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Künstlicher Stuhl zu diagnostischen Zwecken
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Im Hauptpatent (Anmeldung P 27 24 438.8) wird ein künstlicher Stuhl
zur Verwendung als Kontrollstandard bei der diagnostischen Erfassung von Blut im
Stuhl nach der Teststreifen-Methode, insbesondere dem Guajak-Farbtest, bestehend
aus Cellulose, modifizierter Cellulose und anderen Kohlehydraten, Glycerin, Farbstoffen,die
geeignet sind, eine dem Stuhl ähnliche Färbung hervorzurufen, Konservierungsmitteln
und Wasser vorgeschlagen. Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung des Gegenstandes
der Hauptanmeldung dar. Die Möglichkeiten zur Verwendung im Bereich der medizinischen
Diagnose sind jedoch noch nicht erschöpft: Seit langem gewinnt die Medizin aus der
makroskopischen Prüfung des Stuhls Hinweise auf die Funktionsfähigkeit der Verdauung;
aus der Konsistenz und Form des Stuhls lassen sich Ant-ltspunkte für das Vorliegen
von Erkrankungen wie Pankreas-Insuffizienz, Fettstuhl, Magen-Darm-Blutungen, Dickdarmspasmen,
Dyspepsien, Infektionskrankheiten wie Ruhr u.a. gewinnen.
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(vgl. Klinisches Labor" 11. Auflage der Medizinisr:h-chemischen Untersuchungsmethoden
S. 474, E. Merck, Darmstadt 1970) Ferner kann auch die mikroskopische Untersuchung
Hinweise von diagnostischem Wert erbringen, beispielsweise für das Vorhandensein
von Fett und Muskeleiweiß im Stuhl.
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Weiter ist die Bestimmung des Gehalts an gewissen Enzymen, Parasiten,
Bakterien, Arzneimitteln im Stuhl eine wichtige medizinisch-analytische Aufgabe
neben der Erfassung von okkultem Blut.
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Unter diesen Gesichtspunkten erscheint es wichtig, Typen von künstlichem
Stuhl zur Verfügung zu stellen, die eine weitgehende makroskopische Annäherung an
die in diagnostischer Hinsicht zu unterscheidenden Stuhltypen bringen.
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Darüber hinaus war es nützlich, den im Hauptpatent vorgeschlagenen
Typ des künstlichen Stuhls durch weitere zu ergänzen, um auch im Hinblick auf die
Verwendung als Kontrollstandard bei der diagnostischen Erfassung von Blut im Stuhl
nach der Teststreifen-Methode, vorzugsweise im Guajak-Farbtest, möglichst realistische
Substitute zur Verfügung zu haben.
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Es bedarf keiner besonderen Erläuterung, daß der Umgang mit Stuhl
im Umkreis der Gesundheitsfürsorge aus hygienischen Gründen auf das absolut nötige
Minimum beschränkt werden sollte.
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Es kann vermutet werden, daß die diagnostischen Möglichkeiten, die
sich aus Stuhluntersuchungen ergeben, wegen der damit verbundenen Unannehmlichkeiten
und Risiken nicht überall voll ausgenutzt werden. Dabei beginnen die Schwierigkeiten
bereits bei der Demonstration der für einen diagnostischen Befund typischen Stuhltypen
bzw. bei der Demonstration der analytischen Verfahren.
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Im Hauptpatentgesuch ist auf die Methodik der Erfassung von okkultem
Blut im Stuhl nach der Teststreifen-Methode, insbesondere den Guajak-Farbtest, eingegangen
worden.
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Diese Testmethode konnte
nicht auf natürliche Stuhlproben mit vorbestimmten Blutgehalt als verläßlichen Kontrollstandard
zurückgreifen, da schon bei gesunden Normalpersonen wechselnde Mengen Blut im Stuhl
enthalten sind.
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Daher kommt dem künstlichen Stuhl, der sich auf einen vorbestimmten
Blutgehalt einstellen läßt, eine besondere Bedeutung zu.
