DE2920253A1

DE2920253A1 - Vorrichtung und verfahren zur entfernung pyrogener stoffe aus waessrigen loesungen

Info

Publication number: DE2920253A1
Application number: DE19792920253
Authority: DE
Inventors: Dirk M Dewinter
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 1978-05-18
Filing date: 1979-05-18
Publication date: 1979-11-22
Also published as: US4261834A; JPS555684A; FR2425881A1; FR2425881B3; GB2020997B; GB2020997A; CA1119103A

Description

·--, nit-

!■'.- J ί.

Unser Zeichen: 22 487

Millipore Corporation

Bedford, Massachusetts, V.St.A.

Vorrichtung und Verfahren zur Entfernung pyrogener Stoffe aus wässrigen Lösungen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur wirksamen Entfernung von pyrogenen Stoffen aus wässrigen Lösungen.

Pyrogene sind Proteinkörper oder komplexe Polysaccharide, die Fieber erzeugen und häufig in sterilem Wasser gefunden werden. Diese Pyrogene werden von bestimmten Bakterien produziert, die in das Wasser während der Destillation und der anschließenden Lagerung eingeschleust werden und sich dort entwickeln. Während der Sterilisation werden diese Bakterien abgetötet, wobei sie und ihre Zersetzungsprodukte in Lösung bleiben. Nach intravenöser Injektion sollen sie für zahlreiche Reaktionen verantwortlich sein, insgesant verantwortlich für pyrogene Reaktionen in Säugetieren ist das Lipopolysaccharid (LPS) von gramnegativen

909847/0937

Bakterien. Eine zusammenfassende Abhandlung von Lipopolysacchariden und der pyrogenen Reaktion ist in Good, CM., et al., ^MI. The Biochemistry of Pyrogens", Bulletin of the Parenteral Drug Association, Bd. 31, Nr. 3 (1977) beschrieben.

Bisher wurde Wasser für Injektionszwecke mit Hilfe einer relativ teuren Destillations- und Umkehrosmoseapparatur hergestellt, die jedoch nicht für die vollständige Entfernung der Pyrogene ausreichte. Es wurde nunmehr festgestellt, daß Pyrogene quantitativ mit Hilfe einer nadellochfreien, asymmetrischen Ultrafiltrationsmembran entfernt werden können. Eine Ultrafiltrationsmembran, die oft als anisotrope oder hautartige Membran bezeichnet wird, besteht aus einem dünnen polymeren Film oder Haut, die sich auf einem hochporösen Substrat befindet oder an dieses gebunden ist. Dieses Substrat verleiht dem Filter Festigkeit und Beständigkeit. Die tatsächliche molekulare Fiitrationsmembran ist jedoch die dünne Haut. Die Hautschicht weist eine dichte Struktur auf, um die Moleküle zurückzuhalten. Da sie jedoch sehr dünn ist, im allgemeinen unter 2/Am, ist der Durchflußwiderstand, der auf die dichte Struktur zurückzuführen.ist, sehr klein gehalten. Da sich hinter der Haut eine sehr grobporige Substratschicht befindet, sind die Durchflußgeschwindigkeiten durch das Filter hoch.

Die hautartigen Membranen halten die meisten Moleküle oberhalb einer Nenngröße sowie einen bestimmten Anteil kleinerer Moleküle zurück. Sie können jedoch nicht sämtliche Moleküle zurückhalten, die größer sind als eine absolute Grenzgröße. Obwohl mehrere Faktoren die Fähigkeit eines Moleküls beeinflussen, durch eine hautartige Membran zu dringen, wird die Wirksamkeit der Zurückhaltung einer speziellen gelösten Substanz primär von der Größe und der Form der gelösten Moleküle bestimmt. Da es nicht

909847/0937

möglich ist, bestimmte Poren in den hautartigen Membranen zu entdecken, die genau gemessen werden könnten, und der scheinbare Durchmesser der meisten großen Moleküle in Lösung schwierig zu messen ist, können jedoch sinnvolle Größenbeschränkungen nicht auf hautartige Membrane angewandt werden. Da das Molekulargewicht eine ungefähre Richtgröße für die Molekülgröße ist, können hautartige Membrane üblicherweise durch ihr prozentuales Rückhaltevermögen bestimmter gelöster globulärer Proteine mit genau bekannten Molekulargewichten gekennzeichnet werden. Anhand dieser Daten kann jeder Membran eine nominale Molekulargewichtsgrenze zugeordnet werden, d.h. ein Molekulargewicht, bei und oberhalb der die meisten Moleküle wirksam von dieser Membran zurückgehalten werden.

Die Entfernung von Pyrogenen, die für Wasser für Injektionszwecke benötigt wird, muß 5 Größenordnungen oder 99,999% betragen. Bei einer derartigen Reduktion darf nur der 10 Teil durch die Nadellöcher der ansonsten für das Pyrogen undurchlässigen Ultrafiltrationsmembran durchfließen. Die Ultrafiltrationsmembranen, die Nadellöcher und andere inhärente Fehler aufweisen, entfernen etwa 3 Größenordnungen Pyrogene aus den wässrigen Lösungen. Dabei ist es äußerst schwierig, größere Bereiche einer Ultrafiltrationsmembran nadellochfrei herzustellen, und sofern man eine Membran vollständig nadellochfrei herstellen könnte, wären die Kosten unvertretbar hoch.

Die Nachteile und die Beschränkungen bekannter Verfahren zur Entfernung von Pyrogenen werden durch die Erfindung aufgehoben. Mit einer gegenwärtig erhältlichen Ultrafiltrationsmembran können etwa 3 Größenordnungen an Pyrogenen aus einer wässrigen Lösung zurückgehalten werden. Bestimmungsgemäß sollten also zwei derartige Membrane, die hintereinander angeordnet sind, ursprünglich etwa 6 Größen-

909847/0937

Ordnungen zurückhalten. Da die Pinrogenkonzentration sich zwischen den beiden Membranen aufbaut, nimmt die aus dem Wasser zurückgehaltene Pyrogenmenge jedoch ab. Es ist deshalb wichtig, das Volumen zwischen den beiden hintereinander angeordneten Membranen einzuengen. Wenn man die Membranen "Haut zu Haut" anordnet, d.h. sich so gegenüberstellt, daß im wesentlichen die gesamte Hautoberfläche der einen Membran in engem Kontakt mit nahezu der gesamten Hautoberfläche der anderen Membran ist, befindet sich kein Volumen zwischen den Membranen und somit kein Platz zur Anreicherung der Pyrogene. Wenn beide Membrane benachbart zueinander, jedoch nicht "Haut zu Haut" angeordnet werden, wird durch die offene poröse Substruktur der Membran ausreichend Platz für eine Anreicherung geschaffen. Wenn jedoch zwei Ultrafiltrationsmembrane in engem Haut zu Haut-Kontakt angeordnet werden, so daß die nadellochfreien Teile der einen Membran die Nadellöcher der anderen abdecken, wird der volumenmäßige Durchfluß durch diese Nadellöcher statistisch im Verhältnis des zusätzlich ausgesetzten Bereichs von Nadellöchern zu dem entsprechenden unverletzten Membranbereich vermindert. Unter Verwendung der gegenseitigen Haut zu Haut-Nadellochabdeckung können 5 Größenordnungen Pyrogene einschließlich Aggregate und Mizellen wirksam zurückgehalten werden. Die Beaufschlagung der porösen Substruktur der Stromaufmembran der beiden Membranen, die Haut zu Haut angeordnet sind und dem Strom einer wässrigen Lösung ausgesetzt sind, kann die Anreicherung von Abfall in der Substruktur und die Durchflußerniedrigung durch die Membranen zur Folge haben. Wenn man nun eine dritte Membran mit ihrer Haut zur zugeführten Flüssigkeit anordnet, so wurde festgestellt, daß die Leistung bei der Pyrogenentfernung und der Durchsatz dem Zweimembranensystem überlegen ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Es sind dargestellt in

909847/0931

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Einwegfiltrationsaufbaus über eine hochvolumige molekulare Filtrationszelle;

Fig. 2 eine vergrößerte schematische Darstellung der hochvolumigen Zelle gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine vergrößerte Teilansicht im Querschnitt eines Membranpakets gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 eine grafische Darstellung eines Teils einer anisotropen Ultrafiltrationsmembran;

Fig. 5 eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Membranpakets, das den Probenrückstand und den Filtratfluß zeigt;

Fig. 6 eine auseinandergezogene Ansicht, das die Beziehung zwischen einem Membranpaket und den Verteilerplatten einer hochvolumigen Zelle zeigt und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht einer zusammengebauten hochvolumigen Zelle.

Erfindungsgemäß können Pyrogene einschließlich Aggregate und Mizellen bei der Herstellung von Wasser für Injektionszwecke wirksam dadurch entfernt werden, daß man einen Strom einer wässrigen Lösung durch mindestens zwei anisotrope Ultrafiltrationsmembrane leitet, wobei nahezu die gesamte Hautoberfläche der einen Membran in engem Kontakt mit nahezu der gesamten Hautoberfläche der anderen Membran ist und die entsprechenden Kanten der Membranen aneinander befestigt sind. Mit dieser Haut zu Haut-Membrananordnung können 99,999% Pyrogen-Entfernung durchweg erhalten werden.

Wegen der gegenseitigen Nadelloch-Abdeckung, die aus der Haut zu Haut-Anordnung abzuleiten ist, können sämtliche Ultrafiltrationsmembrane mit nominalen Molekulargewichtsgrenzen, die wirksam Pyrogene filtrieren, einschließlich

909847/0937

2820253

derjenigen verwendet werden, die Nadellöcher, Risse und andere kleinere Fehler aufweisen. Da die Pyrogene aus den wässrigen Lösungen nur wegen der physikalischen Struktur der Membran entfernt werden, kann jede Membran, die aus einem filmbildenden Polymer hergestellt ist, erfindungsgemäß eingesetzt werden. Zu einsetzbaren Membranmaterialien gehören beispielsweise Polycarbonate , beispielsweise das Produkt, das unter der Bezeichnung Lexan^ von der General Electric Go., vertrieben wird, Polyvinylchloride, wie beispielsweise das Produkt, das unter der Bezeichnung Geon 121 von der B.F. Goodrich Chemical Co., vertrieben wird, Polyamide, wie Polyhexamethylenadipamxd, und weitere Polyamide, wie beispielsweise Nylon von E.I. duPont deNemours & Co., und Modacryl-Copolymere, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung Dynel vertrieben und aus Polyvinylchlorid und Acrylnitril hergestellt werden Styrol-Acrylsäure-Copolymere und dgl., Polysulfone, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung P-1700 von der Union Carbide Corp. vertrieben werden, halogenierte Polymere, wie Poly (vinylidenchlorid) und Poly (vinylidenfluorid), die unter der Bezeichnung Kynar von Pennsalt Chemical Corp. verkauft werden, Polyvinylchlorid das unter der Bezeichnung Tediar von E.I. duPont deNemours & Co. verkauft wird, und der Polyflourhalogenkohlenstoff, der unter der Bezeichnung Aclar von Allied Chemical Corp. verkauft wird, Polychloräthef, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung Penton von Hercules Inc. verkauft werden, und weitere ähnliche thermoplastische Polyäther, Acetal-Polymere, wie der Polyformaldehyd, der unter der Bezeichnung Delrin von E.I. duPont deNemours & Co. verkauft wird und dgl., Acrylharze, wie Polyacrylnitril, Polymethylmethacrylat, Poly-n-Butyl-Methacrylat und dgl., Polyurethane, Polyimide, Polybenzimidazole, Polyvinylacetat, aromatische und aliphatisch^ Polyäther und Copolymere aus Monomeren, aus denen die vorstehenden Polymere hergestellt wurden.

