DE2705734C3

DE2705734C3 - Dialysemembran für die Hämodialyse

Info

Publication number: DE2705734C3
Application number: DE2705734A
Authority: DE
Inventors: 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: 1982-04-22
Also published as: DE2705734A1; US4267047A; DE2705734B2; DD131621A5; JPS58192550A

Description

Gegenstand der Frfindung ist eine Dialysemembran für die Hämodialyse in Form eines Folienschlauches oder einer Flachfolie aus Cellulose, die aus Cuoxamlö- v> jungen 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 Orgart immer noch Mangel, und es fehlt nicht an Versuchen zur Entwicklung neuer Membranen und Öialysetechniken. Diese wurden insbesondere artgezeigt durch die Arbeit der Scribnerschen Schute über die Bedeutung der Moleküle mittleren Gewichtes (MG zwischen 500 und ca.3000), im allgemeinen »Mittelmoleküle« genannt.

Die Versuche mit neuen Membranen haben teilweise zwar zu einer höheren Mittelmolekülpermeabilität geführt, dabei aber gleichzeitig 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 DE-OS 24 44 540. Die durch eine semipermeable Membran von dem blutdurchflossenen Raum getrennte Dialysatkammer ist hier mit einem adsorbierenden Material, 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.

In der US-PS 25 74 533 wird eine Dialysemembran beschrieben, die ein Adsorptionsmittel, beispielsweise auch in regenerierter Cellulose eingebettet, enthält und die dazu dient, bei der Dialyse ein Entfärben des Diffusais tu ciiciutien. Für die Hämodialyse ibt die beschriebene Dialysemembran nicht vorgesehen und auch nicht geeignet, weil die eingebetteten Adsorbentienteilchen zum Teil aus der Membranwandung hervortreten oder auch diese bei Belastung perforieren Dadurch gelangen bei der Hämodialyse Adsorbentienteilchen in die Blutbahn, was für den Patienten zu lebensbedrohlichen Zuständen führen kann.

F.s bestand deshalb die Aufgabe, eine Dialysemembran in Form eines Folienschlauches oder einer Flachfolie aus Cellulose, die a''s 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 ancinanderhafienden Schich ten besteh! deren auf der Blutseitc angeordnete adsorbentienfreie Schicht aus regenerierter Cellulose besteht und mindesiens eine andere Schicht aus regenerierter Cellulose mit darin eingebetteten Adsor bentienpartikeln einer Teilchengröße von weniger aK 75% der Schichtdicke der die Adsorbentien enthalten den Schicht besteht. Der Adsorbentienanteil in de^r entsprechenden Schicht kann 0.1 bis 95 Gew % bezogen auf die Trockenmasse der regenerierten, die Absorbcntien enthaltenden Schicht, betragen. Zusätze von über 75 Gew-% sind seltener erforderlich. Vorzugsweise wählt man Adsorbentien/usatze von 20 bis 70 Gew-%.

Vorzugsweise beträgt die Dicke der Adsorbentien enthaltenden Schicht 10 bis 100 μπι. Die regenerierte Cellulose besteht vorzugsweise aus reiner Cellulose Gegebenenfalls kommen aber auch Zusätze von modifizierten Cellulosed wie Carboxymethylcellulose in Betracht.

Im Rahmen der Erfindung einselzbare Adsorbentien sind Aktivkohle, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Zirkon* phosphat, Kieselsäuren und/oder Silikate. Diese Adsor· bentien 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 größerem 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 Dialysemembran führi. In vielen Fällen hat sich der Einsatz von Adsorbentien mit einer mittleren Panikelgröße von 20 bis 40 μπι bewehrt.

Während die Adsorbentien enthaltenden Schichten mindestens 10 μπι und auch bis zu 100 μπι dick sein können, vorzugsweise 20 bis 50 μΐπ, beträgt die Dicke der auf der Blutseite angeordneten Schicht aus regenerierter Cellulose 1 bis 10 μπι, vorzugsweise 4 bis 6 μΐη. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, in den Fällen, in denen die Innenschichi 5 μηι und weniger gewählt wird, zusätzlich auf der Dialysatseite eine weitere, meistens 1 bis 5 μπι, vorzugsweise 2 bis 3 μπι dicke Schicht aus regenerierter Cellulose so anzuordnen, daß sie fest auf der äußeren Schicht aus Cellulose haftet, in die die Adsorbentien eingebettet sino.

