf einen Wert von 2,0
ist hierbei nur zu erreichen, wenn der Verlauf der Depolymerisation des Natriumalginats
durch Erhitzen der auf die gewünschte Konzentration eingestellten Lösung ständig
messend verfolgt wird. In manchen Fällen nimmt dieses Erhitzen sehr lange Zeit in
Anspruch, wodurch Zersetzung eintritt, die zu einer Verfärbung der Lösung führt.
Schließlich hat sich gezeigt, daß die Viskosität beim Lagern der Lösungen nicht
konstant bleibt und damit die Lösungen nach kurzer Zeit unbrauchbar werden.
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Es wurde nun gefunden, daß diese Nachteile nicht auftreten, wenn
man die Arbeitsgänge des Lösens in Alkali, des Filtrierens und der Gelbildung mit
Säure insgesamt viermal durchführt und danach das Gel in an sich bekannter Weise
von überschüssiger freier Säure befreit, mit Natronlauge in Natriumalginat überführt,
in an sich bekannter Weise mit hochprozentigem Alkohol koaguliert, von dem Koagulat
eine wäßrige Lösung mit einer relativen Viskosität von 3,5 bis 5,5 herstellt und
diese Lösung durch Erhitzen auf die vorbestimmte Viskosität bringt.
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Die relative Viskosität der schließlich erhaltenen wäßrigen Lösung
schwankt etwas mit der Erntezeit, der jeweiligen Art und dem Alter des Seetangs.
Von den Seetangarten der Gattung Laminaria hat sich der »Rijiri«-Tang als Ausgangsstoff
für das erfindungsgemäße Verfahren als besonders geeignet erwiesen.
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Die relative Viskosität wurde unter Bezugnahme auf Wasser von 200
C mit dem Ostwald-Viskosimeter gemessen.
| »Rijiri«-Tang »Mitsuishi«-Tang |
| relative Viskosität °/o der Viskosität, relative Viskosität
0/0 der Viskosität, |
| einer 1°/oigen bezogen auf das einer 1°/eigen bogen auf das |
| Lösung Verfahrensstufe Lösung Verfahrensstufe |
| Erster Gelbildungsvorgang. 631 100 3954 100 |
| Zweiter Gelbildungsvorgang . 250 39,6 2909 73,6 |
| Dritter Gelbildungsvorgang .. 158 25,2 904 22,8 |
| Vierter Gelbildungsvorgang .. 51 8,9 135 3,7 |
| Fünfter Gelbildungsvorgang .. I 81 12,8 180 4,6 |
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß die Viskosität der Natriumalginatlösung,
die mit der Wiederholung der Gelbildungsvorgänge fortschreitend abnimmt, nach dem
vierten Gelbildungsvorgang ein Minimum erreicht. Beim fünften Arbeitsgang nimmt
die Viskosität wieder zu. Dies wird durch die umseitige Tabelle veranschaulicht.
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Zur Gelbildung aus den löslichen Alginsäuresalzen wird im allgemeinen
Schwefelsäure, Salzsäure oder Oxalsäure verwendet. Für die Zwecke der Erfindung
ist Salzsäure am besten geeignet. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
genügt es, zum Lösen des rohen Tangs oder zum Zusatz zu der 2- bis 3l°/0igen Lösung
des Alginsäuregels wasserfreies Natriumcarbonat oder Natriumcarbonat mittleren Gütegrades
zu verwenden; in den späteren Verfahrensstufen, wo auch mit destilliertem Wasser
gearbeitet wird, ist jedoch chemisch reines Natriumhydroxyd vorteilhafter, da es
ein Produkt von größerer Reinheit liefert.