90984770937

2320253

Da die Größeneinheit eines Pyrogens bei einem Molekulargewicht von nur etwa 20.000 liegt, kann die Anordnung von zwei Membranen mit einsetzbaren nominalen Molekulargewichtsgrenzen wirksam zu einer Erniedrigung des Flusses wegen des doppelten Widerstandes gegenüber diesem Fluß führen. Völlig unerwartet wurde jedoch festgestellt, daß Pyrogene in Wasser unter Bildung von Mizellen aggregieren, die viel größer sind. Insofern kann eine sehr "offene" Membran, beispielsweise eine Membran mit einer nominalen Molekulargewichtsgrenze von 100.000, wirksam eingesetzt werden, wobei der Durchfluß annehmbar ist. Membrane mit derart hohen nominalen Molekulargewichtsgrenzen können jedoch nicht in Gegenwart von Detergentien und oberflächenaktiven Mitteln, wie Deoxycholat, eingesetzt werden, die die Mizellen aufbrechen. In derartigen Fällen müssen Membrane mit viel geringeren nominalen Molekulargewichtsgrenzen eingesetzt werden, wobei die Abnahme des Durch- flusses inkauf zu nehmen ist.

Ordnet man zwei entsprechende Ultrafiltrationsmembrane in engem Haut zu Haut-Kontakt zueinander an, so sind die Nadellöcher der einen Membran durch den nadellochfreien Bereich der anderen blockiert, wobei der volumenmäßige Durchfluß durch die Nadellöcher statistisch durch das Verhältnis des zusätzlichen ausgesetzten Bereichs der Nadellöcher gegenüber dem entsprechenden nadellochfreien Bereich der Membran verringert wird. Nimmt man beispielsweise an, daß eine Membran eine mittlere Nadellochkonzentration von 10,8/m besitzt und daß sämtliche Nadellöcher einen Durchmesser von 1 Millimeter aufweisen, was ziemlich groß ist, dann weisen bei Anordnung von zwei Membranen aneinander die verbundenen Membranen eine Nadellochkonzentration von 1/92.903 dm² auf.

Es wurde nunmehr festgestellt, daß bei Verwendung einer Haut -zu Haut-Anordnung von zwei Ultrafiltrationsmembranen mit einer nominalen Molekulargewichtsgrense von 100.000

909847/0937

5 Größenordnungen Pyrogene wirksam entfernt werden können, wobei dies entweder mit einer einzelnen Membran mit einer nominalen Molekulargewichtsgrenze von 100.000 oder mit einer einzelnen Membran mit einer nominalen Molekulargewichtsgrenze von 10.000 nicht erreicht werden kann. Weil die Membranporosität in der Haut zu Haut-Anordnung etwa 65 Angstrom Einheiten im Durchmesser ist, werden Pyrogene in ihrer mizellaren Form wirksam filtriert.

Es war zu erwarten, daß der Abfall, wie Partikel, Pyrogene und Pyrogen erzeugende Bakterien, sich in der porösen Substruktur der Stromauf-Ultrafiitrationsmembran in der Haut zu Haut-Anordnung sich anreichern und daß als Ergebnis die Durchflußrate sich nach einer bestimmten Zeit senken würde. Um eine wesentliche Anreicherung in der Substruktur zu vermeiden und die Regenerierung der Membranen zu erleichtern, wurde eine dritte Ultrafiitrationsmembran stromauf gegenüber den beiden anderen Membranen angeordnet, wobei deren Hautoberfläche in Stromaufrichtung weist. Diese Drei-Membran-Anordnung hat sich sowohl in der Pyrogenentfernung als auch der Durchflußleistung gegenüber der Zweimembran-Anordnung, die vorstehend beschrieben ist, überlegen erwiesen und stellt die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.

Die Haut zu Haut-Membrananordnung wird vorzugsweise in Form von Membranpaketen und -kassetten für die Verwendung in einer hochvolumigen molekularen Filtrationszelle verwendet. Eine derartige Zelle wird beispielsweise von der Millipore Corp. hergestellt. Im wesentlichen teilt die Zelle den eingespeisten Strom oder die Probe in zwei Produktströme, nämlich den Rückstand, der eine konzentrierte Lösung mit denjenigen Macromolekülen ist, die vom Filter zurückgehalten werden, und das Filtrat, das diejenigen kleineren Moleküle enthält, die das Filter passiert haben. Die Trennung erfolgt durch Membranpakete, wobei jedes von ihnen aus

909847/0937

6 Membranen besteht, die aneinander befestigt sind, wobei jeweils zwischen ihnen ein Trägergitter angeordnet ist. Dieser Sandwich ist so ausgelegt, daß die Probe über die Außenseite des Pakets fließt. Große Moleküle werden außerhalb des Pakets zurückgehalten, während kleinere Moleküle, die die Membranen passieren können, innerhalb des Paketes aufgefangen werden. Da die Kanten des Pakets mit einem Verschlußmittel behandelt wurden, kann keine Flüssigkeit von außen nach innen fließen oder umgekehrt, wobei der Teil ausgenommen ist, der durch die Membranen fließt. Die Zelle ist so ausgelegt, daß die Flüssigkeit von der Außenseite des Palets zu einem Auslaß transportiert wird, während man die Flüssigkeit aus dem Paketinneren zu einem anderen Auslaß führt, wobei beide Ströme nicht gemischt werden. Jede der vier Zellöffnungen ist mit einem Verteilersystem verbunden, das aus kurzen Röhren besteht. Zwei dieser Verteiler, einer oberhalb des Pakets und der andere unterhalb des Pakets am gegenüber dem ersten gegenüberliegenden Ende, enthalten fünf Röhren, wobei die beiden anderen Verteiler jeweils vier Röhren enthalten. Die zwei Sätze von Verteilern sind so angeordnet, daß die Röhren versetzt angeordnet sind. Jedes Ende des Membranpakets hat neun Öffnungen, wobei fünf von ihnen von einer Dichtung umgeben sind. Die Fünf-Rohr-Verteiler sind mit den fünf Öffnungen verbunden, die von einer Dichtung umgeben sind, während die Vier-Rohrverteiler mit den anderen vier Löchern verbunden sind. Wenn das Membranpaket zwischen den beiden Verteilerplatten fest verschlossen werden, wirken die Dichtungsbereiche als Dichtungen zur Regulierung des Flüssigkeitsflusses. Aufgrund dieser Dichtungsanordnung sind die fünf Öffnungen und die Fünf-Rohr-Verteilerplatten nur mit der Außenseite des Pakets in Verbindung, wobei sie den Probenrückstandsstrom fördern. In ähnlicher Weise sind die vier Löcher und die Vier-Rohr-Verteiler nur mit dem Paketinneren in Verbindung und fördern den Filtratstrom.

909847/0937

2S20253

Die Zelle wird wechselweise mit Schichten von Membranpaketen und Gitter-Zwischenschichten gefüllt. Die Zwischenschichten weisen eine Dichtung auf, die die vier Löcher an jedem ihrer Enden umgeben. Diese entsprechen denjenigen, die in den Paketen keine Dichtung aufweisen. Diese wechselseitige Abdichtung vervollständigt die Dichtungsanordnung. Das Gitter schafft Zwischenräume, in denen die Probe/Rückstandsflüssigkeit auf ihrem Weg durch das Paket fließen kann. Wenn die Flüssigkeit horizontal durch die Gitterfasern fließt, schlängelt sie sich über und unter den Fasern in einer sinusartigen Fließkurve durch. Dieses sinusartige Fließen stellt einen sehr sanften und wirksamen Weg dar, zurückgehaltene Makromoleküle wegzuschwemmen, die sich an der Membranoberfläche während der Filtration ansammeln. Ein derartiges Reinigen ist wichtig, da die makromolekulare Schicht die Filtrationsdurchflußrate und die Genauigkeit der Auflösung erniedrigt, sofern man sie ungestört läßt. Durch dieses sinusartige Fließen wird eine gute Reinigung erhalten, auch wenn die Rückstandsflüssigkeit langsam fließt. Je schneller jedoch die Flüssigkeit auf einen bestimmten Punkt zufließt, desto wirksamer ist die Wegschwemmwirkung.

Die Probe reicht unter Druck die Zelle über einen der Fünf-Rohr-Verteiler und fließt horizontal über die Außenseite des Pakets in einem sinusförmigen Fließverhalten durch die Fasern der Gitterzwischenschicht. Jedes außerhalb des Pakets verbleibende Konzentrat wird mittels der unter Druck stehenden Probe über den anderen Fünf-Rohr-Verteiler aus der Zelle gedrückt. Die Flüssigkeit, die in das Paket unter Bildung des Filtrats geleitet wird, kann die Zelle über beide Vier-Rohr-Verteiler verlassen. Dabei gibt es zwei unabhängige symmetrische Flüssigkeitsfließwege durch die Zelle, wobei die einzige Verbindung zwischen diesen beiden Wegen über die Membranen läuft. Hinsichtlich der Funktion sind die beiden Fünf-Rohr-Verteiler gleich

909847/0937

und es gibt keinen grundsätzlichen Grund dafür, warum die Richtung des Proberückstandes diagonal aufwärts oder abwärts fließen soll. Der diagonal abwärts verlaufende Fließweg ist vorzuziehen, da diese Anordnung wirksamer vereinzelte Schmutzteilchen von der Probe aus der Zelle schwemmt. Falls die Probe teilchenfrei ist, jedoch zur Blasenbildung neigt, ist der diagonal aufwärts verlaufende Fließweg für die Entfernung des Gases wirksamer. In ähnlicher V/eise sind die beiden Vier-Rohrverteiler gleichwertig, wobei jeder der beiden als Filtratauslaß verwendet werden kann, wenn der andere verschlossen ist. Der untere Vierrohr-Verteiler wird nur deshalb bevorzugt, weil dadurch die Schwerkraft den Flüssigkeitsfluß unterstützen kann.

Die großvolumige Zelle, die das Membranpaket enthält, ist mit mehreren weiteren Komponenten unter Bildung eines Arbeitssystems verbunden. Die wichtigen Elemente sind eine Pumpe oder ein Gassystem für die Druckversorgung, ein Absperrorgan oder eine ähnliche Einrichtung zur Erzeugung eines Gegendrucks im Proben-/Rückstandsstrom, Reservoire für die Probe und die Produkte und eine Verbindungsleitung. Der Druck hat eine Doppelfunktion; zum einen zwingt er die Flüssigkeit durch die Zelle zu fließen und zum anderen zwingt er die kleineren Moleküle die Membran zu passieren. Das Ausfließen des Rückstandes muß beschränkt werden, beispielsweise mit einem Absperrorgan, so daß die Probenflüssigkeit nicht durch die Zelle vom Einlaß zum Auslaß strömt, und nur sehr wenig Filtrat gebildet wird. Wenn jedoch ein Absperrorgan zur Beschränkung des Ausflusses verwendet wird, kann die Rückstandsflüssigkeit die Zelle nicht so schnell verlassen, wie die Pumpe die Probe in die Zelle einspeist. Dabei baut sich ein Druck auf und zwingt das Filtrat durch die Membran. Je mehr der Rückstandsstrom beschränkt wird, desto mehr Filtrat wird ge-

909847/0931

bildet. Dabei macht das Gegendruckabsperrorgan die Filtration möglich und schafft eine wirksame Kontrolle über den Konzentrationsfaktor, d.h. das Verhältnis von Filtratfluß/ Rucks t ands fluß.