Geeignete Adsorbentien sind entsprechend den aufzunehmenden Stoffen auszuwählen, beispielsweise gelingt es mit weitporigen Aktivkohlen, Moleküle mittleren Mo!ekular;'"'vichtes zu adsorbieren, während engporige Aktivko! "^:edermolekulare Stoffe gut

geeignet sind. Zur - piin von Phosphaten sind beispielsweise AIjO >-^sorbentien gut geeignet, während feinteilige Kieselsauren eine relativ breite Anwendungsrnöglichkeit bieten. Darüber hinaus 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 dadur h gekennzeichnet ist, daß durch eine mindestens zwei getrennt gespeiste Schlitze enthaltende Spinndüse eine oder mehrere CuoxamceNuloselösungen und mindestens eine ein Adsorbens enthaltende Cuoxamlösung ausgepreßt werden und die die verschiedenen Schlitze der Spinndüse verlassenden Ströme unmittelbar nach dem Austritt aus cer Düse zusammen geführt und nach Durchlaufen einer Luftstrecke von höchstens dem 15 bis 50fachen Abstand der Düsenschlitze voneinander in das Fällbad geleitet werden

Als Fällbad können dij 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 aneinanderhaftend verbunden.

Anhand der Beispiele wird die Herstellung der erfindungsgemäßen Schlauchfolie beschrieben.

Aktivkohle zu 4.5 Gew -Teile Cellulose vereinigt. Für die Herstellung der Dispersion wird Aktivkohle in Wasser, dem wäßriges NHj 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. 100 g der Dispersion haben folgende Zusammenset zung:

Aktivkohle	24,0 g
NHiConc.	0.5 g
Na-Carboxymethylcellulose	0,4 g
Wasser	75.1 g

b) Herstellung der Dialysemembran

Hergestellt werden die erfindun^gemäßen Dialysemembranen dadurch, daß durch ein«¹ Schlauchfoliendtise, die zwei oder mehr getrennt gespeiste, konzentrisch angeordnete, kreisförmige Schlitze aufweist (vgl. F i g. 2), Cuoxamlösurigen ausgepreßt und in eir.em Fällbad koaguliert werden Durch eine Füllung mit einem Gas oder einer Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, im Inneren des frisch ausgepreßten Folienschlauches iviru du· innere Schicht fest mit der auUeniiegenden Schicht verbunder. An einer Umlenk walze innerhalb des Fällbades wird die Schlauchfolie flachgelegt und in der für das Cuoxamverfahren bekannten Arbeitsweise gewaschen und weiterverar beitet. Während durch den innenliegenden, getrenn; gespeisten Schlitz eine Cuoxamlösung ausgepreßt wird, wird durch den folgenden Schlitz eine das Adsorbens gleichmäßig verteilt enthaltende Cuoxamlösung ausgepreßt. Durch einen weiteren Schlitz (vgl. Fig. 4) kann nochmals Cuoxamlösung in dünner Schicht weiter außenliegend ausgepreßt werden.

Anwendungsbeispiel

Die auf diese Art gewonnene Schlauchfolie (vgl F ι g 1 und 3) wird in einen Testdialysator eingebaut und auf seine Clearance-Wertf in vit-o sowie seine Ultrafiltrationsleistung geprüft. Dabei lag die gefundene Ultrafiltrationsleistung (Wasserpermeabilität) trotz der nur sehr dünnen Cellulosewand im angestrebt niedriger Bereich von 4nil'h ■ m² ■ mm Hg bei 37C Div Clearance-Werte für Creatinin und Vitamin B 12 wurden im single-pass-Verfahren. d h. bei einmaligem Durchgang des Dialysats durch den Dialysator be stimmt und auf eine wirksame Oberfläche von 1 m·' unter den Standardfließbedingungen QB- 200 ml/min. QD= 500 ml/min berechnet Die Clearance errechnet sich aus der Gleichung

a) 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 einein Schneckenmischer mit einem Strom der Celluloselösung im Verhältnis 5,5 Gew.-Teile

C =

worin Cbo die Anfangskonzentration und Cb, die jeweilige Endkonz^ntratien der permerierten Substanz im Blut ist. Typische Werte sind in der nachfolgenden Tabelle mit den entsprechenden Schlauchfolien gemeinsam aufgeführt.