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Die extrahierte Alginatlösung ist bekanntlich sehr zähflüssig und
enthält außerdem unlösliche Rückstände, wie Faserstoffe und Hemicellulose, die unter
Wasserabsorption quellen, plastische Beschaffenheit aufweisen und sich schwer filtrieren
lassen. Zum Filtrieren wird zweckmäßig eine Filtriervorrichtung verwendet, die aus
einem Langhanf- oder Baumwollsack von 10 bis 20 cm Durchmesser besteht, wobei metallische
Vorrichtungen, wie Filterpressen, Vakuumfilter, Zentrifugalabscheider usw., zu vermeiden
sind. Die Filtrationsleistung ohneDruckanwendung ist hierbei mehrmals so hoch wie
diejenige unter Druckanwendung.
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Durch die Vorbehandlung werden die anorganischen Stoffe und andere
lösliche Stoffe aus der Epidermis oder Oberflächenhaut des Tangs gründlich entfernt.
Weiterhin werden auch das Protein, die feinen Faserstoffe usw. durch das Sackfilter
größtenteils entfernt; es bleiben jedoch noch viele Verunreinigingen in der Masse.
Diese lassen sich durch mechanische Filtrierverfahren nur schwer entfernen. Man
verwendet daher gepreßten Filterpapierbrei zum vollständgen Abfiltrieren dieser
Verunreinigungen und zur Gewinnung einer klaren Flüssigkeit. Zu diesem Zweck wird
das Filterpapier zunächst 30 Minuten mit 0,1 n-Salzsäure, dann mit 0,1 n-Natriumcarbonatlösung
auf 70 bis 800 C erhitzt, darauf gespült, durch leichten Druck zu einer 2 bis 5
cm starken Schicht gepreßt und auf das Filter aufgebracht. Nach dem Filtrieren wird
der Filterpapierbrei in der gleichen Weise behandelt, wie oben beschrieben, und
kann dann wieder verwendet werden. In diesem Falle wird die Filtriergeschwindigkeit
stark von der Dicke der Schicht des Filterpapierbreies beeinflußt. Aus diesem Grunde
wird die Filtration unter Anwendung von Vakuum durchgeführt, und die Natriumalginatlösung
wird auf eine der Filtrationsgeschwindigkeit entsprechende Viskosität verdünnt.
Sobald die Filtrationsleistung nachläßt, wird die mit der Lösung in Berührung stehende
Oberflächenschicht des Filterpapierbreies sorgfältig abgeschabt. Auf diese Weise
läßt sich die Filtrationsleistung erhöhen. Falls die Natriumalginatlösung vor dem
Filtrieren gefärbt ist, kann man die Filtration unter Zusatz von Aktivkohle durchführen.
Außerdem kann man, um die Filtrationsleistung zu erhöhen, das Nachfiltrieren unter
Zusatz von etwa O,lO/aDiatomeenerde durchführen. In diesen Fällen läßt sich jedoch
der Filterpapierbrei nicht wieder regenerieren.
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Bei der Gelbildung mit Säure scheidet sich die Alginsäure allgemein
nicht als Niederschlag ab, sondern schwimmt auf der Oberfläche der Lösung. Deshalb
führt man die Entwässerung vom unteren Teil des Behandlungsgefäßes her aus, und
zwar t/2 bis 1 Stunde nach der Gelbildung, worauf man das in dem Gefäß befindliche
Material auf ein Baumwolltuch aufbringt, welche auf einem Bambusnetz ausgebreitet
ist, das auf Holzrahmen des Entwässerungsbottichs aufliegt. Man beläßt das Material
einen Tag und eine Nacht auf dem Baumwolltuch. Auf diese Weise läßt sich die Entwässerung
verhältnismäßig einfach durchführen.
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Auch nach der Entwässerung enthält das Alginsäuregel noch überschüssige
freie Säure im Inneren sowie nahe der Oberfläche. Man unterwirft das Gel einer plötzlichen
starken Bewegung in siedendem Wasser, wodurch diese Säure freigesetzt und entfernt
wird. Auf diese Weise wird die Salzbildung bei der Neutralisation mit Natronlauge
beschränkt.
