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Verfahren zur Herstellung eines Dextrans
Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur Herstellung eines Dextrans mit einem Molekulargewicht von 25000 bis
I00000 durch Depolymerisation nativen Dextrans, dessen Molekulargewicht zwischen
mehreren Millionen und mehreren hundert Millionen schwankt und das auf bakteriellem
Wege hergestellt werden kann.
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An sich ist es bekannt, die Riesenmoleküle des nativen Dextrans durch
eine Depolymerisation abzubauen, doch erfordern diese bekannten Verfahren zahlreiche,
recht kostspielige Verfahrensstufen.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Depolymerisation
des nativen Dextrans auf billigerem Wege durchzuführen, nach dem depolymerisiertes
Dextran für die verschiedensten Zwecke in steigendem Maße verwendet wird. Es dient
z. B. zum Verdicken von Flüssigkeiten in der Kosmetik, als Weichmacher bei Kunststoffen,
als Mittel zum Herstellen von Überzügen auf Papier, ferner bei Mischungen, die man
bei Erdölbohrungen verwendet, beim Bedrucken von Stoffen und bei . Nahrungsmitteln.
Der wichtigste Verwendungszweck des depolymerisierten Dextrans dürfte jedoch die
Verwendung als Blutersatzmittel sein, wofür ein mittleres Molekulargewicht von 75
ooo erwünscht ist.
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Erfindungsgemäß wird dabei, zwecks Depolymerisation, das native Dextran
mit Elektronen von hoher Energie bestrahlt. Die als Blutersatz geeignete Fraktion
wird dann in an sich bekannter Weise abgetrennt.
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Ein dazu geeignetes Gerät ist aus der USA.-Patentschrift 2 I44 5I8
bekannt. Es erzeugt in einem Rohr einen Elektronenstrahl, der durch eine Selbstinduktionsspule
beschleunigt wird und durch ein mit einer Folie aus rostfreiem Stahl abgedecktes
Fenster mit einer Energie von mindestens 230000 Volt unten aus dem Rohr austritt.
Unter Benutzung eines derartigen Gerätes wird das hochmolekulare native Dextran
in einem geschlossenen Behälter, der am besten aus Polyäthylen besteht, in die Bahn
der aus dem Fenster austretenden Elektronen gebracht. Die Elektronen durchdringen
das als Ausgangsstoff verwendete Dextran je nach Energie der Elektronen mehr oder
weniger tief, wobei eineDepolymerisation eintritt. Statt in Behältern eingeschlossen,
kann man das Dextran auch offen auf einem Förderband bestrahlen. Schließlich besteht
noch die Möglichkeit, die mit unbestrahltem Dextran beschickten Kapseln fortlaufend
unter dem Fenster vorbeizubefördern, und zwar mit einer Geschwindigkeit, die zu
der für die Depolymerisation gewünschten Strahlungswirkung führt. Unter Umständen
ist es auch erwünscht, das native Dextran in einer Schutzatmosphäre, z. B. Stickstoff,
Argon, Helium, Krypton oder Xenon, zu bestrahlen, um eine Koronabildung zu verhindern.
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Es wurde nun festgestellt, daß sich die besten Ergebnisse mit einer
Bestrahlungsdosis zwischen Ios und Ios, vorzugsweise jedoch von etwa I07 Röntgen
erzielen lassen.
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Nach einem derartigen bevorzugten Ausführungsbeispiel des Verfahrens
enthält die Kapsel dann etwa I5 g natives Dextran und wird mit io7 Röntgen bestrahlt.
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Wenn auf diese Weise etwa 2000 g bestrahltes und depolymerisiertes
Dextran hergestellt sind, bleicht man es wie folgt: 2 Teile bestrahltes Dextran
mit einem pH-Wert von I0,2 werden in 50 Teilen Wasser bei 450 C gelöst. Nach 30
Minuten bildet sich eine gelbiichbraune Suspension. Durch gelegentliches Schütteln
wird diese gleichförmig. Nach dem Abkühlen wird der pH-Wert mit Normalsalzsäure
auf etwa 5 eingestellt. Dann werden zum Entfärben 2 Teile Holzkohle und 2 Teile
einer Filterhilfssubstanz, wie Kieselgur, hinzugefügt. Diese Mischung wird dann
in einen Autoklav gegeben und darin bei 0,I75 Atmosphären Überdruck 15 Minuten lang
belassen. Nach dem Abkühlen und Filtrieren wird der pH-Wert der Suspension auf 5
eingestellt. Nach erneuter Behandlung in dem Autoklav mit einem weiteren Zusatz
von Holzkohle und dem Filterhilfsmittel, wiederum 15 Minuten lang, erhält man ein
klares, fast farbloses Erzeugnis. Behandelt man dieses dann ein drittes Mal im Autoklav
bei einem pH-Wert von 6, so erhält man ein farbloses Erzeugnis.
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Das mittlere Molekulargewicht des auf diese Weise erhaltenen depolymerisierten
Dextrans beträgt nach einem auf der Lichtstreuung beruhenden Meßverfahren 1,9 X
I0. Für die klinische Verwendung muß jedoch eine Dextranfraktion mit einem Molekulargewicht
von 25000 bis IOOOOO oder höher abgetrennt werden. Hierfür können die für diesen
Zweck bereits bekannten Verfahren, beispielsweise die fraktionierte Fällung mit
niederen, einwertigen, aliphatischen Alkoholen, wie Methylalkohol, Äthylalkohol,
Propanol, Butanol usw., angewandt werden. Im großen ganzen geht man dabei so vor:
Zunächst wird eine erste Fraktion niedergeschlagen, die hauptsächlich hochmolekulares
Dextran oberhalb des klinischen Bereiches enthält.
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Diese Fraktion wird dann entweder dem unbestrahlten nativen Dextran
wieder beigemischt, oder es wird gesondert bestrahlt. Dann fügt man weiteres Lösungsmittel
hinzu und erhält dadurch eine zweite Fraktion, deren Molekulargewicht annähernd
im klinischen Bereich liegt. Die dritte und letzte Fraktion besteht schließlich
aus niedermolekularem Dextran. Für die klinische Toter wendung behandelt man die
zweite Fraktion in uer üblichen Weise, z. B. nach dem von Bixler und seinen Mitarbeitern
entwickelten Verfahren (vgl.
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Industrial and Engineering Chemistry, 1953, S. 692 bis 765).
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Die Energie der beim Verfahren nach der Erfindung verwendeten Elektronenstrahlen
kann von 50000 bis 20 Millionen Volt betragen oder sogar noch höher bemessen sein,
je nach der Tiefe, bis zu der man das native Dextran bestrahlen will.
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Mangels besonderer Vorkehrungen würden die Elektronen in dem Raum
zwischen dem Fenster und der Kapsel durch die Luft zum Teil verschluckt werden.
Um diesen Energieverlust zu verringern, kann man in diesen Raum eine Vakuumkammer
einsetzen, welche zum Ein- und Austritt des Elektronenstrahles dünne Fenster hat.