DE2705734A1

DE2705734A1 - Dialysemembran fuer die haemodialyse

Info

Publication number: DE2705734A1
Application number: DE19772705734
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Chem Dr Henne; Friedrich Lawitzki; Raimund Pohle
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1978-08-17
Also published as: US4267047A; DD131621A5; DE2705734B2; JPS58192550A; DE2705734C3

Description

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Dialysemembran für die Hämodialyse

Akzo GmbH Wuppertal

Die Erfindung betrifft eine Dialysemembran für die Hämodialyse in Form eines Folienschlauches oder einer Flachfolie aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde.

Für den Einsatz als künstliche Nieren sind von besonderer Bedeutung Membranen aus regenerierter Cellulose, die durch Verspinnen von Cuoxamlösungen hergestellt werden, weil bei diesen die hydrodynamische und die diffusive Permeabilität für Metabolite des menschlichen Organismus im richtigen Verhältnis stehen. Gegenüber dem natürlichen Organ hat das künstliche Organ immer noch Mängel und es fehlt nicht an Versuchen, zur Entwicklung neuer Membranen und Dialysetechniken. Diese wurden insbesondere angezeigt durch die Arbeit der Scribnerschen Schule über die Bedeutung der Moleküle mittleren Gewichtes (MG zwischen 5oo bis ca. 3ooo) im allgemeinen "Mittelmoleküle" genannt.

Die Versuche mit neuen Membranen haben teilweise zwar zu einer höheren MittelmolekUlpermeabilltät geführt, dabei aber gleich-

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zeitig auch die hydrodynamische Permeabilität (Ultrafiltration) erhöht, teilweise so stark, daß völlig neue Dialysetechniken entwickelt werden mußten, um solche Membranen ohne Nachteile zu verwenden.

So hat man versucht, die Probleme dadurch zu lösen, daß die Dialysegeräte so gestaltet wurden, daß das Dialysat durch ein Adsorbens strömt. Eine solche Einrichtung beschreibt die DT-OS 24 44 54o. Die durch eine semipermeable Membran von dem blutdurchfloBsenen Raum getrennte Dialysatkammer 1st hier mit einem adsorbierenden Matetial, vorzugsweise Aktivkohle gefüllt. Zwar hat man versucht, durch besondere Auswahl der Art und Form der Aktivkohleteilchen dafür zu sorgen, daß nicht während des Betriebes die Teilchen zerbrechen und zu einer Beschädigung der sehr feinen Membran führen, doch wird dadurch allein eine genügende Betriebssicherheit nicht gewährleistet und die Nutzung derartiger Einrichtungen ist mit einem erheblichen Risiko für die Patienten belastet.

Es bestand deshalb die Aufgabe, eine Dialysemembran in Form eines Folienschlauches oder einer Flachfolie aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde, so auszubilden, daß sie für eine Hämodialyse in Verbindung mit einer Adsorption geeignet ist und hohe Betriebssicherheit gewährleistet.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Membran aus wenigstens zwei fest aneinanderheftenden Schichten besteht, deren auf der Blutseite angeordnete adsorbentienfreie Schicht aus regenerierter Cellulose besteht und mindestens eine andere Schicht aus regenerierter Cellulose mit darin eingebetteten Adsorbentienpartikeln einer Teilchengröße von weniger als 751 der Schichtdicke der die Adsorbentien enthaltenden Schicht besteht. Der Adsorbentienanteil in der entsprechenden Schicht kann o,l bis 95 Gew.I, bezogen auf die Trockenmasse der regenerierten die Adsorbentien enthaltenden Schicht betragen.

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Zusätze von über 75 Gew.% sind seltener erforderlich. Vorzugsweise wählt man Adsorbentienzusätze von 2o bis 7o Gew.%.

Vorzugsweise beträgt die Dicke der Adsorbentien enthaltenden Schicht Io bis loo /um. Die regenerierte Cellulose besteht vorzugsweise aus reiner Cellulose. Gegebenenfalle kommen aber auch Zusätze von modifizierten CeHulosen wie Carboxymethylcellulose in Betracht.

Im Rahmen der Erfindung einsetzbare Adsorbentien sind Aktivkohle, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Zirkonphosphat, Kieselsäuren und/oder Silikate. Diese Adsorbentien werden in sehr fein zerteilter Form eingesetzt und zwar so, daß die größten Teilchen einen Durchmesser von unterhalb 75% der Dicke der Schicht haben, in die sie eingebettet werden sollen. Bei größeren Teilchendurchmesser besteht nämlich sonst die Gefahr, daß die Dialysemembran von der dem Blut abgewandten Seite ausgehend durch die Adsorbentienpartikelchen durchgescheuert wird, was dann zu einem Leck innerhalb der Dialyeemembran führt. In vielen Fällen hat sich der Einsatz von Adsorbentien mit einer mittleren Partikelgröße von 2o bis 4o /am bewährt.