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Zur Koagulation des Natriumalginats wird etwa 85'0/obiger Alkohol
unter Rühren in die doppelte oder 2t/2fache Menge Natriumalginat eingegossen, das
Produkt nach Entfernung des Alkohols nochmals mehrere Stunden mit Alkohol, und zwar
einer Konzentration von 90°/o, und nach Entfernung dieses Alkohols mit wasserfreiem
Alkohol behandelt, wobei man von Zeit zu Zeit umrührt und schließlich nach mehreren
Stunden den Alkohol durch Abpressen entfernt. Auf diese Weise wird eine hinreichende
Entwässerung erzielt. Vorzugsweise arbeitet man mit Methylalkohol.
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Das so gewonnene Natriumalginat erleidet durch Methylalkohol keinerlei
chemische Veränderung.
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Die maximale Viskosität der Natriumalginatlösung liegt bei der jeweiligen
Konzentration in der Nähe des Neutralpunktes. Deshalb muß man bei der Herstellung
von Alginatlösungen das p, in der Nähe des Neutralpunktes halten. Stellt man das
p, der Alginatlösung vor dem Alkoholzusatz auf etwa 7,5 bis 8,0 ein, so erhält man
beim Zusatz des Alkohols ein Natriumalginat eines pWertes von etwa 7,0.
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Bei dem Rafíinationsverfahren nach der Erfindung nimmt die Viskosität
beim Erhitzen weiter ab, wofür die nachstehende Tabelle ein Beispiel gibt. Bei dem
tatsächlichen Herstellungsverfahren verwendet man vorzugsweise eine 0,30/obige Natriumalginatlösung
einer relativen Viskosität von 4,5 bis 5 und erhitzt diese nach dem Mischen mit
5 o/o Glukose zweimal bei 1000 C, um die vorbestimmte Viskosität von 2 einzustellen.
Die so erhaltenen Produkte zeigen folgende Werte.
| Relative Relative Zeit Zeit |
| Viskosität Viskosität des ersten des zweiten |
| nach dem nach dem Erhitzens Erhitzens |
| Mischen Erhitzen |
| 3,2 1,95 40 Minuten 30 Minuten |
| 3,4 2,0 40 Minuten 30 Minuten |
| 4,2 1,92 40 Minuten 40 Minuten |
| 3,8 1,96 40 Minuten 40 Minuten |
| 3,82 2,05 40 Minuten 40 Minuten |
| 4,5 2,2 40 Minuten 40 Minuten |
| 4,1 2,1 40 Minuten 40 Minuten |
| 4,2 1,97 40 Minuten 40 Minuten |
Wie man aus der Tabelle ersieht, ändert sich die Viskosität allmählich,
jedoch besitzen alle Produkte erfindungsgemäß eine relative Viskosität von etwa
2.
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Das folgende Beispiel dient zur Erläuterung der Erfindung: I. 10
kg »Rijiri«-Tang hoher Güte werden in Längen von 3 bis 5 cm geschnitten, dann unter
Umrühren in 100 1 warmen Wassers von 60 bis 800 C ausgelaugt, nach 2 Stunden entwässert,
darauf unter Umrühren bei 40 bis 500 C mit 1001 0,1 n-Salzsäure versetzt, nach 2
Stunden entwässert und gespült.
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II. Das so erhaltene Produkt wird unter schnellem Umrühren in 80
1 0,80/oige Natronlauge eingebracht. Hier löst sich die Obertlächenhaut oder Epidermis
des Tangs ab. Führt man diese Behandlung lange genug durch, so geht die in dem Gewebe
des Tangs enthaltene Alginsäure in das Natriumsalz über und geht in Lösung. Das
Produkt wird daher zwecks vollständiger Entfernung der Alginsäure unter Umrühren
auf 50 bis 700 C erhitzt. Die Alginsäure verwandelt sich hierbei in ein zähflüssiges
Natriumsalz und wird extrahiert. Dann verdünnt man entsprechend und filtriert, wie
oben angegeben, durch ein Sackfilter. Das Filtrat wird mit etwa 3n-Salzsäure versetzt,
wobei die Bildung eines Alginsäuregels stattfindet.