Tabelle

	C'learancc-wcrte	Crcdtimn ml/nun nv	Vjiiimin Ii 12 ml/ min m
	IlurnstnlT ml/mm m	114	21
Bekannte Schlauchfolie	12*	V5	60
F.rfindiingsgem. 'iL-hlauchfolic mit einer Λ-Kohle-Schicht M-Type	121	130	50
firfindungsgem. Schlauchfolie mit einer A-Kohlc-Schicht L-Typc	125

Die überraschend hohe Vilaminclearänce bei einer mäßigen Ultrafiltrationsleistung bestätigt die die Dialyse unterstützende Adsorption.

Die F i g. 1 bis 5 dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.

Fig. I zeigt den Querschnitt einer crfindungsgcmä-Ben Schlauchfolie. I ist dabei die auf der Blutseite angeordnete Schicht aus Cellulose, die aus einer

Cuoxamiosung regeneriert wurde. 2 ist die aus einem Gemisch von Cellulose und Adsorbens gebildete Schicht.

In F ι g. 2 ist der Schnitt einer Schlauclifoliendiise für die Herstellung der erfindungsgemäßer, Dialysemem bran dargestellt. Durch die Kapillare vtiru Gas oder eine Flüssigkeit zugeführt. Durch den ringförmigen Schlitz (5) wird die Cuoxameelluloselosung zugeführt, wahrend durch den ringförmigen Schul/ (6) ein Gemisch von Adsorbens und Cuoxamcelluloselösiing zugeführt wird

F ι g. J zeigt den Querschnitt einer erfindungsgema Den Schlauchfolie, an deren Blutseitc wie auch an deren Diaivsatseite je eine Schicht aus Cellulose, die aus einer Cuoxamiösuhg regeneriert wurde, angeordnet ist (I, 3). Dazwischen liegt die aus einem Gemisch von Cellulose und Adsorbens gebildete Schicht (2).

F i g. 4 zeigt den Schnitt einer Schlauchfoliendüse zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Dialyseniembran gemäß F ί g. 3. Hier ist zusätzlich zu dem Anschluß (4) fiir ein Gas oder Flüssigkeit und den ringförmigen Schlitzen (5 und 6), durch die CuoNamccllulöselösung und die die Adsorbens enthaltende Cuo.xamcelluloselösung, entsprechend der Fig. 2, ausgepreßt werden, ein weiterer ringförmiger Schlitz (7) angeordnet, durch den ebenfalls eine Cuoxamcelluloselösung ausgepreßt wird.

Fig. 5 zeigt den Querschnitt einer erfindungsgemäßen Flachfolie. I ist dabei die an der Blutseite angeordnete Schicht aus Cellulose, die aus CuoxamlösungeiJ icgetiericrt wurde. 2 ist die aus einem Gemisch von Cellulose und Adsorbens gebildete Schicht.

liieren 2 lilatt ZciclinunuiMi

Claims

Patentansprüche:

1. Dialysemembran für die Hämodialyse in Form eines Folienschlauches oder einer FIachfolie aus ϊ Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran aus wenigstens zwei fest aneinanderheftenden Schichten besteht, deren auf der Blutseite angeordnete adsorbentienfreie Schicht aus regene- in rierter Cellulose besteht und mindestens eine andere Schicht aus regenerierter Cellulose mit in einer Menge von 0,1 bis 95 Gew.-% darin eingebetteten Adsorbentienpartikeln einer Teilchengröße von weniger als 75% der Schichtdicke der die Adsorbentien enthaltenden Schicht besteht.

2. Dialysemembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Adsorbentien enthaltenden Schichten 10 bis 100 μπι dick sind.

3. Diahy-emembran nach den Ansprüchen 1 bis 2, -'<> dadurch gekennzeichnet, daß die Adsorbentien enthaltenden Schichten 20 bis 70 Gew.-% der Adsorbentien enthalten.

4. Dialysemembran nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorbentien J'> Aktivkohle, Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Zirkonphosphat, Kieselsäuren und/oder Silikate in der Schicht enthalten sind.

5. Dialyscmcmbran nach den Ansprüchen ί bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Dialysemembran an der Dialvsatseite eine weitere adsorbentienfreie Schicht besitzt.

6. Verfahren zur Herstellung der Dialysemembran nach den Ansprüchen ί bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine minde. .ens zwei getrennt s· 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 zusammengeführt und nach Durchlaufen einer Luftstrecke von höchstens dem 50fachen Abstand der Düsenschlitze voneinander in das Fällbad geleitet werden.