Während die Adsorbentien enthaltenden Schichten mindestens Io /um und auch bis zu loo /um dick sein können, vorzugsweise 2o bis 5o /um, beträgt die Dicke der auf der BlutS'iite angeordneten Schicht aus regenerierter Cellulose 1 bis Io /um, vorzugsweise 4 bis 6 Jim. Es hat sich al· vorteilhaft erwiesen, in den Fällen, in denen die Innenschicht 5 /um und weniger gewählt wird, zusätzlich auf der Dialysatseite eine weitere, meistens 1 bis 5 /um, vorzugsweise 2 bis 3 /am dicke Schicht aus regenerierter Cellulose so anzuordnen, daß sie fest auf der äußeren Schicht aus Cellulose haftet, in die die Adsorbentien eingebettet sind.

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Geeignete Adsorbentien sind entsprechend den aufzunehmenden Stoffen auszuwählen« beispielsweise gelingt es mit weitporigen Aktivkohlen Moleküle mittleren Molekulargewichtes zu adsorbieren, während engporige Aktivkohlen für niedermolekulare Stoffe gut geeignet sind. Zur Adsorption von Phosphaten sind beispielsweise AL₂O -Adsorbentien gut geeignet, während feinteilige Kieselsäuren eine relativ breite Anwendungsmöglichkeit bieten. Darüberhinaus sind auch Zirkonoxid, Zirkonphosphat und Silikate geeignete Adsorbentien.

Die genannten Adsorbentien können sowohl einzeln als auch in Kombination untereinander eingesetzt werden. Vorteilhaft bilden sie dabei jeweils für ein Adsorbens eine getrennte Schicht, gegebenenfalls mit unterschiedlichen Mengen Adsorbens.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Dialysemembran, das dadurch gekennzeichnet ist, daß durch eine mindestens zwei getrennt gespeiste Schlitze enthaltende Spinndüse eine oder mehrere Cuoxamcelluloselösungen und mindestens eine ein Adsorbens enthaltende Cuoxamlösung ausgepreßt werden und die die verschiedenen Schlitze der Spinndüse verlassenden Ströme unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse zusammengeführt und nach Durchlaufen einer Luftstrecke von höchstens dem 15 bis 5o-fachen Abstand der DUsenschlitze voneinander in das Fällbad geleitet werden.

Als Fällbad können die vom Kupferammoniakverfahren hinreichend bekannten Fällbäder sowie die entsprechenden Waschflüssigkeiten Verwendung finden. Durch die im Fällbad eintretende Koagulation werden die verschiedenen von der Düse kommenden Ströme als Membranschichten fest aneinanderheftend verbunden.

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Anhand der Beispiele wird die Herstellung der erfindungsgemäßen Schlauchfolie beschrieben.

Beispiel 1. Herstellung der Adsorbenslösung.

Die Cuoxamlösung wird mit einer Dispersion der Adsorbentien, beispielsweise Aktivkohle, in der Weise gemischt, daß die Dispersion aus einer ständig in Bewegung gehaltenen Umpumpleitung abgezweigt wird, und vor einem Schneckenmischer mit einem Strom der Celluloselösung im Verhältnis 5,5 Gew.Teile Aktivkohle zu 4,5 Gew. Teile Cellulose vereinigt. Für die Herstellung der Dispersion wird Aktivkohle in Wasser, dem wässriges NH₃ und Tylose zugesetzt worden waren, aufgeschlämmt und ca. 2 Tage lang in einer Kugelmühle gemahlen. Die Dispersion wird dann in den Behälter eingebracht, in dem sie durch die Umpumpleitung ständig in Bewegung gehalten wird, loo gr der Dispersion haben folgende Zusammensetzung: Aktivkohle 24,ο gr NH₃ cone.: o,5 gr

Tylose: ο,4 gr

Wasser: 75,1 gr

Beispiel 2. Herstellung der Dialysemembran.

Hergestellt werden die erfindungsgemäßen Dialysemembranen dadurch, daß durch eine Schlauchfoliendüse, die zwei oder mehr getrenntgespeiste, konzentrisch angeordnete/kreisförmige Schlitze aufweist, (vergl.Fig.2) Cuoxaralösungen ausgepreßt und in einem Fällbad koaguliert werden. Durch eine Füllung »it einem Gas oder einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, im Inneren des frisch ausgepreßten Folienschlauches wird die innere Schicht fest mit der außenliegenden Schicht verbunden. An einer Umlenkwalze innerhalb des Fällbades wird die Schlauchfolie flachgelegt und in der für das Cuoxamverfahren bekannten Arbeitsweise gewaschen und weiterverarbeitet. Während durch den innenliegenden, getrennt gespeisten Schlitz eine Cuoxamlösung ausgepreßt wird, wird durch den folgenden Schlitz eine das Adsorbens gleichmäßig verteilt enthaltende Cuoxamlösung ausgepreßt. Durch einen weiteren Schlitz (vergl.Fig. 4) kann nochmals Cuoxamlösung in dünner Schicht weiter ausSenliegend ausgepreßt werden.

