DK163482B - Fremgangsmaade til fremstilling af en hydrofil polyether-polycarbonatmembran - Google Patents

Fremgangsmaade til fremstilling af en hydrofil polyether-polycarbonatmembran Download PDF

Info

Publication number
DK163482B
DK163482B DK096275A DK96275A DK163482B DK 163482 B DK163482 B DK 163482B DK 096275 A DK096275 A DK 096275A DK 96275 A DK96275 A DK 96275A DK 163482 B DK163482 B DK 163482B
Authority
DK
Denmark
Prior art keywords
membrane
process according
approx
membranes
weight
Prior art date
Application number
DK096275A
Other languages
English (en)
Other versions
DK163482C (da
DK96275A (da
Inventor
Willard Sheldon Higley
Paul Anthur Cantor
Bruce Sigmund Fisher
Original Assignee
Us Health
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Us Health filed Critical Us Health
Publication of DK96275A publication Critical patent/DK96275A/da
Publication of DK163482B publication Critical patent/DK163482B/da
Application granted granted Critical
Publication of DK163482C publication Critical patent/DK163482C/da

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D71/00Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/06Organic material
    • B01D71/50Polycarbonates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D67/00Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
    • B01D67/0002Organic membrane manufacture
    • B01D67/0009Organic membrane manufacture by phase separation, sol-gel transition, evaporation or solvent quenching
    • B01D67/0011Casting solutions therefor

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • External Artificial Organs (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Polyesters Or Polycarbonates (AREA)

