ES2908598T3 - Material fibroso y columna de purificación - Google Patents
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Abstract
Un material fibroso que comprende mezclas de fibras poliméricas que tienen tipos plurales de fibras sólidas que tienen una forma común de la sección transversal, en el que la materia prima de la fibra polimérica se selecciona del grupo que consiste en polimetilmetacrilato, poliéster, poliacrilonitrilo, polisulfona, polietersulfona, poliariletersulfona, polipropileno, poliestireno, policarbonato, celulosa, triacetato de celulosa y copolímero de alcohol etilenvinílico, en donde se considera que las fibras tienen una forma de la sección transversal común cuando la sección transversal de dos fibras se compara y la comparación identifica que no se satisfacen ninguno de los siguientes puntos (i) a (vi), (i) una de las fibras tiene un saliente en la periferia de la sección transversal y la otra fibra no tiene un saliente en la periferia de la sección transversal, (ii) el número de salientes es diferente entre las fibras, (iii) cuando las fibras tienen el mismo número de salientes y, tienen una diferencia no inferior al 30 % en la tasa de aumento del área superficial según se determina por el método de la descripción, (iv) una fibra que tiene una sección transversal redonda u ovalada, entre las fibras que no tienen salientes, se compara con otra fibra que tiene análogamente una sección transversal redonda u ovalada y la comparación identifica dichas fibras por tener una diferencia no inferior al 30 % en la tasa de aumento del área superficial o por tener una diferencia no inferior al 50 % en el grado de modificación según se determina por el método de la descripción, (v) una fibra que tiene una sección transversal redonda u ovalada y una fibra que tiene una sección transversal angular, (vi) cuando cada una de las fibras tenga una sección transversal angular, las fibras tienen secciones transversales con diferentes números de ángulos, (vii) cuando las fibras tienen secciones transversales angulares con el mismo número de ángulos y, tienen una diferencia no inferior al 30 % en la tasa de aumento del área superficial, en donde el radio del poro promedio de las fibras sólidas está en el intervalo de 1 a 100 nm según se determina por el método de la descripción, en donde la relación de composición de cada uno de al menos dos de los tipos plurales de fibras del total de las mezclas de fibras no es inferior al 5,0 %, y cuando, entre aquellos tipos plurales de fibras que tienen una relación de composición no inferior al 5,0 %, las fibras que tienen las tasas de aumento del área superficial más altas y más bajas, que se proporcionan mediante la fórmula (1) siguiente, designadas respectivamente como la fibra(máx) y la fibra(mín), la tasa de aumento del área superficial de la fibra(min) se reduce en un 3,0 % o más en comparación con la de la fibra(máx), en donde la tasa de ocupación Sfo frente al círculo circunscrito de la fibra(mín), que se proporciona mediante la fórmula (3) siguiente, no es superior a 0,90, en donde en la fórmula (3) Sf representa el área de la sección transversal de la sección transversal de una fibra y So representa el área del círculo circunscrito de la sección transversal de fibra, en donde el grado de modificación Do/Di de la fibra(mín) no es inferior a 1,10 y no es superior a 6,00, en donde Do representa el diámetro del círculo circunscrito de una sección transversal de una fibra y Di representa el diámetro del círculo inscrito en la sección transversal de la fibra, y las relaciones de composición de la fibra(máx) y la fibra(min) respecto del total de las mezclas de fibras, que se proporciona mediante la fórmula (2), no son inferiores al 30,0 % y no son inferiores al 8,0 %, respectivamente, y la fibra(máx) tiene (a) una tasa de aumento del área superficial no inferior a 1,20 y es (b) una fibra porosa con un área superficial específica, que se obtiene a partir de la medición del grado de depresión del punto de congelación del agua en los microporos inducido por condensación capilar mediante calorimetría de barrido diferencial usando un calorímetro de barrido diferencial, no inferior a 10 m2/g, en donde la relación Y del diámetro de fibras, que se obtiene dividiendo el diámetro del círculo equivalente de la fibra(min) por el diámetro del círculo equivalente de la fibra(máx), no es inferior a 0,2 ni superior a 10,0, en donde el diámetro del círculo equivalente de la fibra(min) y el diámetro del círculo equivalente de la fibra(máx) se proporcionan mediante la fórmula (4), en donde S de la fórmula (4) representa el área de la sección transversal de una fibra; en donde Tasa de aumento del área superficial = (la circunferencia de la sección transversal de una fibra) / (la circunferencia de un círculo que tiene la misma área de sección transversal que la sección transversal de la fibra) (1) Relación de composición en el total de materiales de mezcla de fibras (%) = el número de fibras que tienen una forma común de la sección transversal / número total de fibras x 100 (2) La tasa de ocupación Sfo frente a un círculo circunscrito = Sf/So (3) Diámetro del círculo equivalente de la sección transversal de una fibra = 2 x (S/π)1/2 (4).
Description
DESCRIPCIÓN
Material fibroso y columna de purificación
Campo técnico
La presente invención se refiere a un material fibroso que permite una adsorción eficaz de sustancias que se van a eliminar en un fluido a tratar y a una columna de purificación que incorpora el material fibroso.
Técnica anterior
Tradicionalmente, se han usado a menudo perlas porosas como una forma de material de adsorción para usar en una columna de purificación que adsorbe y elimina sustancias que se van a eliminar de un fluido a tratar. El motivo es que un adsorbente en forma de perlas puede rellenar uniformemente el espacio dentro de una columna de adsorción, lo que permite ventajosamente diseñar una columna en la que se consigue una distribución del flujo de sangre menos regular. Además, como medio de mejorar el comportamiento de adsorción, se aumenta el área superficial específica de volumen de un adsorbente. Sin embargo, cuando un adsorbente está en la forma de perlas y se aumenta el área superficial específica de volumen del adsorbente reduciendo el diámetro de la perla, se reduce el espacio entre las perlas. A continuación, la resistencia al flujo y la pérdida de presión aumentan, lo que dificulta permitir que fluya el fluido que se va a tratar. Además, las perlas que se usan como un adsorbente son usualmente esféricas y tienen por tanto esencialmente un área superficial específica de volumen más pequeña con respecto a las que tienen otras formas geométricas. En otras palabras, incluso aunque las perlas sigan dejando espacio de adsorción en su interior, algunas veces esos sitios de adsorción no se pueden usar eficazmente.
Una forma de material de adsorción diferente de las perlas puede ser una forma de fibra, y se contempla que las fibras usadas comúnmente que tienen una sección transversal redonda se usen como material de adsorción. Los ejemplos del material de adsorción en forma de fibra incluyen múltiples fibras en forma recta o forma tricotada que se han instalado dentro de una columna en paralelo a la dirección axial que se extiende entre las aberturas a ambos lados de la carcasa.
Documentos de la técnica anterior
DOCUMENTOS DE PATENTE
Se han divulgado hasta la fecha invenciones relativas a columnas de purificación a las que se incorporan fibras huecas o fibras sólidas (Documentos de patente 1 y 2).
En el campo de las prendas de vestir, se han divulgado hasta la fecha métodos para mezclar diversos tipos de fibras que tienen diferentes formas de la sección transversal, como se describe en los Documentos de patente 3 a 5, con el fin de realzar la textura hinchada o voluminosa. En el campo de, por ejemplo, la tecnología de diálisis, se ha inventado una técnica como la que se describe en los Documentos de patente 6 y 7, en que las fibras se rizan para evitar el solapamiento y la adhesión entre las fibras adyacentes.
Además, el Documento de patente 8 describe una invención para evitar una distribución desigual del flujo de fluido mediante una combinación de membranas de fibra hueca que tienen una forma de la sección transversal redonda y filamentos separadores que tienen una forma de la sección transversal diferente. El Documento de patente 9 describe un absorbente que puede eliminar las células presentes en la sangre incluyendo los leucocitos activados tales como granulocitos y monocitos y células cancerosas; el absorbente puede eliminar también las citoquinas que facilitan la activación de las células restantes. El Documento de patente 10 describe una columna de purificación de sangre que incluye un adsorbente y una carcasa cuyos dos extremos son extremos abiertos, en donde el absorbente se aloja en el interior de la carcasa. Uno de los dos extremos de la carcasa es una parte del lado de entrada de la sangre y el otro es una parte del extremo del lado de salida de la sangre. Se dispone un filtro en la parte final del lado de entrada de la sangre y/o en la parte final del lado de salida de la sangre de la carcasa.
Documento de Patente 1: JP 2011-156022 A
Documento de Patente 2: JP 2010-148851 A
Documento de Patente 3: JP 2002-220758 A
Documento de Patente 4: JP 2004-263341 A
Documento de Patente 5: JP 2002-194621 A
Documento de Patente 6: JP 2012-115743 A
Documento de Patente 7: JP 2008-155009 A
Documento de Patente 8: JP 2000-225304 A
Documento de Patente 9: US 2009/275874
Documento de Patente 10: US 2015/071659
Documentos no de patente
Documento no de patente 1: Kazuhiko Ishikiriyama et al.; JOURNAL OF COLLOID AND INTERFACE SCIENCE, Vol.
171, 103-111 (1995)
Sumario de la invención
Problemas a resolver mediante la invención
Sin embargo, las fibras usadas en los Documentos de patente 1 y 2 tenían una forma de la sección transversal redonda y el material resultante tenía un área superficial específica de volumen pequeño, que a la vez, dio como resultado un comportamiento de adsorción bajo. A continuación, se contempla utilizar un método en que se usan fibras que tienen una forma de la sección transversal diferente de la redonda, concretamente, que tienen una forma de la sección transversal modificada. Sin embargo, cuando se aumenta la relación de relleno de los filamentos en una columna de purificación con el fin de aumentar el comportamiento de adsorción de la columna de purificación, la tasa de ocupación frente a un círculo circunscrito (la relación entre el área de la sección transversal de una fibra con una forma de la sección transversal modificada y el círculo circunscrito de la fibra; descrito a continuación) es menor en las fibras de sección transversal modificada en comparación con las fibras que tienen una sección transversal redonda, lo que hace que los filamentos adyacentes se solapen y adhieran entre sí y a continuación se reduzca fácilmente el área superficial expuesta de los filamentos.