Fig. 1 erläutert schematisch einen Einwegfiltrationsaufbau über eine hochvolumige Molekularfiltrationszelle. Die zu
filtrierende Probe befindet sich innerhalb des Reservoirs und wird mittels der Pumpe 12 durch die Leitung 14 und 16 zu der hochvolumigen Zelle 18 gepumpt. Die Rückstandsflüssigkeit wird aus der Zelle 18 durch die Leitung 20 und 24 entfernt, die mit dem Absperrorgan 22 geschlossen werden kann. Der Rückstandstrom wird in Reservoirs 26 gesammelt. Das Filtrat wird aus der Zelle über die Leitung 28 entfernt und im Reservoir 30 gesammelt. Ein zweiter Fiitratauslaß ist mit einem Stopfen 19 verschlossen.

Fig. 2 stellt schematisch vergrößert eine Ansicht der
hochvolumigen Zelle 18 gemäß Fig. 1 dar. Die Zelle 18 weist eine Bodenrahmenplatte 32 mit Gestängeverbindungsbolzen 34 auf, die senkrecht durch die Platte 32 geführt sind. Auf
der Platte 32 und zwischen den Bolzen 34 ist die untere Verteilerplatte 36 angeordnet. Eine Polyäthylendichtung 38 befindet sich auf der Verteilerplatte 36. Auf die Dichtung 38 ist ein Rückstandzwischenschichtgitter 40 gelegt
und darauf ein Membranpaket 42. Alternierend werden die
Gitter 40 und die Pakete 42 so lange aufeinandergelegt,
bis sich die gewünschte Membranmenge in der Zelle befindet. Ein zusätzliches Gitter 40 und darauf eine zweite Dichtung werden auf dem Stapel angeordnet. Auf die Dichtung 44 wird die obere Verteilerplatte 46 und darauf die obere Rahmenplatte 48 angeordnet. Die oberen Muttern 50 werden auf den Gestängeverbindungsbolzen 34 die durch die Platte 48
geführt sind, so befestigt, daß die Zellanordnung fest zusammengehalten wird.

909847/0937

Fig. 3 zeigt im einzelnen eine Teilansicht im Querschnitt eines Membranpakets gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. In der Paketmitte ist das Zwischengitter 52 angeordnet, das beispielsweise aus Dacron hergestellt sein kann. An beiden Seiten des Gitters 52 sind zwei Schichten eines papierähnlichen, vliesartigen Trägermaterials 54 und 56 angeordnet. An diese Schicht 54 schließen sich zwei anisotrope Ultrafiltrationsmembrane 58 und 60 an, die in einer Haut zu Haut-Anordnung sich so befinden, daß die Haut 59 der Membran 58 in engem Kontakt mit der Haut 61 der Membran 60 ist. In ähnlicher Weise sind benachbart zur Schicht 56 zv/ei anisotrope Ultrafiltrationsmembrane 62 und 64 in Haut zu Haut-Anordnung angeordnet, wobei die Haut 63 der Membran 62 in engem Kontakt mit der Haut 65 der Membran 64 ist. Eine weitere anisotrope Ultrafiltrationsmembran 66 ist stromauf der Membranen 58 und 60 angeordnet, wobei ihre Haut 67 in die Stromaufrichtung weist. In ähnlicher Weise ist eine weitere anisotrope Ultrafiltrationsmembran 68 stromauf der Membranen 62 und 64 angeordnet, wobei ihre Haut 69 in die Stromaufrichtung weist. Sämtliche Schichten dieses Pakets werden entlang ihres Umfangs so verschlossen, daß die zu filtrierende Probe nur das Innere des Pakets erreichen kann, wenn sie durch jeden Satz der drei aneinanderliegenden Membrane läuft. Obwohl das Paket mit drei aneinanderliegenden Ultrafiltrationsmembranen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist, kann das Paket auch lediglich mit zwei Membranen in einer Haut zu Haut-Anordnung auf jeder Seite des Pakets hergestellt werden. Dabei sind die Ultrafiltrationsmembranen 66 und 68 fakultativ.

Fig. 4 zeigt eine grafische Darstellung eines Teils einer anisotropen Ultrafiltrationsmembran, wobei ihre hochasymmetrische Struktur gezeigt wird. Die Membran v/eist eine dünne Haut oder Film 70 auf, die auf einer hochporösen Substruk-

909847/0937

tür 72 angeordnet ist. Die Haut 70 ist sehr dünn und ist die tatsächliche molekulare Filtrationsmembranoberfläche. Die Figur ist nicht maßstäblich dargestellt, wobei die Dicke der Schicht zu Zwecken der Erläuterung vergrößert ist.

Fig. 5 zeigt eine teilweise weggeschnittene perspektivische Ansicht eines Membranpakets, das zum Teil in Fig. 3 dargestellt ist. Zur Vereinfachung sind nur die Außenoberflachen der zwei Membranen, die in Stromaufrichtung weisen, gezeigt. Das Paket 74 ist entlang seines gesamten Umfangs mit dem Dichtmittel 75 verschlossen, so daß keine Flüssigkeit von außen in das Paket mit Ausnahme des Durchgangs durch die Membranen fließen kann. Der Probe-Rückstandsstrom ist durch die Pfeile 76 und 78 dargestellt, wobei diese?horizontal entlang der äußeren Oberflächen der Membranen fließt. Die größeren Moleküle, die durch gewundene Linien dargestellt sind, bleiben außerhalb des Pakets, während die kleineren Moleküle, die durch Punkte gekennzeichnet sind, durch die Membran in das Paket eindringen.

Fig. 6 stellt eine auseiandergezogene Ansicht dar, die die Beziehung zwischen den vier Verteilern und einem Membranpaket gemäß Fig. 5 zeigt. Aus Gründen der Vereinfachung ist nur ein Paket gezeigt, wobei die Ruckstandszwischengitter und die Dichtungen gemäß Fig. 2 in Fig. 6 weggelassen sind. Das Membranpaket 80 befindet sich zwischen der oberen Verteilerplatte 82 und der unteren Verteilerplatte 84. Die Verteilerplatte 82 enthält einen Verteiler mit vier Röhren und einen Verteiler 88 mit fünf Röhren. Die Verteilerplatte 84 enthält einen Verteiler 90 mit fünf Röhren, der am gegenüberliegenden Ende des Pakets 80 bezüglich des Verteilers 88 angeordnet ist. Der Verteiler hat vier Rohre und befindet sich am gegenüberliegenden Ende des Pakets 80 bezüglich des Verteilers 86. Jedes Ende des Pakets 80 hat neun Öffnungen, wobei fünf von ihnen mit dem Dichtmittel 94 umgeben sind. Wenn das Membran-

909847/0937

paket 80 zwischen den Verteilerplatten 82 und 84 fest zusammengehalten wird, sind die Fünf—Rohrverteiler 88 und 90 mit den fünf Öffnungen an jedem Paketende so verbunden, daß sie von dem Dichtungsmittel umgeben sind, während die Vier-Rohrverteiler 86 und 92 mit den anderen vier Öffnungen an jedem Paketende verbunden sind. Die Dichtungsmittel— bereiche wirken dabei als Dichtungen für die Kontrolle des Flüssigkeitsflusses. Der Probe-Rückstandsstrom wird durch die Verteiler 88 und 90 gefördert, die nur mit der Außenseite des Pakets 80 in Verbindung sind. Der Filtratstrom wird durch die Verteiler 86 und 92 gefördert, die nur mit der Innenseite des Pakets 80 in Verbindung sind.

Fig. 7 stellt eine perspektivische Ansicht einer zusammengebauten hochvolumigen Zelle dar. Die Gestängeverbindungsbolzen 94, 96, 98 und 100 erstrecken sich senkrecht von der unteren Rahmenplatte 102. Die untere Verteilerplatte -104 ist auf der Platte 102 angeordnet, wobei neun Öffnungen aus dem Fünf-Rohrverteiler 106 und dem Vier-Rohrverteiler 108 nach oben weisen. Die Reihe von Dichtungen, Rückstandszwischengittern und Membranpaketen, wie in der Erläuterung zu Fig. 2 beschrieben und in Fig. 7 insgesamt als 110 bezeichnet, sind oberhalb der Verteilerplatte 104 so angeordnet, daß die Öffnungen in den Dichtungen, Gittern, Paketen und der Verteilerplatte fluchten. Die obere Verteilerplatte 112 ist oberhalb der Schicht 110 mit den neun Öffnungen aus dem Vier-Rohrverteiler 114 und dem Fünfrohrverteiler angeordnet, die abwärts gerichtet sind und mit den Öffnungen in der Schicht 110 fluchten. Die obere Rahmenplatte ist über die Bolzen 94, 96, 98 und 100 oberhalb der Verteilerplatte 112 gelegt. Gegebenenfalls werden die Abstandshalter 120, 122, 124 und 126 auf die Gestängeverbindungsbolzen geschoben, bevor die oberen Muttern 128, 130, 132 und 134 auf den Gestängeverbindungsbolzen angebracht werden. Die Muttern werden mit Hilfe eines DrehmomentSchlusseis

909847/0937

mit einem Drehmoment von 5,76 mlcp (5OO in-lbs) angezogen.