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Es wurde gefunden, daß ein künstlicher Stuhl auf der Basis einer Matrix,
bestehend aus mindestens einem in Wasser schwerlöslichen sauerstoffhaltigen, organischen
Polymeren, welches im Unterschied zum Hauptpatent nicht oder nur zum Teil Kohlehydrat
zu sein braucht, insbesondere ein solches mit Säureamidfunktionen und/oder einem
sauerstoffhaltigen, schwerlöslichen anorganischen Festkörper, mindestens einem an
der Matrix haftenden, nicht ausblutenden Farbstoff, der geeignet ist, einem dem
Stuhl ähnliche Färbung hervorzurufen, Wasser und/oder Gleitmittel und gegebenenfalls
Konservierungsmittel die Anforderungen an ein künstliches Substitut für die vorkommenden
Typen des natürlichen Stuhls in ausgezeichneter Weise erfüllt. Insbesondere eignet
sich der erfindungsgemäße Stuhl als Kontrollstandard bei der Erfassung von Blut
im Stuhl nach der Teststreifen-Mathode, speziell nach dem Guajak-Farbtest.
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Für die als Matrixmaterial dienenden in Wasser schwer löslichen, sauerstoffhaltigen,
organischen Polymere kommen beispielsweise &) synthetische Polyamide wie Polyhexamethylendiaminadipat
(PA 6.6) p) (Meth)-acrylderivate wie Polyacrylamid Proteine wie beispielsweise Gelatine
bevorzugt neben Kohlehydratmaterialien nach 5) 6) Cellulose und chemisch modifizierte
Cellulosederivate und/oder andere Kohlehydrate infrage.
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Als muerstoffhaltige, schwer lösliche anorganische Festkörper sei
z.B. Aluminiumoxid genannt. Auch Gemische aus verschiedenen Bestandteilen der oben
genannten Art ergeben brauchbare Mstrices.
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Im Interesse einer dem natürlichen Stuhl möglichst ähnlichen Konsistenz
werden zweckmäßig überwiegend kornförmige Matrix-Materialien und Pigmentfarbstoffe
mit einer Korngröße bis ca. 300 T vorzugsweise im Bereich von 0,5 - 50 , verwendet,
wobei allerdings das Vorhanaensein größerer strukturierter Einheiten wie beim natürlichen
Stuhl die Anwendbarkeit nicht beeinträchtigen muß.
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Erfindungsgemäß lassen sich auf der Grundlage der oben genannten Bestandteile
Substitute für die normalerweise und für die unter pathologischen Bedingungen anfallenden
Stuhltypen bereitstellen. Der Anteil an Flüssigkeit wie Wasser, Konservierungs-
und/oder Gleitmittel wird beispielsweise auf den herzustellenden Stuhltyp hin gewählt
werden.
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Der Anteil hängt natürlich auch vom Wasseraufnahme- und Bindevermögen
des Matrixmaterials ab. Im allgemeinen wird der Feuchtigkeitsgehalt so gewählt,
daß Spachtelfähigkeit besteht.
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Im Falle der (Mit-) Verwendung von Kohlehydraten als Matrixmaterial
gemäß ) kann der Anteil an Flüssigkeit z.B. bis etwa 55 Gew.- - bezogen auf das
Gesamtpräparat - betragen, wobei überwiegend Wasser, z.B. bis ca. 45 Gew.-%, 5 -
15 Gew.-% Gleitmittel, speziell Glycerin oder Polyäthylenglykol und als restliche
Flüssigkeit beispielsweise Alkohole (äthanol) verwendet werden. Diese Verhältnisse
gelten z.B. bei Anwesenheit von Kohlehydratmaterialien neben Proteinen wie Gelatine
gemäß ).
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Bei Verwendung von Polyamiden gemäß a) wird vorzugsweise mit einem
relativ hohen Gehalt an Gleitmitteln, beispielsweise dem 5- bis 7-fachen Gewicht
- bezogen auf Polyamid -an Glycerin gearbeitet.
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Ebenfalls ist ein relativ hoher Flüssigkeitsgehalt, beispielsweise
das 5- bis 20-fache, vorzugsweise das ca. 18-fache des Gewichts, bei der Verwendung
von (Meth)acrylderivaten acrvl wie Polyamid gemäß ru zweckrnäßlg, wobei Gleitmittel
zusammen mit Wasser vorzugsweise im Verhältnis 1:1 bis 1:1,5 eingesetzt werden können.
