DE3901945A1

DE3901945A1 - Modifizierte cellulose fuer biocompatible dialysemembranen iv und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE3901945A1
Application number: DE19893901945
Authority: DE
Inventors: Michael Dr Diamantoglou
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo GmbH
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1989-01-24
Publication date: 1989-09-07

Description

Die Erfindung betrifft Cellulosederivate für biocompatible Dialysemembranen.

Aus der US-PS 42 78 790 sind Celluloselösungen unter Verwendung von Lithiumchlorid und Dimethylacetamid als Lösungsmittel bekannt. Die Lösungen können bis zu 8% Lithiumchlorid und bis zu etwa 3% Cellulose enthalten. In diesen Celluloslösungen können auch Celluolsederivate hergestellt werden. Gemäß der US-Patentschrift werden die Lösungen in der Weise hergestellt, daß in ein Gemisch von Dimethylacetamid und Lithiumchlorid Cellulose eingetragen und zunächst für eine längere Zeit auf etwa 150°C erhitzt wird. Später wird die dann gebildete Lösung auf Raumtemperatur unter Rühren abgekühlt.

Außerdem sind aus der DE-OS 33 12 022 sowie der DE-OS 32 46 417 wasserunlösliche Fasern aus Celluloseestern bekannt. Sie weisen ein extrem hohes Adsorptionsvermögen für Wasser und physiologische Flüssigkeiten auf. Das mag für manche Einsatzgebiete ein Vorteil sein, für viele ist es jedoch ein Nachteil.

Die aus den US-Patenten 27 59 925, 28 56 399 und 35 05 312 bekannten Celluloseacetaphtalate weisen hohen Phthaloxyl-Gehalt auf und sind in Salzform wasserlöslich und deshalb als Membranmaterialien ungeeignet. Liegen die Produkte nicht in der Salzform vor, so sind sie wasserunlöslich und dementsprechend auch in den bei der Membranbildung üblichen Lösungsmitteln mit den üblichen hydrophilen Zusätzen unlöslich.

In der US-Patentschrift 37 45 202 und der DOS 23 00 496 werden Verfahren zur Herstellung asymmetrischer Membranen von Cellulosederivaten mit Ester- und/oder Ethergruppen beschrieben.

Das US-Patent 45 90 265 beschreibt die durch Oxidation von Celluloseestern mit Ozon entstehenden Produkte. Die Celluloseprodukte, die durch Oxidation von Cellulose oder Cellulosederivaten synthetisiert wurden, wiesen unabhängig vom Oxidationsmittel stets eine schlechte Biokompatibilität auf.

Aus der DE-PS 27 05 735 ist eine Dialysemembran für die Hämodialyse mit daran chemisch gebundenen antithrombogenen Verbindungen bekannt, wobei die Dialysemembran aus zwei oder mehreren Schicht einer aus Cuoxamcelluloselösungen regenerierten Cellulose besteht, die jeweils aus getrennt gespeisten Schlitzen einer Spinndüse erhalten worden ist, die antithrombogene Wirkstoffe chemisch gebunden enthält.

Die japanische Patentanmeldung JP-OS 60-2 03 265 beschreibt hochmolekulare Celluloseprodukte zur Herstellung von medizinischen Instrumenten mit Anticoagulanteigenschaften. Es handelt sich dabei um Mischungen polykationischer und polyanionischer Cellulosederivate, die üblicherweise durch Vermischen entsprechender Polymerlösungen erhalten werden. Derartige wasserunlösliche Salze sind als Membranmaterialien ungeeignet, da stets die Gefahr besteht, daß sie durch Umsalzeffekte in eine wasserlösliche oder in Wasser stark quellbare Verbindung umgewandelt werden.

Es ist aber auch bereits in der DE-OS 17 20 087 vorgeschlagen worden, dadurch daß das Polymermaterial der Membran mit einem Alkylhalogenid umgesetzt und danach das erhaltene Material mit einem Alkalisalz einer antithrombogenen Verbindung mit kationischem Rest (z. B. Heparin oder eine Heparinoidverbindung) umgesetzt wird, die Gefahr der Gerinnung des Blutes zu verringern. Zu den möglichen Alkylhalogeniden werden dabei auch Halogenalkyldialkylamine gerechnet. Auch Cellulose, jedoch im wesentlichen Celluloseacetat, zählt zu den möglichen Polymeren.