Las invenciones descritas en los Documentos de patente 6 y 7 tienen problemas tales como la necesidad de una etapa adicional de rizado y rotura de los filamentos durante la etapa de rizado, y además tienen el problema de que la onda del rizo tiende a disminuir la altura durante un almacenamiento prolongado o debido al deterioro en el tiempo, lo que no es preferible en términos de estabilidad a largo plazo. Asimismo, los Documentos de patente 3 a 5 no describen las invenciones destinadas a adsorber sustancias para su eliminación de un fluido a tratar. Además, en las invenciones, no se usaron fibras porosas, sino filamentos calentados con el fin de mejorar, por ejemplo, la textura hinchada y/o la textura ligera utilizando la diferencia en la relación de contracción entre los filamentos; sin embargo, si se usan filamentos porosos que tienen microporos, se puede destruir la estructura porosa mediante tratamiento térmico o procesamiento de orden superior.
Además, en la invención descrita en el Documento de patente 8, cuando el fluido que se va a tratar fluye solo por el interior de membranas de fibra hueca, el fluido que se va a tratar entra en contacto solo con las superficies internas de las fibras huecas, mientras que cuando un fluido que se va a tratar fluye solo por el exterior de las membranas de fibra hueca, el fluido que se va a tratar entra en contacto solo con las superficies externas de los filamentos separadores y con los de fibras huecas, lo que da lugar en cualquier caso a un comportamiento de baja adsorción. Además, se puede también reconocer un método en el que un fluido que se va a tratar se introduce continuamente en el interior y el exterior de las fibras huecas, pero el método da como resultado una complicación en la ruta de flujo de un fluido que se va a tratar y produce un aumento en la pérdida de presión y por lo tanto no es preferible.
En un método, ambos extremos de la carcasa no están provistos de paredes de partición sino sellados con, por ejemplo, mallas, y un líquido que se va a tratar fluye hacia el interior y el exterior de las fibras huecas, pero es difícil distribuir un volumen igual de fluido hacia el interior y el exterior de las fibras huecas, lo que da lugar fácilmente a un flujo desigual.
Además, por ejemplo, cuando la sangre como fluido que se va a tratar se introduce en una columna y a continuación, la sangre que permanece en la columna se devuelve al cuerpo usando solución salina (la operación se denomina algunas veces "reinfusión de sangre"), hay que tener en cuenta que particularmente las fibras huecas con un diámetro interno pequeño o las fibras huecas aplanadas dan lugar a un fenómeno denominado retención de sangre, lo que se refiere a un gran volumen de sangre que permanece en el interior de las fibras huecas durante la reinfusión de sangre. Por lo tanto, no es preferible el método anteriormente descrito.
A la vista de las tecnologías convencionales anteriormente descritas, un problema que va a resolver la invención es proporcionar un material fibroso que tenga una excelente capacidad de adsorber sustancias y de eliminar las sustancias adsorbidas y una columna de purificación que incorpore el material fibroso.
Medios para resolver los problemas
Un material fibroso de acuerdo con la presente invención es como se divulga en las reivindicaciones 1-11.
El material fibroso comprende mezclas de fibras poliméricas que tienen tipos plurales de fibras sólidas que tienen una forma común de la sección transversal, en donde la relación de composición de cada uno de al menos dos de los tipos plurales de fibras del total de las mezclas de fibras no es inferior al 5,0 %, y cuando, entre aquellos tipos plurales de fibras que tienen una relación de composición no inferior al 5,0 %, las fibras que tienen las tasas de aumento del área superficial más altas y más bajas, que se proporcionan mediante la fórmula (1) siguiente, designadas respectivamente como la fibra(máx) y la fibra(mín), la tasa de aumento del área superficial de la fibra(mín) se reduce en un 3,0 % o más en comparación con la de la fibra(máx), y las relaciones de composición de la fibra(máx) y la fibra(mín) respecto del total de
las mezclas de fibras no son inferiores al 30,0 % y no inferiores al 8,0 %, respectivamente, y la fibra(máx) tiene (a) una tasa de aumento del área superficial no inferior a 1,20 y es (b) una fibra porosa con un área superficial específica de microporos no inferior a 10 m2/g.
Tasa de aumento del área superficial = (la circunferencia de la sección transversal de una fibra) / (la circunferencia de un círculo que tiene la misma área de sección transversal que la sección transversal de la fibra) (1)
Una columna de purificación de acuerdo con la presente invención es como se divulga en la reivindicación 12.
La columna de purificación comprende una carcasa de plástico y el material fibroso descrito anteriormente, en que el material fibroso se dispone en la carcasa de plástico recto en la dirección axial que se extiende entre las aberturas de ambos lados de la carcasa, y se proporcionan un puerto de entrada y un puerto de salida para un fluido que se va a tratar en ambos extremos de la carcasa de plástico.
En el material fibroso de la presente invención, el área superficial específica de microporos de la fibra(máx) no es inferior a 10 m2/g.
En el material fibroso de la presente invención, la fibra(mín) es preferentemente una fibra porosa con un área superficial específica de microporos no inferior a 5 m2/g.
En el material fibroso de la presente invención, el área superficial específica de microporos de la fibra(mín) preferentemente no es inferior a 10 m2/g.
En el material fibroso de la presente invención, la tasa de ocupación Sfo frente al círculo circunscrito de la fibra(mín), que se proporciona por la fórmula (2) siguiente, no es superior a 0,90.
La tasa de ocupación Sfo frente a un círculo circunscrito = Sf/So (2) en donde Sf representa el área de la sección transversal de la sección transversal de una fibra y So representa el área del círculo circunscrito de la sección transversal de fibra.
En el material fibroso de la presente invención, el grado de modificación Do/Di de la fibra(mín) no es inferior a 1,1 y no es superior a 6,00, donde Do representa el diámetro del círculo circunscrito de la sección transversal de una fibra y Di representa el diámetro del círculo inscrito de la sección transversal de la fibra.
En el material fibroso de la presente invención, la tasa de aumento del área superficial de la fibra(mín) es preferentemente no inferior a 1,10.
En el material fibroso de la presente invención, la forma de la sección transversal de la fibra(min) es preferentemente redonda u ovalada.
En el material fibroso de la presente invención, el diámetro del círculo equivalente de la fibra(máx) es preferentemente no inferior a 10 pm y no superior a 1.000 pm.
En el material fibroso de la presente invención, la relación Z deSfo obtenida dividiendo la tasa de ocupación Sfo frente el círculo circunscrito de la fibra(mín) por la tasa de ocupación Sfo frente al círculo circunscrito de la fibra(máx) es preferentemente no inferior a 0,20.
En el material fibroso de la presente invención, la relación Y de diámetro de la fibra obtenida dividiendo el diámetro del círculo equivalente de la fibra(máx) por el diámetro del círculo equivalente de la fibra(mín) es no inferior a 0,2 y no superior a 10,0.
El material fibroso de la presente invención está preferentemente compuesto de fibras rectas.
En el material fibroso de la presente invención, la mezcla de fibras está preferentemente compuesta por dos tipos de fibras que tienen una forma común de la sección transversal.
En el material fibroso de la presente invención, la relación entre la fibra(máx) y la fibra(mín) es preferentemente de 10:1 a 1:2.
En el material fibroso de la presente invención, la fibra(máx) y la fibra(mín) se producen preferentemente a partir de la misma materia prima.
En el material fibroso de la presente invención, la materia prima es preferentemente un polímero que contiene un grupo éster.
El material fibroso de la presente invención es preferentemente para usar en aplicaciones médicas.
El material fibroso de la presente invención es preferentemente para usar en aplicaciones de columnas de purificación.
El material fibroso de la presente invención adsorbe preferentemente p2-microglobulina con una capacidad de adsorción no inferior a 0,005 mg/cm3.
En la columna de purificación de la presente invención, el diámetro equivalente de la sección transversal del flujo es no inferior a 10 pm y no superior a 250 pm. El diámetro equivalente de la sección transversal del flujo (a partir de ahora en el presente documento, Dp) se obtiene con la siguiente fórmula (11).
Dp — 4 X ((Dcarcasa/2)2 -(Dfibra -máx /2)2 x N máx -(Dfibra -mín /2)2 x N mín ) / (D carcasa + Dfibra -máx x SAmáx x N máx + Dfibra -mín x SAmín x Nmín) (11),
en donde en la fórmula (11), Dcarcasa representa el diámetro interno de la carcasa de una columna, y Dfibra-máx representa el diámetro del círculo equivalente de una fibra(máx), Dfibra-mín representa el diámetro del círculo equivalente de una fibra(mín), Nmáx representa el número de fibras(máx), Nmín representa el número de fibras(mín), SAmáx representa la tasa de aumento del área superficial de una fibra(máx) y SAmín representa la tasa de aumento del área superficial de una fibra(mín).
En la columna de purificación de la presente invención, la pérdida de presión conseguida dejando fluir sangre de bovino a un caudal de 200 ml/min es de 0,5 a 30 kPa.
Efectos de la invención
De acuerdo con la presente invención, se puede proporcionar un material fibroso hecho de fibras que permite una absorción eficaz de sustancias que se van a eliminar en un fluido a tratar y a una columna de purificación que incorpore las fibras.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 representa una vista de la sección transversal de una fibra para indicar un círculo inscrito y un círculo circunscrito.
La Fig. 2 representa una vista esquemática para explicar cada parte de un hilador para producir una fibra con tres salientes que se extienden hacia afuera desde el centro de la fibra.
La Fig. 3 representa una vista de la sección transversal con tres salientes que se extienden hacia afuera desde el centro de la fibra que se produce usando el hilador como se muestra en la Fig. 2.
La Fig. 4 representa una vista esquemática de un hilador para producir una fibra que tiene una sección transversal de forma semejante a una de varilla con extremos redondeados.
La Fig. 5 representa una vista esquemática de un hilador para producir una fibra que tiene una sección transversal en forma de cruz.