Der Betrieb der hochvorumigen Zelle wird nun anhand der Figuren beschrieben. Gemäß Fig. 1, in der die hochvolumige Zelle 18 für einen einschrittigen Betrieb dargestellt ist, muß das System zunächst überprüft werden, um sicherzugehen, daß keine Lecks zwischen dem Rückstandsstrom und dem Filtratstrom vorliegen. Dieser Test, der als Blasentest bezeichnet wird, beruht auf der Tatsache, daß eine feuchte Ultrafiltrationsmembran den Durchtritt von Gas nicht bei Drücken innerhalb des Betriebsbereichs der hochvolumigen Zelle zuläßt. Wasser, Puffer oder nichtfiltrierte Flüssigkeit kann jedoch langsam in die Zelle über die Probeneinlaßleitung 16 zugeführt werden. Das Gegendruckabsperrorgan soll so eingestellt sein, daß die Filtrat- und die Rückstandsflußgeschwindigkeiten etwa gleich sind. Wenn die Temperatur der Probeflüssigkeit gegenüber der Umgebungstemperatur in der Zelle signifikant wärmer oder kälter ist, soll man die Flüssigkeit so lange durch die Zelle laufen lassen, bis die Membranen sich auf die Probetemperatur eingestellt haben. Das angelegte Drehmoment soll anschließend erneut überprüft werden, da Temperaturveränderungen die Membranen sich ausdehen oder zusammenziehen lassen. Bei warmen Flüssigkeiten müssen die Muttern gelockert werden, während bei kalten Flüssigkeiten die Muttern erneut angezogen werden müssen. Werden mehrere 100 Milliliter je Quadratfuß Membran durch die Zelle 18 gelaufen sind, so daß die Membranen durch und durch naß sind, wird der Durchfluß der Flüssigkeit durch die Leitung 16 abgeschaltet. Der Ruckstandsauslaß 20 wird durch Verschließen des Gegendruckabsperrorgans 22 verschlossen. Anschließend wird die Filtratauslaßleitung 28 in die Flüssigkeit eingetaucht. Ein Stickstoffdrucktank wird mit der Probeeinlaßleitung 16 verbunden, wobei ein Druck von 0,1-0,2 kp/cm² angelegt wird. Die Flüssigkeit fließt so lange aus der Filtratauslaßzuleitung 28, bis die gesamte

909847/0 9.3 7

Flüssigkeit aus dem Stromaufteil der Zelle gedrückt ist. Wenn der Fließvorgang unterbrochen wird, wird der Druck langsam angehoben, bis ein Druck erreicht ist, der nur wenig über dem Druck liegt, bei dem die Probe filtriert werden soll. Er soll jedoch nicht 7 kp/cm überschreiten. Wenn nach etwa 1 Minute Druckbehandlung keine Blasen im Filtratverteiler erscheinen, liegt eine gute Abdichtung vor. Eine geringe Menge, Luft, die am Filtratauslaß erscheint, zeigt ein kleines Leck an, das nur selten die Leistungsfähigkeit des Systems beeinflußt. Eine starke Blasenbildung aus dem Filtratauslaß kann bedeuten, daß einige Membrane nicht vollständig durchfeuchtet sind, daß die Muttern nicht ausreichend angezogen sind oder daß irgendwo in der Zelle ein Leck vorliegt, das durch gebrochene Membrane oder beschädigter Abdichtbereiche verursacht wird.

Nach erfolgreich verlaufenem Blasentest läßt man den Druck ab, entfernt den Stickstofftank von der Probeneinlaßleitung 16, verbindet erneut das Probenreservoir 10 mit der Probeneinlaßleitung 16 und ebenfalls die Filtratauslaßleitung 28 mit dem Filtratreservoir 30. Das Gegendruckabsperrorgan 22 wird wiederum geöffnet. Bevor man die Probe in die hochvolumige Zelle einführt, soll sie von Teilchen frei sein, die größer als 10 /um sind. Diese Teilchen können nämlich das Gitter der Rückstandsζwischenschichten verstopfen. Es kann durch ein eingebautes Vorfilter oder ein getrenntes Filtrationssystem für den Gesamtansatz erreicht werden.

Zur Durchführung der Filtration wird die Pumpe 12 eingeschaltet und auf einen zuvor bestimmten Betriebsdruck eingestellt. Der Betriebsdruck kann auf einem nicht gezeigten Druckmanometer abgelesen werden, das mit dem Probeneinlaß verbunden ist. Für die meisten Anwendungsbereiche liegt der

909847/0937

29202S3 -2S-

optimale Druck in einem Bereich von 0,35-3 kp/cm . Der Betriebsdruck soll Jedoch nicht 7 Ip/cm überschreiten. Anschließend wird das Gegendruckabsperrorgan 22 so eingestellt, daß man das gewünschte Verhältnis zwischen Fiitrat- £luß und Ruckstandsfluß ex^hält. Die Ausbeute der molekularen Trennung wird dabei durch ein Ansteigen des Fi l tr at —/Rückstandsflußverhältnis vermindert. Je mehr das Absperrorgan geschlossen wird, um den Filtratfluß zu erhöhen, desto weniger Rückstandsflüssigkeit fließt und desto größer ist die Anreicherung der zurückgehaltenen Makromoleküle an der Membranoberfläche. Diese verdickte Schicht von Makromolekülen beeinflußt den Durchgang der anderen Moleküle, die im FiItrat auftauchen sollen. Das Verhältnis zwischen Filtrat- und Rückstandsflußgeschwindigkeiten beeinflußt direkt die Konzentration des RuckstandsStroms. Wenn dieses Verhältnis eingestellt wird, insbesondere wenn es für einen exnschrittigen Durchfluß eingestellt wird, kann die Rückstandskonzentration aus den Größen der Flußgeschwindigkeit nach folgender Gleichung berechnet werden:

C = C_s (1 + £

_s j
r

wobei Fp und F die Filtrat- bzw. die Rückstandsflußgeschwindigkeiten bedeuten und C und C die Konzentrationen des Rückstands nach Verlassen der Zelle bzw. die Konzentrationen der Probe bei Eintritt iⁿ die Zelle bedeuten.

Die Lxpopolysaccarxdlosung wird mittels der Pumpe 12 durch die Probeeinlaßleitung 16 in die obere Verteilerplatte 46 gepumpt. Gemäß Fig. 7 wird die Lxpopolysaccarxdlosung in den Fünfrohrverteiler 116 in der oberen Verteilerplatte aus der Einlaßleitung eingespeist. Da das Gegendruckabsperrorgan den Rückstandsausfluß aus dem Fünfrohrverteiler in der unteren Verteilerplatte 104 beschränkt, preßt der Druck die Lxpopolysaccarxdlosung horizontal entlang der Außenseite des Membranpakets, wie in Fig. 5 dargestellt,

909847/0937

und das Fiitrat durch die Membranen, ^enn sie einmal in das Membranpaketinnere eingedrungen ist_r kann das Piltrat nur noch durch den Vierrohrverteiler 114 in der oberen Verteilerplatte 112 ausgeleitet werden, da der Vierrohrverteiler 108 in der unteren Verteilerplatte 104 verschlossen ist. Wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, ist der unten rechts befindliche Verteiler mittels eines Stopfens 19 verschlossen. Das Fiitrat mit der verminderten Pyrogenkonzentration wird über die Filtratauslaßleitung 28 in das Filtratreservoir 30 überführt.

Obwohl die hochvolumige Zelle bezüglich der Verwendung von Membranpaketen und Rückstandszwischenschichtgittern, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, beschrieben wurde, kann die Zelle ebenfalls mit Membrankassetten anstelle eines Teils oder sämtlicher Membranpakete betrieben werden. Eine Membrankassette ist gleichwertig mit einer Vielzahl von alternierend angeordneten Membranpaketen tind Rucks tan ds zwischenschichtgittern, die benachbart zueinander angeordnet sind und sämtlich entlang ihrer Umfangskanten durch Dichtungen abgeschlossen sind. Wenn drei Membranpakete eingesetzt werden sollen, wird die Membrankassette in der tatsächlichen Durchführung derart hergestellt, daß man eine Hälfte eines Membranpakets, wie beispielsweise in Fig. 3 gezeigt, einschließlich des Zwischengitters 52 zuerst nimmt, ein Rückstandszwischenschichtgitter benachbart zur äußeren Haut der Stromauf-Ultrafiltrationsmembran anordnet, ein vollständiges Membranpaket benachbart zum Rückstandzwischenschichtgitter anordnet, eine zweite Rückstandszwischenschicht benachbart zur anderen Oberfläche des Membranpakets anordnet, ein zweites vollständiges Membranpaket benachbart zum zweiten Rückstandszwischenschichtgitter anordnet, ein drittes Rückstandszwischenschichtgitter benachbart zur anderen Oberfläche des zweiten Membranpakets anordnet und die andere Hälfte eines Membranpakets ein-

909847/0937

schließlich des Zwischenschichtgitters so anordnet, daß
die äußere Haut der Stromauf-Ultrafiltrationsmembran sich in Nachbarschaft zum dritten Rückstands ζ v/ischens chi cht gitter befindet. Wenn sämtliche Öffnungen in den Rückstandszwis ch ens chi cht gittern und in den halben und ganzen Membranpaketen fluchten, werden die Umfangskanten sämtlicher Gitter und Pakete zusammen durch Abdichten geschlossen.
Wegen der Zwischens chi cht gitter auf der Innenseite der
halben Pakete, die in der Kassette nach außen weisen, wird die Kassette in der hochvolumigen Zelle nur mit einer
Dichtung verwendet, die jeweils benachbart zu ihrer Oberfläche angeordnet ist. Nach diesem Verfahren kann eine
Kassette aus einer beliebigen Zahl von Paketen bestehen. Die in den folgenden Beispielen verwendeten Kassetten sind aus 10 Paketen hergestellt. Wenn Pakete und Kassetten zusammen in einer hochvolumigen Zelle verwendet werden sollen, soll kein Ruckstandszwischenschichtgitter zwischen
der Kassette und dem Paket angeordnet v/erden.

In den nachfolgenden Beispielen wird die Erfindung bezüglich der speziellen Membrananordnungen und der speziellen Verfahren unter Verwendung dieser Anordnungen beschrieben. Die folgenden Beispiele stellen jedoch keine Beschränkung der Erfindung dar. Jede der Millipore-Ultrafiltrationsmembranen, die in den folgenden Beispielen verwendet werden und eine Bezeichnung besitzen, die die Buchstaben PT aufweist, ist mit wässrigen Lösungen in einem pH—Bereich von 1-14 einschließlich Ammoniumsulfat, Harnstoff und
Tensiden und mit Alkoholen bis zu einer 70/£igen wässrigen Lösung und mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen verträglich. Die Membranen können jedoch durch Ketone, Ester,
aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffe angegriffen werden. Diese Membrane können mit Äthylenoxid sterilisiert werden und halten eine ein- oder mehrmalige Behandlung im Autoclaven oder mit Wasserdampf aus. Sie können

909847/0937

mit Formalin- oder Natriumazidlösungen hygienisch einwandfrei gemacht v/erden.

Beispiel 1

Ein Paket mit einer PTGC Ultrafiltrationsmembran (nominale Molekulargewichtsgrenze 10.000) ohne Stützträger mit vollständigen Rückstandsgittern, das von der Miliipore-Corporation hergestellt wird und ein Filterbereich von 465 cm aufweist, wird in einer hochvolumigen Molekularfiltrationszelle angeordnet, die ebenfalls von Millipore-Corporation hergestellt wird. Die Verbindungsstangen werden mit einem Drehmoment von 6 m-kp angezogen. Ein bei diesem Filterpaket durchgeführter Blasentest führte zu einem Ergebnis von 1,4 ml/min bei einem Überdruck von 0,7 kp/cm und 18 ml/min bei einem Überdruck von 2,1 kp/cm . Bei einem Drehmoment von 5,77 m«kp erhält man 16 ml/min bei 2,1 kp/cm Das Filterpaket wird anschließend 5 itig/ml einer Kontrolllösung von Lipopolysaccarid ausgesetzt, die mit einem Überdruck von 1,48 kp/cm am Auslaß in die Zelle gepumpt wird. Der Rückstandsdurchfluß beträgt 80 ml/min und der Filtratfluß 110 ml/min.