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III. Nach der Entwässerung setzt man zu dem Gel eine Natriumcarbonatlösung
zu, wodurch wieder Natriumalginat entsteht. In das Filtrat wird gasförmiges Chlor
eingeleitet, bis die gelblichbraune Farbe verschwindet. Das so erhaltene Produkt
wird dann wieder mit Salzsäure in ein Gel übergeführt und entwässert.
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IV. Dieses Gel wird wiederum in Natriumalginat umgewandelt, durch
Absaugen mit Hilfe des oben beschriebenen gepreßten Filterpapierbreies filtriert,
dann nochmals mit Salzsäure in ein Gel übergeführt und wiederum mit Natriumcarbonat
zu einer Lösung von Natriumalginat umgesetzt. Durch noch zweimalige Durchführung
dieser sich wiederholenden Arbeitsgänge des Filtrierens durch Papierbrei und der
Gelbildung enthält man schließlich ein reines weißes Gel.
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V. Dieses Gel wird mehrere Minuten unter schnellem Rühren mit der
zwei- bis dreifachen Menge siedenden destillierten Wassers behandelt und dann entwässert.
Dann wird das Gel in chemisch reiner, etwa 100/oiger Natronlauge gelöst und das
p, auf 7,5 bis 8,0 eingesteDlt. Das Natriumalginat wird durch Zusatz von 900/einem
Alkohol koaguliert, nach Entfernen des Alkohols wieder in destilliertem Wasser gelöst
und durch ein Seidentuch filtriert. Das Filtrat wird langsam unter langsamem Rühren
mit der 1,5- bis 2,0fachen Menge 85'/obigen Methylalkohole versetzt, wobei das Natriumalginat
wieder koaguliert und in Freiheit gesetzt wird. Nach Entfernung des Alkohols setzt
man 900/eigen Methylalkohol zu, entfernt den Alkohol durch Abpressen und setzt sodann
wasserfreien Methylalkohol zu. Sobald eine ausreichende
Entwässerung eingetreten
ist, entfernt man den Alkohol durch Abpressen und trocknet bei 70 bis 900 C.
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Man erhält reines weißes Natriumalginat. Die Ausbeute beträgt 10 bis
15°/e des als Ausgangsmaterial dienenden Tangs und die spezifische Viskosität 3,0
bis 5,5. Zum Pulvern des Materials bedient man sich einer Porzellankugelmühle.
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VI. Das so erhaltene raffinierte Natriumalginat besitzt ein p, von
etwa 7,0, einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 10°/o und einen Aschegehalt
von weniger als 18'°/o. An anorganischen Stoffen enthält es an Calcium weniger als
0, 2°/o, berechnet als CaO, und an Aluminium weniger als 3, 0ç°/o, berechnet als
Al2 03. Seine Lösung weist keine Chlorreaktion auf und enthält keine Schwermetalle,
ist also nahezu rein.
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Seine Viskosität ist verhältnismäßig beständig.
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VII. Das so erhaltene koagulierte Natriumalginat wird in eine 0,3'0/oige
wäßrige Lösung übergeführt und durch ein Schambelan- oder Berkefeld-Filter filtriert,
in Ampullen eingeschmolzen und sofort in zwei in einem Zeitabstand aufeinanderfolgenden
Arbeitsgängen jeweils 1/2 bis 1 Stunde auf 1000 C erhitzt.
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Danach erleidet die Lösung im Verlaufe von Jahren nicht die geringste
Veränderung. Statt der oben beschriebenen wäßrigen Lösung kann man auch eine mit
Glukoselösung blutisotonisch gemachte Lösung des Koagulat dem Erhitzen unterwerfen
und gelangt dann gleichfalls zu einem Produkt mit konstant bleibender Viskosität.