Eine antihrombogene Wirkung dieser bekannten Dialysemembranen wird nur beobachtet, wenn der Substitutionsgrad der modifizierten Cellulose hoch ist, d. h. größer als mindestens 0,1 und in einem gesonderten Schritt eine Vorheparinisierung mit relativ hoher Heparinkonzentration (0,1 bis 1 Gew.-% Lösungen) durchgeführt wird.

Aus der DE-OS 35 24 596 ist bereits eine Dialysemembran mit verbesserter Biocompatibilität bekannt, die sich dadurch auszeichnet, daß der mittlere Substitutionsgrad einer modifizierten Cellulose 0,02 bis 0,07 beträgt. Vorzugsweise enthält die bekannte Dialysemembran aus modifizierter Cellulose solche modifizierte Cellulose, die eine durch die Formel

Cellulose-R′-X-Y

wiedergegebene Struktur aufweist, wobei
X für -NR′′- und/oder -N⊕R₂′′- und/oder -S- und/oder -SO- und/oder -SO₂- und/oder

und/oder -CO-O- und/oder -O-,
Y für -R und/oder -NR₂ und/oder -Si(OR′′)₃ und/oder -SO₃H und/oder -COOH und/oder -PO₃H₂ und/oder -N⊕HR₂ bzw. deren Salze,
R′ für eine Alkylengruppe und/oder Cycloalkylengruppe und/oder Arylengruppe mit insgesamt 1 bis 25 C-Atomen,
R′′ für ein Wasserstoffatom oder R und
R für eine Alkylgruppe mit 1 bis 5 C-Atomen und/oder eine Cycloalkylgruppe und/oder Arylgruppe steht.

Diese bekannte Dialysemembran war bereits in der Lage, Blutgerinnung, Leucopenie und Komplementaktivierung in erheblichem Umfange zu reduzieren. Eine Adsorption von Beta-2-Mikroglobulin konnte jedoch in nennenswertem Umfange nicht erreicht werden.

In der deutschen Patentanmeldung P 37 23 897.3 sind Cellulosederivate mit der allgemeinen Formel

worin -Z einen gegebenenfalls substituierten Alkylen-, Alkenylen-, Alkinylen-, Cycloalkylen- oder Benzylen- oder Xylylenrest,
X -H, -NR₂, -N⊕R₃, -CN, -COOH, -SO₃H, -PO(OR)₂, -CONR₂ oder -Si(OR)₃ bedeutet,
wobei R ein Wasserstoffatom oder eine Alkyl- oder Alkenylgruppe mit 1 bis 25 C-Atomen, Cycloalkyl-, Tolyl oder Phenylgruppe bedeutet und
Y eine gegebenenfalls substituierte Alkyl-, Alkenyl-, Alkinylgruppe mit 1 bis 36 C-Atomen, eine Cycloalkylgruppe oder eine Phenyl-, Tolyl- oder Benzylgruppe oder ein

oder (-CH=CH-COOH) Rest oder NH-R-Rest ist und R die gleiche Bedeutung wie oben hat und
r = 1-20
m = 0-2,5
n = 0,2 bis 2,95
mit der Maßgabe, daß bei m = 0 n 1,55 ist, wenn Y ein Alkyl-Rest mit 1-5 C-Atomen, ein -(CH₂)_r-COOH-Rest mit r = 0, 1 oder 2 oder ein Rest der Phthalsäure ist,
sowie der Polymerisationsgrad mehr als 400 beträgt und die herstellbar sind durch homogene Umsetzung in einem Gemisch von Dimethylacetamid und/oder N-Methylpyrrolidon mit LiCl nach Aktivierung des Celluloseausgangsproduktes ohne Anwesenheit von LiCl,
deren Herstellung und deren Verwendung zu Membranen und Fasern beschrieben.