La Fig.6 representa una vista esquemática de un hilador para producir una fibra que tiene una sección transversal en forma de estrella.
La Fig. 7 representa un diagrama de circuito para usar en la medición del comportamiento de adsorción de una columna.
Modo de llevar a cabo la invención
La fibras para usar en la presente invención consisten en fibras denominadas fibras sólidas, que toman una forma o configuración de fibras sin espacios huecos. Las fibras huecas preocupan por el problema anteriormente mencionado y son por tanto inadecuadas para usarse.
Las fibras que constituyen un material fibroso en la presente invención están preferentemente en forma de monofilamento y el material fibroso puede configurarse directamente a partir de un haz de monofilamentos de fibras sólidas. Los monofilamentos plurales pueden estar entrelazados en una única hebra de multifilamento, los que sin embargo no es siempre preferible debido a que los segmentos enredados de los monofilamentos apenas están en contacto con el fluido que se va a tratar. El multifilamento que se usa en el presente documento incluye multifilamentos compuestos de fibras idénticas y multifilamentos compuestos de diferentes tipos de fibras.
En la presente invención, se usa un material fibroso que contiene tipos plurales de fibras sólidas que tienen una forma común de la sección transversal. La mezcla de tipos plurales de fibras en diversas combinaciones permite utilizar las características de las fibras respectivas compensar la desventaja de un tipo de fibra con otro tipo de fibra. Uno de los efectos deseables de la mezcla de fibras es como se describe a continuación: Se puede esperar un comportamiento de alta adsorción seleccionando una fibra que tenga un área superficial específica de volumen relativamente grande para al menos un tipo de fibra, aunque el uso de otra fibra que tenga una forma de la sección transversal distinta puede evitar que las fibras anteriormente descritas que tienen un área superficial específica de volumen grande se solapen y se adhieran entre sí entre fibras adyacentes. Desde dicho punto de vista, será un factor importante controlar las
tasas de aumento del área superficial de las fibras sólidas. Como se usa en el presente documento, la tasa de aumento del área superficial se refiere a un valor dado por la siguiente fórmula (1).
Tasa de aumento del área superficial = (la circunferencia de la sección transversal de una fibra) / (la circunferencia de un círculo que tiene la misma área de sección transversal que la sección transversal de la fibra) (1)
Se describe a continuación un método de medición de la tasa de aumento del área superficial. Ambos extremos de una fibra que se va a medir se fijan con aplicación de una tensión de alrededor de 0,1 g/mm2 y la fibra se corta en una posición aleatoria. A continuación, la sección cortada se amplía y se obtienen imágenes en un microscopio óptico, el microscopio digital DG-2 fabricado por Scalar Corporation. En el momento de la obtención de imágenes, se fotografía también una imagen de una escala con el mismo aumento. Se usa un programa informático de análisis de imágenes, "Micro Measure ver. 1.04", fabricado por Scalar Corporation, para trazar la periferia de la sección de corte de la fibra para medir la circunferencia y el área de la sección de la sección transversal de la fibra. Este protocolo de medición se repitió para las secciones transversales en 50 posiciones diferentes y los valores obtenidos se promediaron para dar un valor de la tasa de aumento superficial, redondeado al primer decimal.
Cuando, con respecto a las fibras que tienen una forma común de la sección transversal para usar en la presente invención, se compararon las secciones transversales de las dos fibras y la comparación identifica una de las fibras, pero no la otra, por tener un saliente en la periferia de la sección transversal, no se considera que dichas fibras tengan una forma común. Cuando el número de salientes es diferente entre las fibras, tampoco se considera que dichas fibras tengan una forma común. Cuando las fibras tienen el mismo número de salientes y, sin embargo, tienen una diferencia no inferior al 30 % en la tasa de aumento del área superficial descrita anteriormente, no se considera que dichas fibras tengan una forma común. Cuando una fibra que tiene una sección transversal redonda u ovalada, entre las fibras que no tienen salientes, se compara con otra fibra que tiene análogamente una sección transversal redonda u ovalada y la comparación identifica dichas fibras por tener una diferencia no inferior al 30 % en la tasa de aumento del área superficial anteriormente descrita o por tener una diferencia no inferior al 50 % en el grado de modificación descrito a continuación, no se considera que dichas fibras tengan una forma común. Asimismo, una fibra que tiene una sección transversal redonda u ovalada no se considera que tenga una forma común con una fibra que tiene una sección transversal angular, tampoco se considera que las fibras que tienen secciones transversales con diferentes números de ángulos tengan una forma común aunque cada una de las fibras tenga una sección transversal angular. Asimismo, cuando las fibras tienen secciones transversales angulares con el mismo número de ángulos y, sin embargo, tienen una diferencia no inferior al 30 % en la tasa de aumento del área superficial, no se considera que dichas fibras tengan una forma común. En referencia a los salientes anteriormente descritos, el número de salientes es, por ejemplo, 0, 2, 3, 4, 5, y 6 en la sección transversal de una fibra que tiene una forma redonda u ovalada, que tiene una forma en L, que tiene una forma en Y o en T, que tiene una forma de cruz, que tiene una forma de estrella y que tiene una forma de asterisco (*), respectivamente.
En la presente invención, entre dos o más fibras que tienen una forma común de la sección transversal y que existen en una relación de composición no inferior al 5,0 % en el total de la mezcla de fibras, una fibra que tiene la tasa de aumento del área superficial más alta se denomina fibra(máx). Dicha fibra(máx) tiene una relación de composición no inferior al 30,0 %, preferentemente no inferior al 45,0 % y más preferentemente no inferior al 55,0 %, en el total de mezclas de fibras. Cuando la relación de composición de una fibra(máx) es inferior al 30,0%, no se puede esperar mejora del comportamiento de adsorción. Si tipos plurales de fibras que tienen la tasa de aumento del área superficial más alta como se ha mencionado anteriormente están contenidas, se considera que una fibra que tiene una forma de sección transversal con una mayor tasa de ocupación frente al círculo circunscrito como se describe a continuación es una fibra(máx) para usar en la presente invención.
Una fibra(máx) que tiene una tasa de aumento del área superficial mayor tiene un área superficial específica de volumen más grande y consigue una mejora en el comportamiento de adsorción. Por lo tanto, el límite inferior de la tasa de aumento del área superficial de una fibra(máx) no es inferior a 1,20, más preferentemente no inferior a 1,35 y particularmente preferente no inferior a 1,45. Cuando el límite inferior de la tasa de aumento del área superficial de una fibra(máx) es inferior a 1,20, el comportamiento de adsorción será insuficiente. El límite superior de la tasa de aumento del área superficial de la fibra(máx) es preferentemente no inferior a 6,6, preferentemente además no superior a 4,5 y de forma particularmente preferente no superior a 3,6. Cuando el límite superior de la tasa de aumento del área superficial de una fibra(máx) está dentro del intervalo preferido, la fibra no reduce la resistencia a la tracción pero mantiene la estabilidad durante el hilado y retiene fácilmente su propia forma. Además, cuando la solución de hilado que se va a conformar en fibras se enfría rápidamente mediante aire o un líquido, cualquier saliente en la periferia de la sección transversal de la fibra no impide excesivamente que el aire o el líquido fluyan, lo que dificultar establecer una forma de fibra irregular o una microestructura irregular, tal como una irregularidad en el tamaño de poro.
Como se usa en el presente documento, la expresión "una relación de composición en el total de las mezclas de fibras" se refiere a una relación del número de fibras que tienen una forma común de la sección transversal con respecto al número total de fibras, como se proporciona en la siguiente fórmula (2), en el caso donde los materiales fibrosos se cortan en una posición arbitraria para producir secciones transversales.
Relación de composición en el total de materiales de mezcla de fibras (%) = el número de fibras que tienen una
forma común de la sección transversal / número total de fibras x 100 (2)
Además, entre las fibras que tienen tipos plurales de formas de la sección transversal que existen en una relación de composición no inferior al 5,0 % en el total de las mezclas de fibras, una fibra que tiene una tasa de aumento del área superficial más baja se denomina fibra(mín), cuya fibra tiene una tasa de aumento del área superficial que está reducida en no menos del 3,0 % en comparación con la de una fibra(máx). Cuando las fibras(mín) están contenidas en una relación de composición no inferior al 8,0 % en el total de las mezclas de fibras, esto da como resultado la provisión de un efecto para evitar que las fibras(máx) se adhieran entre sí. La relación de composición de una fibra(mín) en el total de las mezclas de fibras es preferentemente no inferior al 12,0%, más preferentemente no inferior al 16,0% y más preferentemente no inferior al 23,0 %. El límite superior de la relación de composición de una fibra(mín) en el total de las mezclas de fibras es preferentemente no superior al 70 %, más preferentemente no superior al 60 %, preferentemente además no superior al 52 % y de forma particularmente preferente no superior al 36 %. Cuando el límite superior de la relación de composición de una fibra(mín) en el total de mezclas de fibras está dentro del intervalo preferible, esto da como resultado la formación de un material fibroso que tiene una cantidad suficiente de área superficial y también la prevención de que se adhieran entre sí fibras(mín), lo que sirve para mantener el comportamiento de adsorción del material fibroso. Si tipos plurales de fibras que tienen la tasa de aumento del área superficial más baja como se ha mencionado anteriormente están contenidas, se considera que una fibra que tiene una forma de sección transversal con una menor tasa de ocupación frente al círculo circunscrito como se describe a continuación es una fibra(mín.) para usar en la presente invención.
En la presente invención, puede ser también importante controlar el grado de modificación de las fibras sólidas. El grado de modificación que se usa en el presente documento se refiere a una relación entre los diámetros de un círculo inscrito y un círculo circunscrito en la observación de la sección transversal de una fibra, concretamente, un valor dado por la siguiente fórmula (3), donde Di representa el diámetro de un círculo inscrito y Do representa el diámetro de un círculo circunscrito.
