DE2627858B1 - Dialysemembran, insbesondere fuer die haemodialyse - Google Patents
Dialysemembran, insbesondere fuer die haemodialyseInfo
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Description
- Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Hohlkanal der Membranfäden mit Isopropylmyristat gefüllt. Dieses Mittel, das bei der Herstellung der Fäden als hohlraumbildende Flüssigkeit in das Fadeninnere geleitet wird, verbleibt vorzugsweise im Faden bis zu seiner Verwendung. Es hat gegenüber anderen Flüssigkeiten, wie Halogenkohlenwasserstoffe, Toluol, Phenole usw., die nach bekannten Verfahren angewandt werden, den Vorteil vollständiger Wasserunlöslichkeit und einer Viskosität, (3 - 4 cP), die höher als die von Wasser ist. Es ist mit Äthanol leicht zu entfernen, weil gut löslich und außerdem nicht toxisch und sehr gut blutverträglich.
- Die an der Blutseite der Membran liegende Schicht besteht im allgemeinen aus regenerierter Cellulose. Sie kann aber auch teilweise, d. h. bis zu etwa 70% aus einem Cellulosederivat gebildet sein, das die Permeabilitat von gelösten Stoffen erhöht. Geeignet sind beispielsweise Carboxymethylcellulose, Alkyl- oder Aminocellulose.
- Die Hohlfadenmembranen werden erfindungsgemäß hergestellt durch Verspinnen zweier Cuprammonium-Celluloselösungen mittels einer an sich bekannten Bicomponenten-Hohlfadendüse, derart, daß eine der beiden Spinnlösungen 0,1 bis 90 Gew.-% eines feinteiligen Adsorbens mit einer mittleren Teilehengröße von bis zu 40 um, bezogen auf den Celluloseanteil der Spinnlösung enthält, während die zweite Spinnlösung aus reiner Cuprammonium-Celluloselösung oder einer Mischung von Cuprammoniumlösung mit der Lösung eines Cellulosederivates besteht, und gleichzeitig in den 1 wohlraum des sich bildenden Fadens Isopropylmyristat geleitet wird.
- Im übrigen werden die bei der Herstellung von Cupro-Fäden üblichen allgemein bekannten Verfahrensbedingungen angewandt.
- Das Verfahren wird durch Beispiele näher erläutert: 1. Zur Herstellung einer doppelwandigen Hohlfaser mit einem Innendurchmesser von 300 um, einer inneren Wand von 10 um Dicke und einer äußeren Wand von 50 llm Dicke wurde wie folgt vorgegangen: Aktivkohle wurde in Wasser, dem etwas wäßriges Ammoniak und Tylose zugesetzt worden war, aufgeschlämmt und zwei Tage lang in einer Kugelmühle auf eine mittlere Teilchengröße von etwa 25 um gemahlen.
- Die Dispersion wurde in einen Behälter eingebracht, dessen Inhalt in einer Umpumpleitung ständig in Bewegung gehalten wurde. Die Dispersion hatte folgende Zusammensetzung: Aktivkohle 24,0 g NH3cone. 0,5 g Tylose 0,4 g Wasser 75,1 g Die Dispersion wurde aus der Umpumpleitung abgezweigt und vor einem Schneckenmischer mit einem Strom von Cellulose-Cuoxam-Lösung im Verhältnis 5,5 Teile A-Kohle zu 4,5 Teile Cellulose vereinigt. Die den Mischer verlassende Sorbentlösung wurde über eine Dosierpumpe dem äußeren Ringschlitz einer Doppelschlitz-Hohlfadendüse zugeführt. Dem inneren Ringschlitz wurde gleichzeitig eine 9%ige Cellulose-Cuoxam-Lösung zudosiert, während der zentralen Bohrung als Füllflüssigkeit Isopropylmyristat zugeleitet wurde.
- Die Dosierung der drei Flüssigkeiten wurde so aufeinander abgestimmt, daß nach Passieren eines Laugenbades, eines Schwefelsäurebades und einer Wasserstrecke, sowie nach Trocknen des Fadens die Wanddicken und der Innendurchmesser dem gewünschten Fadenaufbau entsprachen. Bei einem Fadenabzug von 20 m/min wurde dies erreicht durch folgende Dosiermengen: Füllflüssigkeit: 1,42 ml/min Celluloselösung: 1,98 ml/min Sorbentlösung: 10,8 ml/min Der Faden wurde in einen Testdialysator für Hohlfäden eingebaut und auf seine Clearance-Werte in vitro, sowie seine Ultrafiltrationsleistung (UF) geprüft.
- Die ermittelte UF (Wasserpermeabilität) lag trotz der sehr dünnen Cellulosewand im angestrebt niedrigen Bereich von 3,0 ml/h m2 mm Hg (37 C).