Description

DK 163482B
i
Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af en hydrofil polyether-polycarbonatmembran til brug ved hæmodialyse, ved hvilken man anvender faseomdannelsesteknik.
5
Fra beskrivelsen til dansk patentansøgning nr. 3613/72 kendes membraner fremstillet af polyphenylenoxid, hvilke membraner i tykkelse varierer fra 50 til 500 micron svarende til fra 2 til 20 mils. Membranernes porer har meget stor diameter, og mem-10 branerne tilbageholder derfor kun stoffer med en molekylvægt på mere end ca. 70.000. De således kendte membraner egner sig derfor ikke til dialyse.
Fra beskrivelsen til dansk patentansøgning nr. 1579/73 kendes 15 en fremgangsmåde til fremstilling af ultra- og hyperfiltre-ringsmembraner af ethylcellulose, hvilke membraner tillader passage af forbindelser med en molekylvægt på op til 20.000 og helt eller delvis tilbageholder forbindelser med en molekylvægt over 20.000. De således kendte membraner kan anvendes til 20 koncentrering af opløsninger og til separering af opløsninger i forskellige fraktioner.
Endvidere kendes fra U.S.A. patentskrift nr. 3.133.132 en fremgangsmåde til fremstilling af en porøs membran, der er be-25 regnet til separering af opløste stoffer fra en opløsning.
Nærmere betegnet angår patentskriftet fremstilling af en cel-luloseestermembran, som er beregnet til afsaltning af saltvand .
30 Fremdeles kendes fra U.S.A. patentskrift nr. 3.3322.894 en fremgangsmåde til fremstilling af en polyviny1encarbonatmem-bran, der er anvendelig til udførelse af omvendt osmose og herunder afsaltning af saltvand.
35 Ingen af de fra ovennævnte litteratursteder kendte membraner kan imidlertid betegnes som en aromat isk-alifat i sk polycarbo-natmembran, der er dannet af en hydrofil polycarbonatcopoly-mer, og ingen af membranerne er en hæmodialysemembran.
DK 163482 B
2 Hæmodialysemembraner til anvendelse i den kunstige nyre fremstilles for tiden generelt af cellofanmaterialer. Det bedste af disse for tiden til rådighed stående materialer til dette formål har vist sig at være en cellulose, der er regenereret 5 fra en cuproammoniumopløsning, blødgjort med glycerol og kendes under varemærket "Cuprophan". Selv om "Cuprophan"®-mem-braner tilvejebringer ultrafiltreringshastigheder og clearance af opløste stoffer med lav molekylvægt indenfor de ønskelige intervaller for god hæmodialyse, er de stadig behæftet med 10 mange mangler, som hindrer dem i at være helt tilfredsstillende som hæmodialysemembraner. Visse toksiner, som det antages at være nødvendigt at fjerne fra blodet ved hjælp af hæmodialyse, er "middelmolekyler", dvs. molekyler med molekylvægte i området fra 300 til 5.000. Sådanne middelmolekyler passerer 15 gennem "Cuprophan"®-membraner med hastigheder, der er meget mindre end ønskeligt. Endvidere er brudstyrken og rivestyrken for Cuprophan-membraner mindre end ønskeligt for materialer, der benyttes til hæmodialyse, og deres holdetid er lav, tilsyneladende som følge af vandring af blødgøringsmiddel under 20 lagring. Endvidere har permeabi1 i teten af Cuprophan-membraner-ne vist sig at variere fra parti til parti samt at formindskes ved ældning. Endelig er det meget vanskeligt at frembringe adhæsion mellem Cuprophan og andre materialer og mellem Cuprophan og sig selv. Det er således vanskeligt at benytte forbed-25 rede hæmodialysekonstruktioner, som kræver læksikre rum, hvilket beror på membranmaterialet til afspærring af blod fra dia-lysatopløsning og blod og dialysatopløsninger fra atmosfæren.
Ved forsøg på udvikling af hæmodialysemembraner med mekaniske 30 egenskaber og transportegenskaber, der er overlegne i forhold til Cuprophans egenskaber, har det tidligere været foreslået at fremstille membraner af polyether-polycarbonat-blokcopolyme-re indeholdende en restmængde hydrofobe, aromatiske polycar-bonatblokke, der bibringer sejhed, og hydrofile polyether-35 blokke, som bibringer permeabilitet for vand og opløste stoffer. Polycarbonatsystemet blev valgt til udvikling af dialysemembraner som følge af de fremragende mekaniske egenskaber,
DK 163482 B
3 som i handelen gående polycarbonat udviser, den meget lave thrombogenic itet, som korrekt hepariniserede polycarbonatover-flader udviser, letheden ved formning af denne polymertype til forskellige former, såsom film og fibre, og de mange syntetis-5 ke muligheder for kemisk modifikation af det grundlæggende a-romatiske polycarbonatgrundskelet med henblik på opnåelse af ønskede membrantransportegenskaber. Som omtalt i "Proceedings of the 5th Annual Contractors' Conference of the Artificial Kidney Program of the National Institute of Arthritis and Me-10 tabolic Diseases", U.S. Department of Health, Education and Welfare (1972), side 32-33, blev gelatinerede membraner fremstillet ud fra polyether-polycarbonat-blokcopolymere ved hjælp af en faseomfannelsesteknik, dvs. støbning af en opløsning af copolymeren i et passende opløsningsmiddel på en underlags-15 overflade til dannelse af et lag, som kun delvis får lov til at tørre, og som derpå dyppes i et flydende gelatineringsme-dium, i hvilket copolymeren er uopløselig, men som er blandbart med opløsningsmidlet, under anvendelse af chloroform som støbeopløsningsmidlet, og methanol som galatineringsmediet. De 2Q gelatinerede membraner, som resulterer af en sådan procedure, viste sig imidlertid, selv om de viser sig betydelig bedre end Cuprohhan-membraner i henseende til deres permeabilitet for opløste stoffer i middelmolekylområdet, at være behæftet med flere ulemper ved deres praktiske anvendelse som hæmolysemem-25 braner. Først af alt var deres ultrafiltreringshastigheder 2 til 5 gange så store som for "Cuprohan"®-membraner, hvilket ville være klinisk uacceptabelt for hæmodialyse, som den i øjeblikket udføres, på grund af muligheden for at afvanding af patienten finder sted under behandlingen. For det andet var 30 deres brudstyrke ikke større og i mange tilfælde mindre end brudstyrken af "Cuprophan"®-membraner. For det tredie indebar forsøg på kontinuerlig støbning af membranen på maskineri af produktionstypen i bredder, der er passende til anvendelse i kommercielle hæmodialysatorer, yderligere problemer, som gjor-35 de methanol gelatiner ingsproceduren uigennemførlig til kommerciel hæmod i a 1ysemembranfremst i 11 i ng.
DK 163482 B
4
