DE2627824B2 - Beschichtete, kugelförmige aus Pech durch Schmelzverformung erzeugte Aktivkohle - Google Patents

Beschichtete, kugelförmige aus Pech durch Schmelzverformung erzeugte Aktivkohle

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Description

20
Die Erfindung betrifft eine beschichtete, kugelförmige Aktivkohle und deren Verwendung zur Blutreinigung. Zur Blutreinigung von Patienten, die an Nieren- oder 2> Leberstörung leiden, werden Dialyse- oder Absorptionsvorrichtungen verwendet Dialysevorrichtungen sind verhältnismäßig groß, und die Blutreinigung dauert verhältnismäßig lange. Deshalb ist man bestrebt, AdsorptionsvoTichtungen für diesen Zweck zu verwen· den. Ein Nachteil von Adsorptionsvorrichtungen ist darin zu sehen, daß die in solchen Vorrichtungen verwendeten Adsorbentien, wie zerkleinerte Pflanzenkohle oder Aktivkohle, die durch Karbonisierung von Kokosnußschalen erhalten wurde, und die mit einem j> Oberzugsmittel beschichtet wurde, z. B. mit Pyroxilin, häufig nicht gleichmäßig überzogen wird und unbeschichtete Flächen aufweist. Solche Aktivkohle enthält häufig Kohlestaub, der bei der Behandlung des Blutes in das Blut aufgenommen und dann zu Störungen führen kann. Um Verklebungen des Adsorbens mit den Blutkomponenten zu vermeiden, wird das Adsorbens häufig noch mit einem Albuminfilm überzogen. Auch hierbei stört das Vorliegen von pulverförmigem freien Kohlenstoff. 4->
Es ist zwar eine verbesserte Methodik bekannt, in der die Beschichtung von Kokosnuß-Aktivkohle mit Pyroxilin durch ein Phasentrennverfahren unter Verwendung von Dioxan als Lösungsmittel durchgeführt wird. Wenngleich dieses Verfahren zu einem relativ besseren w Beschichtungsfilm und einer erheblich verringerten Menge an freiem Kohlenstaub führen kann, reicht die Menge der Verringerung für die Praxis noch nicht aus und weiter haftet dieser Methodik auch der Nachteil an, daß die Blutkomponenten verkleben. Der größte « Nachteil dieses Verfahrens liegt darin, daß eine große Menge des schädlichen Dioxans in der Kohle als Rückstandslösungsmittel wegen der Schwierigkeit, dieses zu entfernen, verbleibt, was dazu führt, daß das Dioxan sich notwendigerweise mit dem Blut vermischt, ω
Wenngleich die beschichtete, zerkleinerte Kohle eine relativ hohe Adsorptionskapazität für Materialien niedrigen Molekulargewichtes aufweist, so zeigt sie doch keine derart hohe Adsorptionskapazität für Materialien mittleren Molekulargewichtes. br>
Das sogenannte »Nierentoxin« im Blut von Patienten, die an einer Nierenfehlfunktion leiden, und deren Blut notwendigerweise gereinigt werden rm'3, umfaßt verschiedenartige Materialien unterschiedlichen Molekulargewichtes. Die Komponenten eines mittleren Molekulargewichtes mit unbekannter chemischer Struktur spielen eine wichtigere Rolle im Vergleich zu denen mit niedrigerem Molekulargewicht
Es stellt daher einen großen Nachteil dar, daß die beschichtete zerkleinerte Aktivkohle für Materialien mittleren Molekulargewichtes eine niedrige Adsorptionskapazität aufweist
Die Herstellung von kugelförmiger Aktivkohle durch Schmelzverformung von Pech ist aus DE-OS 24 25 588 bekannt Solche Aktivkohle zeigt eine hohe Festigkeit und katalytische Aktivität
Aus DE-OS 24 06 121 ist Aktivkohle bekannt, die mit einem Polymeren, insbesondere einem Copolymeren aus Acrylsäure und Styrol oder Copolymeren aus Acrylsäure und Acrylnitril umschlossen ist, und die zur Entfernung von uramischen Toxinen aus dem Darmtrakt geeignet ist Der DE-PS 8 30 992 ist ein Verfahren zur Herstellung von Aktivkohle enthaltenden therapeutischen Präparaten zu entnehmen, bei dem die Kohle mit einem Flüssigkeitsfilm umgeben wird, der die Poren der Kapillaren ausfüllt und das Adsorptionsvermögen nicht oder nicht wesentlich herabsetzt. Schließlich ist aus US-PS 35 16 791 die Herstellung von mikroporösen Kohlenstoffteilchen bekannt die für Molekularsiebe geeignet sind, und einen Überzug aus Polyviny'idenchlorid oder Polyvinylidenfluorid aufweisen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aktivkohle zur Verfügung zu stellen, die frei von feinen Kohlenstoff teilchen ist, und eine hohe Adsorptionskapazität für Materialien mittleren Molekulargewichtes aufweist. Verbunden mit dieser Aufgabe ist es, eine geeignete Aktivkohle für die Blutreinigung zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche 1 und 2 gelöst.