Die Pyrogenität wird mit dem Limulus Amöbocyte-Lysat PYROGENT ® (Hersteller: Mallinclcrodt Pharmaceuticals) gemessen, um die Endotoxinproduktion darstellen zu können. Falls Endotoxine in für eine fiebrige Reaktion ausreichenden Mengen vorliegen, reagieren sie mit dem PYROGENT ^-Reagenz unter Bildung eines festen Gels innerhalb der vorgeschriebenen Incubationszeit. Es wird eine Reihe von sieben Kontroilösungen mit bekannter Lxpopolysaccharxdkonzentration in sterilem Wasser für Injektionszwecke USP dadurch hergestellt, daß man die 5/*g/ml Kontroilösung sechs mal verdünnt. Diese Lösungen werden jeweils aseptisch in Teströhrchen dispergiert, die das PYROGENT ^-Reagenz enthalten und bei 37°C äquilibriert sind. Man läßt 60 Minuten die Incubation

847/0937

cP
/v

ohne Schütteln entwickeln. Am Ende dieser Incubationszeit wird jedes Röhrchen überprüft, wobei man entweder ein positives oder negatives Ergebnis feststellt. Ein Test wird als positiv bei Bildung eines festen Gels angesehen, das seine Struktur unverletzt aufrechterhalten kann, wenn man das Teströhrchen um 180° dreht. Ein derartiges Ergebnis deutet auf die Gegenwart von Endotoxin in einer solchen Menge hin, die für die Erzeugung einer fiebrigen Reaktion ausreicht, wenn eine derartige Lösung in einen Patienten injiziert wird. Ein negativer Test ist entweder durch die vollständige Abwesenheit eines Gels oder aber durch die Bildung eines viskosen Gels gekennzeichnet, das in seiner Struktur zerstört wird, wenn es um 180 gedreht wird. Es soll festgestellt werden, daß Endotoxinkonzentrationen unterhalb des pyrogenen Schwellwertes ein Ausflocken, Granulieren und/oder einen Viskositätsanstieg verursachen können. Derartige Reaktionen werden jedoch hinsichtlich der Pyrogenität als negativ angesehen. Die 5 vug/ml Lipopolysaccharid-Kontrollösung wird durch das Filterpaket gepumpt. Anschließend wird das Filtrat mit dem PYROGENT^- Reagenz geprüft, ^enn das Resultat positiv ist, wird das Filtrat um eine Größenordnung verdünnt und anschließend erneut getestet. Dieses Verfahren wird so lange wiederholt, bis ein negatives Testergebnis erhalten wird. Eine in die Einzelheiten gehende Beschreibung dieses Tests ist in der Mallinckrodt Pharmaceuticals-Veröffentlichung MK-20298 vom Mai 1976 mit dem Titel "Limulus Amebocyte Lysate PYROGENT^ for In process Endotoxin Detection" dargestellt. Die Testergebnisse hinsichtlich der Pyrogenität sind in nachstehender Tabelle I angegeben:

909847/0937

Tabelle I
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat Verdünnung

5 x 10~⁶ + 10° 10°

5 χ 1O~⁷ + 10¹ 10¹

5 x 10~⁸ + 10² 10²

5 X 10~⁹ + 10³ + 10³

—1Ω 4- 4

5 X 10 ^IU + 10^H + 10^H

5 X 10"¹¹ + 10⁵ + 10⁵

5 X 10~¹² - 10⁶ - 10⁶

Die Membran kann -nicht mit einer blauen Dextran-Lösung getestet werden, da die Gitter die Membran aufgerissen haben.

Beispiel 2

Die Membran gemäß Beispiel 1 wird wiederum ohne Rückstandsgitter getestet, um jegliche Zerstörung der Membran zu vermeiden. Der auf der Membran durchgeführte Blasentest gibt ein Ergebnis von 1,14 ml/min bei einem Überdruck von 0,7 kp/cm und 5ml/min bei einem Überdruck von 1,4 kp/cm . Die Membran wird mit einer 5/ig/ml Lösung von Lipopoly— saccharid beaufschlagt, die in die hochvolumige Molekularfiltrationszelle mit einem Überdruck von 1,6 kg/cm gepumpt wird. Durch den Überdruck von 1,6 kp/cm am Auslaß ergibt sich ein Rückstandsdurchfluß von 58 ml/min und ein Fiitratdurchfluß von 106 ml/min. Nachdem 1 Liter in die Zelle gepumpt ist, wird eine Filtratprobe unter Verwendung des Verfahrens gemäß Beispiel 1 zum Test der Pyrogenität abgenommen.

909847/0037

2320253

Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle II festgehalten.

Tabelle II
Konzentration (g/ml)- Kontrolle (Verdünnung) Filtrat Verdünnung

5 x 10~⁶ + 10°

5 x 1Cf"⁷ + 10¹

5X10 + 10^ 10^

5 X 1O~⁹ + 10³ +

5 χ io~¹⁰ + io⁴ + io⁴

5 X 10"¹¹ + 10⁵ +

5 X 1O~¹² - 10⁶ -

Der Unterschied zwischen der Zahl der Verdünnungen der Kontroilösung bzw. des Filtrats, die benötigt werden, bevor ein negatives Testergebnis erhalten wird, ist die Zahl der Größenordnungen, um die die Pyrogenkonzentration durch das Membranpaket reduziert wird. Diese Ergebnisse zeigen, daß die Pyrogenkonzentration einer Kontroilösung von 5 χ 10" g/ml Lipopolysaccharid beim Durchgang durch das Pilterpaket auf 5 χ 10"~"g/ml, also um drei Größenordnungen verringert wird. Eine wässrige Lösung von blauem Dextran mit einem Molekulargewicht von 2.000.000 wird anschließend durch die Membran laufengelassen. Die mit dem blauen Dextran gefüllten Nadellöcher können dabei sichtbar gemacht werden. Die Nadellöcher sind klein und nur als einzelne Punkte sichtbar. Nachdem das blaue Dextran die Löcher gefüllt hat, führte ein Blasentest zu Ergebnissen von 0,03 ml/min bei einem Überdruck von 0,7 kp/cm , 0,14 ml/min bei 1,4 kp/cm², 6,7 ml/min bei 3,5 kp/cm und 52,6 ml/min bei 7 kp/cm .

909847/0937

Beispiel 2

Ein Paket mit einer Millipor PTHK Ultrafiltrationsmembran

(nominale Molekulargev/ichtsgrenze 100.000) mit einem FiI-

2
terbereich von 465 cm v/ird in einer hochvolumigen Molekularfiltrationszelle mit Membranen, jedoch ohne Rückstandsgitter angeordnet. Ein auf der Membran durchgeführter Blasentest
ergibt 6,7 ml/min bei einem Überdruck von 0,7 kp/cm , 16,7 ml/ min bei 1,4 kp/cm², 1,72 ml/min bei 3,5 kp/cm² und 1471 ml/ min bei 7 kp/cm . Die Membran v/ird mit einer 5 /ig/ml
Lösung von Lipopolysaccharid beaufschlagt, die in die
Zelle mit einem Überdruck von 1,4 kp/cm gepumpt v/ird,
wobei dieser Überdruck am Auslaß anliegt. Der Rückstands—
durchfluß beträgt 70 ml/min und der FiItratdurchfluß
182 ml/min. Es v/ird eine Filtratprobe entnommen, nachdem 1 Liter dieser Probelösung in die Zelle gepumpt ist.
Es v/ird der Pyrogenitätstest gemäß Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse dieses Tests sind in nachstehender Tabelle III angegeben.

Tabelle III
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat(Verdünnun

5 x 10~⁶ + - 10° 10°

5 χ 10""^ + 10¹ 10¹

5 X 10~⁸ + 10² + 10²

5 X 10~⁹ + 10³ + 10³

5 X 10"¹⁰ + 10⁴ + 10⁴

5x10 " + 10^D + 10^p

5 X 10~¹² - 10⁶ - 10⁶

909847/0937

Die Ergebnisse gemäß der Tabelle III zeigen, daß die Pyrogenkonzentrationder Kontroilösung um 2 Größenordnungen

t sr

reduziert ist, da die Pyrogenkonzentration der 5 χ TO~ g/ml Lipopolysaccharid-Lösung auf einen Wert von 5 χ 10 g/ml nach dem Lauf durch das Filterpaket vermindert wird. Eine wässrige Lösung von blauem Dextran läßt man anschließend durch die Membran laufen. Die Analyse der Membran zeigt mehrere statistisch verteilte Nadellöcher.

Beispiel 4

Ein Paket mit einer PTGC Ultrafiltrationsmembran (nominale Molekülargewichtsgrenze 30.000), die von Miiiipore-Corporation hergestellt wurde, wird in einer hochvolumigen Molekularfiltrationszelle angeordnet. Auf der Membran wird ein Blasentest durchgeführt, der zu folgenden Ergebnissen führte: 3»57 ml/min bei einem Überdruck von 0,84 kp/cm und 40 ml/min bei 1,4 kp/cm . Wegen des extrem hohen Blasentests wurde kein Pyrogenitatstest durchgeführt. Statt dessen läßt man eine 0,5%ige Lösung von blauem Dextran durch die Zelle bei einem Überdruck von 1,4 kp/cm 1 Stunde laufen, um sämtliche Nadellöcher darzustellen. Die Membran weist eine schlechte Qualität auf, da sich viele Nadellöcher auf beiden Seiten befinden.

Beispiel 5

Ein Paket mit einer Miliipore-PTGC-Ultrafiltrationsmembran (nominale Molekulargewichtsgrenze 10.000) mit einem Stützträger, das durch zwei ungestützte Millipore-PTHK-Membran folien (nominale Molekulargewichtsgrenze 100.000) modifiziert ist, die in Haut zu Haut-Anordnung auf den PTGC-Oberflächen angeordnet sind, wird in einer Millipore-großvolumigen Molekularfiltrationszelle angeordnet, wobei sämtliche Ruckstandsgitter vorgesehen sind. Ein auf den

909847/0937

2820253

Haut zu Haut-Membranen durchgeführter Blasentest führte zu folgenden Ergebnissen: 0,4 ml/min bei einem Überdruck von 0,84 kp/cm , 0,58 ml/min bei 1,26 kp/cm , 4,6 ml/min bei 3,5 kp/cm und 11,9 ml/min bei 6,2 kp/cm . Die Membranen werden mit 5/* g/ml Lösungen von Lipopolysaccharid beaufschlagt, die in die Zelle bei einem Überdruck von 1,6 kp/cm gepumpt wird, wobei der Auslaßüberdruck 1,47 kp/cm beträgt. Der Ruckstandsdurchfluß beträgt 70 ml/min und der Filtratdurchfluß 121 ml/min. Folgende Ergebnisse, die in nachstehender Tabelle IV festgehalten sind, werden mit dem Pyrogenitätstest gemäß Beispiel 1 erhalten.

Tabelle IV
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat (Verdünnung

5 x 10~⁶ + 10° 10°

—7 1 1

5x10 + 10 10

—Pt 0 0

5 x 10 + 10* 10

5 X 10~⁹ + 10³ 10³

5 X 10~¹⁰ + · 10⁴ 10⁴

5 x 10~¹¹ + ' 10⁵ + 10⁵

5 x 10~¹² - 10⁶ - 10⁶

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Pyrogenkonzentration der Kontrollösung um 5 Größenordnungen verringert wird, wenn das modifizierte Filterpaket mit der Haut zu Haut-Membrananordnung gewählt wird. Die Pyrogenkonzentration der Kontrollösung mit 5 x 10 g/ml Lipopolysaccharid wird auf 5 χ 10~ g/ml verringert, wenn die Lösung durch die modifizierte Filterpaket gelaufen ist.