Det mest alvorlige problem, man stødte på, var den hyppige forekomst af kraftig gennemsivning af albumin gennem membranerne under ultrafiltreringsforsøg, hvilken gennemsivning viste sig at skyldes huller eller andre defekter i den ultratynde 5 overflade af membranen, der danner barrieren mellem blodet og dialysatet eller den strømmende opløsning. Alle disse membraner omtales som værende "anisotope" eller "skinned", hvilket betyder, at deres to sider er betydeligt forskellige fra hinanden, idet den ene side er relativt glat, og den anden side 10 er relativt ru og porøs. Den glatte side er "spærre"-1 åget, som vender mod blodet under hæmolyse og er ganske tynd, dvs. af størrelsesordenen 0,05 til 0,2 micron. Det øvrige af membranen fungerer blot som en understøtning og er ca. 25 til ca.
30 micron tykt. Ubeskadtheden af spærrelaget er afgørende for 15 funktionen af membranen under dialyse. En hvilken som helst perforering, punktur eller andet indgreb på spærrelagets integritet ødelægger brugbarheden af membranen, og alle materialer, der er i kontakt med membranen, siver blot igennem. Det har nu vist sig ved hjælp af elektronmikroskopi, at de metha-20 nol-gelatinerede polycarbonatmembraner dannes med deres spærrelag på den side af membranen, som er i kontakt med den støbende overflade, i stedet for den side af membranen, der vender mod luften under tørring. Betydningen af dette faktum er, at kontinuerlig støbning af disse membraner på maskineri af 25 produktionstypen involverer kontinuerlig afskrælning af det fine spærrelag fra den støbende overfalde under processen, hvilket gør det næsten umuligt at bevare spærrelagets integritet og at opnå en membran, der er egnet til anvendelse ved hæ-modialyse. Det viste sig endvidere, at lang tids udsætning af 30 membranen for methanol påvirker membranegenskaberne, hvilket derved nødvendiggør hurtig og omfattende skylning eller vask-ning af membranen til fjernelse af methanolen derfra og erstatte den med vand med henblik på at give membranen en passende holdetid. Et yderligere problem, som viste sig, var u-35 gennemførligheden af at benytte store voluminer methanol som gelatineringsmediet som følge af udgiften til og toksiciteten og antændeligheden af dette materiale.
DK 163482 B
5
Den foreliggende opfindelse tager derfor sigte på fremstilling af hæmodialysemembraner med forbedret permeabilitet overfor opløste stoffer i middelmolekyle-området sammenlignet med de for tiden til rådighed stående hæmodialysemembraner, samtidig 5 med bevarelse af klinisk acceptable ultrafiltreringshastigheder samt klinisk acceptabel clearance af opløste stoffer med lav molekylvægt.
Et andet sigte med opfindelsen er at opnå hæmodialysemembraner 10 med forbedret brudstyrke og rivestyrke sammenlignet med de for tiden til rådighed stående hæmodialysemembraner.
Et yderligere formål med opfindelsen er at tilvejebringe hæmodialysemembraner med forbedret holdetid sammenlignet med de 15 hæmodialysemembraner, som for tiden står til rådighed. Yderligere er det et sigte med den foreliggende opfindelse at opnå hæmodialysemembraner med forbedret forseg1e1 ighed i forhold til de nuværende hæmodialysemembraner med henblik på at muliggøre læksikre hæmodialysatorrum ved hjælp af simpel varmefor-20 segling af membranerne.
Dette opnås ved hjælp af en fremgangsmåde af den indledningsvis omtalte art, som er ejendommelig ved, at man på overfladen af et underlag med en glat finish støber et lag støbeopløsning 25 med en viskositet i intervallet fra ca. 5 til ca. 30 Pa.s omfattende en polyether-polycarbonat-blokcopolymer, som består af 5-35 vægt% gentagende polyalkylenethercarbonatenheder og fra 95 til ca. 65 vægtdele gentagende bisphenol A-carbonaten-heder, og som har en molekylvægt på 50.000 til ca. 750.000 30 bestemt ved måling af det logaritmiske viskositetstal, og et med vand blandbart organisk opløsningsmiddel sammen med et co-opløsningsmiddel, der fungerer som kvældemiddel for copolyme-ren, tørrer nævnte lag til delvis fordampning af opløsningsmidlerne derfra, neddykker det delvis tørrede lag i vand til 35 dannelse af en geleret membran og fjerner den gelerede membran fra underlagets overflade.
DK 163482 B
6
Ved anvendelse i et hæmodialyseapparat har den ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen fremstillede membran egenskaber til fortrinsvis at fjerne molekyler med middelstor molekylvægt fra blod.
5
Membranen fremstillet ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen er betydelig bedre end membranerne fremstillet af de hidtil kendte materialer, f.eks. "Cuprophan"®, på følgende områder.
10 1. Polycarbonatmembraner muliggør en clearance af vigtige "middelmolekyler”, der er indtil tre gange større end muligt med nCuprophan"®-membranen ved sammenligningsforsøg.
2. Brudstyrken af polycarbonatmembraner er 1% - 2 gange så 15 stor som brudstyrken af ,,Cuprophan"®-membraner.
3. Bredden af membranegenskaber, som kan opnås med polycarbo-nater, er betydelig og kan indrettes efter behov som ønsket.
20 4. Polycarbonatmembraner er stivere end "Cuprophan"®-membraner i våd tilstand. Denne egenskab resulterer i tyndere blodlag i dialysatorer, mere effektiv dialyse og mindre blod-priming vo-1 umen.
25 5. Polycarbonater er varmeforseglel ige i våd eller tør til stand, hvilket muliggør en stor bredde i dialysatorudform-ni ngen.
6. Som følge af polycarbonatmembraners større dialyseeffekti-30 vitet fås en væsentlig forkortet dialysetid (9 timer/uge) sammenlignet med "Cuprophan"®-membraner.
I en udførelsesform for fremgangsmåden ifølge opfindelsen har polymeren en molekylvægt i intervallet fra 200.000 til 500.000 35 bestemt ved måling af det logaritmiske viskositetstal. Herved opnås ultrafiltreringshastigheder, som er klinisk acceptable til anvendelse ved hæmodialyse.
DK 163482 B
7
Fremgangsmåden ifølge opfindelsen er let og økonomisk at tilpasse til maskinprodukt ion i stor skala uden svækkelse af u-skadtheden af membranens spærrelag.
5 Dette opnås ifølge opfindelsen ved fremstilling af en gelatineret polycarbonatmembran udfra en polyether-polycarbonat-blokcopolymer ved hjælp af den faseomdannelsesteknik, som anvender et vandigt gelatineringssystem med vand som gelatineringsmedium og et med vand blandbart organisk opløsningsmiddel 10 som støbeopløsningsmiddel.