Geeignete semipermeable Materialien, mit denen die kugelförmige aus Pech durch Schmelzverformung erzeugte Aktivkohle umhüllt ist, sind Pyroxilin. Polypropylen, Copolymere aus Vinylchlorid-Vinylidenchlorid, Äthylenglykol-Polymethacrylat und Kollagen.
Zur Beschichtung der kugelförmigen Aktivkohle mit dem semipermeablen Überzügen können herkömmliche Verfahren eingesetzt werden. Zum Auflösen des filmbildenden Materials in dem Beschichtungsverfahren einzusetzendes Lösungsmittel werden vorzugsweise Lösungsmittel verwendet, die in der Trocknungsstufe leicht entfernt werden können, und eine niedrige Toxizität haben.
Äthanol ist ein besonders bevorzugtes Lösungsmittel, wenn Pyroxilin als Überzugsmaterial verwendet wird.
Bei Verwendung der beschichteten, kugelförmigen Aktivkohle für die Blutreinigung ist es vorteilhaft, diese mit einem zusätzlichen Überzug aus Albumin zu versehen, um die Verklebung und Koagulation des Blutes zu verhindern.
Die erfindungsgemäß beschichtete, kugelförmige Aktivkohle zeigt nur eine geringere Menge an freiem Kohlenstaub, an herauszulösender Asche, rückständigem Lösungsmittel und Adsorption und Koagulation der Blutkomponenten, sowie eine hohe Sicherheit im Vergleich zu den bekannten beschichteten Kokosnuß-Aktivkohlen. Darüber hinaus zeigt die Aktivkohle gemäß der Erfindung eine hohe Adsorptionskapazität für toxische Bestandteile im Blut, eine hohe Funktionalität und die Beschichtung und Handhabung ist im Vergleich zur Kokosnuß-Aktivkohle und granulärer
Aktivkohle sehr leicht durchzuführen.
Die Blutreinigung kann somit durch den Einsatz der beschichteten, kugelförmigen Aktivkohle gemäß der Erfindung sicher und wirksam durchgeführt werden.
Die Zeichnung stellt das Adsorptionssprek trum dar, welches die Adsorptionskapazität der kugelförmigen Aktivkohle gemäß der Erfindung (I) (gezeigt durch eine durchgezogene Linie) im Vergleich zu derjenigen von beschichteter Kokosnuß Aktivkohle (II) (dargestellt durch die gepunktete Linie), beschichteter granulare-Aktivkohle (A) (gezeigt durch die unterbrochene Linie) und beschichteter granulärer Aktivkohle (B) (gezeigt durch die Kettenlinie) veranschaulicht.
geben, die zuvor zweimal mit einem Milliporenfilter mit 0,45 μπι filtriert worden war. Der Inhalt wurde unter verringertem Druck entgast und zur Entfernung überschüssigen Wassers dekantiert Dann wurden 150 ml filtrierte, physiologische Kochsalzlösung hinzugegeben und das Gemisch wurde während 45 Minuten bei 130 UpM in einem Inkubator geschüttelt. Nach dem Schütteln wurde die Zahl bzw. das Ausmaß an freiem Kohlenstaub mit einer Größe von mehr als 1,2 μπι
κι mittels eines Coolter-Zähler bestimmt. Als Kontrolle wurde herkömmliche, beschichtete, zerkleinerte Kokosnuß-Aktivkohle herangezogen. Das Ergebnis ist nachstehend aufgeführt
Beispiel!
Zu 5 g Pyroxilin wurden 200 ml absolutes Äthanol hinzugegeben, und das Gemisch wurde in einer Homogenisiervorrichtung zur Mikronisierung vermischt Hiernach wurden 800 ml absolutes Äthanol zu der Lösung hinzugegeben. Die Lösung wurde in ausreichender Weise vermischt und während 24 Stunden unter Erzeugung einer 0,5%igen Sprühlösung stehen gelassen.