Neben dem Umstand, daß Dialysemembranen aus synthetischen bzw. natürlichen Polymeren bei ihrem Einsatz in künstlichen Nieren sehr leicht eine Gerinnung des Blutes hervorrufen können, die durch entsprechende medikamentöse Behandlung weitgehend verhindert wird, tritt bei Dialysemembranen aus regenierter Cellulose häufig bei der Behandlung eines Nierenkranken mit Dialysatoren mit Cellulose-Membranen in der ersten Zeit der Dialysebehandlung ein vorübergehender Leukozytenabfall auf. Dieser Effekt wird als Leukopenie bezeichnet.

Leukopenie ist einer Erniedrigung der Leukozytenzahl (weiße Blutkörper) im Blutkreislauf. Die Zahl der weißen Blutkörper beim Menschen beträgt ca. 4000 bis 12 000 Zellen/mm³.

Die Leukopenie bei der Dialyse ist am stärksten ausgeprägt 15 bis 20 Min. nach Beginn, wobei die Neutrophilen (das sind die mit neutralen oder gleichzeitig mit sauren und basischen Farbstoffen anfärbbaren Leukozyten) fast vollständig verschwinden können. Danach erholt sich die Zahl der Leukozyten innerhalb etwa einer Stunde wieder auf fast den Ausgangswert oder übersteigt diesen.

Wird nach Erholung der Leukozyten ein neuer Dialysator angeschlossen, tritt wieder Leukopenie im gleichen Ausmaß ein.

Cellulose-Membranen verursachen eine ausgeprägte Leukopenie. Auch wenn die klinische Bedeutung der Leukopenie wissenschaftlich nicht geklärt ist, besteht doch der Wunsch nach einer Dialysemembran für die Hämodialyse, die den Effekt der Leukopenie nicht zeigt, ohne daß dadurch die anderen sehr erwünschten Eigenschaften von Dialysemembranen aus regenerierter Cellulose beeinträchtigt werden.

Bei der Hämodialyse mittels Membranen aus regenierter Cellulose hat man neben der Leukopenie auch eine deutliche Komplement-Aktivierung festgestellt. Das Komplement-System innerhalb des Blutserums ist ein komplexes, aus vielen Komponenten bestehendes Plasmaenzym-System, das auf verschiedene Weise der Abwehr von Schädigungen durch eindringende fremde Zellen (Bakerien u. a.) dient. Wenn Antikörper gegen den eindringenden Organismus vorhanden sind, kann komplementspezifisch durch den Komplex der Antikörper mit antigenen Strukturen der Fremdzellen aktiviert werden, anderenfalls erfolgt auf einem Alternativ-Weg durch besondere Oberflächenmerkmale der Fremdzellen die Komplement-Aktivierung. Das Komplement-System beruht auf einer Vielzahl von Plasma-Proteinen. Nach Aktivierung reagieren diese Proteine spezifisch in einer bestimmten Reihenfolge miteinander und am Ende wird ein zellschädigender Komplex gebildet, der die Fremdzelle zerstört.

Aus einzelnen Komponenten werden Peptide freigesetzt, die Entzündungserscheinungen auslösen und gelegentlich auch unerwünschte phatologische Folgen für den Organismus haben können. Es wird angenommen, daß die Aktivierung bei Hämodialysemembranen aus regenerierter Cellulose über den alternativen Weg erfolgt. Objektiv festgestellt werden diese Komplement-Aktivierungen durch eine Bestimmung der Komplement-Fragmente C3a und C5a.

In diesem Zusammenhang wird auf folgende Arbeiten hingewiesen: D. E. Chenoweth et al., Kidney International Vol. 24, Seite 764 ff, 1983 und D. E. Chenoweth, Asaio-Journal Vol. 7, Seite 44 ff, 1984.