Det har vist sig, at gelantinerede polycarbonatmembraner fremstillet på denne måde med vand som det geldannende medium formes med deres spærrelag på den side af membranen, som vender 15 mod luften under tørring, i stedet for på den side af membranen, som er i kontakt med støbeoverfladen, således som det er tilfældet for methanolgelatinerede polycarbonatmembraner, hvilket gør det muligt for den gelatinerede membran let at blive fjernet fra støbeoverfladen uden forringelse af uskadtheden af 20 det fine spærrelag, hvorved maskinprodukt ion i stor skala af sådanne membraner gøres praktisk gennemførlig. Anvendelsen af vand som geldannende medium i stedet for methanol letter også mask i nprodukt i on i stor skåle, som følge af at vand selvsagt er mindre dyrt, ikke-toksisk og uantændeligt, og brugen af 25 vand eliminerer også nødvendigheden af omfattende skylning eller vaskning af membranen med henblik på fjernelse af det geldannende medium derfra, således som det var krævet ved metha-nolgelatinering. Det har også vist sig, at de vand-gelatinere-de polycarbonatmembraner har en betydelig højere styrke end 30 både methanolgelatinerede polycarbonatmembraner og de metha- nolgelatinerede "Cuprophan"®-membraner. Gelatinerede polycarbonatmembraner fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse har endvidere vist sig at være betydelig overlegne i forhold til "Cuprophan"®-membraner i henseende til deres permeabi1 ite-35 ter overfor opløste stoffer i middel-molekylområdet, medens ultrafiltreringshastigheder og celarance af opløste stoffer med lav molekylvægt bevares sammenlignet med hvad der er til-
DK 163482 B
8 fældet for "Cuprophan"®-membraner. Det har endvidere vist sig, at ultrafiItreringshatighederne for membranerne fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse kan styres til niveauer, som ved hjælp af korrekt valg af molekylvægten af polyether-5 polycarbonat-blokcopolymeren, der benyttes til fremstilling af membranen, kan sammenlignes med ultrafiltreringshastighederne for "Cuprophan"®-membraner.
Polycarbonatmaterialet, af hvilket de forbedrede hæmodialyse-10 membraner fremstilles ifølge den foreliggende opfindelse, er en polyetherpolycarbonat-blokcopolymer, som indeholder fra ca.
5 til ca. 35 vægt% af polyetherkomponenten. Det har vist sig, at denne mængde polyetherblokke gør det normalt hydrofobe po-lycarbonat tilstrækkelig hydrofilt til at gøre det egnet til 15 anvendelse som en hæmodialysemembran. Sådanne blokcopolymere kan f.eks. fremstilles ved hjælp af fremgangsmåden ifølge Goldberg (Journal of Polymer Science; Part C, nr. 4, side 707-730 [1963]), ved hvilken en comonomerblanding af fra ca.
95 til ca. 65 vægt% 2,2-(4,4'-dihydroxydiphenyl)propan, der 20 generelt kendes som bisphenol A, og tilsvarende fra ca. 5 til ca. 35 vægt% af en polyetherglycol, såsom polyethylenglycol, omsættes med et carboxylsyrederivat, såsom phosgen. En polyethylenglycol, der har vist sig at være særlig egnet, er "Carbowax®6000", som er en polyethylenglycol med en gennem-25 snitlig molekylvægt på 6700, selv om polyethylenglycoler med andre molekylvægte også kan benyttes, såsom eksempelvis "Car-bowax®600", "Carbowax®1000" og "Carbowax®4000", som er polyethylenglycoler med molekylvægte på henholdsvis 600, 1000 og 4000. Polyetherglycoler ud over polyethylenglycoler kan også 30 benyttes, såsom eksempelvis polypropylenoxid-polyethylenoxid-blokcopolymere, der er eksemplificeret ved repræsentanter fra "Pluronic"®-diolserien, såsom "F1uronic®F68".
Polyether-polycarbonat-blokcopolymere med molekylvægte gående 35 fra ca. 50.000 til ca. 750.000 kan hens igtsmæsæsigt fremstil les på den ovennævnte måde. Et foretrukket molekylvægtinterval går fra ca. 200.000 til ca. 500.000, eftersom det har vist
DK 163482 B
9 sig, at membraner fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse udfra polyetherpolycarbonat-blokcopolymere med molekylvægte indenfor et sådant foretrukket interval udviser ultrafiltreringshastigheder, som kan sidestilles med "Cuprophan"®-5 membraners ultrafiltreringshastigheder og derfor ligger indenfor det interval, som er klinisk acceptabelt til anvendelse ved hæmodialyse.
Støbeopløsninger til anvendelse ved fremgangsmåden ifølge den 10 foreliggende opfindelse fremstilles ved opløsning af polyether-polycarbonat-blokcopolymeren i et med vand blandbart organisk opløsningsmiddel for copolymeren. Opløsningsmidlet har fortrinsvis et kogepunkt indenfor intervallet 50 til 85°C med henblik på optimal støbning ved stuetemperatur. Det foretrukne 15 opløsningsmiddel er 1,3-dioxolan, som har en passende kombination af høj opløsningsmiddelkraft for copolymeren, blandbarhed med vand og et kogepunkt på 75-76°C. Andre egnede opløsningsmidler, som kan benyttes, omfatter 1,3-dioxan, 1,4 dioxan, te-trahydrofuran, butyrolacton, acetonitril, cel 1 osol veacetat, 20 dimethyl formamid, pyridin og blandinger deraf. Chloroform, som tidligere har været foreslået til anvendelse som et støbeopløsningsmiddel ved methanol-gelatineringen af polycarbonat-membraner, er ikke egnet, eftersom den ikke er blandbar med vand.
25
Støbeopløsningerne er generelt sammensat således, at de har et totalt indhold af faste stoffer fra ca. l til 20 vægt% med henblik på frembringelse af doper, som i viskositet går fra ca. 5 til ca. 30 Pa.s. Indholdene af fast stof går typisk fra 30 ca. 10 til ca. 20 vægt% med henblik på frembringelse af viskositeter fra ca. 7 til ca. 25 Pa.s, som er det foretrukne interval. Et kvældemiddel, såsom di methylsu1foxid, sættes fordelagtigt til støbeopløsningen i mængder fra ca. 10 til ca. 75 vægt% af copolymeren, idet det foretrukne interval går fra ca.
35 15 til ca. 25 vægt% af copolymeren. Tilsætningen af kvældemid- let har vist sig at forøge permeabi1 i teten af den resulterende membran. Andre kvældemidler, som har været benyttet, omfatter
DK 163482 B
10 dimethylformamid, dimethylacetamid, acetami d, formamid og py-r i d i n .
Fremstillingen af polycarbonatmembranen kan udføres på konti-5 nuerlig måde ved hjælp af en skraber under støbning af støbeopløsningen på en bevægende overflade med en glat overfladefinish, såsom et belagt slippapir. Den godt filtrerede (10 pm) støbeopløsning føres fortrinsvis til en beholder, der er placeret foran skraberen, ved hjælp af en portioneringspumpe med 10 positiv forskydning. Beholderen har endeledeorganer til styring af bredden af membranlaget. Tykkelsen af membranlaget styres ved indstilling af mellemrummet mellem kniven og den bevægende båndoverflade, hvilket mellemrum sædvanligvis indstilles til opnåelse af en endelig membrantykkelse på 25,4 til 15 38,1 x 10_6m.