909847/0937

_ r

Beispiel 6

Ein gemäß Beispiel 5 modifiziertes Paket wird hergestellt und auf dem Paket gemäß Beispiel 5 unter Herstellung
eines doppelten Paketsystems angeordnet. Ein an diesem
System durchgeführter Blasentest ergibt folgende Ergebnisse: 0,704 ml/min bei 0,9 kp/cm², 1,19 ml/min bei 1,47 kp/ cm , 1,33 ml/min bei 3,5 kp/cm und 28,6 ml/min bei 6,1 kp/cm² (jeweils Überdruck). Eine Lösung von 5/ug/ml Lipopolysaccharxd

wird in die Zelle mit einem Überdruck von 1,43 kp/cm bei einem Auslaßüberdruck von 1,26 kp/cm gepumpt. Der Rückstandsdurchfluß beträgt 70 ml/min und der Filtratdurchfluß 205 ml/min. Die unter Verwendung des Pyrogenitätstests gemäß Beispiel 1 erhaltenen Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle V angegeben:

Tabelle V
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) FiItrat (Verdünnung

5 x 10~⁶ + 10° 10°

5 x 10""⁷ + 10¹ 10¹

5 X 10""⁸ + 10² 10²

5 X 10 ^ + 10^J 10°

5 X 10"¹⁰ + 10⁴ 10⁴

5 x 10"¹¹ + 10⁵ + - 10⁵

5 X 10"¹² - 10⁶ - 10⁶

Aus der vorstehenden Tabelle V ist ersichtlich, daß das
doppelte Paketsystem die Pyrogenkonzentration der Kontrolllösung um mindestens 5 Größenordnungen, wenn nicht um 6 Größen-

909847/0937

29*0*53

Ordnungen reduziert, da die Pyrogenkonzentration der 5 χ 10" g/ml Lipopolysaccharid-Kontrollösung auf einen Wert von 5 x 10 g/ml erniedrigt wird, wenn die Lösung durch das doppelte Paketsystem geführt wird.

Beispiel 7

Ein Paket mit einer gestützten Millipore-PTHK-Ultrafiltrationsmembran (nominale Molekulargewichtsgrenze 100.000), die durch zwei ungestützte PTHK-Membranfolien modifiziert ist, die in Haut zu Haut-Anordnung auf den PTHK-Oberflachen angeordnet sind, wird in einer hochvolumigen Millipore-Molekularfiltrationszelle mit sämtlichen Rückstandsgittern angeordnet. Ein auf diesen Membranen durchgeführter Blasentest ergibt folgende Ergebnisse: 0,44 ml/min bei einem Überdruck von 0,77 kp/cm , 0,57 ml/min bei 1,4 kp/cm , 3,85 ml/min bei 3,5 kp/cm und 14,7 ml/min bei 6 kp/cm . Die Membranen werden mit einer 5 jug/ml-Lösung von Lipopolysaccharid beaufschlagt, die in die Zelle bei einem Überdruck von 1,68 kp/cm und einem Auslaßüberdruck von 1,33 kp/ cm gepumpt wird. Der Rückstandsdurchfluß beträgt 155 ml/min und der Filtratdurchfluß 225 ml/min. Die unter Verwendung des Pyrogenitätstests gemäß Beispiel 1 erhaltenden Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle VI angegeben.

Tabelle VI
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat (Verdünnung

5 x 10"⁶ + 10° 10°

5 χ 10-7 _{+ 1O} ¹ 1O¹

5 χ 10"⁸ + 10² 10²

5 x 10 ^y + 10° 10°

Ö098A7/0937

ZS

Fortsetzung Tabelle VI

Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) FiItrat (Verdünnung

5 x 1O~¹⁰ + 10⁴ 10⁴

5 x 1O"¹¹ + 1O⁵ 1O⁵

5 X 10"¹² - 1O⁶ - 1O⁶

Die Ergebnisse zeigen, daß das modifizierte Filterpaket die Pyrogenkonzentration der Kontroilösung um 6 Größenordnungen reduziert hat, da die Pyrogenkonzentration der Kontrollösung mit 5 χ 10" g/ml Lipopolysaccharid auf

—12 /

einen Wert von 5 χ 10 g/ml erniedrigt wurde.

Beispiel 8

Zehn Paiete mit abgestützten Millipore-PTHK-Ultrafiltrationsmembranen (nominale Molekulargewichtsgrenze 100.000), von denen jede mit zwei ungestützten PTHK-Membranfolien modifiziert ist, die auf den PTHK-Oberflachen in Haut zu Haut-Anordnung sich befinden, werden zusammen in laminarer Form angeordnet und entlang ihrer Kanten mit Polyurethan-Leim unter Bildung einer Kassette abgedichtet. Die Kassette wird anschließend in eine hochvolumige Molekularfiltrationszelle von Milliporeeingesetzt und mit einer 5 jag/ml-Lösung von Lipopolysaccharid beaufschlagt. Diese Lösung wird in die Zelle mit einem Überdruck von 0,4 kp/cm gepumpt, wobei kein Auslaßüberdruck anliegt. Der Rückstandsdurchfluß beträgt 135 ml/min und der Filtratdurchfluß 350 ml/min. Nachdem 1 Liter durchgepumpt ist, wird eine Probe zum Test der Pyrogenität unter Verwendung des Tests gemäß Beispiel 1 abgenommen. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle VII angegeben.

909847/0931

Tabelle VII
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat (Verdünnung.'

5 x 10~⁶ + 10° 10°

V 11

5x10' + 10 10

5 x 10 ^ü + 10" 10^

5 x 10~⁹ + 10³ 10³

5 x 1Q-¹⁰ + 10⁴ + 10⁴

5 x ΙΟ"¹¹ + 10⁵ + 10⁵

5 x 10~¹² - 10⁶ - 10⁶

Die Ergebnisse zeigen, daß die Pyrogenkonzentration der Kontrollösung um 4 Größenordnungen vermindert wird. Ein auf der Kassette durchgeführter Blasentest ergibt folgende Ergebnisse: 2,14 ml/min bei einem Überdruck von 0,7 kp/cm , 14,7 ml/min bei 1,4 kp/cm , 417 ml/min bei 3,5 kp/cm und 1923 ml/min bei 6,1 kp/cm . Da der Blasentest eher den Luftdurchsatz als den Wasserdurchsatz mißt, sind die beiden letzten Werte höher als erwartet.

Nachdem man die Kassette eine Woche stehenließ, wird sie in der Zelle befestigt, \vobei ein Drehmoment von 5,75 m χ kp an die Verbindungsstangen angelegt wird. Ein durchgeführter Blasentest ergibt folgendes Ergebnis: 1887 ml/min bei 6,2 kp/cm Die Kassette wird erneut mit einem Drehmoment von 5,75 m kp angezogen und der durchgeführte Blasentest ergibt ein Ergebnis von 1620 ml/min bei 5,9 kp/cm . Legt man zum Schluß ein Drehmoment von 6,9 m χ kp an die Kassette an, dann führt der Blasentest zu einem Ergebnis von 1620 ml/min bei 6,1 kp/cm .

§09847/093?

Beispiel 9

Es werden zehn Pakete, die eine gestützte Millipore-ΡΐίΙΚ-Ultrafiltrationsmembran (nominale Molekulargewichtsgrenze 100.000) enthalten, jeweils mit zwei ungestützten PTHK-Membranfolien, die in Haut zu Haut-Anordnung auf den PTHK-Oberflachen angeordnet sind, und mit äußeren Silikon-Gittern modifiziert. Ein Blasentest wird auf jedem Paket mit etwa vier gleichen Drücken durchgeführt. Die Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle VIII angegeben.

Tabelle VIII Paket Luftdtirchfluß (ml/min) / Luftüberdruck (kp/cm²

0,18/0,77 4,69/3,57 0,46/1,47 13,51/6

6,82/3,5 0,61/1,54 21,74/6

13,33/3,5 2,60/1,4 33,33/6

13,8/3,5 2,5/1,47 30,0/6

11,11/3,5 1,64/1,47 29,4i/6

20,0/3,5 3,85/1,47 50,0/6

12,5/3,5 1,56/1,47 31,25/6

10.9/3,5 0,48/1,47 33,3/6

18,2/3,5 2,85/1,47 45,5/6

17,2/3,5- 2,98/1,47 33,3/6

Insgesamt8,54/0,77 128,55/3,5 19,53/1,47 321,34/6

Wenn die zehn Pakete unter Bildung einer Kassette kombiniert werden, sollte der Gesamtdurchfluß bei jedem der angegebenen Drücke den in vorstehender Tabelle VIII angegebenen Wert ergeben. Die zehn Pakete werden anschließend als Kassette zusammengestellt, wobei die Silikon-Gitter zwischen den benachbarten Paketen mit der Ausnahme angeordnet sind, daß ein Polyurethan-Gitter zwischen Paket und 2 sich befindet. Anschließend wird auf der Kassette

909847/0937

1	0,10/0,77
2	0,22/0,77
3	1,04/0,77
4	1,0/0,77
5	1,06/0,77
6	1,79/0,77
7	0,43/0,7
8	0,2/0,77
9	1,12/0,77
10	1,5/0,77

ein Blasentest durchgeführt, der folgende Ergebnisse zeigt: 5,88 ml/min bei einem Überdruck von 0,7 kp/cm , 19,56 ml/min bei 1,4 kp/cm, 100 ml/min bei 3,5 kp/cm" und 450 ml/min bei 6 kp/cm . Anschließend wird die Kassette mit einer 5yug/ml/Lösung von Lipopolysaccharid beaufschlagt, die in eine hochvolumige Millipormolekularfiltrationszelle, die die Kassette enthält, mit einem Überdruck von 0,17 kp/cm und einem Auslaßüberdruck von 0,1 kp/cm gepumpt wird. Der Rückstandsdurchfluß beträgt 96 ml/min und der Piltratdurchfluß 200 ml/min. Der gemäß Beispiel 1 durchgeführte Pyrogenitätstest ergibt die in nachstehender Tabelle IX angegebenen Werte.

Tabelle IX
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat (Verdünnung

+ 10° 10°

0 P

+ 10* 10

+ 10³ 10³

+ 10⁴ 10⁴

10^J 10-*

10⁶ - 10⁶

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Kassette die Pyrogenkonzentration der Kontröllösung um mindestens 6 Größenordnungen reduziert hat, da die Pyrogenkonzentration der 5 χ 1O~ g/ml

—1 2 / Lipopolysaccharid-Lösung auf 5x10 g/ml reduziert worden

ist.