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Auch bei Verwendung von Aluminiumoxid als sauerstoffhaltige, schwer
lösliche, organische Matrix ist ein Flüssigkeitszusatz vom 2- bis 2,5-fachen, vorzugsweise
dem ca. 2,)-fachen zweckmäßig, wobei in der Regel ein ziemlicher Überschuß an Gleitmittel,
etwa das 12- bis 18-fache - vorzugsweise 15-fache -im Verhältnis zum Wasser zu empfehlen
ist. Als Gleitmittel kommen vor allem Polyalkohole wie z.B. Glycerin und/oder Polyäthylenglykol
(Polywachs 6000), gegebenenfalls unter Zusatz von Monoalkoholen, wie äthanol, in
Betracht.
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Als Konservierungsmittel werden zweckmäßig die für Lebensmittel zugelassenen
Konservierungsmittel, insbesondere die festen Konservierungsmittel, wie Natriumbenzoat,
Benzoesäure oder Sorbinsäure verwendet. Es kann aber auch beispielsweise der Zusatz
von Athanol konservierend wirken. Der Anteil an Konservierungsmittel bestimmt sich
nach der beispielsweise aus der Lebensmittelkonservierung bekannten Effektivität
des jeweiligen Konservierungsmittels. Es wird im allgemeinen 3 Gew.-% nicht überschreiten
und beträgt in der Regel zwischen 0,1 und 2 Gew.-% bezogen auf das Gesamtpräparat.
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Definitionsgemäß ist von den erfindungsgemäß zu verwendenden Farbstoffen
zu fordern, daß sie an der Matrix haften, nicht ausbluten und zusammen mit der Matrix
eine dem natürlichen Stuhl möglichst ähnliche dauernde Färbung hervorrufen.
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Die Forderung der Haftung kann z.B. so erfüllt werden, daß der bzw.
die Farbstoffe mit der Matrix eine Bindung eingeht, beispielsweise nach Art der
Reaktivfarbstoffe oder die Matrix kann mit mindestens einem unlöslichen Farbstoff
durchmischt werden, wobei die Haftung auf physikalische Weise zustandekommt und
ein Ausbluten ebenfalls vermieden wird.
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Die Wahl des Farbstoffs wird sich daher nach der Art der Matrix richten
und nach Art und Menge der in der Regel bekannten Anfärbbarkeit des Matrixmaterials
durch Farbstoffe Rechnung tragen. Bei der Wahl der Farbstoffe war ferner zu berücksichtigen,
daß nach dem Behandeln mit Wasserstoffperoxid-Lösung als t'Entwickler" keine störenden
oder eine positive Farbreaktion im Guajak-Test vortäuschenden Farbänderungen eintreten
dürfen.
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Ferner darf der im Test gebildete Farbstoff von der Matrix nicht selbst
gebunden werden.
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Als Farbstoffe seien a) eine Gruppe von gelb- bis braunfärbenden Pigmenten,
z.B. --in Gemisch auf der Basis von Eisenoxiden mit braunem und gelbem Farbton,
vorzugsweise im Verhältnis 3 : 2, oder z.B. Mischphasenpigmente auf der Basis von
Eisen-und Chromoxid, wie beispielsweise das Chromeisenbraun (Color Index 1: Pigmentbraun
29, Index 2: Nr. 77-500), b) organische Farbstoffe, die mit der Matrix eine Bindung
eingehen, insbesondere Reaktivfarbstoffe, z.B. solche, die ungesättigte heterocycliscS
Reste mit reaktivem Halogen wie Chlortriazin, -pyrazin, -pyrimidin enthalten, wobei
das Halogen mit OH-Gruppen bzw. -NH2-Gruppen im anzufärbenden Substrat reagiert
(Substitutionsfarbstoffe) Textilveredlung 7, 297 (1972) oder solche, die nanh dem
Schema:
Farbgebende Gruppe - S02-(C)2-OSODNa aufgebaut sind, wobei
die entstehende Vinylsulfongruppe mit OH- bzw.