Grado de modificación = Do/Di (3)
En la presente invención, al considerar una fibra(mín) que tenga una relación de composición no inferior al 8,0 % en el total de las mezclas de fibras, el límite inferior del grado de modificación de una fibra(mín) es 1,10, más preferentemente no inferior a 1,20, más preferentemente no inferior a 1,60 y de forma particularmente preferente no inferior a 2,10. Cuando el límite inferior del grado de modificación de una fibra(mín) está dentro del intervalo preferible, el material fibroso resultante completo sigue teniendo un efecto de hinchazón. Por otra parte, el límite superior del grado de modificación de una fibra(mín) no es superior a 6,00, más preferentemente no superior a 5,00 y de forma particularmente preferente no superior a 3,80. Cuando el límite superior del grado de modificación de una fibra(mín) está dentro del intervalo preferible, la textura hinchada resultante de la fibra(mín) junto con la fibra(máx) es moderada, de tal manera que el material fibroso resultante es fácil de manipular y se instala fácilmente en, por ejemplo, una carcasa. Además, la fibra no reduce la resistencia a la tracción pero mantiene la estabilidad durante el hilado y retiene fácilmente su propia forma. Además, cuando la solución de hilado que se va a conformar en fibras se enfría rápidamente mediante aire o un líquido, cualquier saliente en la periferia de la sección transversal de la fibra no impide excesivamente que el aire o el líquido fluyan, lo que dificultar establecer una forma de fibra irregular o una microestructura irregular, tal como una irregularidad en el tamaño de poro.
Tal como se proporciona en el presente documento, las formas de la sección transversal modificadas pueden tener patrones simétricos, tales como patrones de líneas simétricas o patrones de puntos simétricos, o pueden tener patrones asimétricos y se prefiere que sean aproximadamente simétricos en términos de propiedades de tejidos uniformes. Cuando se determina una forma de la sección transversal modificada tiene un patrón de líneas aproximadamente simétricas o un patrón de puntos simétricos, el círculo inscrito corresponde a un círculo que se inscribe en el contorno de la sección transversal de una fibra y el círculo circunscrito corresponde a un círculo que circunscribe el contorno de la sección transversal de una fibra. La Fig. 1 ilustra el círculo circunscrito y el círculo inscrito de una forma de sección transversal modificada en una fibra que tiene tres salientes, y muestra los diámetros Do y Di de los círculos.
A su vez, cuando se determina que una forma de sección transversal modificada no tiene ni un patrón de línea simétrica ni un patrón de punto simétrico, un círculo que inscribe el contorno de una fibra como mínimo en dos puntos, que existe solo en el interior de la fibra y que tiene el radio más grande en la medida que la circunferencia del círculo inscrito no intersecciona con el contorno de la fibra, se considera que es un círculo inscrito. Por otra parte, un círculo que circunscribe el contorno de una fibra como mínimo en dos puntos, que existe solo fuera de la sección transversal de la fibra, y que tiene el radio más pequeño en la medida que la circunferencia de un círculo circunscrito que no intersecciona con el contorno de la fibra, se considera que es un círculo circunscrito.
En un método de medición del grado de modificación, se corta una fibra, se amplía y se obtienen imágenes mediante procedimientos similares a los de la medición de la tasa de aumento del área superficial, y los diámetros de los círculos circunscritos e inscritos de la sección transversal de una fibra, Do y Di, se miden usando un programa informático de análisis de imágenes y a continuación se calcula el grado de modificación mediante la formula anterior (3). Este protocolo de medición se repitió para las secciones transversales en 30 posiciones diferentes y los valores obtenidos
se promediaron para dar un valor del grado de modificación, redondeado al primer decimal.
Además, se prefiere controlar las tasas de ocupación Sfo frente a un círculo circunscrito en una fibra(min) y una fibra(máx). La tasa de ocupación frente a un círculo circunscrito se proporciona mediante la siguiente fórmula (4).
La tasa de ocupación Sfo frente a un círculo circunscrito = (el área de la sección transversal de la sección transversal de una fibra Sf) / (el área del círculo circunscrito de la sección transversal de fibra
El aumento en el valor Sfo de una fibra(máx) puede conducir a un aumento eficaz del área superficial. Por otra parte, un valor Sfo más pequeño de una fibra(mín) representa un área más pequeña ocupada por la fibra en un área de la sección transversal unitaria y puede conducir a la adquisición de una textura hinchada. Por lo tanto, el límite superior del Sfo de una fibra(mín) es no superior a 0,90, preferentemente además no superior a 0,70 y de forma particularmente preferente no superior a 0,50. El límite inferior del Sfo de una fibra(mín) es preferentemente no inferior a 0,05, y más preferente no inferior a 0,15. Cuando el límite inferior del Sfo de una fibra(mín) está dentro del intervalo preferible, la resistencia a la tracción de la fibra no está comprometida. Además, la relación Z de Sfo obtenida dividiendo la tasa de ocupación Sfo frente al círculo circunscrito de la fibra(mín) por la tasa de ocupación Sfo frente al círculo circunscrito de la fibra(máx) es preferentemente no inferior a 0,20, más preferentemente no inferior a 0,40, más preferentemente no inferior a 0,80 y de forma particularmente preferente no inferior a 1,10. Cuando la relación Z de Sfo está dentro del intervalo preferible, puede conducir a un aumento eficaz del área superficial así como a la adquisición de una textura hinchada, que a la vez permite que el material fibroso resultante presente excelente comportamiento de adsorción.
En un método de medición de la tasa de ocupación frente al círculo circunscrito, se corta una fibra, se amplía y se obtienen imágenes mediante procedimientos similares a los de la medición del grado de modificación, y el diámetro del círculo circunscrito de la sección transversal de una fibra, Do, y el área de la sección transversal de la sección transversal de la fibra, Sf, se miden usando un programa informático de análisis de imágenes, y se obtuvo un valor So sobre la base del valor Do, y a continuación se calculó la tasa de ocupación frente al círculo circunscrito mediante la fórmula anterior (4). Este protocolo de medición se repitió para las secciones transversales en 30 posiciones diferentes y los valores obtenidos se promediaron para dar un valor de la tasa de ocupación frente al círculo circunscrito de la fibra, redondeado al primer decimal.
Una fibra(máx) tiene preferentemente una sección transversal de la fibra con casi el mismo diámetro del círculo equivalente al de la fibra(mín). Por lo tanto, el límite superior de la relación Y del diámetro de la fibra, que se obtiene dividiendo el diámetro del círculo equivalente de una fibra(min) por el diámetro del círculo equivalente de una fibra(máx) de un material fibroso, no es superior a 10,0, preferentemente además no superior a 3,0 y de forma particularmente preferente no superior a 1,4. Además, el límite inferior de Y no es inferior a 0,2, más preferentemente no inferior a 0,5 y particularmente preferente no inferior a 0,7. Cuando la relación Y de diámetro de fibra está dentro del intervalo preferible, dichos filamentos no se rompen fácilmente mediante, por ejemplo, impacto mecánico y, asimismo, el material fibroso resultante completo no disminuirá su área superficial.
Además, en referencia al valor absoluto del diámetro del círculo equivalente, el diámetro del círculo equivalente de una fibra(máx) es preferentemente no inferior a 10 pm y no superior a 1000 pm, y más preferentemente no inferior a 20 |jm y no más de 500 pm. Cuando el diámetro del círculo equivalente de una fibra(máx) está dentro del intervalo preferible, esto sirve para mantener la resistencia mecánica de la fibra y para proporcionar suficiente comportamiento de adsorción.
En un método de medición del diámetro del círculo equivalente descrito anteriormente, ambos extremos de una fibra que se va medir se fijan con la aplicación de una tensión de alrededor de 0,01 a 0,1 g/mm2 y se corta el filamento. A continuación, la sección cortada se amplía y se obtienen imágenes en un microscopio óptico, tales como, por ejemplo, el producto de Scalar Corporation anteriormente descrito. En el momento de la obtención de imágenes, se fotografía también una imagen de una escala con el mismo aumento. Tras digitalizar la imagen, se usa el programa informático de análisis de imágenes anteriormente descrito fabricado por Scalar Corporation para trazar la periferia de la sección de corte de la fibra para calcular el área S de la sección transversal, que se usa para calcular el diámetro de apertura equivalente individual mediante la siguiente fórmula (5). Se calcula el promedio de valores medidos en 30 posiciones diferentes y a continuación se redondea al número entero más próximo.
Diámetro del círculo equivalente de la sección transversal de una fibra = 2 x (S/n)1/2 (5)
La materia prima de una fibra en la presente invención se selecciona entre el grupo que consiste en polimetilmetacrilato (denominado a continuación en el presente documento como PMMA), poliéster, poliacrilonitrilo (a continuación en el presente documento, denominado PAN), polisulfona, polietersulfona, poliariletersulfona, polipropileno, poliestireno, policarbonato, celulosa, triacetato de celulosa y copolímero de alcohol etilenvinílico.
Entre estas, cualquier materia prima que sea más bien hidrófoba y tenga la propiedad de permitir la adsorción de, por ejemplo, proteínas, está contenida preferentemente, y los ejemplos de dichas materias primas incluyen PMMA, PAN y similares. PMMA y PAN son también ejemplos representativos de una fibra que tiene una estructura uniforme en la dirección del espesor y son propensas a proporcionar una estructura (porosa) homogénea con una distribución nítida
del tamaño de los poros, y son por tanto preferibles. Los polímeros que contienen grupos ésteres tales como el PMMA anteriormente descrito tienen excelente biocompatibilidad y se modifican fácilmente para expresar una determinada función controlando los grupos terminales, y son por tanto preferibles. En particular, PMMA es un polímero amorfo, que tiene una excelente procesabilidad de moldeo y comportamiento de costes y también una alta transparencia de tal manera que, preferentemente, se observa fácilmente el estado interno de la fibra de PMMA y se evalúa fácilmente el estado de ensuciamiento.
