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Verfahren zur Herstellung von Dextran-Dep olymerisaten
Die Erfindung
bezieht sich auf die Herstellung von teilweise depolymerisiertem Dextran, das insbesondere
als Ersatz für Blutplasma gebraucht werden kann.
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Nach der Erfindung wird eine wäßrige Dispersion von Dextran der mechanischen
Depolynmerisationswirkung von Schall- oder Ultraschallwellen unterworfen.
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Insbesondere betrifft die Erfindung die im vorangehenden Absatz näher
fdargelegte Behandlung von Dextran, welches durch Einwirkung des Birminghamstammes
von Leuconostoc mesenteroirdes auf praktisch reinen Rohrzudoer erhalten wird.
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Bei Durchführung der Erfindung wird vorzugsweise das in vorstehend
beschriebener Weise erhaltene Dextran verwendet, da dieses zu den kettenförmigen
Kohlehydraten mit verzweigter Kette gehört und homogener ist als Idie Dextrane mit
geradliniger Kette, welche mit anderen Stämmen von Leuconostocarten erhalten werden.
Außerdem enthält d;as Dextran weniger von den niedrigen Polymeren mit geringer Molekülgröße,
die nicht leicht aus dem Endprodukt zu entfernen sind. Es soll aber die Verwendung
von auf andere Art gewonnenen Dextranen nicht aus dem Bereich Ider Erfindung ausgeschlossen
werden.
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Vorzugsweise werden zur Ausübung der Erfindung Ultraschallwellen
benutzt, jedoch haben sich Schallwellen mit einer niedrigen Frequenz wie 500 Hz
zum Aufspalten von großen Dextranmole-
küpen als geeignet erwiesen.
Außerdem kann bei der Verwendung von Ultraschallwellen jede von zwei charakteristischen
Wirkungen solcher Wellen ausgenutzt werden. So kann einerseits die verwendete Vorrichtung
so ausgebildet sein, fdiaß die Aufspaltung des Dextrans durch eine als Kavitation
bekannte Wirkung erreicht wird. In diesem Fall kann die zu -behandelnde Flüssigkeit
unter oder annähernd unter Atmosphärendruck stehen. Andererseits kann die Vorrichtung
so ausgeblildet sein, daß Edie Aufspaltung ganz oder im wesentlichen durch die Kompressionsphasen
der Wellen erzielt wird.
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Dann steht das zu behandelnde Material vorzugsweise unter einem hinreichend
hohen Druck, um Kavitation zu vermeiden.
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Der zur Erzeugung der Hochfrequenzzwellen benutzte Schwingungserzeuger
besteht vorzugsweise aus Quarz, Turmalin od. dgl. Wenn relativ niederfrequente Wellen
benutzt werden sollen; dann kann der Schwingungserzeuger aus Metall bestehen.
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In der Zeichnung sind schematisch vier Ausführungsbeispiele charakteristischer
Vorrichtungen zum Behandeln von Dextran gemäß der Erfindung dargestellt.
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Die Vorrichtung nach Fig. I besteht aus einem Behälter von geeignetem
F as Fassungsvermögen, der sich aus einem unteren Teil a und einem oberen Teil b
zusammensetzt. Der untere Teil a hat einen Einlaß c und fder obere Teil b einen
Auslaß d für die Zirkulation irgendeiner geeigneten Flüssigkeit zum Übertragen der
Wellen, wie z. B. Öl, das eine dem Transformatorenöl entsprechende Beschaffenheit
besitzt.
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Im unteren Teil a des Behälters ist ein Kristallschwingungserzeuger
e mit Anschlüssen f, g zum Verbinden mit einem außen angeordneten Mittel zum Erregen
des Schwingungserzeugers vorgesehen. Beim Ausführungsbeispiel ist ober- und unterhalb
des Schwingffngserzeugers je ein Konus h vorgesehen, um Iden Ölstrom über den Schwingungserzeuger
zu lenken. Ferner- ist eine Aluminiumlinse i oder ein anderes geeignetes Mittel
vorgesehen, um das Wellenbündel nach oben gegen die noch zu beschreibende Reaktionskammer
zu leiten.
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Die Reaktionskammer sitzt in dem Teil b des Behälters koaxial zum
Schwingungserzeuger und enthält eine konzentrische Anordnung von zylindrischen Behältern
k, die aus Glas bestehen können. An gegenfiberliegenden Seiten der -Kammer vorgesehene
Verbindungen o> p sind an entsprechende Verbindungen m> n am Behälter angeschlossen,
damit- die Dextran enthaltende Flüssigkeit durch die Kammer zirkulieren kann. Die
Kammer hat konzentnsche Durchlässe, durch die die Flüssigkeit durch Idas' Schallbündel
hindurchfließen kann. Zwischen dem oberen Ende der Reaktionskammer und dem oberen
Ende des Behälters kann ein Reflektor q zum Zurückwerfen des Schallbündels durch
die Reaktionskammer vorgesehen sein.
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Bei einer Anwendungsart Ider beschriebenen Vorrichtung kann der Schwingungserzeuger
durch eine 2,5 kVA Krafteinheit erregt werden. Der Sivingungserzeuger, dessen Kristall
ungefähr 50 mm Durchmesser hat, wird mit einer Frequenz von etwa 2I5 kHz betätigt.