Den netop støbte og våde hinde får lov til at lufttørre ved temperaturer gående fra ca. 20 til ca. 30°C i et tidsrum, der går fra ca. 1,0 til ca. 5,0 minutter med henblik på delvis 20 fordampning af opløsningsmidlet derfra, idet tørretiden be stemmes af såvel båndhastigheden som tørrestrækningen. Den delvis tørrede hinde gelat i neres til frembri ngelse af den endelige membran ved hjælp af dypning i et vandbad samtidig med at den stadig klæber til det bevægende bånd. Gelatineringsbad-25 temperaturen kan varieres fra ca. 0 til ca. 40°C , idet det foretrukne interval er fra 20 til 30°C . Efter gelatinering skrælles membranen af fra det bevægende bånd og vikles separat fra båndet op på en cylindrisk kerne. Membranen vaskes til slut grundigt med deioniseret vand til fjernelse af de sidste 30 spor af opløsningsmiddel og kvældemiddel og lagres i en lukket plastpose eller en anden beholder indeholdende vand og et steriliserende middel, såsom formaldehyd. Den endelige tykkelse af membranen varierer generelt fra ca. 25,4 til ca. 38,1 x 10-6m, afhængigt af knivgabets indstilling, støbeopløsningen's 35 viskositet og båndhastigheden.
Opfindelsen illustreres nærmere i de følgende eksempler.
DK 163482 B
11
Eksempel 1
En blanding af 491 g af polyether-polycarbonat-blokcopolymeren opnået ved omsætning af phosgen med en comonomerblånding af 5 "bisphenol A" (75 vægt%) og "Carbowax®6000" (25 vægt%), og med et grænseviskositetstal på 1,7 (i chloroform ved 25°C) svarende til en molekylvægt på 377.000, 3146 g 1,3-dioxolan og 98,2 g dimethylsulfoxid blev langsomt omrørt, indtil opløsning fandt sted (ca. 8 timer). Den rå opløsning blev i et trykfil-10 ter ved 3,1 til 4,5 atm filtreret gennem en polypropylenfilt eller gennem 25 μιη porøs asbestpiademedium til fjernelse af en lille rest af fint uopløseligt materiale. Den resulterende støbeopløsning har en viskositet på 16 Pa.s. ved 25°C.
15 Ca. 1,9 liter af ovennævnte 10 pm filtrerede støbeopløsning blev via en skraber støbt på overfladen af et 40,6 cm bredt bevægende bånd, som bevægede sig med en hastighed på 71,9 cm pr. min. Beholderens ende-ledeorganer blev indstillet til frembringelse af en støbt hinde med en bredde på 39,4 cm, idet 20 mellemrummet mellem skraberen og den bevægende båndoverflade blev indstillet på 177,8 x 10“6m. Disse dimensioner tilveje-bringer prøver, som er egnede til anvendelse i Ki i 1-dialysatoren. En total tørretid for den støbte hinde på 2,54 min. fik lov at hengå før gelatinering i et vandbad. Den omgivende 25 lufts temperatur blev holdt på 24,7± 0,4°C, og temperaturen af gelatineringsvandbadet blev holdt på 25± 0,5°C. Efter gelatinering blev den resulterende membran trukket af fra det bevægende bånd og separat fra båndet viklet op på en cylindrisk kerne. Ialt 53,95 m membran blev således fremstillet i løbet 30 af et tidsrum på 75 minutter. Membranen blev vasket i en strøm af deioniseret vand og opbevaret i en forseglet polyethylen-pose indeholdende 2% vandig formaldehyd.
Den som ovenfor anført fremstillede polycarbonatmembran viste 35 sig at have fysiske egenskaber og permeabi1 itetsegenskaber som anført i den efterfølgende tabel 1. Med henblik på sammenligning anføres tilsvarende værdier for en typisk prøve af
DK 163482 B
12 "Cuprophan"®PT150 membran. Permeabi1 itetsegenskaberne blev bestemt i en dialyseforsøgscelle af den type, som er udformet af the National Bureau of Standards.
5 TABEL 1
Polycarbonat- membran ifølge "Cuprophan"®PT _eksempel 1 150 membran Vådtykkelse, m 33 x 10~6 22,9 x 10“6 10
Relativ brudstyrke, cm Hg 30 20
Ultrafiltreri ngshastighed ved 37°C, 200 mm HgåP, ml/m2- time-mm Hg 3,6 3,9
Diffusionspermeabilitet ved 15 37eC, cm/min (xlO4) (molekyl vægt af fast stof i parentes) natriumchlorid (58,4) 709 707 vitamin B12 (1355) 101 46 human serumalbumin (60.000) 0 0 20 -
Det fremgår af dataene i tabel 1, at polycarbonatmembranen fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse, som har ca.
40% større tykkelse med "Cuprophan"®-membranen og ca. samme ultrafiltreringshastighed og permeabilitet overfor natri um-25 chlorid, som er et opløst stof med en repræsentativ lav molekylvægt i blod, udviser en 50% højere brudstyrke og en 120% højere permeabilitet overfor vitamin Bi2> som er et eksempel på et opløst stof med middelmolekylvægt, medens den er fuldstændig uigennemtrængelig for serumalbumin, der er en kompo-30 nent med høj molekylvægt i blod, hvis fjernelse fra blodet under hæmodialyse ikke er ønskelig.
Det har yderligere vist sig, at polycarbonatmembranen fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse er betydelig sti-35 vere i våd tilstand end "Cuprophan,,®-membraner. Dette er vigtigt ved hæmodialyse i henseende til bevarelse af en tynd blodhinde, et større areal blod til dialyse og et lavt blod-
DK 163482 B
13 priming volumen. Polycarbonatmembranen ifølge den foreliggende opfindelse er endvidere varmeforseglelig, hvilket muliggør større bredde i hæmodialysatorudformningen. Endvidere har polycarbonatmembranen ifølge opfindelsen vist sig at være ikke-5 toksisk ved en række in vitro- og dyreforsøg, og at være forligelig med blod, og membranens thrombogenicitet er ca. den samme som for "Cuprophan"®-membraner in vitro.
Undersøgelse af polycarbonatmenbranen fremstillet ifølge ek-10 sempel 1 under anvendelse af vand som gelatineringsmedium ved hjælp af scanderende elektrofotomikroskopi viste, at den side af membranen, der vendte mod luften under tørring, var glat-tere og mere jævn end den side af membranen, som var i kontakt med støbeoverfladen, hvilket viser, at membranen blev dannet 15 med sit spærrelag eller aktive lag på den side af membranen, der vender mod luften under tørri ngen, i stedet for den side af membranen, som er i kontakt med støbeoverfladen, således som tilfældet er for methanol-gel at inerede polycarbonat-mem-braner. Den kontinuerlige aftrækning af membranen fra den be-20 vægende båndoverflade har således ingen skadelig virkning på membranens fine spærrelag, hvilket gør maskinfremsti 11ing af membranen i stor skala gennemførlig. Den vand-gelatinerede polycarbonatmembran fremstillet ifølge eksempel 1 viste sig også at have en meget finere og mere ensartet ultragelstruktur 25 end en lignende membran fremstillet ved hjælp af methanol gela-tinering. Dette afspejles i den betydelig højere styrke af de vandgel at inerede polycarbonatmembraner, som har vist sig at have brudstyrker, der er 50-70% større end brudstyrkerne for de tilsvarende methanolgelatinerede polycarbonatmembraner.
30
Det vil således fremgå, at fremgangsmåden ifølge opfindelsen muliggør maskinfremsti 11 ing i stor skala af polycarbonat-mem-braner, som er anvendelige til hæmodialyse, og som udviser forbedret styrke og forbedrede permeabi1iteter overfor opløste 35 stoffer i middel-molekylområdet sammenlignet med for tiden til rådighed stående hæmodialysemembraner, samtidig med bevarelse af ultrafiltreringshastigheder indenfor det klinisk acceptable
DK 163482B