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Beispiel 3. Anwendung

Die auf diese Art gewonnene Schlauchfolie (vergl. Fig. 1 und 3) wird in einen Testdialysator eingebaut und auf seine Clearance-Werte in Vitro, sowie seine Ultrafiltrationsleistung geprüft. Dabei lag die gefundene Ultrafiltrationsleistung (Wasserpermeabilität) trotz der nur sehr dünnen Cellulosewand

2 im angestrebt niedrigen Bereich von 4 ml/h . m . mm Hg bei 37°C. Die Clearance-Werte für Creatinin und Vitamin B 12 wurden im single pass Verfahren bestimmt und auf eine wirksame Oberfläche von 1 m unter den Standardfließbedingungen QB=2oo ml/min, QD=5oo ml/min berechnet. Typische Werte sind in der nachfolgenden Tabelle mit den entsprechenden Schlauchfolien gemeinsam aufgeführt.

Tabelle

Clearance-Werte

Barnstoff . ml/min . m

Creatinin
ml/min . ι

Vitamin B 12 ml/min . m

Bekannte
Schlauchfolie

125

114

erfindungsgem. Schlauchfolie mit einer Α-Kohle Schicht M-Type

121

95

6o

erfindungsgem. Schlauchfolie mit einer Α-Kohle Schicht L-Type

125

13o

5o

Die überraschend hohe Vitamin-clearance bei einer mäßigen Ultrafiltrationsleistung bestätigt die di· Dialyse unterstützende Adsorption.

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Die Figuren 1 bis 5 dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Figur 1 zeigt den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Schlauchfolie. 1 ist dabei die auf der Blutseite angeordnete Schicht aus Cellulose, die aus einer Cuoxamlösung regeneriert wurde. 2 ist die aus einem Gemisch von Cellulose und Adsorbens gebildete Schicht.

In Figur 2 ist der Schnitt einer SchlauchfoliendUse für die Herstellung der erfindungsgemäßen Dialysemembran dargestellt. Durch die Kapillare wird Gas oder eine Flüssigkeit zugeführt. Durch den ringförmigen Schlitz (5) wird die Cuoxamcelluloselösung zugeführt, während durch den ringförmigen Schlitz (6) ein Gemisch von Adsorbens und Cuoxamcelluloselösung zugeführt wird.

Figur 3 zeigt den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Schlauchfolie, an deren Blutseite, wie auch an deren Dialysatseite je eine Schicht aus Cellulose, die aus einer Cuoxamlösung regeneriert wurde, angeordnet ist (1,3). Dazwischen liegt die auseinem Gemisch von Cellulose und Adsorbens gebildete Schicht(2).

Figur 4 zeigt den Schnitt einer SchlauchfoliendUse zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Dialysemembran gemäß Figur Hier ist zusätzlich zu dem Anschluß (4) fUr ein Gas oder Flüssigkeit und den ringförmigen Schlitzen (5 und 6), durch die Cuoxamcelluloselösung und die die Adsorbens enthaltende Cuoxamcelluloselösung, entsprechend der Figur 2, ausgepreßt werden, ein weiterer ringförmiger Schlitz (7) angeordnet, durch den ebenfalls eine Cuoxamcelluloselösung ausgepreßt wird.

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Figur 5 xeigt den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Flachfolie. 1 ist dabei die an der Blutseite angeordnete Schicht aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde. 2 ist die aus einem Gemisch von Cellulose und Adsorbens gebildete Schicht.

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ORIGINAL INSPECTED

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Claims

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Patentansprüche

Dialysemembran für die Hämodialyse, In Form eines Folienschlauches oder einer Flachfolie aus Cellulose, die aus Cuoxaxnlösungen regeneriert wurde, dadurch gekennzeichnet, da.3 die Membran aus wenigstens zwei fest aneinanderhaftenden Schichten besteht, deren auf der Blutseite angeordnete adsorbentlenfreie Schicht aus regenerierter Cellulose besteht und mindestens eine andere Schicht aus regenerierter Cellulose mit in einer Menge von o,l bis 95 Gev.% darin eingebetteten Adsorbentienpartikeln einer Teilchengröße von weniger als 75t der Schichtdicke der die Adsorbentien enthaltenden Schicht besteht.
2. Dialysemembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die die Adsorbentien enthaltendenSchichten Io bis loo an dick sind.
3. Dialysemembran nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorbentien enthaltenden Schichten 2o bis 7o Gew.% der Adsorbentien enthalten.
4. Dialysemembran nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorbentien Aktivkohle, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Zirkonphosphat, Kieselsäuren und/oder Silikate in der Schicht enthalten eind.
5. Dialysemembran nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dialysemembran an der Dialysatseite eine weitere adsorbentienfreie Schicht besitzt.
6. Verfahren zur Herstellung der Dialysemembran nach den An-

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ORIGINAL INSPECTED

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Sprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine mindestens zwei getrennt gespeiste Schlitze enthaltende Spinndüse eine oder mehrere Cuoxamlösungen und mindestens eine ein Adsorbens enthaltende Cuoxamlösung gepreßt werden und die die verschiedenen Schlitze der Spinndüse verlassenden Ströme unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse zusarjnengeführt und nach Durchlaufen einer Luftstrecke von höchstens dem 5o-fachen Abstand der Düsenschlitze voneinander in das Fällbad geleitet werden.

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