Das Karpal-Tunnel-Syndrom wird durch modifizierte Cellulosederivate beeinflußt. Es besteht aber ein erhebliches Bedürfnis nach weiteren Modifizierungen der Cellulose, um auch dieses Phänomen möglichst weitgehend auszuschalten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, modifizierte Cellulose zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich der Leukopenie, der Komplementaktivierung und der Blutgerinnung Membranen optimale Eigenschaften verleiht und darüber hinaus das für den Karpal-Tunnel-Effekt verantwortliche Beta-2-Microglobulin in erheblichem Umfange zu adsorbieren in der Lage ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine modifizierte Cellulose, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die modifizierte Cellulose eine durch die Formel

wiedergegebene Struktur aufweist, worin Cell das Gerüst des unmodifizierten Cellulosemoleküls oder des Chitinmoleküls jeweils ohne Hydroxylgruppen ist, s beim unmodifizierten Cellulosemolekül 3 und beim Chitinmolekül 2 beträgt und worin R′: CH₃ und/oder C₂H₅ und/oderC₃H₇,
X: CO-R und/oder CS-R und/oder CO-CR′′₂-CO-CHR′′₂ und/oder CO-OR und/oder CONH-R und/oder CONR′′R und/oder CSNH-R und/oder CSNR′′R und/oder SO₂-R und/oder SO₂NR′′R und/oder SO-R und/oder SONR′′R und/oder PO₃H₂ (Salz) und/oder PO₂R′′R und/oder POR′′₂ und/oder PO(OR′′)₂ und/oder CR′′₂-CR′′(OH)-R und/oder CR′′₂-CR′′(SH)-R und/oder CR′′₂-CR′′₂-NHR und/oder R-COOH (Salz) und/oder R-SO₃H (Salz) und/oder R und/oder CH₂-CH₂-NR′′₂ und/oder CH₂-CH₂-SO₂-R sind,
wobei R: Alkyl und/oder Alkenyl und/oder Alkinyl (geradkettig und/oder verzweigt und ggf. substituiert, wobei die Kohlenstoffkette auch durch Heteroatome wie O, S, N, P, Si sowie CO- oder COO-Gruppe unterbrochen sein kann) und/oder Cycloalkyl (ggf. mit Heteroatomen und/oder substituiert) und/oder Aryl und/oder Arylalkyl und/oder Arylalkenyl und/oder Arylalkinyl (ggf. mit Heteroatomen und/oder substituiert) und/oder Bisaryl (ggf. substituiert) und/oder Rest einer kondensierten aromatischen Verbindung (ggf. substituiert) und/oder Rest einer heterocyclischen Verbindung (ggf. substituiert) ist und
mit "substituiert" neben Resten im Sinne von R auch folgende Gruppen gemeint sind:
-NR′′₂ und/oder -N⁺R′′₃ und/oder -COOH auch als Salz und/oder -COOR′′ und/oder -CONR′′₂ und/oder -CO-R′′ und/oder -CSOH auch als Salz und/oder -CSOR′′ und/oder -CSNR′′₂ und/oder -SO₃H auch als Salz und/oder -SO₃R′′ und/oder -SO₂NR′′₂ und/oder -SR′′ und/oder -SOR′′ und/oder -SONR′′₂ und/oder -PO₃H₂ auch als Salz und/oder -PO(OR′′)₂ und/oder -PO₂H(NR′′₂) und/oder -PO(NR′′₂)₂ und/oder -PO₂H₂ und/oder -POH(OR′′) und/oder -CN und/oder -NO₂ und/oder -OR′′ und/oder Halogen und/oder -Si(OR′′)₃,
und Z den folgenden Atomgruppen entspricht:
SR′′, SO₃H (Salz), SO-R, SONR′′₂, SO₂-R, SO₂NR′′₂, SO₂H (Salz), F, Cl, Br, J, NR′′₂, PR′′₂, PO₃H₂ (Salz), PO₂H(OR), PO(OR)₂, PO₂HR′′ (Salz), POR′′(OR), POR′′₂,
wobei R′′ : H oder R, und
x + t: 0,75-2,50,
t: 0-2,85,
x: 0-2,85
z: 0,01-0,45 ist
beträgt.

Vorzugsweise beträgt der Polymerisationsgrad 100-500, insbesondere 150-350.

Wenn x + t im Bereich von 1,10 bis 2,35 liegt, werden modifizierte Cellulosen erhalten, die sich dadurch auszeichnen, daß sie eine ausgeprägte Reduzierung der C5a-Aktivierung zeigen.

Vorzugsweise liegt z im Bereich von 0,05 bis 0,40.

Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen modifizierten Cellulosen, welches sich dadurch auszeichnet, daß Deoxycellulosederivate mit einem Substitutionsgrad von 0,05 bis 0,45 mit Säurechloriden und/oder Säureanhydriden und/oder Säuren und/oder Estern und/oder Ketenen und/oder Diketenen und/oder Chlorkohlensäureestern und/oder Kohlensäurediestern und/oder 2,5-Diketooxazolidinen und/oder Isatosäureanhydrid und/oder Isocyanaten und/oder Carbamoylchloriden und/oder Thiocyanaten und/oder Thiocarbamoylchloriden und/oder Sulfonsäurechloriden und/oder Sulfonsäureanhydriden und/oder N-Chlor-sulfonamiden und/oder Sulfinsäurechloriden und/oder N-Chlor-sulfinamiden und/oder Phosphorsäureanhydrid und/oder Phosphonsäureanhydriden und/oder Phosphonsäurechloriden und/oder Phosphorigsäure und/oder Phosphinsäureanhydriden und/oder Ethylenoxid- und/oder Ethylensulfid- und/oder Ethylenamin- und/oder Lacton- und/oder Sulton- und/oder spaltbaren Onium-Verbindungen und/oder Alkylaminoethanolschwefelsäureestern und/oder Alkylsulfonethanolschwefelsäureestern umgesetzt werden.

Vorzugsweise werden erfindungsgemäß substituierte Cellulosen der allgemeinen Formel

Cell-S-R′′ oder oder Cell-F oder Cell-PR′′₂
Cell-SO₃H (Salz) oder Cell-Cl oder Cell-PO₃H₂ (Salz)
Cell-SO-R oder Cell-Br oder Cell-PO₂H(OR)
Cell-SONR′′₂ oder Cell-J oder Cell-PO(OR)₂
Cell-SO₂-R oder Cell-PO₂HR′′ (Salz)
Cell-SO₂NR′′₂ oder Cell-POR′′(OR)
Cell-SO₂H (Salz) oder Cell-POR′′₂ oder Cell-NR′′₂

eingesetzt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde die Komplement-Aktivierung anhand der Fragmente C5a beurteilt. Dazu wurden in vitro 300 ml heparinisiertes Blutplasma über einen Zeitraum von 4 Std. mit einem Plasmafluß von 100 m/min durch einen Dialysator mit 1 m² effektiver Austauschfläche rezirkuliert. In dem Plasma wurden die C5a-Fragmente mit Hilfe der RIA-Methode (Upjohn-Test) bestimmt. Die relative Komplement-Aktivierung für den jeweiligen Meßzeitpunkt wurde durch Bildung des Verhältnisses der Konzentration zum Zeitpunkt der Probenahme mit dem Anfangswert in Prozent errechnet. Zur Bewertung wurde der Meßwert nach 4 Std. Rezirkulationszeit herangezogen. Flachmembranen werden mit heparinisiertem Blutplasma 3 Stunden inkubiert und anschließend die C5a-Fragmente bestimmt.

Die Erhöhung des beta-2-Mikroglobulinspiegels bei Langzeit-Dialysepatienten wird nach Verwendung von Membranen aus regenerierter Cellulose beobachtet und wird darauf zurückgeführt, daß diese Membranen im Molekularbereich von 1000 bis 20 000 weniger durchlässig sind und die Mikroglobuline bei der Dialyse deshalb nicht in ausreichendem Maße entfernt werden. An die üblichen Membranen aus regenerierter Cellulose adsorbiert sich das beta-2-Mikroglobulin nicht in nennenswertem Umfang. Hierzu aber können in unerwarteter Weise die erfindungsgemäßen Cellulosederivate beitragen.

Gemessen wird im Rahmen der Erfindung der beta-2-Mikroglobulingehalt, der an die Membran adsorbiert wird, auf folgende Weise:
In je 500 mg Substanz (Dialysemembran) werden 10 ml Humanblutplasma gegeben und 30 Minuten bei 37°C inkubiert. Das Humanblutplasma hat einen Gehalt an beta-2-Mikroglobulin von 13,67 mg/l. Die Probe wird bei 3000 Upm 15 min zentrifugiert. Im Überstand wird der Gehalt an beta-2-Mikroglobulin festgestellt. Anschließend wird die Probe 2 × mit je 10 ml Phosphat-buffer-saline gewaschen. In den Waschflüssigkeiten wird der Mikroglobulingehalt ebenfalls festgestellt. Aus der Differenz zwischen ursprünglichem und nicht absorbiertem beta-2-Mikroglobulin läßt sich die prozentuale Menge an absorbiertem beta-2-Mikroglobulin errechnen.