- Die Clearance-Werte (C) für Kreatinin und Vitamin B 12 wurden im single-pass-Verfahren, berechnet auf eine wirksame Oberfläche von 1 m2 unter den Standard fließbedingungen QB=2OO ml/min, QD=500 mllmin wie folgt gefunden: Kreatinin in den ersten 2 Stunden = 137 mllmin Kreatinin in den zweiten 2 Stunden = 122 ml/min Vitamin B12 in den ersten 2 Stunden = 65 mllmin Cvitamin B12 in den zweiten 2 Stunden = 44 mllmin Anmerkung: QB = Fließgeschwindigkeit »Blut«-Substanz; QD = Fließgeschwindigkeit Dialysat Die überraschend hohe Vitamin-Clearance bei einer mäßigen UF bestätigt die die Dialyse unterstützende Adsorption, wodurch auch der zeitliche Abfall infolge eintretender Sättigung erklärt wird.
- 2. Zur Erzielung einer doppelwandigen Hohifaser mit hohem A-Kohleanteil in der Außenwand (90%) wurde wie folgt verfahren: In einem Behälter mit Intensivrührer wurden 44 kg einer 9%gen Cellulose-Cuoxam-Lösung mit 100 kg einer A-Kohledispersion (40% Feststoffgehalt) gemischt. Das Gewichtsverhältnis von A-Kohle zu Cellulose betrug 10 1.
- Um einen Faden mit einem Innendurchmesser von 250 um, einer inneren Cellulosewand von 15 um Dicke und einer äußeren Sorbentwand von 30 um Dicke zu erzeugen, wurde die oben beschriebene entlüftete Sorbentlösung dem äußeren Schlitz der Düse, eine 9%ige Cellulose-Cuoxam-Lösung dem inneren Ringschlitz und als Innenflüssigkeit Isopropylmyristat der Kernbohrung der Düse zugeführt. Die Dosiermenge der drei Medien wurde so aufeinander abgestimmt, daß der fertige Faden hinsichtlich Wanddicken und Innendurchmesser der gewünschten Struktur entsprach. Bei einem Fadenabzug von 20 m/min wurde dies erreicht durch folgende Dosiermengen: Füllflüssigkeit: 0,98 mllmin Celluloselösung: 2,9 mllmin Sorbentlösung: 3,0 mllmin Der Faden wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, auf Clearance- und UF-Werte geprüft Die UF erwies sich mit einem Wert von 2,8 ml/h m2 mm Hg (37°) als nur wenig niedriger als im Beispiel 1. Die Clearance-Werte waren im Bereich der Meßwertstreuungen die gleichen wie im Beispiel 1 angegeben.
- 3. Zur Herstellung eines Hohlfadens mit einem Innendurchmesser von 2 um, einer inneren Cellulosewand mit einer Dicke von 5 um und einer äußeren Sorbentwand mit einer Dicke von 40 um, die etwa 50% Al203 enthielt, wurde wie folgt verfahren: In einem Behälter mit Umpumpsystem wurde eine Aluminiumdispersion in Wasser mit 40% Feststoff angesetzt. Von dieser wurden 1,3 ml/min mit 5,2 ml/min einer 9%gen Cellulose-Cuoxam-Lösung vor einem Schneckenmischer vereinigt und die Sorbentlösung in einer Menge von 6,5 mllmin dem äußeren Ringschlitz einer Hohlfaserdüse zugeführt. Dem inneren Ringschlitz wurde gleichzeitig eine reine 9%ige Cellulose-Cuoxam-Lösung und der Kernbohrung die Füllflüssigkeit Isopropylmyristat zugeführt. Es wurden folgende Dosiermengen angewandt: Füllflüssigkeit: 0,8 mllmin Celluloselösung: 0,8 ml/min Sorbentlösung: 6,5 ml/min Der Bikomponentenhohlfaden zeigt unveränderte Clearance-Werte für Kreatinin und 1,5- bis 2fache Clearance-Werte für Phosphate.
Claims (5)
- Patentansprüche: 1. Dialysemembran, insbesondere für die Hämodialyse, in Form von Bikomponenten-Hohlfäden aus regenerierter Cellulose, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Hohlfäden aus zwei fest aneinander haftenden Schichten gebildet sind, deren eine aus regenerierter Cellulose und gegebenenfalls einem Cellulosederivat besteht, während die andere Schicht aus regenerierter Cellulose mit 1 bis 95 Gew.-% darin eingebetteten gleichmäßig verteilten Adsorbentienpartikeln einer mittleren Teilchengröße von bis zu 40 um gebildet ist.
- 2. Dialysemembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus reiner regenerierter Cellulose und gegebenenfalls einem Cellulosederivat auf der Blutseite der Hohlfaden-Membran angeordnet ist.
- 3. Dialysemembran nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfadenmem bran als Adsorbens Aktivkohle, Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder Zirkonphosphat enthält.
- 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum der Membranfäden mit Isopropylmyristat gefüllt ist.
