DE1470890A1

DE1470890A1 - Verfahren zur Herstellung von Alginatmembranen

Info

Publication number: DE1470890A1
Application number: DE1964M0061265
Authority: DE
Inventors: Engelmann Dr Rer Nat Eberhard
Original assignee: Sartorius Membranfilter GmbH
Current assignee: Sartorius Membranfilter GmbH
Priority date: 1964-06-05
Filing date: 1964-06-05
Publication date: 1969-02-20
Also published as: FR1456501A; GB1106664A

Description

PATENTANWA**— DIPL.-PHYS. HELMUT SCHROETER 1

• MÖNCHEN 5 · PAPA-SCHMID-STRASSE 1 I

Mein Zeichen: meia-2 11/M

Datum: 5. Juni 1964

Ilembranfiltergeeellsoheft GmbH.» Göttingen, Weender Landstraße 96/102

Verfahren cur Herstellung von Alginatnembranen

Sie Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Alginat membranen .

Die bekannten Alglnatgele werden dargestellt, indem eine Alginat löeung in dtlrner Schicht auf eine poröse Unterlage aufgebracht wird, die mit der Lösung einer Substanz getränkt 1st, welohe durch Reaktion mit der Alginatlösung ein Alginatgel bildet·

Derartige Alglnatgele werden z. B. als Filtermaterial zur Abscheidung von Yiren oder anderen kleinsten Tellohen bis zu einer Größe von weniger als 10 na oder als Ionenaustauschermembran verwendet. Die Eigenschaft der Alginatmembran, sioh beispielsweise in Na-Ionen-haltigen Lösungen wieder aufzulösen, bietet die Möglichkeit naoh der Filtration eine konzentrierte Virussuspension zu erhalten.

Die sur Bildung des Alglnatgels an der Reaktion teilnehmende Alginatlösung ist eine wäßrige Lösung von Alkall- oder Aomoniuaealzen der Alginsäure, einer schwachen organischen Säure·

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Vorzugsweise werden Ha-Alginatlösungen alt einwertigen Kationen verwendet. Alginate alt mehrwertigen Kationen (aueeer Hg ) alnd unlöslich.

Die gelbildende Substana ist eine Salzlösung mit mehrwertigen Kationen, se. B. mit Al oder La'⁺-Kationen. Salzlösungen mit diesen Kationen heben sioh als an brauchbarsten erwiesen. Da die hersuetellenden Alginatmembranen but Filtration von Keimen und Vieren benutzt werden sollen, verbietet sioh die Verwendung von keiasohldigenden Sohwereetallionen in der Lösung. Auch Mg²⁺-K*- tionen sind für die Oelbildung nicht brauchbar.

Zur Herstellung des Alginatgels wird ein· poröse Unterlag·» ·· B. ein Papier- oder Membranfilter, Bit der gelbildenden Subatans getränkt. Dann wird mit einem Ziehschlitten die aähflüssig· Algi-.natlösung in einer dünnen 8obioht auf der Unterlage ausgesogen. Ss tritt eine Reaktion ein, bei der die mehrwertigen Kationen der gelbildenden 8ubet*n« ein« bestimmte Zahl von Alginatketten verbinden. Da· Beaktionsprodukt ist unlöslich und fällt als stark wasserhaltiges Gel aus. Die Kationen der Alginatlösung verbinden sioh mit dem Säurerest der gelbildenden Substanz au einem wasserlöeliohen 3ali. Das gebildet· Gel weist infolge tob Diffusionevorgängen und Synäreeie (Schrumpfung bis sur Sin-Stellung eines thermodynamisch stabilen Zustand··) drei Zonen auf t and «war

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' - eine Primärntembran, die an der Grenzfläche zwisohen der auf der Unterlage befindliehen gelbildenden Substanz und der auf diese aufgezogenen Alginatlösung entsteht,