Der Durchschnittspolymerisationsgrad DP wurde in einer Cuen-Lösung nach DIN 54 270 bestimmt.
Der Veretherungsgrad und/oder Veresterungsgrad wurden anhand der Analysenergebnisse bestimmt, die für die Substituenten bekannt und typisch sind, beispielsweise Stickstoff nach Kjedahl, Schwefel nach Schöniger oder Phosphor nach der Molybdatmethode, gegebenenfalls aus der Differenz vor und nach einer Verseifung.

Anhand der nachfolgenden Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Beispiel 1 A) Umsetzung von Cellulose mit p-Toluolsulfonsäurechlorid

In einem 10 l Kolben wurden 486 g (3 Mol) Cellulose (DP = 1400, gemessen im Lösungsmittel Cuen) in 6000 ml Pyridin (wasserfrei) suspendiert. Danach wurden 171,45 g (0,9 Mol) p-Toluolsulfonsäurechlorid hinzugefügt und die Mischung 48 Stunden bei 25°C gerührt. Das Reaktionsprodukt wurde abgesaugt, nacheinander mit Ethanol, Wasser und Ethanol gewaschen und im Vakuumtrockenschrank bei 65°C getrocknet. Dabei wurden 565 g eines Produktes mit einem Schwefelgehalt von 3,03%, entsprechend einem Veresterungsgrad von 0,18, erhalten.

B) Umsetzung von Cellulosetoluolsulfonäsureester mit 2-Mercaptobernsteinsäure

In einem Mischer wurden 150 ml Ethanol und 27 g (0,18 Mol) 2-Mercaptobernsteinsäure vorgelegt und mit einer Lösung von 50,4 g (0,90 Mol) Kaliumhydroxid in 150 ml Wasser neutralisiert. Danach wurden 189,72 g (1 Mol) des zuvor erhaltenen Esters hinzugefügt und das Gemisch 8 Stunden bei 80°C erhitzt. Das resultierende Produkt wurde mit Wasser, wäßriger Salzsäure-Lösung und Ethanol gewaschen und im Vakuumtrockenschrank bei 65°C getrocknet. Dabei wurden 173 g eines Produktes mit 1,65% Schwefelgehalt, entsprechend einem Substituionsgrad von z = 0,09, erhalten.

C) Acetylierung

In einem 1 l Dreihalskolben wurden in einer Mischung aus 300 ml Methylenchlorid, 40,4 g (0,64 Mol) Essigsäure und 112,3 g (1,1 Mol) Essigsäureanhydrid 35,06 g (0,2 Mol) des unter B erhaltenen Produktes suspendiert. Danach wurden 1,0 g (0,01 Mol) Perchlorsäure, gelöst in 10 g (0,16 Mol) Essigsäure, langsam zugetropft. Dabei stieg die Temperatur bis auf 45°C. Nach 1,5 Stunden entstand eine klare viskose Lösung. Nach Zugabe von 1,47 g (0,015 Mol) Kaliumacetat wurde das Methylenchlorid abdestilliert, das Reaktionsprodukt mit Methanol gefällt und gewaschen und bei 60°C im Vakuumtrockenschrank getrocknet. Dabei wurden 50,5 g eines Produktes mit folgender Spezifikation erhalten:
Acetylgruppen-Gehalt: t = 2,25
Mercaptobernsteinsäuregruppen-Gehalt: z = 0,08
Polymerisationsgrad: DP = 260

Die aus diesem Produkt nach bekannten Verfahren hergestellten Flachmembranen zeigten gegenüber der unmodifizierten Cellulosemembran eine C5a-Reduktion von 95%.