- 5. Verfahren zur Herstellung von Membranhohlfä den aus regenerierter Cellulose durch Verspinnen zweier Cuprammonium-Celluloselösungen mittels einer Bikomponenten Hohifadendüse, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Spinnlösungen 0,1 bis 90 Gew.-% eines feinteiligen Adsorbens mit einer Teilchengröße von bis zu 40 um, bezogen auf den Cellulose-Anteil der Spinnlösung enthält, während die andere aus reiner Cuprammonium-Cellulose und gegebenenfalls einem Cellulosederivat besteht.Als Dialysemembranen, insbesondere im Einsatz als künstliche Nieren, haben sich Hohlfäden in der letzten Zeit immer mehr durchgesetzt. Von besonderer Bedeutung sind Membranen aus regenerierter Cellulose, die durch Verspinnen von Cuprammonium-Celluloselösungen hergestellt werden, weil bei diesen die hydrodynamische und diffusive Permeabilität für Metabolite des menschlichen Organismus im richtigen Verhältnis stehen.Da das künstliche Organ noch immer Mängel gegenüber dem natürlichen aufweist, fehlt es nicht an Versuchen zur Entwicklung neuer Membranen und Dialysetechniken. Diese wurden insbesondere angezeigt durch die Arbeiten der Scribnerschen Schule über die Bedeutung der Moleküle mittleren Gewichts (MG zwischen 500 bis ca. 3000), im allgemeinen »Mittelmoleküle« genannt.Die Versuche mit neuen Membranen haben teilweise zwar zu höheren Mittelmolekül-Permeabilitäten geführt, dabei aber gleichzeitig die hydrodynamische Peri#ie#bilität (Ultrafiltration) erhöht, teilweise so stark, daß völlig neue Dialysetechniken entwickelt werden mußten, um solche Membranen ohne Nachteile zu verwenden.Man hat u. a. versucht, die Probleme dadurch zu lösen, daß man die Dialysegeräte so gestaltet, daß das Dialysat durch ein Adsorbens strömt. Als Beispiel für eine solche Einrichtung sei auf die DT-OS 24~44 540 verwiesen. Die durch eine semipermeable Membran von dem blutdurchflossenen Raum getrennte Dialysatkammer ist hier mit einem adsorbierenden Material, vorzugsweise Aktivkohle gefüllt. Durch besondere Auswahl der Art und Form der Aktivkohleteilchen muß dafür Sorge getragen werden, daß die Teilchen eine genügende Festigkeit besitzen, um nicht während des Betriebes zu zerbrechen oder zu einer Beschädigung der sehr feinen Membran zu führen.Für Dialysatoren, die mit Hohlfadenmembranen arbeiten, ist diese Anordnung nicht geeignet, obwohl das gezeigte Prinzip, die Hämodialyse mit einer Adsorption zu verbinden, unbestreitbar vorteilhaft ist.Die vorliegende Erfindung verwirklicht dieses Prinzip bei Hohlfadenmembranen, die darüber hinaus eine Anzahl weiterer Vorteile mit sich bringen.Erfindungsgemäß besteht die Dialysemembran aus Bikomponenten-Hohlfäden aus regenerierter Cellulose und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlfäden aus zwei fest aneinanderhaftenden Schichten gebildet sind, deren eine aus regenerierter Cellulose und ggf. einem Cellulosederivat besteht, während die andere Schicht aus regenerierter Cellulose mit 1 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 30-70 Gew.-%, darin eingebetteten gleichmäßig verteilten Adsorbentienpartikeln einer mittleren Teilchengröße von bis zu 40 um gebildet ist.Im Dialysiergerät wird die Membran stets so eingesetzt, daß die aus reiner regenerierter Cellulose und gegebenenfalls einem Cellulosederivat bestehende Schicht den von Blut durchflossenen Raum des Dialysators umgibt. Das bedeutet, daß diese Schicht in der Innenseite des Hohlfadens liegt, wenn das Blut den Hohlkanal durchströmt und umgekehrt, wenn das Dialysat durch den Hohlkanal geleitet wird.Die erfindungsgemäßen Hohlfadenmembranen haben bei einem Durchmesser von 50-1000 um, vorzugsweise 100-300 um, eine Gesamtwandstärke von 20- 100 um, vorzugsweise von 30-50 um. Die Schicht aus reiner regenerierter Cellulose und gegebenenfalls einem Cellulosederivat ist im allgemeinen dünner als die Adsorbens enthaltende Schicht, d. h. sie weist eine Dicke von 1 bis 30 um, vorzugsweise 5 bis 15 um, auf.Die Dicke der Adsorbens enthaltenden Schicht ist an die Größe der Teilchen anzupassen und sollte in etwa dem größten Teilchendurchmesser entsprechen.Als Adsorbentien werden vorzugsweise Aktivkohle, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Zirkonphosphat verwendet, die in feinteiliger Form zum Einsatz kommen. Sie haben eine mittlere Teilchengröße von bis zu 40 um.Dies bedeutet, daß mindestens 80% der Partikeln einen Durchmesser von 40 um oder weniger haben. Das Vorhandensein einiger weniger Teilchen mit größerem Durchmesser ist unschädlich.
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