Además, las fibras pueden tener una carga negativa. Se indica que la materia prima contiene, al menos parcialmente, un grupo funcional que tiene una carga negativa que tiene una hidrofilicidad aumentada y tiende a dispersarse finamente (en otras palabras, forma muchos poros finos). Los ejemplos de materias primas incluyen materias primas que tienen un sustituyente como el grupo funcional que tiene una carga negativa, tal como un grupo sulfo, grupo carboxilo, grupo fosfato, grupo fósforo, grupo éster, grupo sulfito, grupo hiposulfito, grupo sulfuro, grupo fenol, o grupo hidroxisililo. Entre estas, está contenido preferentemente al menos uno seleccionado entre un grupo sulfo, grupo carboxilo y grupo éster. Los ejemplos de una materia prima que contiene un grupo sulfo incluyen, por ejemplo, ácido vinilsulfónico, ácido acrilsulfónico, ácido metacrilsulfónico, ácido p-estirenosulfónico, ácido 3-metacriloxipropanosulfónico, ácido 3-acriloxi-propanosulfónico, y ácido 2-acrilamida-2-metilpropanosulfónico; y sales de sodio, sales de potasio, sales de amonio, sales de piridina, sales de quinolina, y las sales de tetrametilamonio de las mismas. La cantidad de carga negativa es preferentemente no inferior a 5 peq y no superior a 30 peq por un gramo en peso de fibra seca. La cantidad de carga negativa se puede medir usando, por ejemplo, un método de valoración volumétrica.
Además, una fibra(máx) de acuerdo con la presente invención es porosa y un control del área superficial específica de microporos de la fibra puede aumentar el comportamiento de adsorción de las sustancias que se van a adsorber. El límite inferior del área superficial específica de microporos no es inferior a 10 m2/g, más preferentemente no inferior a 30 m2/g, preferentemente además no inferior a 120 m2/g y de forma particularmente preferente no inferior a 170 m2/g. Por otra parte, el límite superior del área superficial específica de microporos es preferentemente no superior a 1000 m2/g, más preferentemente no superior a 800 m2/g, preferentemente además no superior a 650 m2/g y de forma particularmente preferente no superior a 500 m 2/g. Cuando el límite superior del área superficial específica de microporos está dentro del intervalo preferible, esto sirve para mantener la resistencia mecánica. Además, aunque la fibra(mín) pueda tener una estructura no porosa, se puede esperar un aumento del comportamiento de adhesión si la fibra(mín) tiene un área superficial específica de microporos comparable a la de la fibra(máx), tal como se ha mencionado anteriormente.
El área superficial específica de microporos se obtiene a partir de la medición del grado de depresión del punto de congelación del agua en los microporos inducido por condensación capilar mediante calorimetría de barrido diferencial (DSC) usando un calorímetro de barrido diferencial (DSC), como se describe en el documento no de patente 1. Se llevaron a cabo la medición y los métodos de cálculo anteriormente descritos con referencia a la descripción en el Documento no de patente 1 anteriormente mencionado.
La estructura porosa en las fibras sólidas es un factor importante que afecta a la tasa de adsorción de las sustancias que se van a adsorber. Cuando el radio del poro promedio es pequeño, las sustancias que se van a adsorber apenas se introducen en el interior de los poros por difusión de las sustancias y por tanto la eficacia de la adsorción está disminuida. Por otra parte, cuando el radio del poro es demasiado grande, las sustancias que se van a adsorber no se adsorben en el espacio vacío de los poros y por tanto, la eficacia de adsorción está por el contrario disminuida. En otras palabras, un tamaño de poro óptimo es dependiente del tamaño de la sustancia que se va a adsorber y también se va a eliminar, y una selección inadecuada del tamaño de poro conduce a una adsorción insuficiente de la sustancia que se va a adsorber. Por consiguiente, el radio del poro promedio de las fibras sólidas está en el intervalo de 1 a 100 nm. Cuando el radio del poro promedio está dentro de este intervalo, la fibra sólida puede adsorber sustancias que incluyen sustancias de bajo peso molecular, proteínas y complejos de proteínas-lípidos tales como lipoproteínas de baja densidad. El radio del poro promedio requerido para adsorber proteínas es no inferior a 1 nm y no superior a 100 nm, y además preferentemente no inferior a 5 nm y no superior a 50 nm. De forma similar al área superficial específica de microporos, el radio del poro promedio de una fibra porosa se obtiene a partir de la medición del grado de depresión del punto de congelación del agua en los microporos inducido por la condensación capilar mediante calorimetría de barrido diferencial usando un calorímetro de barrido diferencial (DSC) como se describe en el Documento no de patente 1. Se llevaron a cabo la medición y los métodos de cálculo anteriormente descritos con referencia a la descripción en el documento no de patente 1.
La estructura de la sección transversal de un filamento de acuerdo con la presente invención no está particularmente limitada, pero la fibra tiene preferentemente una estructura (porosa) homogénea debido a la presencia de una estructura porosa homogénea en la dirección del espesor que sirve para asegurar un área de adsorción más amplia. En los filamentos preparados mediante, por ejemplo, un proceso de separación de fases inducida sin disolvente, se observa a menudo una estructura heterogénea con macrovacíos. El macrovacío que se usa en el presente documento se refiere a un poro con un diámetro no inferior a 25 pm. En la presente invención, las fibras preferentemente no tienen dichos poros con un diámetro no inferior a 25 pm, más preferentemente no inferior a 15 pm, y preferentemente además inferior a 8 pm. Cuando una fibra no tiene huecos con un diámetro igual o superior a un tamaño concreto como se ha descrito anteriormente, el área superficial específica de volumen de la fibra no se reduce, lo que permite que la fibra mantenga las propiedades físicas a unos niveles requeridos. Sin embargo, cuando el poro tiene una forma diferente a
una esfera, tal como un elipsoide, el diámetro que se usa en el presente documento se refiere al diámetro menor del óvalo.
Como método para producir el material fibroso de la presente invención, se pueden aplicar las técnicas de mezcla de fibras después del hilado y las de combinación de fibras junto al hilado convencionalmente conocidas. Los ejemplos de técnicas de mezcla de fibras después del hilado incluyen, aunque no de forma limitativa, un método en el que otro tipo de fibras se alimentan a un proceso de mezcla de fibras en la etapa de lavado o enrollado del hilo, un método en el que se mezclan las fibras mediante la técnica de entrelazamiento con aire, un método en el que se mezclan las fibras mediante torsión de las fibras, técnica de doblado o paralelo de hilos, un método en el que se mezclan las fibras mediante la técnica de tejido, un método en el que se mezclan las fibras mediante la técnica de entrelazado y un método en el que se mezclan las fibras dispersando y recuperando las fibras en un líquido. Además, está indicada la técnica de hilado compuesto como un ejemplo de la técnica de mezcla de fibras acoplada a hilado. Los ejemplos de la técnica de hilado compuesto incluyen un método en que se usa un hilador que tiene múltiples orificios para extruir simultáneamente hebras plurales de fibras y las hebras de fibras resultantes se enrollan, y un método en que se usa un bloque de extrusión que contiene hiladores con un único orificio que tienen diferentes formas de orificios para extrudir hebras de fibras que tienen diferentes formas de la sección transversal y las hebras de fibras resultantes se enrollan. Las fibras parcialmente deformadas se producen fácilmente mediante la técnica de combinación de fibras posterior al hilado en comparación con la técnica de mezcla de fibras acoplada a hilado y puede producirse la deformación parcial de la sección transversal de una fibra, lo que da lugar a un problema de estabilidad de la calidad en el material fibroso. Apenas se producen fibras deformadas mediante la técnica de mezcla de fibras acoplada a hilado y la calidad de las fibras resultantes puede ser estable, lo que sugiere que la técnica de mezcla de fibras acoplada a hilado es una técnica preferible. Asimismo, es una ventaja de la técnica de mezcla de fibras acoplada a hilado que la combinación de formas de fibras y la relación de mezcla de fibras pueda cambiarse fácilmente cambiando adecuadamente la configuración y la disposición de los hiladores. Además, por ejemplo, se puede suplementar un aditivo en la extensión que el aditivo no inhiba la función o el efecto de la presente invención.
Además, se prefiere fabricar la fibra(máx) y la fibra(mín) a partir de la misma materia prima. Esto permite que los materiales fibrosos resultantes que tienen propiedades físicas y químicas comunes, tales como tener una estructura porosa, eliminar una sustancia diana que se va a adsorber de una manera más eficaz. Además, cuando se usa una máquina de hilado de husillo múltiple para el hilado, una selección adecuada de la configuración de un hilador, al cual se suministra una solución de hilado y a través del cual se extruye la misma solución de hilado, permite mezclar las fibras de forma simultánea con la extrusión de la solución de hilado a través del hilador, lo que hace que la productividad sea alta.
Además, un número más pequeño de tipos de fibras que tienen diferentes formas de sección transversal constituyen preferentemente un material fibroso en términos de productividad y de control del material fibroso y preferentemente no más de cuatro, más preferentemente no más de tres, y preferentemente además solo dos tipos de fibras, es decir, una fibra(máx) y una fibra(mín) constituyen un material fibroso.
Además, la relación de una fibra(máx) a la fibra(mín) es preferentemente de 10:1 a 1:2, además preferentemente de 8:1 a 1:1, más preferentemente de 5:1 a 1:1 y, en particular, preferentemente de 3:1 a 2:1. Las fibras pueden combinarse en cualquier relación entre los límites superiores e inferiores de las relaciones anteriormente descritas. Se considera permitir simultáneamente el aumento del área superficial atribuido a la fibra(máx) y el aumento del efecto de hinchazón, es decir, la dispersabilidad de filamentos atribuida a la fibra(mín).