14 interval med hensyn til undgåelse af afvanding og også bevarelse af clearance af opløste stoffer med lav molekylvægt indenfor det klinisk acceptable interval med henblik på undgåelse af lav molekylvægt - udmatte!sessyndrom.
5
Eksempel 2
Dette eksempel viser effektiviteten af til støbeopløsningsmaterialet tilsat kvældemiddel i henseende til forøgelse af per-10 meabiliteten for vand og opløst stof af polycarbonatmembraner fremstillet ifølge den foreliggende opfindelse.
Gelatinerede membraner blev støbt under identiske betingelser ud fra støbematerialer indeholdende en polyether-polycarbonat-15 blokcopolymer opnået ved omsætning af phosgen med en comono-merblanding af "bisphenol A" (75 vægt%) og "Carbowax®6000" (25 vægt%) og med et grænseviskositetstal på 1,2 (i chloroform ved 25eC), svarende til en molvægt på 190.000. Støbeopløsningsmaterialerne indeholdt varierende mængder af kvældemidlet dime-20 thylsulfoxid (DMS0). Egenskaberne af de resulterende polycarbonatmembraner, som funktion af mængden af DMSO-kvæl-demiddel i støbematerialet, er opført i tabel 2. Tilsvarende værdier er til sammenligning anført for en typisk prøve af "Cupro-phan"®PT-150.
25 30 35
DK 163482 B
15
O
LO
H
I— to O. I O) © O * s ι-t to
SZ X I
ro Oi cn
JC V CO O) OCOCMCMlOCMrtO
Q CM O - LO CO CO tO CM LO
O I CM rH T-H rf Hi CM rH T-H
ί α.
3 α to o
tH
x
CM
CO
£_ CO - rHrHLOrf'itOCMO
03 t-H O »iCOi-tlOCnCMCM
E to T-H rH lO W CO CM rH tH
m i
I- CM O
Λ rH
E r- X
Φ 01 LO
s a ' co _ _ -p E cm o cm e- c-cicncnocMcoo ro ro co c- - o rH cn -M- tn o · i E tn M LOIOCMCMt-Ht-h O to
XI 03 I
£_ O
(0 tu 1-H
o σ x >r- «cf O _
CM r— Q O - O to OCOCOCMC-rHlOO
O H_ Ifl -i — C— t-η CM 01 ΟΪ C-
_I Q. ·γ- CM rH CO "Cf CM rH
LU
CO
< O
V- C
-r-
C
tn 5
1 - -P
ο. -p tn o σι σ φ ίΰ CJ r-
£2 >o 'CL
Q lO Ul O O
-P O CM ΠΙ o tn -p s lo c.
σε cm o -r- i— φ 4- >1 Ό ^ i- -P 03 -P o <U 3 03 > D) o E "O Φ E ffi ° > i— o: ·>- -p > I— o Dit' ®r ° O X ·<“ -l-r >> ^ 10 CL ί- -PI T- -X rt w o in >- 03 ED) 4- ®CM -i- i— . CO c ro x e noi. tn «-> — ··"
i- lO t III S ® E Φ “ rH —' O’ E
_Q T-H D) r— 03 — W r— 'rH v 3
E EdPCEEtUOrHCO' -Q
φ *1- t_ — 4H -r— - rH CO O ' ' 1 2; j_ * » t_ ' 03^f C 1- O rH to IOO10 o. ro ~σ ro o. o. o ro o to r-* ^ o e tn f—· l <i tn rH i— <— ·— 1 ' cm 3 o ·— o -ρ σ) c x ro x c rotoi- co ro x — x o — cl o m- 03-1-1 tn — ro
2 .X Ό ·” -r- E O C S- IC O W
QJ£ C 4- E W C T- 3 -P ·<- > X C C
> -i- roe 3 *r* -i- tn -p tn α. ·τ- ·>- c
g +J "D £_ 4- E 4- t- C ro C W 4- r— (C
ro -o ch-’04-v^o+j·'- ro*1" om- d e j-hj ror-o··- e-p ro s_ t- i-x ro c 3 CD > > o to O O in 2 3 O 3 0- o: M x
DK 163482 B
16
Dataene i tabel 2 viser tydeligt den udtalte virkning af at sætte DMSO til støbeopløsningen i henseende til graden af membrankvældning målt ved hjælp af membran-vådtykkel se og -vandindhold med resulterende forøgelse af membranpermeabi1i-5 tet overfor vand og forskellige opløste stoffer. Polycarbonat-membranen fremstillet under anvendelse af støbematerialet, der ikke indeholder noget kvældemiddedl, udviste permeabi1 itetse-genskaber, der kan sidestilles med egenskaberne af en typisk "Cuprophan"®PT150-membran. Tilsætning af den første mængde 10 DMSO-kvældemiddel (2 g pr. 15 g polymer) til støbematerialet ses at have næsten fordoblet vandindholdet og tredoblet den hydrauliske permeabilitet (målt ved hjælp af ultrafiltreringshastighed) af membranen samt at have forøget permeabi1 i teten overfor alle de afprøvede opløste stoffer. Graden af permeabi-15 1 itetsforøgelse steg med molekylstørrelsen af opløst stof, idet 24-37% højere værdier blev iagttaget i tilfælde af mindre mængder opløste stoffer, såsom urinstof og creatinin, og en meget tydelig forøgelse på 160% blev fundet for inulin, som er et typisk eksempel på et opløst stof i det øvre "middelmoleky-20 le"-interval. Yderligere stigning af mængden af kvældemiddel i støbematerialet (til 4 g pr. 15 g polymer) ses at have forøget pol yearbonatmembranens vandindhold og vandpermeabi1 i tet yderligere, idet permeabi1 i teten overfor opløste stoffer med mindre molekylvægt kun blev forøget en smule (2-7%) (dvs. natri-25 umchlorid, urinstof, creatinin og urinsyre), medens der stadig skete en væsentlig forøgelse af "middelmolekyle"-permeabi1ite-ten (henholdsvis 22, 24 og 60%'s forøgelse for phosphat, raf-finose og inulin). Betydningsfuldt er det, at polycarbonatmem-branerne fuldstændig afviser albumin, selv når væsentlige 30 mængder kvældemiddel er sat til støbematerialet.
Eksempel 3
Dette eksempel tjener til illustration af effektiviteten af 35 flere coopløsningsmidler - kvældemidler til forøgelse af po-lycarbonatmembranens permeabilitet, når de sættes til membran-støbeopløsningsmaterialet.
DK 163482 B
17 i
Støbeopløsninger blev fremstillet ud fra følgende materiale under anvendelse af en polyether-polycarbonat-blokcopolymer, opnået ved omsætning af phosgen med en comonomerbland ing bestående af "bisphenol A" (75 vægt%) og "Carbowax 6000" (25 5 vægt%) og med et grænseviskositetstal (i chloroform ved 25*C) på 1,52 svarende til en molekylvægt på 301.000
Komponent Vægt i g 10 Polyether-polycarbonat-blokcopolymer 40,0 1,3-dioxo1 an 256,2
Kvældemiddel 8,0
Membraner blev fremstillet ud fra hvert materiale ved hjælp af 15 manuel støbning under identiske betingelser på glasplader ved stuetemperatur og ved gelatinering i vand ved 25°C efter varierende tørretider. De fysiske egenskaber og permeabi1 itetse-genskaberne bestemt for disse membraner er opført i tabel 3.
20 25 30 35
is DK 163482 B
o—» ο"—» •P O Ό Φ »w --* L.
L. | S)
s I
p
G <U S
<u > σ> t~ to E
Ό Ό Q t- O CO CO
•i- C G ' CO - «Η I
00| X 3 G 00 li) ΙΛ O _J _ _ <u 4- ε |— ·ρ- 3 -P ^ (fl O «tf
i— LO . CO LO (O H r-< O I O
X ». v *- * »- ·. > H
-C CO OH 1Ό1 lO(M <N X
•P -«tf «tf CO 00 00 *tf E'-' (U \
S >— C
•r- e τα E
~ N
E
_, _ _ E O
E
'tf LO C~- G P 00 LO CO CO CO (3 -—·
Ό 0) "tf ' «tf ' rH O O
•i- G »tf 10 CO LO CM O CM o E (C _ _ _ t- (0 .X '00 E (Λ O — CM I G C o
O <U t- -P
4- σι π oo Φ i—o <D η «ί h 't co h —-p > ' C ......
si co ra cm t> 'tf -tf r-ι ό — -P G CO «tf 00 «tf CO *tf d)-r-
CO (DG JZ .G
E E Dl CO
_I *1— <U -Γ- <1) tu os —» -p e
£D O Ό CO G
< —w (0 φ
I- g G
'-H LO 'tf · I—
LO CO CO C- rlrl U.O
'00 'O 'O · (0
CO LO CM LO COCO 3 Z
C (OG! "O t— t-i| ·ι- LO rM CO r-t «tf CO C- G ' ' ' ' ' - ' >00 OlOLO'tf'tfr-f —~
CL CO «tf CO «tf CO «tf G
O)
O — X
o (0
LO —' E
CM O
Ξ ό n <u φ > g .x
d) (UG
vi -p in >
• -P I— -P
(0 3 <u tn CL C .X T3 i- ·Ι- Λ£ 3
<U * E > G
Ό -P LO o to H CQ
(D TJ <D > O CM
i— -r- -P T5 ' '
(0 E ·<- ·>- Ή CM CM (U
•r- 0) U) -P i— G -D O Φ σ
<U ι— Λί G Q
P (fl G Z
(0 > ·>" ® S S«£ > H- *