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Gruppen des anzufärbenden Substrats reagiert (Additionsfarbstoffe,
Dtsch. Färber-Kat. 79, 188 (1975), beispielsweise eine Kombination der Farbstoffe
Remazol-Rot B (Reactive Red 22 = C.I. 14 824), Remazol-Goldgelb G (Reactive Yellow
17 = C.I. 18 852), Remazol-Brillant-blau R (Reactive Blue 19 = C.I. 61 200) vorzugsweise
im Gewichtsverhältnis 2 : 2 : 1, c) geeignete, fein verteilbare, vorzugsweise pulverförmige
Materialien auf der Basis von Naturprodukten mit gelblichem bis braunem Farbton,
beispielsweise kommerzielles Kakaopulver, genannt.
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Die Einfärbung kann im Zuge der AbmiSchung der Komponenten zum fertigen
Präparat oder besonders bei Verwendung der Farbstoffe gemäß b) vorgängig durch separates
Einfärben des Matrixmaterials bzw. einer seiner Komponenten vorgenommen werden.
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Die vorstehend beschriebenen Gleitmittel, Farbstoffe und Konservierungsmittel
können auch als Komponenten des künstlichen Stuhls gemäß Hauptpatent eingesetzt
werden.
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Eine bevorzugte Ausführungsart des erfindungsgemäßen künstlichen Stuhls,
die sich besonders als Kontrollstandard bei der diagnostischen Erfassung von Blut
im Stuhl nach der Teststreifen-Methode eignet, wird auf Basis von Cellulose, modifizierter
Cellulose und anderer Kohlehydrate, Gleitmittel und der vorstehend genannten Farbstoffe,
Konservierungsmitteln und Wasser erhalten, die sich dadurch von dem im Hauptpatent
beschriebenen
Typen unterscheidet, daß Kohlehydratbestandteile durch Proteine, vorzugsweise Gelatine,
ersetzt sind.
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Besonders bevorzugt ist ein Präparat enthaltend zwischen ca. 30 bis
35 Gew.- Cellulose, vorzugsweise ca. 33 Gew.-% Cellulose und ca. 0,3 bis 1,2 Gew.-
Protein gemäß ), vorzugsweise Gelatine, 0,5 bis 1,2 Gew.- andere wasserbindende
Kohlehydrate, vorzugsweise vernetzte Dextrane, zwischen 5 und 10 Gew.- Gleitmittel,
vorzugsweise ca.
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7,5 Gew.-% Glycerin oder Polyäthylenglykol, 1 bis 2 Gew.-Farbstoffe,
die geeignet sind, eine dem natürlichen Stuhl ähnliche Färbung hervorzurufen, vorzugsweise
1,5 bis 3 Gew.-an Konservierungsmitteln, vorzugsweise ca. 0,5 bis 1 Gew.-% Athanol,
ca. 0,1 bis 2 Gew.-% eines festen Konservierungsmittels, vorzugsweise ca. 1,5 Gew.-
Natriumbenzoat, Benzoesäure oder Sorbinsäure und Wasser zum Abgleich auf 100 Gew.-%.
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Als Cellulosebestandteil wird vorzugsweise mikrokristalline Cellulose,
soweit modifizierte Cellulose angewendet wird, vorzugsweise niedermolekulare wasserlösliche
Celluloseäther vom Typ der Methylhydroxyäthylcellulosen, als vernetzte Dextrane,
vorzugsweise solche dreidimensional vernetzten, quellfähigen Dextrane, die als Matrix
für Gelchromatographie Verwendung finden, als Farbstoffe, die geeignet sind, eine
dem Stuhl ähnliche Färbung hervorzurufen, vorzugsweise die vorstehend unter a) genannten
Pigmente, z.B. Farbstoffe auf der Basis von Eisenoxid mit braunem und gelbem Farbton
im Verhältnis 3 : 2, oder die unter b) genannten Reaktivfarbstoffe verwendet.
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Die nachfolgenden Beispiele sollen die Herstellung des erfindungsgemäßen
künstlichen Stuhls erläutern, ohne die Erfindung auf eben diese Ausführungsformen
einzuschränken.
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Beispiel 1 * 5,5 g Gelatine werden in 8,9 g unvergälltem äthanol aufgeschlämmt.