Es wurden 500 g kugelförmige Aktivkohle (BAC) mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,6 mm in eine Beschichtungspfanne mit einer Tiefe von 25 cm, eines äußeren Durchmessers von 30 cm und einer öffnungsweite von 17 cm eingebracht. Die Aktiv!· ohle wurde durch Versprühung von 500 ml der Sprühlösung unter Rotationsverblasung beschichtet Die beschichtete Aktivkohle wurde bei 8O0C während 2 Tagen getrocknet
Sie wurde dann in Wasser zur Entblasung unter verringertem Druck eingetaucht und durch Dampf unter Druck sterilisiert Das sterilisierte Material wurde r> dann in ein Kunststoffgefäß mit einem Durchmesser von 3 cm, eine Höhe von 7 cm und ein Volumen von 50 ml, das mit zwei Filtern an dessen oberen und unterer Ende ausgestattet war. für die Blutreinigung eingebracht. Das Gefäß wurde zunächst mit physiologischer Kochsalzlö- u> sung beschickt, welche durch 80 ml einer 0,5%igen physiologischen Albumin-Salzlösung ersetzt wurde. Nach Stehen über Nacht wurde die Aktivkohle mit physiologischer Kochsalzlösung gewaschen. Blut wurde durch dieses Blutreinigungsgefäß geleitet. 4~>
Beispiel 2
Das gleiche, wie im Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Aufnahme, daß anstelle von Pyroxilin Äthylenglykolpolymethacrylat verwendet wurde. ίο
Versuch
Die beschichtete kugelförmige Aktivkohle, die gemäß Beispiel 1 erhalten worden war, wurde untersucht.
Beschichtete Kokosnuß-Aktivkohle, die als Kontrolle ·>■> in diesem Versuch herangezogen worden war, wurde durch Beschichtung handelsüblicher Kokosnuß-Aktivkohle mit Pyroxilin nach dem Phasentrennverfahren erzeugt Die beschichtete granuläre Aktivkohle (A) und (B) wurde jeweils durch Beschichtung zweier granulärer t>o Aktivkohlen (A) und (B), die unter den handelsüblichen ausgewählt worden waren, mit Pyroxilin nach der Methodik des Beispiel« 1 erzeugt.
1. Menge an freiem Kohlenstaub
10 g Deschichteter kugelförmiger Aktivkohle wurden in ein konisches 200-ml-Gefäß eingebracht. In das Gefäß wurde physiologische Kochsalzlösung hinzuge-Zahl an freiem
Kohlenstaubteilchen pro ml
Beschichtete, kugelförmige 0-200
Aktivkohle
Beschichtete, zerkleinerte 3000-5000
Kokosnuß-Aktivkohle
2. Adsorptionskapazität
Jeweils 2 g beschichteter, kugelförmiger Aktivkohle wurden in Gefäße eingebracht. Es wurden in die Gefäße jeweils 200 ml physiologischer Phosphorsäurepufferlösung, die jeweils 20 mg/ml Materialien verschiedenartigen Molekulargewichtes enthielten, eingebracht und die jeweiligen Gemische wurden bei 115UpM während 2 Stunden in einem Inkubator geschüttelt. Dann wurde jeweils die Adsorptionskapazität bestimmt. Die beschichtete, zerkleinerte Kokosnuß-Aktivkohle und die beschichtete granuläre Aktivkohle (A) und (B) wurden als Kontrollen herangezogen. Die Ergebnisse der Bestimmung sind in dem grafischen Schema der Zeichnung wiedergegeben. Wie aus dem Diagramm klar hervorgeht, besitzt die beschichtete kugelförmige Aktivkohle gemäß der Erfindung nicht nur eine hohe Adsorptionskapazität im Hinblick auf Materialien niedrigen Molekulargewichtes, sondern auch hinsichtlich von Materialien mit mittlerem Molekulargewicht. Andererseits zeigt die beschichtete, zerkleinerte Kokosnuß-Aktivkohle eine erheblich höhere Adsorptionskapazität für die erstgenannten Materialien, jedoch nicht für die zuletzt genannten Materialien. Die beschichtete, granuläre Aktivkohle (A) und (B) zeigt eine niedrige Adsorptionskapazität der ersteren Materialien und kaum eine Adsorptionskapazität für das letztere Material.
In dem Nierentoxin, das bei Patienten, die an einer Nierenfehlfunktion leiden, vorliegt, spielen die Substanzen mittleren Molekulargewichtes mit unbekannter chemischer Struktur die wesentliche Rolle, gegenüber den Substanzen mit relativ niedrigem Molekulargewicht, wie beispielsweise Harnstoff, Kreatin, Harnsäure und dergleichen. Daher ist es ein großer Vorteil der beschichteten, kugelförmigen Aktivkohle gemäß der Erfindung, daß diese Aktivkohle eine hohe Adsorptionskapazität für Materialien mittleren Molekulargewichtes bei der Blutreinigung aufweist.