- den Bereich der sog· "tropfigen Entmischung",

- eine Kapillarschicht,

Läset man das Alginatgel nach dem Aufziehen auf die Unterlagt trooknen, eo schrumpft es zunächst senkrecht zur Oberfläche» Parallel sur Oberfläche behält es seine Ausdehnung zunächst bei, da die Frlmärmenbran de· Geis adsorptiv fest mit der Unterlage

verbunden 1st· Bei fortschreitender frooknung werden jedooh Äie Spannungen parallel sur Oberfläche grosser als die adsorptiv· Bindung, so da·· das Alginatgel »loh von der Unterlage ablöst, brttohig wird und reiset. Aus diesen Grunde konnten Alginatgele bisher nicht getrocknet, sondern nur in nassem Zustand, d. h« unter Wasser« aulbewahrt werden. Infolge des hohen Wassergehalte in Verhältnis sur FestSubstanz hat das Gel eine sehr geringe Stabilität und kann nur alt äusaerster Yorsioht verwendet werden. Eine längere Aufbewahrung und ein Transport des Gels sind praktisch ausgeschlossen. Diese Eigenschaften des Alginatgel· maohen es notwendig, das Gel erst unmittelbar vor der Benutsung Abglichst an der Stelle seines späteren Einsatzes zu bilden, fttr Filtrationen a. B. unmittelbar In Filtriergerät.

Durch die Erfindung «ollen die bisher mit der Handhabung der BAD OWKJlNAL

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Alginatgele verbundenen Nachteil« und Schwierigkeiten varaieden «erden. Dies wird erfindungagemäse dadurch erreicht, dft·· Alglnatlöeung vor dem Aufbringen auf die Unterlage ein Weichaaoher sugemleoht wird und das· nach dem Gelbildungsvorganf das OeI und die Unterlage einer Trocknung unterworfen werden«

Venn nan der AlginatIBsung vor der Gelbildung einen Veichaaoher sueetst, der bein Trocknen ale diapergierende Phaae dee OeIa erhalten bleibt, ao eohruupft daa Gel bein Trocknen nicht vollatändig, aondern ea bleibt geaonacldig und damit feat mit der Unterlage verbunden. Eine auf dieae Weise teilgeeohroapfte und getrocknete Alginatmembran iat weaentlloh etablier ale daa ohne tfelehaaoherKusats gebildete Gel. Die tellgesohruapfte Membran iat beetUndig gegenüber Loft und somit lagerfähig und versandfähig· im kennen daher stabile Alglnataeabranen in beliebiger Fora und 9rOSe hergestellt werden. Infolge der festen Verbindung «wischen der AlginatBsabran und der Unterlage 1st die Handhabung sehr vereinfacht.

9er Veiohaaohersuaata verändert nicht die Sigenaohaftec der Alginat Membran, la Lieht- und Elektronenmikroskop seigt die tellgesohrunpfte Membran die glelohe Struktur wie daa ohne Weiohmaoberauaats gebildete und nioht getrocknete Gel, da la wesentlichen nur'die Kapillaraohiobt aenkreoht eur Oberfläche sohrumpft. Λ-bei geht jedoch die Kapilarität nicht verloren, ao daaa die teil· geeohrumpfte Membran beispielsweise dia gleiche Permeabilität

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Al . /

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and das gleiche KUokhaltevermögen gegenüber kleinsten feilohen

zeigt wie ein ohne tfeiohmaoherzusatζ hergestelltes und nioht getrocknetes Gel. · '■-■ ·■'■ · ■ ■'■■ ■■■ ■■·'··■■"·'■■ ■"■;'■ ■·■·.·■ ■ ■■■ ^;:

Die durch den Weiohmacherzusatz erreichte Stabilität der Alginatmembran bleibt auoh erhalten» wenn diese bei der Verwendung mit Wasser benetzt wird» da die Membran kaum quillt. !Bei längerer Durehs'pU'luhg der Membran, c, B. bei Filtrationen, wird Jedoch der Weichmaeherzueatz durch Waeöer aue^vaschen. Danach löst öiöh die teilgeechrurapfte Alginat membran beim Trocknen von selbst zu~ eammenhängend von der Unterlage ab, so dass es möglich ist, die Membran zusammen mit dem FiItrationarücketand ohne Mitführung der Unterlage aufzulösen. Will man die Membran feucht gewinnen, so legt man βIe kurzzeitig auf eiu Schälohen mit Wasser. Nach einigen Augenblicken schwimmt die Membran von der Unterlage ab· Filtrierte Viren gehen bei dieser Operation erfahrungegemäss nicht verloren} sie verbleiben in den Kapillarräumen.

Als Weichmacher wird vorzugsweise eine schwerfluchtige, hygrosko~ pisohe Flüssigkeit verwendet. Damit ist gev/ährleistet, dass auch bei längerer Lagerung der Weichmacher in der Alginatmembran verbleibt und die Membran nicht vollständig austrocknen kann, so dass die Gefahr des Reissens und des Ablösens von der Unterlage beseitigt ist« Als besonders geeigneter Weichmacher hat sich

Glycerin erwiesen.