La configuración o forma de un material fibroso que se va a usar en la presente invención incluye, por ejemplo, aquellas de una tela tejida, una tela tricotada y una tela no tejida y una forma recta. Los tipos de tela tejida incluyen, por ejemplo, un tejido liso, un tejido de sarga, satén, un tejido de estera, un tejido de sarga pronunciada, un tejido con cara de trama, un tejido con cara de urdimbre. Los tipos de tejidos tricotados incluyen, por ejemplo, tejidos de punto de trama tales como tejidos d punto liso, tejido de punto de arroz, tela de punto acanillado, y tejido de punto entrelazado. Los tipos de telas no tejidas incluyen, por ejemplo, tela no tejida básica, tela no tejida de filamento continuo, tela no tejida flashspun, y tela no tejida soplada en fundido. Entre estas, son particularmente preferibles las telas tricotadas debido a que los bloques de fibras se producen raramente a partir de telas tricotadas y el tamaño de las aberturas en una tela tricotada apenas varía y se controla fácilmente para que sea constante. A su vez, un material fibroso en una forma recta se instala fácilmente en una columna en paralelo con la dirección axial extendiéndose entre las aberturas en ambos lados de la carcasa de la columna y sirve también para asegurar una ruta de flujo, además del propio material de adsorción, de un fluido que se va a tratar, que es preferentemente ventajoso en términos de reducción de la resistencia del flujo o de la unión de los solutos en un fluido que se va a tratar.
Los ejemplos de métodos de atado de fibras hiladas incluyen un método en el que el hilo se enrolla una vez en un carrete y luego se procesa en una forma de interés, o un método en el que el hilo se alimenta directamente en una máquina de procesamiento. Los ejemplos de carretes incluyen placas de bobinado, carretes con forma angular, y carretes con forma redonda; son preferibles las placas de bobinado y los carretes con forma angular para producir un haz de fibras rectas.
Aunque se puede aumentar la dispersabilidad de las fibras usando la técnica de mezclado de fibras de acuerdo con
la presente invención, se pueden envolver los materiales fibrosos con, por ejemplo, una película, una red, una malla, o una tela no tejida o se pueden rodear por un filamento tal como el denominado filamento de cobertura, a fin de promover una fácil manipulación de la envoltura de los materiales fibrosos en un carrete, es decir, a fin de evitar que las fibras en el material fibroso se repelan entre sí debido a, por ejemplo, la electricidad estática y que se desorganicen posteriormente.
El material fibroso de la presente invención adsorbe preferentemente p2-microglobulina (denominada a continuación en el presente documento p2-MG) con una capacidad de adsorción no inferior a 0,005 mg/cm3, más preferentemente no inferior a 0,014 mg/cm3, preferentemente además no inferior a 0,020 mg/cm3 y de forma particularmente preferente no inferior a 0,026mg/cm3 Cuando el material fibroso tiene una capacidad de adsorción dentro del intervalo preferible de p2-MG y se instala en, por ejemplo, una columna, el material fibroso presenta un buen comportamiento de adsorción, incluso aunque las fibras instaladas sean pequeñas en número, y eviten el aumento en el volumen de la columna, y tengan excelentes propiedades de reducción de costes y propiedades de manipulación. En particular, cuando la sangre es el fluido que se va a tratar, el material fibroso no necesita aumentar el volumen de sangre extracorpóreo y por tanto no induce reacciones farmacológicas adversas graves tales como la disminución de la tensión arterial.
Se puede medir fácilmente el comportamiento de adsorción de un tipo de filamentos por lotes, como se describe a continuación, centrándose en p2-MG como un objetivo de adsorción, que es la proteína causante de complicaciones en la hemodiálisis a largo plazo, concretamente, la amiloidosis relacionada con hemodiálisis. En primer lugar, se ajustó sangre de bovino suplementada con azida de sodio para tener una concentración total de proteína de 6,5 ± 0,5 g/dl. Asimismo, se usó plasma de bovino almacenado durante hasta cinco días tras la extracción de sangre. A continuación, se añadió p2-MG a una concentración de 1 mg/l y se agitó la mezcla resultante. Además, se ajustó la longitud del material fibroso para contener aproximadamente l00 fibras y para tener un volumen de 0,0905 cm3 y el material fibroso resultante se introdujo en un tubo de centrífuga de 15-ml fabricado por, por ejemplo, Greiner Bio-One International GmbH. Al tubo de centrífuga, se añadieron 12 ml del plasma de bovino anteriormente descrito, y el plasma de bovino en el tubo se agitó durante una hora a temperatura ambiente (20 a 25 °C) en, por ejemplo, un agitador inclinado tal como el agitador Wave-SI fabricado por TAITEC Corporation configurando el dial a 38 para hacer que la plataforma se incline hasta el ángulo de inclinación más grande (un ciclo de movimiento recíproco durante 1,7 segundos). Para medir la concentración de p2-MG antes de agitar, C1, (mg/ml) y la concentración de p2-MG tras la agitación, C2, (mg/ml), se muestrearon alícuotas de 1 ml y se almacenaron en un congelador a -20 °C o menos. Se midió la concentración p2-MG mediante el método de coagulación del látex, y se calculó la cantidad de p2-MG adsorbida por volumen de fibra basándose en la siguiente fórmula (6) y se calculó la cantidad de p2-MG adsorbida por área de superficie de la fibra.
Cantidad de p2-MG adsorbida por volumen de fibra (mg/cm3) = (C1 - C2) x 12 / 0,0905 (6)
en donde C1 representa la concentración (mg/ml) de p2-MG antes de agitar y C2 representa la concentración (mg/ml) de p2-MG después de agitar.
Las geometrías que se muestran en la Fig. 2 y las Figs. 4 a 7 se pueden usar como la geometría de un orificio en un hilador para producir una fibra de acuerdo con la presente invención.
El material fibroso de acuerdo con la presente invención puede incorporarse a una carcasa con puertos de entrada y de salida para un fluido que se va a tratar y a continuación usarse como columna de purificación.
Los ejemplos de formas de carcasas incluyen prismas, tales como un prisma cuadrado o un prisma hexagonal, y cilindros que tienen extremos abiertos en ambos lados; entre estos, son preferibles los cilindros, particularmente los cilindros que tienen una sección transversal completamente redonda debido a que una carcasa sin ninguna esquina puede evitar la retención de sangre en una esquina. Además, la presencia de extremos abiertos en ambos lados sirve para evitar turbulencias en el flujo de un fluido que se va a tratar, lo que permite minimizar la pérdida de presión. Además, la carcasa está hecha, preferentemente de, por ejemplo, plásticos o metales. Entre estas, se usan preferentemente plásticos en términos de coste, procesabilidad por moldeo, peso, compatibilidad de la sangre y similares. En los casos donde se usan plásticos, se usan resinas termoplásticas excelentes en, por ejemplo, la resistencia mecánica y la termoestabilidad. Los ejemplos específicos de dichas resinas termoplásticas incluyen resinas basadas en policarbonato, resinas basadas en alcohol polivinílico, resinas basadas en celulosa, resinas basadas en poliéster, resinas basadas en poliacrilato, resinas basadas en poliimida, resinas basadas en poliolefinas cíclicas, resinas basadas en polisulfona, resinas basadas en poliétersulfona, resinas basadas en poliolefinas, resinas basadas en poliestireno, y las mezclas de las mismas. Entre estas, polipropileno, poliestireno, policarbonato y los derivados de los mismos en términos de procesabilidad del moldeo y resistividad a la radiación, ambas cuales son requeridas para la carcasa. En particular, resinas que tienen excelente transparencia, tales como poliestireno y policarbonato, permiten la inspección del interior de la carcasa, por ejemplo, durante la perfusión de sangre y son por tanto adecuadas para asegurar la seguridad, mientras que las resinas que tienen excelente resistividad a la radiación son adecuadas para la esterilización de la carcasa mediante irradiación. Aquellas resinas se producen mediante moldeo por eyección con un molde o producirse mediante maquinado de una materia prima.
Los ejemplos de métodos de cobertura de los extremos de una columna de purificación incluyen un método en el que
los extremos de una columna de purificación se cubren con láminas de malla, así como un método en el que los extremos de una columna de purificación con paredes de partición hechas de una resina y a continuación se proporcionan orificios penetrantes que penetran las paredes de partición para la comunicación entre el interior y el exterior de la carcasa de la columna. Como se usa en el presente documento, los orificios penetrantes se refieren a aberturas que penetran las paredes de partición en la dirección longitudinal de las fibras. En otras palabras, los orificios penetrantes se refieren a aberturas que localizan y penetran las paredes de partición formadas en ambos extremos de la carcasa y proporcionan la comunicación entre el interior y el exterior de la carcasa. Entre estas, el método que utiliza láminas de mallas tiene una etapas más simples para cubrir los extremos de una columna de purificación y proporciona también la dispersión más excelente de un líquido en una columna y por tanto, es más preferible que el método en el que se forman paredes de partición en ambos extremos de una carcasa. Además, a fin de aumentar adicionalmente la dispersabilidad de un fluido que se va a tratar en una columna, una parte de la lámina de malla puede sustituirse con una lámina de malla que produzca una pérdida de presión más grande, o con una placa para controlar el flujo de fluido, tal como la denominada placa deflectora o placa corriente, se puede proporcionar en la lámina de malla.
Se prefiere que la forma de un material fibroso incorporado en una columna sea una forma recta, como se ha mencionado anteriormente, y se prefiere instalar un haz de fibras rectas en una columna sustancialmente en paralelo con la dirección axial que se extiende entre aberturas en ambos lados de la carcasa de la columna. El haz de fibras rectas permite que un fluido que se va a tratar fluya a lo largo de la dirección de las fibras y sirva por tanto para evitar turbulencias en el flujo y para producir fácilmente una distribución igual del fluido que se va a tratar en una columna. Además, el haz de fibras rectas permite reducir la resistencia del flujo y es también ventajoso para resolver un aumento en la pérdida de presión debido a, por ejemplo, la unión de solutos en un fluido que se va a tratar. Por lo tanto, incluso si el fluido que se va a tratar es sangre muy viscosa, es posible reducir el riesgo de, por ejemplo, coagulación de la sangre en una carcasa y para evitar problemas que se produzcan en el resto de sangre de la carcasa. El número de fibras rectas que se van a instalar en una columna está preferentemente en el intervalo de 1.000 a 500.000.