Nach Zugabe von 540 g H20 wird 45 Minuten gerührt und man gibt hernach 10,0 g vernetztes
Dextran für Ionenaustauscherzwecke (Sephadex G 25 R ) zu und fügt 15 Minuten später
14,5 g Natriumbenzoat und 73,1 g Glycerin bei.
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Das ganze wird nun 3 Stunden gerührt oder geschüttelt.
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(Wird die Lösung auf Vorrat hergestellt, so ist darauf zu achten,
daß sich Sephadex G 25 mit der Zeit absetzt.
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Vor Gebrauch schütteln.) * (weiß, extrafein) Im trockenen Zustand
werden 333 g mikrokristalline Cellulose (Avicel R ), 9,0 g Eisenoxidbraun und 6,0
g Eisenoxidgelb gründlich vermischt. Hierzu gibt man die vorstehend zubereitete,
etwas getrübte Lösung und vermischt beides. Nach einstündigem Stehen wird der künstliche
Stuhl nochmals gut durchgemengt.
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Beispiel 2 Normstuhl mit 0,4 Gew.-% Blut.
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Humanblut (Blutkonserve) wird im Volumverhältnis 1 : 3 mit Wasser
verdünnt und 3 Stunden stehengelassen. Zu 20 g künstlichem Stuhl, hergestellt gemäß
Beispiel 1, werden 240 fl des verdünnten Blutes gegeben und das ganze gut vermischt.
Danach läßt man ca. 1 Stunde stehen und vermischt nochmals gut. Der Normstuhl mit
ca. 0,4 % Blut sollte innerhalb von 24 Stunden verwendet werden.
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Beispiel 3 Herstellung von Kunststuhl zur Vertubung.
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0,52 g Gelatine (weiß, extrafein) wird mit 51 ml Wasser versetzt und
24 Stunden unter zeitweisem Rühren stehengelassen. Dazu gibt man 12,0 g Glycerin
DAB 7 und 1,5 g Natriumbenzoat. Die so erhaltene Lösung gibt man zu 27 g mikrokristalliner
Cellulose (Avicel PH 101 ), die vorher mit 0,8 g Eisenoxidbraun und 0,4 g Eisenoxidgelb
innig vermischt worden war und rührt das Gemisch, das eine geschmeidige Konsistenz
aufweist. Zu diesem Gemisch kann 1 : 3 verdünntes Humanblut im Anteil von 1,5 %
zugegeben werden. Der so erhaltene Stuhl eignet sich hervorragend zur Handhabung
in Tuben.
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Beispie-l 4 Ausführung wie in Beispiel 1 oder in Beispiel 1 des Hauptpatentgesuches,
jedoch mit 73>1 g Polyäthylenglykol (Polywachs 6000) anstelle von Glycerin.
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Beispiel 5 Ausführung wie in den Beispielen 1 bis 3 oder in Beispiel
1 des Hauptpatentgesuches, jedoch Ersatz der Eisenoxidpigmente durch an Dextran
gebundene Reaktivfarbstoffe. Die gefärbte Destrankomponente kann so hergestellt
werden, daß man 20 g Dextran mit dem Farbstoffgemisch, bestehend aus 100 mg Remazol-Brillantblau
R (C.I. 61 200)> 200 mg Remazol-Rot B (C.I. 14 824) und 200 mg Remazol-Goldgelb
G (C.I. 18 852) in 200 ml dest. Wasser eingerührt und nach Einstellen des pH-Wertes
auf 12>0 bei Raumtemperatur 16 Stunden lang inkubiert.
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Nach Beendigung der Inkubation wird mit Äthanol gefällt und mehrmals
nachgewaschen. Das Produkt ist nach dem Trocknen braungefärbt.
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Beispiel 6 Kunststuhl auf Basis von angefärbter Cellulose.
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Mikrokristalline Cellulose (Avicel Zu ) wird analog Beispiel 5 braungefärbt.
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2 g der gefärbten mikrokristallinen Cellulose werden mit 3,6 g Glycerin
DAB 7 vermischt. Man erhält ein dunkelbraunes Produkt mit befriedigendem Streichvermögen.
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Beispiel 7 Kunststuhl auf Basis von angefärbtem Dextran.