3. Verklebung der Blutkomponenten
Jeweils 10 g beschichtete, kugelförmige Aktivkohle und andere beschichtete, kugelförmige Aktivkohle, welche weiter mit Albumin überzogen worden war,
wurden jeweils in Säulen eingebracht. Durch diese Säulen wurden jeweils 25 ml des Blutes mit einer Geschwindigkeit von 25 ml/min hindurchgeführt. Der gleiche Vorgang wurde 25mal wiederholt. 100 ml physiologische Kochsalzlösung und hiernach jeweils 100 ml destilliertes Wasser wurden hindurchgeleitet. Die jeweiligen Aktivkohlen wurden aus den Säulen herausgenommen und lyophilisiert. Die Verklebung der Blutkomponenten wurde durch Untersuchung der Oberfläche mit einem Elektronenmikroskop untersucht. Sowohl beschichtete zerkleinerte Kokosnuß-Aktivkohle und andere beschichtete, zerkleinerte Kokosnuß-Aktivkohle, die weiter mit Albumin überzogen worden war, wurden als Kontrollen herangezogen.
Verklebung der Blutplättchen
Verklebung der Blutkorpuskeln
Beschichtete, kugel- ±
förmige Aktivkohle
dito, jedoch weiter mit
Albumin überzogen
Beschichtete, zerkleinerte ++ +
Kokosnuß-Akivkohle
dito, jedoch weiter mit
Albumin überzogen
In dieser Tabelle bedeutet: — keine Verklebung, ± eine geringe Verklebung, + beträchtliche Verklebung und + -I- gibt eine Verklebung in einem Ausmaß wieder, daß die Oberfläche bedeckt ist.
4. Rückständiges Lösungsmittel
Lediglich eine Menge von etwa 150 bis etwa 200 ppm Äthanol war in der beschichteten, kugelförmigen Aktivkohle des vorhergehenden Beispiels 1 verblieben. Das Äthanol konnte in dem Blut nicht festgestellt werden, nachdem das Blut mit dieser beschichteten, kugelförmigen Aktivkohle behandelt worden war. Andererseits, im Fall der beschichteten, zerkleinerten, Kokosnuß-Aktivkohle, welche durch das Phasentrennverfahren unter Einsatz von Dioxan als Lösungsmittel hergestellt worden ist, betrug das rückständige Dioxan bis zu etwa 50 000 ppm, ungeachtet erheblicher Anstrengungen zur Entfernung des Dioxans durch beispielsweise Vakuumtrocknung oder Gefriertrocknung. Selbst wenn die Aktivkohle bei hoher Temperatur im Bereich von 80 bis 1200C während 10 Tagen getrocknet worden war, verblieben etwa 20 000 ppm Dioxan. Dieses Dioxan wird allmählich in das Blut abgegeben, wenn das Blut mit einer solchen beschichteten, zerkleinerten Kokosnuß-Aktivkohle behandelt wird.
5. Beladungsvolumen
Je größer das Volumen der Beladung ist, um so größer ist die Menge des Blutes, die aus dem Körper herausgeführt wird, und das Risiko wird dementsprechend erhöht. Das Beladungsvolumen kann einen so kleinen Wert wie etwa 60 bis 100 ml darstellen, wenn die beschichtete, kugelförmige Aktivkohle gemäß der Erfindung als Adsorbens verwendet wird, während die Menge etwa 400 ml bei Verwendung einer künstlichen Niere des herkömmlichen Diaiysetypus beträgt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Beschichtete, kugelförmige, aus Pech durch Schmelzverformung erzeugte Aktivkohle, da- s durch gekennzeichnet, daß die Aktivkohle von einem semipermeablen Material umgeben ist, das aus der Gruppe Pyroxilin, Polypropylen, Vinylchlorid-Vinylidenchlorid-Copolymeren, Äthylenglykol-polymethacrylat und Kollagen ausgewählt ι ο worden ist
2. Beschichtete, kugelförmige Aktivkohle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des Films der beschichteten kugelförmigen Aktivkohle zusätzlich eine Beschichtung bzw. ein Überzug aus Albumin aufgebracht ist
3. Verwendung der Aktivkohle gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Blutreinigung.
DE2627824A 1975-06-23 1976-06-22 Beschichtete, kugelförmige aus Pech durch Schmelzverformung erzeugte Aktivkohle Expired DE2627824C3 (de)

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