Es importante en la presente invención controlar la relación de relleno de las fibras en la carcasa. El límite superior de la relación de relleno es preferentemente no superior al 70 %, más preferentemente no superior al 65 % y preferentemente además no superior al 62 %. El límite inferior de la relación de relleno es preferentemente no inferior al 20 %, más preferentemente no inferior al 30 %, preferentemente además no inferior a 39 % y de forma particularmente preferente no inferior a 47 %. La relación de relleno se refiere a una relación del volumen de las fibras (Vf) al volumen de la carcasa (Vc), que se puede determinar basándose en las siguientes fórmulas (7) a (9), donde el volumen de la carcasa (Vc) se calcula a partir del área de la sección transversal y la longitud de la carcasa y el volumen de las fibras (Vf) se calculan a partir del área de la sección transversal de las fibras individuales y la longitud de la carcasa y el número de las fibras.
Vc = (el área de la sección transversal de la porción truncada de la carcasa) x (la longitud adecuada) (7)
Vf = (el área de la sección transversal de una fibra) x (el número de fibras) x (la longitud adecuada) (8)
Relación de relleno = Vf/Vc x 100 (%) (9)
Cuando la relación de relleno se encuentra dentro del intervalo referible anteriormente descrito, es fácil evitar que los filamentos se adhieran entre sí y las fibras se instales suavemente en una carcasa. A su vez, con una relación de relleno dentro del intervalo anteriormente preferible, es raro que las fibras se dispongan desigualmente en una carcasa, que a su vez produce una distribución menos desigual del flujo de fluido en la columna resultante y también permita mantener la eficacia de adsorción de la columna. Además, si la sangre es el fluido que se va a tratar, la columna resultante proporciona una excelente propiedad de reinfusión de la sangre por tanto, raramente hace que el resto de la sangre quede en la columna. Durante el ensayo de reinfusión de la sangre, el volumen de sangre restante en una columna es preferentemente no superior a 5 ml y preferentemente además no superior a 1 ml aunque los detalles del ensayo se describirán a continuación.
Cuando se estrecha una carcasa, el área de la sección transversal en la posición intermedia de la carcasa se define como el área de la sección transversal de la porción truncada de la carcasa. Además, se pretende que el volumen que se usa en el presente documento no incluya el volumen de miembros que no incluyen fibras, particularmente, el volumen de miembros que trabajan como un puerto de salida o entrada para la descarga o entrada de un fluido que se va a tratar y usualmente no se rellena directamente con fibras, tales como los denominados cabezales o tapas de cabezales. Cuando se evita la adhesión de las fibras entre sí en una carcasa utilizando, por ejemplo, fibras separadoras, se pretende que el Vf incluya también el volumen de las fibras separadoras. La longitud adecuada de fibras se refiere a una longitud obtenida sustrayendo la longitud de las paredes de partición en ambos extremos de una carcasa de la longitud de la carcasa. Se puede variar el límite superior de la longitud adecuada de dichas fibras dependiendo de su uso y es preferentemente no superior a 5.000 mm, más preferentemente no superior a 500 mm, y de forma particularmente preferente no superior a 210 mm en términos de aumento en la pérdida de presión debido a la flexión de las fibras o a la instalación de las fibras en la columna. Además, cuando la longitud adecuada es demasiado corta, las fibras deben prepararse para tener una longitud definida cortando, por ejemplo, la longitud en exceso de las fibras que se exponen a partir de una columna y por tanto se aumenta la cantidad de fibras que se van
a descartar de tal manera que se reduce la productividad. Por lo tanto, no es preferible una longitud adecuada de fibras demasiado corta. Además, una longitud adecuada de fibras demasiado corta produce, por ejemplo, dificultad en la manipulación de los materiales fibrosos. Por lo tanto, el límite inferior de la longitud adecuada de fibras es preferentemente no inferior a 5 mm, más preferentemente no inferior a 20 mm, y de forma particularmente preferente no inferior a 30 mm. En un método de medición de la longitud adecuada de fibras, una fibra arrugada, tal como una fibra rizada, se endereza tirando de ambos extremos de la fibra en direcciones opuestas y a continuación se mide la longitud de la fibra. De manera específica, un extremo de una fibra que se ha retirado de una columna se fija con una cinta adhesiva y el otro extremo se une a un plomo de aproximadamente 5 g por mm2 de área de la sección transversal de la fibra para permitir que la fibra cuelgue verticalmente y la longitud de la fibra enderezada se mida rápidamente. Este protocolo de medición se repitió para 100 fibras seleccionadas aleatoriamente de fibras en una columna y se calculó la longitud promedio de las 100 fibras en mm a continuación se redondeó al número entero más próximo.
Además, los inventores encontraron que el diámetro equivalente de la sección transversal del flujo era importante en la presente invención para aumentar las oportunidades de las sustancias que se iban a adsorber para entrar en contacto con fibras sólidas mientras que el fluido que se va a tratar pasa a través de la columna. Como se usa en el presente documento, la ruta de flujo se refiere a una separación entre fibras sólidas individuales dispuestas sustancialmente en paralelo con la dirección longitudinal de la columna, a través de la cual, un fluido que se va a tratar puede pasar en la columna, mientras que el área de la sección transversal de flujo se refiere a una sección transversal perpendicular a la dirección axial que se extiende entre las aberturas en ambos lados de la carcasa. Además, el diámetro equivalente se refiere al diámetro de un área de la sección transversal que se supone que va a ser redonda y se refiere particularmente al tamaño de una ruta de fe flujo obtenida mediante la siguiente fórmula (10). El límite superior del diámetro equivalente de la sección transversal de flujo es no superior a 250 pm, más preferentemente no menos de 200 pm, y preferentemente además no más de 150 pm. El límite inferior del diámetro equivalente de la sección transversal de flujo no es inferior a 10 pm, y más preferente no inferior a 30 pm. Cuando el diámetro equivalente de la sección transversal del flujo está comprendido en el intervalo preferible anteriormente descrito, esto permite asegurar suficientemente las oportunidades de las sustancias que se van a adsorber para entrar en contacto con la superficie de las fibras sólidas y mientras tanto evita un aumento excesivo de la pérdida de presión en la columna, que da como resultado una activación menor de la sangre.
Como se ha descrito anteriormente, el diámetro equivalente de la sección transversal del flujo (Dp) en un material fibroso compuesto solo de un tipo de fibras sólidas que tienen una forma común de la sección transversal se obtiene basándose en la siguiente fórmula (10).
Dp = 4 x ((Dcarcasa/2)2 -(Dfibra/2)2 x N) / (D carcasa + Dfibra x N) (10)
En la fórmula descrita anteriormente (10), Dcarcasa representa el diámetro interno de una carcasa de columna, y Dfibra representa el diámetro del círculo equivalente de una fibra, y N representa el número de fibras.
En el caso de un material fibroso que contiene tipos plurales de fibras sólidas que tienen una forma común de la sección transversal como en la presente invención, el diámetro equivalente de la sección transversal del flujo (Dp) se obtiene basándose en la siguiente fórmula (11).
Dp = 4 x ((Dcarcasa/2)2 - (Dfibra -máx /2)2 x N máx - (Dfibra -mín /2)2 x Nm ín )/ (D carcasa Dfibra -máx x SAmáx x N máx Dfibra -mín x SAmín x Nmín) (11)
En la fórmula descrita anteriormente (11), Dcarcasa representa el diámetro interno de una carcasa de columna, y Dfibramáx representa el diámetro del círculo equivalente de una fibra(máx), y Dfibra-mín representa el diámetro del círculo equivalente de una fibra(mín), y Nmáx representa el número de fibras(máx), y Nmin representa el número de fibras(mín), y SAmáx representa la tasa de aumento del área superficial de una fibra(máx), y SAmín representa la tasa de aumento del área superficial de una fibra(mín).
En la presente invención, las fibras(máx) son porosas y por tanto las proteínas se incorporan y se adsorben por las fibras. Por lo tanto, se requiere que aquellas fibras tengan una forma de fibra y una estructura porosa que permite a las proteínas moverse fácilmente en el interior de las fibras. Además, los inventores descubrieron que, en la presente invención, un aumento de la pérdida de presión en una columna promueve el movimiento de proteínas en el interior de las fibras sólidas. Por otra parte, cuando la cantidad de pérdida de presión es demasiado grande, esto da como resultado la activación de la sangre. En otras palabras, la cantidad de pérdida depresión que se produce al permitir que la sangre de bovino fluya a través de la columna a un caudal de 200 ml/min no es inferior a 0,5 kPa, preferentemente no inferior a 1,5 kPa, más preferentemente no inferior a 3,0 kPa, mientras que el límite superior de la cantidad de pérdida de presión es no superior a 30 kPa., y de forma particularmente preferente no superior a 20 kPa. La pérdida de presión puede controlarse ajustando, por ejemplo, la relación de relleno de fibras sólidas en una columna, el diámetro interno de la carcasa, el diámetro de las fibras sólidas, y el número de fibras sólidas. Se describirá a continuación un método de medición para la pérdida de presión. Dicho material fibroso y la columna de purificación que incorpora el mismo tiene varios usos, y se puede usar para aplicaciones tales como el tratamiento del agua, la purificación y el tratamiento médico. En aplicaciones médicas entre aquellas, se puede usar una columna de purificación de la presente invención en cualquiera de los siguientes métodos de procesamiento para la purificación
de sangre: un método en el que una columna se perfunde directamente con sangre completa, y un método en el que plasma o suero se separa una vez de la sangre y a continuación se perfunde una columna con el plasma separado.
Cuando se evalúa el comportamiento de adsorción de una columna de la presente invención usando por ejemplo p2-MG, la circulación de la sangre en la columna que tiene 3 m2 de área superficial de fibra que entra en contacto con la sangre a un caudal de 200 ml/min durante una hora da como resultado una tasa de aclaramiento de preferentemente no menos de 40 ml/min, más preferentemente no inferior a 50 ml/min y preferentemente además no inferior a 60 ml/min. Además, el volumen de sangre (la parte de la carcasa) en la columna que tiene sangre que entra en contacto con el área superficial de la fibra no inferior a 3 m2 es preferentemente no superior a 170 ml y adicionalmente preferentemente no superior a 130 ml. Cuando es difícil producir una columna que tenga un área superficial de 3 m2 , que entra en contacto con la sangre, el aclaramiento medido en la columna que tiene un volumen de 1 m2 a 7 m2 puede convertirse en el de una columna que tiene 3 m2 sobre la base del coeficiente Ko de masa global como se describe a continuación. Se describirá a continuación método de medición para el aclaramiento en la sección "medición del comportamiento de adsorción de una columna".