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Beispieltit

Ale gelbildende Substanz wird eine Lösung von etwa 30Og AlClW''.' 6 HgO pro Liter Wasser verwendet· Ein Blatt Meabranfilterfolie wird mit dieser Lösung getränkt und auf einer planen Fläche luftblasenfrei aufgelegt. Als Alginatlösung dient eine 0,5 bis 3#ige wäßrige Natrium-Alginatlöaung. Torzugsweise wird eine 1#ige Natrium-Älginatlösung verwendet. Dieser Lösung werden 5 bis £0 Gewichtsprozente Glycerin augemiecht. Serunter bleibt die herzustellende Membran brüohig, darüber wird sie schmierig. Ale besonders vorteilhaft hat eich ein Zusatz von 12,5$ Glycerin erw ie β en. ■■..■.■.<:..· ...-,·;.■.·.·.. --■■.■■ .·■ ·.·-. .-.■.··.-. ■ ■■ - - -

Die Alginatlösung mit dem ulycerinzusatz wird mit Hilfe eines Ziehechlittene in einer Höhe von etwa 1 mm auf die getränkte Membranfolie aufgezogen. Nun bildet eioh ein Alginatgel, indem eich die dreiwertigen Aluminiumionen mit den Alginntk-etten verbinden, He⁺ und Cl"-Ionen bleiben in Lösung. Bas Sai^e^wirä bei Raumtemperatur einer Luftrtooknung unterworfen. Innerhalb"von ■ drei Tagen verdunstet der grösste teil dee²Waöteers^iSs JUkubte*"" eiue stabile, mit der Membranfilterfolie feat verbundene AIuainiuB-Alginatmembran aurück, die noch überschüssiges AlCl^ . 6 H₂O, etwa· HaCl und Olyoerin enthält. Die Membranfilterfolie Bit der fest darauf haftenden Alginatmerabran kann nun leioht von der Ziehfläohe abgenoaaen und in geeigneter Form zugeschnit-

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tea uod gelagert «erden.

Beispiel 21

Verwendet nan statt AlCl^ als gelbildende Substanz eine Lösung yon etwa 20Og La(BO₅)₅ · 6 H₂O pro Liter Wasser, so erhält man eine sehr dichte Primärmembran, die auoh dicker als bei der Verwendung von AlCl₅ let. Ia übrigen unterscheidet sich die Alginat· membran in ihrer Struktur nicht von der nach dem Beispiel 1,

Das erfindungegemäea gebildete Produkt hat nicht mehr die Haohteile dee ohne Weiohaachersueats gebildeten Alginatgele« Die für die Verwendung dee Alginatgele erforderlichen Eigenschaften haben aloh dabei jedoch nicht veraohleohtert, und die Anwendungen mügllehkeiten werden nicht eingeschränkt. Im Gegenteil ergeben sioh duroh die stabilisierte Alginatmembran neue Möglichkeiten. Z.B. können die nach dem erfindungegemäaeen Verfahren hergestellten Alginatmembranen auch in Druckgeräten verwendet werden, während früher die empfindlichen Alginatgele durch den Druck der Dichtungsringe zerstört wurden. -

Patentansprüche

Claims

»8«= mem-2 P a te nta η sprüche

1) Verfahren zur Herstellung von Alginatmombranen« wobei eine Algina tr j sung in dünner Schicht auf eine porös· unterlage aufgebraoht vird, die mit der lösung einer iubatane getränkt ist, welche durch Reaktion mit der Alginatlösung ein Alginatgel bildet ,dadurch gekennzeichnet ,daß der Alginatlöeung vor dem Aufbringen auf die Unterlage ein Weichmacher zuge-BiScht wird und daß nach dem Gelbildungsvorgang das Gel und die Unterlaje einer Trocknung unterworfen werden*

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Weichmacher eine schwer flüchtige, hygroskopische Flüssigkeit verwendet wird»

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzei ohne t, daß als "Weichmacher Glycerin verwendet wird»

4) Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Alginatlöeung 5 bie 20 Gewichtsprozente Glyoerin zugemischt werden.

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BAD OKIGINAL

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5) Verfahren nach Anepruoh 4» dadurch gekennEelch· net, dass der Alginat lösung 12,5 1° Glycerin zug β mi echt werden·

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