Beispiel 2

In einem Mischer wurden 54 g (0,72 Mol) Aminoessigsäure und 200 ml Wasser vorgelegt. Nach der Neutralisation der Aminosäure mit einer Lösung von 50,4 g (0,9 Mol) Kaliumhydroxid in 100 ml Wasser wurden 189,72 g (1 Mol) des Esters vom Beispiel 1A hinzugefügt und das Gemisch 8 Stunden bei 80°C gerührt. Das Reaktionsprodukt wurde mit Wasser und Ethanol gewaschen und im Vakuumtrockenschrank bei 65°C getrocknet.

Ausbeute: 167 g
N-Gehalt: 0,7%
Substitutionsgrad: z = 0,085

Durch Acetylierung analog Beispiel 1C wurde ein Produkt mit nachstehenden Spezifikationen erhalten:

Acetylgruppen-Gehalt: t = 2,30
Carboxymethylaminogruppen-Gehalt: z = 0,08

Membranen aus diesem Cellulosederivat zeigen gegenüber der unmodifzierten Cellulose eine C5A-Reduktion von 90%.

Beispiel 3

Analog dem Beispiel 1A wurde durch Umsetzung von niedrigsubstituierter Diethylaminoethylcellulose mit p-Toluolsulfonsäurechlorid Diethylaminoethyl-Cellulose-p-Toluolsulfonsäureester mit folgender Spezifikation hergestellt:

Veretherungsgrad: 0,04
Veresterungsgrad: 0,10

Analog dem Beispiel 1B wurde durch Umsetzung des Esters mit 3-Mercaptopropionsäure in Anwesenheit von KOH ein Cellulosederivat mit einem S-Gehalt von 0,94% (DS = 0,05) und einem N-Gehalt von 0,3% (DS = 0,037) erhalten, das entsprechend Beispiel 1C acetyliert wurde. Das resultierende Produkt wies folgende Spezifikationen auf:

Acetylgruppen-Gehalt: t = 2,05
Diethylaminoethylgruppen-Gehalt: x = 0,035
Mercaptopropionsäuregruppen-Gehalt: z = 0,046

Daraus hergestellte Membranen zeigten gegenüber der unmodifizierten Cellulose eine C5a-Reduktion von 97%.

Beispiel 4-10

Analog Beispiel 1 und/oder 2 wurden die in der Tabelle aufgeführten Cellulosederivate synthetisiert. Daraus nach bekannten Verfahren hergestellte Membranen zeigten gegenüber unmodifizierten Cellulosen ebenfalls hervorragende Biokompatibilitätseigenschaften.

Tabelle

Claims

1. Modifizierte Cellulose, dadurch gekennzeichnet, daß die modifizierte Cellulose eine durch die Formel wiedergegebene Struktur aufweist, worin Cell das Gerüst des unmodfizierten Cellulosemoleküls oder des Chitinmoleküls jeweils ohne Hydroxylgruppen ist, s beim unmodifizierten Cellulosemolekül 3 und beim Chitinmolekül 2 beträgt und
worin R′, CH₃ und/oder C₂H₅ und/oder C₃H₇,
X: CO-R und/oder CS-R und/oder CO-CR′′₂-CO-CHR′′₂ und/oder CO-OR und/oder CONH-R und/oder CONR′′R und/oder CSNH-R und/oder CSNR′′R und/oder SO₂-R und/oder SO₂NR′′R und/oder SO-R und/oder SONR′′R und/oder PO₃H₂ (Salz) und/oder PO₂R′′R und/oder POR′′₂ und/oder PO(OR′′)₂ und/oder CR′′₂-CR′′(OH)-R und/oder CR′′₂-CR′′(SH)-R und/oder CR′′₂-CR′′₂-NHR und/oder R-COOH (Salz) und/oder R-SO₃H (Salz) und/oder R und/oder CH₂-CH₂-NR′′₂ und/oder CH₂-CH₂-SO₂-R sind,
wobei R: Alkyl und/oder Alkenyl und/oder Alkinyl (geradkettig und/oder verzweigt und ggf. substituiert, wobei die Kohlenstoffkette auch durch Heteroatome wie O, S, N, P, Si sowie CO- oder COO-Gruppe unterbrochen sein kann) und/oder Cycloalkyl (ggf. mit Heteroatomen und/oder substituiert) und/oder Aryl und/oder Arylalkyl und/oder Arylalkenyl und/oder Arylalkinyl (ggf. mit Heteroatomen und/oder substituiert) und/oder Bisaryl (ggf. substituiert) und/oder Rest einer kondensierten aromatischen Verbindung (ggf. substituiert) und/oder Rest einer heterocyclischen Verbindung (ggf. substituiert) ist und
mit "substituiert" neben Resten im Sinne von R auch folgende Gruppen gemeint sind:
NR′′₂ und/oder -N⁺R′′₃ und/oder -COOH auch als Salz und/oder -COOR′′ und/oder -CONR′′₂ und/oder -CO-R′′ und/oder -CSOH auch als Salz und/oder -CSOR′′ und/oder -CSNR′′₂ und/oder -SO₃H auch als Salz und/oder -SO₃R′′ und/oder -SO₂NR′′₂ und/oder -SR′′ und/oder -SOR′′ und/oder -SONR′′₂ und/oder -PO₃H₂ auch als Salz und/oder -PO(OR′′)₂ und/oder -PO₂H(NR′′₂) und/oder -PO(NR′′₂)₂ und/oder -PO₂H₂ und/oder -POH(OR′′) und/oder -CN und/oder -NO₂ und/oder -OR′′ und/oder Halogen und/oder -Si(OR′′)₃,
und Z den folgenden Atomgruppen entspricht:
SR′′, SO₃H (Salz), SO-R, SONR′′₂, SO₂-R, SO₂NR′′₂, SO₂H (Salz), F, Cl, Br, J, NR′′₂, PR′′₂, PO₃H₂ (Salz), PO₂H(OR), PO(OR)₂, PO₂HR′′ (Salz), POR′′(OR), POR′′₂,
wobei R′′ : H oder R ist, und
x + t: 0,75-2,85,
t: 0-2,85,
x: 0-2,85
z: 0,01-0,45
beträgt.