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Vernetztes Dextran für Ionenaustauscherzwecke (Sephadex G 25 ) wird
analog Beispiel 5 angefärbt.
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Analog Beispiel 1 wird aus den dort genannten Bestandteilen, jedoch
unter Verwendung des eingefärbten Dextrans und ohne Pigmentzugabe, wobei die mikrokristalline
Cellulose (300 statt 333 g) von vorneherein zugegeben wird, ein künstlicher Stuhl
von relativ heller Farbe erzielt.
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Beispiel 8 Kunststuhl auf Basis von angefärbtem Polyamid.
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Das Polyamid wird analog Beispiel 5 mit Remazol-Farbstoffen braun
gefärbt. 2,5 g angefärbtes Polyamid 66 werden mit 15>0 g Glycerin DAB 7 vermischt.
Man erhält ein Produkt von guter Beständigkeit bei optimaler Streichfähigkeit.
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Beispiel 9 Kunststuhl auf Basis Polyacrylamid plus Eisenoxid-Pigmente.
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2,5 g Polyacrylamid (Biogel P 150 DR ) werden mit 20,0 g Glycerin
und 25,0 g dest. Wasser und unter Zugabe von 0,9 g Eisenoxidbraun und 0,6 g Eisenoxidgelb
vermischt. Der Kunststuhl ist für Demonstrationszwecke geeignet, zeigt aber -wegen
der gequollenen Partikel - ein nur mäßiges Streichvermögen.
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Beispiel 10 Kunststuhl auf Basis Polyacrylamid plus mit Reaktivfarbstoffen
angefärbtem Dextran kann analog Beispiel 9 jedoch unter Zusatz von 1,5 g gemäß Beispiel
5 angefärbten Dextrans anstelle der Eisenoxid-Pigmente hergestellt werden.
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Beispiel 11 Kunststuhl auf Basis Aluminiumoxid plus Eisenoxid-Farbstoffen.
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14,8 g Aluminiumoxid (Martoxin tD ) werden mit 2,0 g dest.
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Wasser und 30,0 g Glycerin DAB 7 unter Zugabe von 0,9 g Eisenoxidbraun
und 0,6 g Eisenoxidgelb vermischt. Der Kunststuhl zeigt eine relativ dünnflüssige
klebende Konsistenz.
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Beispiel 12 Kunststuhl auf Basis Cellulose mit Kakaopulver als Färbungsmittel.
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20,0 g mikrokristalline Cellulose (Merck, zur Dünnschichtchromatographie)
werden mit 20,0 g Kakaopulver und 200 ml dest. Wasser versetzt. Man c..'hält die
Mischung über Nacht
auf.derRollbank. Anschließend wird über eine
Fritte abgesaugt und mit Wasser gewaschen. 7,0 g des feuchten Produkts werden mit
5,0 g Glycerin DAB 7 vermischt.
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Verwendung der Präparationen gemäß den Beispielen 1 -Durch Zusatz
von ca. 1,5 Gew.- Blut zu den Präparationen gemäß den Beispielen 1 - 12 erhält man
allgemein einen vollwertigen Kontrollstandard bei der diagnostischen Erfassung von
Blut im Stuhl nach der Teststreifen-Methode, insbesondere dem Guajak-Farbtest.
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Die Nachweisempfindlichkeit von Blut in einem Kunststuhl gemäß Beispiel
1 liegt bei einem Blutgehalt von 0,4 Gew.-% bei Verwendung handelsüblicher Testbriefchen.
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Die Nachweisgrenze von Blut im natürlichen Stuhl wird unter sonst
gleichen Bedingungen bei etwa 1,2 - 1,6 Gew.-Blut angenommen. Die Nachweisgrenze
von Blut in dem erfindungsgemäßen künstlichen Stuhl liegt also unter der von Blut
in natürlichem Stuhl. Damit ist eine wesentliche Voraussetzung für die Verwendung
des erfindungsgemäßen künstlichen Stuhls für Kontrollzwecke erfüllt. Der frisch
zubereitete Normstuhl gemäß Beispiel 2 eignet sich somit beispielsweise zur Kontrolle
von Testbriefchen.