909847/0937

5	χ	1	Ο"⁶
5	χ	1	ο"⁷
5	χ	1	ο"⁸
5	X	1	ο"⁹
5	X	1	ο"¹⁰
5	X	1	0~¹¹
5	X	1	ο"¹²

Beispiel 10

Paket 1 und 2_S gemäß Beispiel 9 können nicht voneinander getrennt werden, da das mittlere Rückstandsgitter aus Polyurethan anstelle von Silikon besteht. Die aus Paket 1 und 2 hergestellte Einheit wird in der hochvolumigen Molekularfiltrationszelle angeordnet und dem Blasentest unterzogen. Es werden folgende Ergebnisse erhalten: 0,47 ml/min bei einem Überdruck von 0,7 kp/cm , 1,5 ml/min bei 1,4 kp/cm , 12,2 ml/min bei 3,5 kp/cm und 33,3 ml/min bei 6 kp/cm . Diese Einheit wird mit einer 5 /u g/ml--Lösung von Lipopolysaccharxd beaufschlagt, die in die Zelle mit einem Überdruck von 1,1 kp/cm und mit einem Auslaßüberdruck von 1 kp/cm gepumpt wird. Der Ruckstandsdurchfluß beträgt 110 ml/min und der Piltratdurchfluß 275 ml/min. Der gemäß Beispiel 1 durchgeführte Pyrogenitatstest ergibt die in Tabelle X angegebenen Werte-

Tabelle X
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat (Verdünnung

5 x 10~⁶ *+ 10° 1.0°

5 χ 10~⁷ ₊ TO¹ 10¹

5 x 10~⁸ + 10² 10²

5 X 10 * + 1O^J 10-⁵

5 χ ίο"¹⁰ ■ + io⁴ io⁴

5 x 10 ' ' + 10-³ 10⁵

5 x ΙΟ"¹² _ 10⁶ - 10⁶

9098Α7/0937

2820253

Aus den vorstehenden Ergebnissen ist ersichtlich, daß die Pyrogenkonzentration der Kontroilösung um 6 Größenordnungen bei Verwendung des Doppelpaketsystems gesenkt wird.

Beispiel 11

Paket 3 von Beispiel 9 wird in einer hochvolumigen Millipore-Molekularfiltrationszelle mit außen angeordneten Silikon— gittern angebracht und mit einer 5/ug/ml-Lösung von Lipopolysaccharid beaufschlagt, die in die Zelle mit einem
Überdruck von 1,54 kp/cm und einem Auslaßüberdruck von
1,2 kp/cm gepumpt wird. Der Ruckstandsdurchfluß beträgt 107,5 ml/min und der Filtratdurchfluß 294,4 ml/min. Der
Pyrogenitätstest gemäß Beispiel 1 ergibt die in nachstehender Tabelle XI gegebenen Ergebnisse.

Tabelle XI
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Piltrat (Verdünnung

5 x 10"⁶ + 10° 10°

5 x 10"⁷ + 1O¹ 10¹

5x10° + 10 10

5 x 10 ^J + 10° 10°

5 χ ίο"¹⁰ + io⁴ io⁴

5 x 10 ' + 10^J 1O^J

5 X 10"¹² - 10⁶ - 10⁶

Diese Ergebnisse zeigen eine Reduzierung der Pyrogenkonzentration der Kontroilösung um 6 Größenordnungen. Die Pyrogenkonzentration der Lösung, die 5 x 10" g/ml Lipopolysaccarid

—1 ? /
enthält, wurde auf einen Wert von 5x10 g/ml vermindert,

909847/0937

wenn die Lösung durch das Einzelpaket geschickt wird.

Beispiel 12

Paket 6 und 9 gemäß Beispiel 9 werden in einer hochvolumigen Millipore-Molekularfiltrationszelle mit außen befindlichen Silikongittern angeordnet. Die Pakete werden mit
einer ^ug/ml Lipopolysaccharid-Lösung beaufschlagt, die
in die Zelle mit einem Überdruck von 1,05 kp/cm und einem Auslaßüberdruck von 0,9 kp/cm gepumpt wird. Der Rückstandsdurchfluß beträgt 100 ml/min und der Filtratdurchfluß 273 ml/min. Der Pyrogenitätstest gemäß Beispiel 1
ergibt die in nachstehender Tabelle XII angegebenen Ergebnisse.

Tabelle XII
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat (Verdünnung)

5 x 10~⁶ + 10° 10°

5 x 10~⁷ + 10¹ 10¹

5 χ 10 + icr 10^

5 χ io~⁹ + _ io³ io³

5 x 10""¹⁰ + 10⁴ 10⁴

5 X IO""¹¹ +- 10⁵ + 10⁵

5 x IO""¹² - 10⁶ - 10⁶

Die Ergebnisse zeigen, daß das Doppelpaket die Pyrogenkonzentration der Kontroilösung um 5 Größenordnungen verringert hat.

909847/0937

Beispiel 13

Zwei Pakete einer abgestützten Millipore-PTHK-Ultrafiltrationsmembran, die jeweils mit zwei ungestützten PTHK-Membranfolien modifiziert sind, die in Haut zu Haut-Anordnung auf den PTHK-Oberflachen angeordnet sind, werden in einer hochvolumigen Millipore-Molekularfiltrationszelle angeordnet. Der auf diesen beiden Paketen durchgeführte Blasentest zeigt folgendes Ergebnis: 21 ml/min bei 3,3 kp/cm Leitungswasser, das mit einem Millipore-Rogard-Vorfilter vorfiltriert wurde, wird 27,5 Stunden durch das Doppelpalcet geschickt, bis dieses verstopft ist. Man läßt das System totlaufen, d.h. ohne jeglichen Ruckstandsdurchfluß. Zwischen dem Rogard-Vorfilter und der Einspeisung in die Pakete wird eine Druckregulierung angebracht, die verhindern soll, daß sich über Nacht ein Druck aufbaut. Die Druck- und Durchflußdaten für dieses Experiment sind in nachstehender Tabelle XIII angegeben.

Tabelle XIII

Zeit Ruckstandsdurch- Filtratdurch- mittl.Einspei- mittl.Rüc (std.) fluß fluß (ml/min) sungsüberdruck standsübe

(kp/cm ) druck (kp

cm")

820 3,2 2,4

840 3,2 2,4

750 3,2 2,4

790 3,75 3,05

740 3,8 3,08

210 4,2 3,85

200 4,23 3,96

Nach 22 Stunden führt der auf den beiden Paketen durchgeführte Blasentest zu einem Durchfluß von 8,3 ml/min bei

909847/0937

0	560
0,5	530
2,5	560
3,5	420
4,5	405
21 ,0	450
22,5	300

3,36 kp/cm . Die Membranen werden anschließend mit den Lösungen und den Verfahren regeneriert, die in nachstehender Tabelle XIV angegeben sind, wobei folgende Durchflußraten und Drücke erreicht werden.

Tabelle XIV

Regenerations- Rückstands- Filtratdurch- mittl.Ein- mittl.Rüc

verfahren durchfluß fluß (ml/min) speiseüber- standsübe /„,τ /_Μη·_ν>> druck _n druck _

^fml/mn) (kp/cm²) (kp/cm²)

Λ% Hypochlorit	1000	420	3,	2	2	,2
lösung	150	610	4,	2	3	,85
30 Min.Rückspülen
30 Min.Frontspul.
1,32 g/l Biz-Lösg.

30 Min.Frontspülen 760 340 3,5 2,8 (25⁰C)

30 Min.Rückspulen . - ' ~

(5O⁶C)

2 g/l EDTA-Lösung

1 Std.Frontspülen 275 490 3,5 3,15 1 η HNO--Lösung

15 Min.Frontspülen 440	455	3,15	2,8
1 Std. Rückspulen 450	585	3,57	2,94
30 Min.Frontspülen 860	465	3,2	2,24
0,5 η Perchlorsäure-
Lösung
30 Min.Rückspulen 520	620	3,5	2,8
1 η NaOH-Lösung
45 Min.Rückspulen 830	490	3,2	2,3

Nach der Regenerierung der zwei Pakete werden sie mit einer 5/Mg/ml-Lösung von Lipopolysaccharid beaufschlagt, die in die Zelle mit einem Überdruck von 1,47 kp/cm bei einem Auslaßdruck von 1,3 kp/cm gepumpt wird. Der Rückstandsdurchfluß beträgt 117 ml/min und der FiItratdurchfluß 293 ml/mi

909847/0937

Der gemäß Beispiel 1 durchgeführte Pyrogenitätstest zeigt die in Tabelle XV angegebenen Ergebnisse.

Tabelle XV
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat (Verdünnung

5 x 10~⁶ + 10° 10°

5x 10 ' + 10¹ 10¹

-8 _n2 2

5 x 10 ^{+ 10 10}

5 χ 10~⁹ + 10³ 10³

5 x 10"¹⁰ + 10⁴ 10⁴

5 X 10"¹¹ + 10⁵ + 10⁵

5 X 1O~¹² - - 10⁶ - 10⁶

Die Ergebnisse zeigen, daß die regenerierten Pakete die Pyrogenkonzentration der Kontrollösung um 5 Größenordnungen verringern. Der Endrückstandsdurchfluß beträgt 270 ml/min und der Endfiltratdurchfluß 740 ml/min bei einem durchschnittlichen Einspeisungsüberdruck von 3»9 kp/cm und einem durchschnittlichen Rückstandsdruck von 3,5 kp/cm .

Beispiel 14

Zehn Pakete abgestützter Mi Hip ore-PTHK -Ultrafiltrationsmembrane werden dadurch modifiziert, daß man zwei Folien von nicht-abgestützten PTHK-Membrane in Haut zu Haut-Anordnung auf den PTHK-Oberflachen anordnet. Die in laminarer Form vorliegenden Pakete werden dadurch in eine Kassette umgeformt, daß man die Seitenkanten mit einer Silikondichtung (RTV-60 von General Electric) abdichtet. Die Kassette

909847/0931

wird in einer hochvolumigen Millipore-Molekularfiltrationszelle angeordnet. Ein auf dieser Kassette durchgeführter
Blasentest führt zu folgenden Ergebnissen: 7»3 ml/min bei
einem Überdruck von 0,7 kp/cm , 17»2 ml/min bei 1,4 kp/cm
und 50 ml/min bei 3,5 kp/cm . Die Kassette wird anschließend mit einer 5yug/ml Lipopolysaccharid-Lösung beaufschlagt, die in die Zelle mit einem Überdruck von 0,7 kp/cm und einem Auslaßüberdruck von 0,28 kp/cm gepumpt wird.
Der Ruckstandsdurchfluß beträgt 156 ml/min und der Filtratdurchfluß 263 ml/min. Der gemäß Beispiel 1 durchgeführte
Pyrogenitätstest zeigt die in nachstehender Tabelle XVI
angegebenen Ergebnisse.

Tabelle XVI
Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat (Verdünnung

5 x 10~⁶ + '10° 10°

5 x Ί0"⁷ + 10¹ 10¹

—8 P 2

5x10 + 10 _ 10

5 X 10 ^y + 10-⁵ 1.0^J

5 X 10"¹⁰ + 10⁴ 10⁴

5 X 10~¹¹ + 10⁵ + 10⁵

5 X 10~¹² - 10⁶ - 10⁶

Die Ergebnisse zeigen, daß eine Reduzierung der Pyrogenkonzentration in den Kontröllösungen um mindestens 5 Größenordnungen, für praktische Zwecke insgesamt jedoch um 6 Größenordnungen' mit der Kassette erhalten wird.