2. Modifizierte Cellulose nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsgrad 100-500 beträgt.

3. Modifizierte Cellulose nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerisationsgrad 150-350 beträgt.

4. Modifizierte Cellulose nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß x + t im Bereich von 1,10 bis 2,35 liegt.

5. Modifizierte Cellulose nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß z im Bereich von 0,05 bis 0,40 liegt.

6. Verfahren zur Herstellung der modifizierten Cellulosen nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Deoxycellulosederivate mit einem Substituionsgrad von 0,05 bis 0,45 mit Säurechloriden und/oder Säureanhydriden und/oder Säuren und/oder Säureestern und/oder Ketenen und/oder Diketenen und/oder Chlorkohlensäureestern und/oder Kohlensäurediestern und/oder 2,5-Diketooxazolidinen und/oder Isatosäureanhydrid und/oder Isocyanaten und/oder Carbamoylchloriden und/oder Thiocyanaten und/oder Thiocarbamoylchloriden und/oder Sulfonsäurechloriden und/oder Sulfonsäureanhydriden und/oder N-Chlor-sulfonamiden und/oder Sulfinsäurechloriden und/oder N-Chlorsulfinamiden und/oder Phosphorsäureanhydrid und/oder Phosphonsäureanhydriden und/oder Phosphonsäurechloriden und/oder Phosphorigsäure und/oder Phosphinsäureanhydriden und/oder Ethylenoxid- und/oder Ethylensulfid- und/oder Ethylenamino- und/oder Lacton- und/oder Sulton- und/oder spaltbaren Onium-Verbindungen und/oder Alkylaminoethanolschwefelsäureestern und/oder Alkylsulfonethanolschwefelsäureestern umgesetzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung mit substituierten Cellulosen der allgemeinen Formel
Cell-S-R′′ oder Cell-F oder Cell-PR′′₂
Cell-SO₃H (Salz) oder Cell-Cl oder Cell-PO₃H₂ (Salz)
Cell-SO-R oder Cell-Br oder Cell-PO₂H(OR)
Cell-SONR′′₂ oder Cell-J oder Cell-PO(OR)₂
Cell-SO₂-R oder Cell-PO₂HR′′ (Salz)
Cell-SO₂NR′′₂ oder Cell-POR′′(OR)
Cell-SO₂H (Salz) oder Cell-POR′′₂ oder Cell-NR′′₂
durchgeführt wird.