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Die zu behandelnde Flüssigkeit enthält anfänglich z. B. ungefähr
4 Gewichtsprozent Dextran. Vor der Behandlung in -der Reaktionskammer wird das rohe
Dextran mittels Aceton gefällt, gesammelt und gewaschen. Die überstehende Flüssigkeit
wird verworfen. Das rohe Polymere wird im reinen Zustand mit Wasser zu einem Gemisch
mit einem Gehalt von etwa 5 ovo Dextran angerührt. Der pH-Wert wird mittels verdünnter
Salzsäure oder Natriumhydroxyd auf ungefähr 7 eingestellt. Diese Flüssigkeit wird
durch die Reaktionslkammer geschickt.
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Die Durchfluß menge wird entsprechend geregelt, bis die ausströmende
Flüssigkeit die gewünschte, zwi schein 4 und 9 liegende relative Viskosität hat.
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Relative Viskosität bedeutet hier das Verhältnis der Viskosität von
6,Gewichtsprozent Dextran in Ioo ccm seiner wäßrigen Lösung zur Viskosität von Wasser,
gemessen bei Raumtemperatur. Dieses so vorbehandelte rohe Polymerisat wird dann
in der Reaktionskammer der mechanischen teilweisen Depolymerisation unterworfen.
Dem auf diese Weise gewonnenen Produkt wird Aceton in aus-reichender Menge zugesetzt,
um die unerwünschten Dextranmoleküle höherer Molekülgröße abzutrennen. Nach Abtrennung
dieser Teile wird nochmals Aceton zugefügt, um die erwünschten Dextranmoleküle mittlerer
Molekülgröße abzutrennen, worauf die verbleibende Flüssigkeit abgeführt wird. An
Stelle von Aceton kann auch Alkohol Verwendung finden.
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Bei der Ausführung nach Fig. 2 sind eine Mehrzahl von Reaktionsk.ammern2
in Serie geschaltet und von einer Kammer 3 umgeben, durch die Öl strömt, um die
Vorrichtung auf gleichmäßiger und entsprechender Temperatur zu halten. Jede Reaktionskammer
enthält an einem oder jeden Ende einen Kristallschwingungserzeuger 4. Die Schwingungserzeuger
werden- von einer 25 kVA Kraftquelle mit einer Frequenz von 750 kHz erregt.
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Die Reaktionsliammern bestehen aus Stahl. Ein Strom von isolierendem
Öl fließt vermittels entsprechend angeordneter Leitungen 5 um <die Vibratoren.
Bei dieser Ausführung ist kein Schallbündelreflektor vorgesehen. Auch bei diesem
Beispiel kann Rohdextran verwendet werden, wobei die vorangehende Fällung und Wiederauflösung
fortgelassen wird.
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Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist fdie Ausrüstung
im wesentlichen ähnlich der in Fig. I. Es ist aber im Gegensatz hierzu ein hörbarer
Schwingungserzeuger vorgesehen, der auf einen Wechselstrom von z. B. 5 kllz reagiert.
Der Schwingungserzeuger kann ein Metallkonus r sein, der durch einen über eine Spule
7 erregten Elektromagneten 6 betätigt wird, wobei der Konus unter den Arbeitsbedingungen
in Resonanz steht Nach einem-weiteren Beispiel kann ein Schwingüngserzeuger vom
Magnetostriktionstyp, wie in Fig. 4 dargestellt, Verwendung finden. Dieser wird
mit etwa 25 kllz betätigt. Der Schwingungserzeuger kann aus einem Stahlstab 8 bestehen,
der mit einer Magnetspule 9 vereinigt ist. Das Schallbündel
resultiert
aus yden oszillatorischen Änderungen Ider räumlichen Abmessungen des Stabes. Die
Spule kann von irgendeiner Wechsel stromquelle gespeist werden.
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Das Verfahren wird bei den genannten Beispielen bei einer Temperatur
von 20 bis 5oo C ausgeübt.
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Die zweckentsprechende Temperatur h'ängt von einer Anzahl von Veränderlichen
ab. Je höher z. die Frequenz ist, desto niedriger ist die wünschenswerte Temperatur.
Die Durchsohnittsgröße der Moleküle ist ein weiterer Faktor, ebenso die Viskosität
des wellenfortpflanzenden Mediums und der Elastizitätsmodul des Schwingungserzeugers.
Bei dem zuerst beschriebenen Beispiel ist eine Temperatur von 250 C als passend
angesehen.
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Auf die vorstehend dargelegte Weise kann die mechanische Depolymerisation
von Dextran bis zu dem gewünschten Grad auf leicht kontrollierbare Art und mit einem
Minimum an Materialverlust ausgeführt werden.
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Bisher ist die partielle Depolymerisation von zum Gebrauch als Blutplasmaersatz
bestimmten Dextran auf chemischem Wege erfolgt. Die Erfindung, welche sich Ider
mechanischen Wirkung von Schallwellen zum Zerkleinern großer Dextranmoleküle bedient,
verringert die Bildung von unerwünschten kleinen Molekülen und von Zuckern. Außerdem
wird aus dem Ausgangsmaterial eine größere Ausbeute an Dextran von geeigneter Molekulargröße
erzielt.
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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. So kann jeder geeignete Schwingungserzeuger verwendet werden.
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PAIENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur teilweisen Depolymerisation von
Dextran, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Dispersion von Dextran der mechanischen
Depolymerisationswirkung von Schallwellen unterworfen wird.