Claims (11)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af en hydrofil polyether- polycarbonatmembran til brug ved hæmodialyse, ved hvilken man anvender faseomdannelsesteknik, kendetegnet ved, at man på overfalden af et underlag med en glat finish støber et lag støbeopløsning med en viskositet i intervallet fra ca. 5 15 til ca. 30 Pa.s omfattende en polyether-polycarbonat-blokcopo-lymer, som består af 5-35 vægt% polyalkylenethercarbonatenhe-der og fra 95 til ca. 65 vægt% gentagende bisphenol A-carbo-natenheder, og som har en molekylvægt på 50.000 til ca. 750.000 bestemt ved måling af det logaritmiske viskositetstal, 20 og et med vand blandbart organisk opløsningsmiddel sammen med et coopløsningsmiddel, der fungerer som kvældemiddel for copo-lymeren, tørrer nævnte lag til delvis fordampning af opløsningsmidlerne derfra, neddykker det delvis tørrede lag i vand til dannelse af en geleret membran og fjerner den gelerede 25 membran fra underlagets overflade.
2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at polyether-polycarbonat-blokcopolymeren har en molekylvægt i interval let fra 200.000 til 500.000. 30
3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at polyether-polycarbonat-blokcopolymeren omfatter polymerisationsreaktionsproduktet af phosgen med en blanding af 95 - 65 vægtfc bisphenol A og tilsvarende 5-35 vægt% af en polyethy- 35 lenglycol med en molekylvægt i intervallet fra 600 til 6.000.
4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at opløsningsmidlet har et kogepunkt i intervallet fra 50 til DK 163482 B 85eC.
5. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at opløsningsmidlet omfatter 1,3-dioxolan. 5
6. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at støbeopløsningen i alt indeholder fra 1 til 20 vægt% faste stoffer.
7. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at støbeopløsningen indeholder fra 10 til 20 vægt% faste stoffer i alt og har en viskositet i intervallet fra ca. 7 til ca.
20 Pa.s.
8. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at coopløsningsmiddel-kvældemidlet er til stede i støbeopløsningen i en mængde på 10 - 75 vægt%, fortrinsvis 15 - 35 vægt%, regnet i forhold til vægten af copolymeren.
9. Fremgangsmåde ifølge krav 8, kendetegnet ved, at coopløsningsmiddel-kvældemidlet er dimethylsulfoxid, dime-thylformamid eller pyridin.
10. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, 25 at laget af støbeopløsning lufttørres ved temperaturer på 20 - 30eC i et tidsrum på 1,0 - 5,0 minutter, før laget neddykkes i vandet.
11. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, 30 at vandet holdes ved en temperatur på 20 - 30°C. 35 l
DK096275A 1974-03-26 1975-03-10 Fremgangsmaade til fremstilling af en hydrofil polyether-polycarbonatmembran DK163482C (da)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US45493974A 1974-03-26 1974-03-26
US45493974 1974-03-26