909847/09 37

Beispiel 15

Eine Kassette aus zehn Paketen mit abgestützter PTHK-Membran*modifiziert ist, die in Haut zu Haut-Anordnung gemäß Beispiel 14 angeordnet ist, wird hergestellt und in einer hochvolumigen Millipore—Molelcularfiltrations-

zelle angeordnet. Ein auf dieser Kassette durchgeführter Blasentest ergibt folgende Werte: 20 ml/min bei 0,7 kp/cm , 49 ml/min bei 1,4 kp/cm , 256 ml/min bei 3,5 kp/cm und 824 ml/min bei 5,95 lcp/cm . Die Kassette wird mit einer 5/ig/ml Lipopolysaccharid-Lösung beaufschlagt, die in die Zelle mit einem Überdruck von 0,42 kp/cm und einem Auslaßüberdruck von 0,49 kp/cm gepumpt wird. Der Rückstandsdurchfluß beträgt 67 ml/min und der Filtratdurchfluß 250 ml/min.

Zum Vergleich wird eine Kassette aus zehn Paketen, die Miiiipore-PTGC-Ultrafiltrationsmembranen enthält ebenfalls in der Zelle angeordnet. Ein auf dieser Kassette durchgeführter Blasentest ergibt folgende Ergebnisse: 120 ml/min bei 0,7 kp/cm², 306 ml/min bei 1,4 kp/cm², 1360 ml/min bei 3,5 kp/cm und 2920 ml/min bei 6 kp/cm . Die gleiche Lipopolysaccharid-Lösung wird in die Zelle bei einem Über-

o

druck von 0,7 kp/cm und einem Auslaßüberdruck von 0,7 kg pro cm pumpt. Der Rückstandsdurchfluß beträgt 100 ml/min und der Filtratdurchfluß 225 ml/min. Die Ergebnisse der Pyrogenitätstests für die Haut zu Haut-PTHK-Kassette und die PTGC-Kassette, die entsprechend Beispiel 1 durchgeführt wurden, sind in nachstehender Tabelle XVII angegeben.

⁺ die mit einer nicht abgestützten PTHK-Membrane

909847/0937

+	10°	ιο° ·	10°
+	10¹	10¹	10¹
+	10²	10²	10²
+	10³	10³ +	10³
+	10⁴	10⁴ ₊	10⁴
+	10⁵ +-	1θ5 +	10⁵
	10^β ₊	10⁶ -	10⁶

Tabelle XVII

Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) PTHK-Kass. PTGC-Kass.

(Verdünng.) (Verdünng.)

5 x 10~⁶ 5 x 1O~⁷

5 x 1O"⁸ 5 x 10~⁹ 5 x 1O"¹⁰ 5 x 10~¹¹ 5 x 10~¹²

Aus Tabelle XVII ist ersichtlich, daß die Kassette mit den Ultrafiltrationsmembranen in der Haut zu Haut-Anordnung die Pyrogenkonzentration der Kontroilösung um mindestens 5 Größenordnungen verringert, während die Kassette mit der normalen Anordnung die Pyrogenkonzentration nur um 3 Größenordnungen verringern.

Beispiel

Eine Haut zu Haut-PTHK-Kassette, die der Kassette gemäß Beispiel 14 ähnelt, wird hergestellt und in einer hochvolumigen Millipore- Molekularfiltrationszelle angeordnet. Es wird heißes Wasser (85°C) 2 Stunden durch die Kassette geführt. Anschließend wird die Kassette mit 4 Liter einer 5 ^ig/ml Polysaccharid-Lösung beaufschlagt, die auf 85°C erwärmt wird. Nachdem 3 Liter bei einem Überdruck von 0,42 kp/

2 /2

cm und einem Auslaßüberdruck von 0,35 kp/cm eingepumpt wurden, wird eine Probe abgenommen. Bei 85°C trägt der Filtrat-

909847/0937

durchfluß 520 ml/min und der Fluß 0,32 ml/min/cm /atm (20 ml/min/ft²/^PSIG)· °ie beim Pyrogenitätstest gemäß Beispiel 1 erhaltenen Ergebnisse sind in nachstehender Tabelle XVIII angegeben.

Tabelle XVIII Konzentration (g/ml) Kontrolle (Verdünnung) Filtrat (Verdünnung)

10°

ρ 10

10^J 10⁴ 10⁵ 10⁶ -

Diese Ergebnisse zeigen, daß die Kassette die Pyrogenkonzentration der Kontrollösung um 6 Größenordnungen verringert.

Aus den vorstehenden Beispielen ist ersichtlich, daß eine Verminderung der Pyrogenkonzentration um 5 Größenordnungen nur wirksam mit Hilfe der Haut zu Haut-Ultrafiltrationsmembran—Anordnungen erreicht werden kann.

Werw. eine Haut zu Haut-PTHK-Kassette weniger als 10 ml/min Luft tei einem Überdruck von 1,4 kp/cm durchläßt, kann es ebenso ersichtlich sein, daß dies auf der Entfernung von 5 Größenordnungen pyrogener Stoffe aus der beaufschlagten Konzentration von 5 yug/ml Lipopolysaccharid auf 5x10 g/ml oder weniger beruht.

ÖO9847/O937

5	χ	1	Ο"⁶
5	χ	1	ο"⁷
5	χ	1	ο"⁸
5	χ	1	ο"⁹
5	χ	1	ο"¹⁰
5	X	1	ο-¹¹
5	X	1	ο"¹²

+	10°
+	10²
+	10³
+	10⁴
+	' 10⁵
	._6

Claims

Unsere Nr. 22 487 Millipore Corporation Bedford, Massachusetts, V.St.A. Patentansprüche

1.^Verfahren zur Entfernung von pyrogenen Stoffen einschließ-

ich ihrer Aggregate oder Mizellen aus strömenden wässrigen Lösungen, wobei eine strömende wässrige Lösung durch eine Vorrichtung geführt wird, die mindestens zwei hintereinander angeordnete anisotrope Ultrafiltrationsmembranen aufweist, deren nominale Molekulargewichtsgrenzen kleiner sind als das Molekulargewicht der zu entfernenden pyrogenen Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Membran neben wenigstens einer weiteren Membran so angeordnet ist, daß im wesentlichen die gesamte Hautoberfläche der einen Membran mit im wesentlichen der gesamten Hautoberfläche der anderen Membran in enger Berührung steht, und die Kanten der einen Membran mit den entsprechenden Kanten der anderen Membran abgedichtet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die strömende wässrige Lösung zu Beginn durch eine dritte anisotrope Ultrafiltrationsmembran geschickt wird, die in

909847/0937

2020253

Reihe mit den in engen Kontakt stehenden Membranen so angeordnet ist, daß ihre HautoberPläche stromauf weist und ihre andere Oberfläche auf die in engen Kontakt stehenden Membranen weist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen nominale Molekulargewichtsgrenzen von etwa 100.000 besitzen.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Membran neben wenigstens einer weiteren Membran so angeordnet ist, daß im wesentlichen die gesamte Hautoberfläche der einen Membran mit im wesentlichen der gesamten Hautoberfläche der anderen Membran in enger Berührung steht, und die Kanten der einen Membran mit den entsprechenden Kanten der anderen Membran abgedichtet werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte anisotrope Ultrafiltrationsmembran in Reihe mit den in engen Kontakt stehenden Membranen so angeordnet ist, daß ihre Hautoberfläche stromauf weist und ihre andere Oberfläche auf die in engen Kontakt stehenden Membranen weist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 eder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen nominale Molekulargewichtsgrenzen von etwa 100.000 besitzen.

7. Membranpaket zur Entfernung von pyrogenen Stoffen einschließlich ihrer Aggregate oder Mizellen aus strömenden wässrigen Lösungen, das

a) eine rechteckige Schicht eines Zwischenschichtgitters,

b) mindestens zwei rechteckige anisotrope Ultrafiltrationsmembrane aufweist, die in Reihe benachbart zu jeder Seite dieses Gitters angeordnet ist und sich mit jeder Seite

909847/0937

dieses Gitters zusammen erstreckt, wobei mindestens eine Membran auf jeder Seite dieses Gitters neben mindestens einer weiteren Membran auf der gleichen Seite dieses Gitters so angeordnet ist, daß im wesentlichen die gesamte Hautoberfläche der einen Membran mit im wesentlichen der gesamten Hautoberfläche der anderen Membran in inniger Berührung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die entsprechenden Kanten des Gitters und der Membranen auf jeder Seite unter Bildung eines Pakets zusammen befestigt sind, eine Vielzahl von Öffnungen durch das Zwischenschichtgitter und die Membranen entlang der beiden gegenüberliegenden Kanten dieses Pakets getrennt angeordnet sind und das Verschlußmittel wechselweise Öffnungen des Zwischenschichtgitters und der Membranen unter Bildung von Dichtungen umgibt, wobei die Dichtungen wechselweise so angeordnet sind, daß einige der Öffnungen mit den äußeren Membranoberflächen des Pakets in Verbindung stehen und die restlichen Öffnungen durch das Zwischenschichtgitter mit den inneren Membranoberflächen des Pakets in Verbindung stehen.

8. Paket nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte anisotrope Ulträfiltrationsmembran in Reihe benachbart zu den in enger Berührung stehenden Membranen angeordnet ist und sich mit diesen Membranen auf jeder Seite des Zwischenschichtgitters zusammen erstreckt, so daß seine Hautoberfläche stromauf weist und seine andere Oberfläche auf die in engen Kontakt stehenden Membranen weist.

9. Paket nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen nominale Molekulargewichtsgrenzen von etwa 100.000 besitzen.

10. Paket nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine rechteckige Schicht eines fließartigen Trägermaterials,

909847/0937

das zwischen dem Zwischenschichtgitter und den in enger Berührung stehenden Membranen auf jeder Seite dieses Gitters angeordnet ist.

11. Paket nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen nominale Molekulargewichtsgrenzen von etwa 100.000 besitzen.

12. Membrankassette zur Entfernung von pyrogenen Stoffen einschließlich ihrer Aggregate oder mit Zellen aus strömenden wässrigen Lösungen nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl vom Membranpaketen in Reihe mit einem Eückflußzwischenschichtgitter angeordnet ist. das jedes Paket vom nächstangeordneten Paket trennt, wobei die entsprechenden Kanten der Pakete und der Zwischenschichtgitter zusammen befestigt sind, die Löcher in jedem Paket mit den entsprechenden Löchern durch die Rückstandszwischenschichtgitter in Verbindung stehen, wobei das Befestigungsmittel wechselweise Öffnungen der Rückstandszwischenschichtgitter unter Bildung von Dichtungen dafür umgibt und die Dichtungen in diesen Paketen und die Dichtungen in diesen Rückstandszwischenschichtgittern derart wechselweise angeordnet sind, daß einige der Öffnungen mit den äußeren Membranoberflächen der Pakete in Verbindung stehen und die restlichen Öffnungen mit den inneren Membranoberflächen der Pakete in Verbindung sind.

13. Kassette nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Membranen nominale Molekulargewichtsgrenzen von etwa 100.000 besitzen.

909847/0937

"~ 2320-2 5 a

Für: Millipore Corporation

Bedford, Massachusetts, V.St.A.

Dr.H.J.Wolff Rechtsanwalt

«09847/0037