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DK96275A DK96275A (da) 1975-09-27
DK163482B true DK163482B (da) 1992-03-09
DK163482C DK163482C (da) 1992-07-27

Family

ID=23806700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DK096275A DK163482C (da) 1974-03-26 1975-03-10 Fremgangsmaade til fremstilling af en hydrofil polyether-polycarbonatmembran

Country Status (11)

Country Link
JP (1) JPS5228826B2 (da)
BE (1) BE826775A (da)
CA (1) CA1062413A (da)
CH (1) CH594434A5 (da)
DK (1) DK163482C (da)
FR (1) FR2265807B1 (da)
GB (1) GB1500937A (da)
IT (1) IT1030266B (da)
NL (1) NL172920C (da)
NO (1) NO135162C (da)
SE (1) SE407583B (da)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1107467A (en) * 1976-03-19 1981-08-25 Paul A. Cantor Polycarbonate membranes for use in hemodialysis
US4069151A (en) * 1976-03-31 1978-01-17 C. R. Bard, Inc. Thin polycarbonate membranes for use in hemodialysis
DE2932761A1 (de) * 1979-08-13 1981-02-26 Akzo Gmbh Polycarbonat-polyaether-copolymermembran
SE423106B (sv) * 1980-07-25 1982-04-13 Gambro Dialysatoren Plasmaferesmembran samt sett att tillverka detta
EP0046816A1 (en) * 1980-09-01 1982-03-10 Gambro, Inc. Polycarbonate hemofiltration membrane and method of hemofiltering using such a membrane
EP0046817B1 (en) * 1980-09-01 1984-11-28 Gambro, Inc. Dry polycarbonate membrane and process of manufacture
SE446505B (sv) * 1982-11-16 1986-09-22 Gambro Dialysatoren Membran samt sett att framstella detta
EP0135760A1 (de) * 1983-08-19 1985-04-03 Bayer Ag Polyether-Polycarbonate für Dialysemembranen
US20080143014A1 (en) * 2006-12-18 2008-06-19 Man-Wing Tang Asymmetric Gas Separation Membranes with Superior Capabilities for Gas Separation

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3945926A (en) * 1971-10-18 1976-03-23 Chemical Systems, Inc. Integral microporous high void volume polycarbonate membranes and a dry process for forming same
US3901810A (en) * 1972-09-21 1975-08-26 Calgon Corp Ultrafiltration membranes

Also Published As

Publication number Publication date
IT1030266B (it) 1979-03-30
CA1062413A (en) 1979-09-18
DK163482C (da) 1992-07-27
GB1500937A (en) 1978-02-15
NO135162B (da) 1976-11-15
NO751026L (da) 1975-09-29
DK96275A (da) 1975-09-27
FR2265807A1 (da) 1975-10-24
NL7502865A (nl) 1975-09-30
SE407583B (sv) 1979-04-02
NL172920C (nl) 1983-11-16
FR2265807B1 (da) 1979-02-23
JPS5179172A (da) 1976-07-09
JPS5228826B2 (da) 1977-07-28
NL172920B (nl) 1983-06-16
SE7503430L (da) 1975-09-29
NO135162C (da) 1977-02-23
CH594434A5 (da) 1978-01-13
BE826775A (fr) 1975-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4075108A (en) Polycarbonate membranes and production thereof
US4286015A (en) Polyaryl ether sulfone semipermeable membrane and process for producing same
CA1093240A (en) Thin polycarbonate membranes for use in hemodialysis
US4933083A (en) Polybenzimidazole thin film composite membranes
JPH0468966B2 (da)
US4160791A (en) Polycarbonate membranes and production thereof
JPH0628705B2 (ja) 半透過性中空繊維膜の製造方法
DK163482B (da) Fremgangsmaade til fremstilling af en hydrofil polyether-polycarbonatmembran
US5879554A (en) Polysulfone membrane and method for its manufacture
CA1107467A (en) Polycarbonate membranes for use in hemodialysis
EP0012630B1 (en) Process for producing a cellulose acetate-type permselective membrane, permselective membrane thus produced, and use of such membrane in artificial kidney
KR101161711B1 (ko) 아세틸화된 알킬 셀룰로오스를 이용한 정삼투용 분리막 및 이의 제조 방법
US4608172A (en) Plasmapheresis membrane and process for the preparation thereof
KR20010078245A (ko) 중공사막 및 그의 제조 방법
US4308145A (en) Relatively thick polycarbonate membranes for use in hemodialysis
JPH0468969B2 (da)
EP0046817B1 (en) Dry polycarbonate membrane and process of manufacture
JPH0122008B2 (da)
JPS5836602B2 (ja) エチレン−ビニルアルコ−ル系共重合体膜およびその製法
USRE30856E (en) Polycarbonate membranes and production thereof
EP0046816A1 (en) Polycarbonate hemofiltration membrane and method of hemofiltering using such a membrane
JPS59173105A (ja) ポリスルホン半透膜
SE429441B (sv) Mikroporost halfibermenbran for plasmaferes, samt sett att framstella membranet
JPS58139702A (ja) 限外「ろ」過膜の製造方法
JP2505496B2 (ja) 半透膜およびその製造方法