Además, cuando se usa una columna de purificación de la presente invención como un dispositivo médico para la circulación extracorpórea, un método preferible comprende incorporar la columna en un circuito de circulación extracorpórea para llevar a cabo una operación de eliminación adsortiva en un modo en línea en términos del rendimiento conseguido mediante un proceso individual o de conveniencia operativa. En este caso, la columna de purificación de la presente invención puede usarse tanto individualmente como conectada en serie con un riñón artificial durante, por ejemplo, una hemodiálisis. El uso de dicho procedimiento permite la eliminación de sustancias que se eliminan solo insuficientemente por un riñón artificial a lo largo de la hemodiálisis. En particular, el uso de una columna de purificación de acuerdo con la presente invención permite la eliminación adsortiva de sustancias de alto peso molecular que se eliminan apenas por los riñones artificiales, por lo cual el déficit en la función de riñones artificiales puede ser cubierto.
Cuando se usa la columna de purificación junto con un riñón artificial, la columna de purificación puede estar conectada delante o a continuación del riñón artificial en un circuito. Una ventaja de conectar la columna de purificación delante de un riñón artificial es que la configuración evita que la columna de purificación se vea afectada por la hemodiálisis en el riñón artificial y por tanto, la columna de purificación presenta fácilmente su comportamiento intrínseco. Por otra parte, una ventaja de conectar la columna de purificación a continuación de un riñón artificial es que el combinado de sangre una vez tratado por el riñón artificial para eliminar el agua se procesa adicionalmente en la columna de purificación, por lo cual, las concentraciones de solutos en el combinado de sangre están aumentadas, y por tanto, se puede esperar una eficacia potenciada de la eliminación adsortiva.
Además, un material fibroso modificado por adelantado para mantener, por ejemplo, un agente en sus microporos puede hacer que el material fibroso tenga funciones, tales como la liberación controlada del agente y similares, así como la función de adsorción. En un ejemplo, cuando se usa el material fibroso como un dispositivo médico, el material fibroso modificado por adelantado para sostener un anticoagulante puede aumentar la antitrombogenicidad.
En otro ejemplo, cuando se usa el material fibroso como un dispositivo médico, el material fibroso modificado para contener fibras(máx) y/o fibras(mín) con salientes puede eliminar activamente, por ejemplo, una cantidad en exceso de leucocitos activados en sangre. El mecanismo de la eliminación está sin discernir, pero se cree que es resultante del reconocimiento de los salientes como una sustancia extraña y del ejercicio resultante de la actividad fagocítica por los leucocitos activados.
Se describirán a continuación los ejemplos de procesos de producción para un material fibroso de acuerdo con la presente invención y una columna de purificación que incorpora el mismo.
<Producción de un material fibroso>
Se preparó una solución de hilado compuesta de un polímero disuelto en un disolvente. Cuando la solución de hilado tiene una concentración menor (la concentración de sustancias que excluyen el disolvente en la solución de hilado), se pueden producir fibras que tengan microporos con tamaños de poro más grandes. Por lo tanto, una selección adecuada de concentración de solución de hilado permite controlar el tamaño del poro. Asimismo, el uso de un polímero que contiene un grupo cargado negativamente permite controlar también el tamaño del poro. Desde dicho punto de vista, en la presente invención, la concentración de la solución es preferentemente no superior al 30 % en masa, más preferentemente no superior al 27 % en masa y preferentemente además no superior al 24 % en masa. Se puede extruir dicha solución de hilado a través de un hilador y dejarse pasar a través de una determinada distancia de separación en una cámara de aire seco y a continuación administrarse en un baño de coagulación que contiene un mal disolvente tal como agua o que contiene un no disolvente para la coagulación del polímero para obtener fibras. Como hilador, se usa un hilador que tenga un orificio de una forma de sección transversal modificada como se muestra, por ejemplo, en la Fig. 5 (la anchura de una abertura W = 0,10 mm, la longitud de una abertura L = 1,0 mm) y la Fig, 4 (la anchura de una abertura W = 0.10 mm, la longitud de una abertura L = 1,0 mm). El uso combinado de estos dos tipos de hiladores en una relación numérica de, por ejemplo, 1:1 permite mezclar diferentes tipos de fibras durante el hilado de la fibra. En las formas de la sección transversal de los orificios, la flecha del arco R es preferentemente igual
a la mitad de la anchura de la abertura. Una disposición alternativa de los hiladores que tienen los orificios con diferentes formas de sección transversal para la producción de materiales fibrosos pueden reducir la frecuencia de formación de un ensamblaje compuesto de fibras de sección transversal modificadas que tienen una forma común de la sección transversal. La solución de hilado extruída se deja pasar a través de una determinada distancia de separación en una cámara de aire seco y a continuación administrarse en un baño de coagulación que contiene un mal disolvente tal como agua o que contiene un no disolvente. Desde el punto de vista anteriormente descrito, un límite inferior del tiempo de tránsito (retención) de las fibras en la cámara de aire seco es como se ha descrito anteriormente. Además, cuando la estructura de fibras extruídas se fija con prontitud en la cámara de aire seco reduciendo la temperatura de las fibras extruídas a la temperatura de gelificación o coagulación, el aire frío se sopla sobre las fibras extruídas en la cámara de aire seco para promover la gelificación. Además, un mecanismo detallado es incierto, pero la tasa de formación de poros sobre la superficie de las fibras o el tamaño de los poros próximos a la periferia de las fibras pueden aumentarse aumentando la tasa de soplado del aire frío y aumentando por tanto la eficacia de enfriamiento.
Como se ha descrito anteriormente, la solución de hilado extruída a través de un hilador se coagula en un baño de coagulación, que está compuesto usualmente por un agente de coagulación tal como agua o un alcohol, o una mezcla de un agente de coagulación y un disolvente que es un constituyente de la solución de hilado. Es usual que se use a menudo agua. Además, se puede variar el tamaño de los poros mediante el control de la temperatura del baño de coagulación. Debido que puede verse afectado el tamaño del poro mediante, por ejemplo, el tipo de solución de hilado, se debe seleccionar también de forma adecuada la temperatura del baño de coagulación. En general, se puede aumentar el tamaño de los poros aumentando la temperatura del baño de coagulación. El mecanismo exacto de aumento en el tamaño del poro está sin discernir, pero se cree que es resultante de la finalización de la coagulación antes de la contracción de las regiones internas de las fibras, que refleja la eliminación rápida del disolvente producida por la acción del baño a una temperatura alta en una reacción competitiva entre la eliminación del disolvente de una solución de hilado y la contracción por la solidificación. Sin embargo, cuando la temperatura del baño de coagulación es demasiado alta, el tamaño de poro aumenta mucho, lo que se cree que fa lugar a alteraciones, tales como la disminución del área superficial específica de los microporos, la disminución en la resistencia a la tracción, y el aumento en la adsorción no específica. Por lo tanto, la temperatura del baño de coagulación de, por ejemplo, las fibras que contienen PMMA es preferentemente no mayor de 90 °C, más preferentemente no mayor de 75 °C y de forma particularmente preferente no mayor de 65 °C. Por otra parte, cuando la temperatura del baño de coagulación es demasiado baja, disminuye el tamaño del poro, lo que vuelve difícil permitir que las proteínas se difundan en el interior de los poros. Por lo tanto, el límite inferior es preferentemente no menor de 12 °C y más preferentemente no menor de 20 °C.
Después, las fibras extruídas experimentan una etapa de eliminación por lavado del disolvente de las fibras coaguladas. La etapa de lavado non no está particularmente limitada, pero se usa preferentemente el método de lavar fibras secuencialmente en múltiples recipientes llenos de agua (en referencia a los baños de lavado con agua). La temperatura del agua en los baños de lavado con agua puede determinarse dependiendo de las propiedades del polímero que es un constituyente de las fibras. Por ejemplo, la temperatura se selecciona entre 30 a 50 °C en el caso de fibras que contienen PMMA.
Además, la etapa del baño de agua puede estar seguida por una etapa de aplicar un ingrediente de hidratación a las fibras a fin de mantener el tamaño de los poros. El ingrediente hidratante que se usa en el presente documento se refiere a un ingrediente capaz de mantener la humedad de las fibras o un ingrediente capaz de prevenir una reducción de la humedad de las fibras en el aire. Los ejemplos representativos del ingrediente hidratante incluyen glicerina y una solución acuosa de la misma.
Las fibras que se han lavado o a las que se ha aplicado in ingrediente hidratante pueden experimentar una etapa de inmersión de las fibras en un recipiente lleno de una solución acuosa calentada de un ingrediente hidratante (denominado baño de tratamiento térmico) a fin de aumentar la estabilidad dimensional de las fibras muy retraibles. El baño de tratamiento térmico se rellena con una solución acuosa calentada de un ingrediente hidratante, y las fibras tratadas en el baño de tratamiento térmico se contraen bajo la influencia de la acción térmica y se vuelven menos retraibles en las etapas posteriores, por lo cual las fibras pueden estabilizar su propia estructura. La temperatura del tratamiento térmico caría dependiendo de la materia prima de las fibras, y es preferentemente no inferior de 50 °C y más preferentemente no inferior de 80 °C en el caso de fibras que contienen PMMA. Además, la temperatura es preferentemente no superior de a 95 °C y más preferentemente no superior a 87 °C.
El hilo se enrolla en un carrete, como se ha mencionado anteriormente, por lo que se puede producir un material fibroso. Se prepara un material fibroso en una forma recta sin ningún desorden de las fibras usando un carrete con forma angular, tal como un carrete con una sección transversal hexagonal.
<Producción de una columna de purificación>
Se describirá a continuación un ejemplo de producción de una columna de purificación con el material fibroso obtenido.
En primer lugar, el material fibroso se corta en piezas de una longitud requerida y las piezas cortadas del material
fibroso se instalan en una carcasa de plástico de una columna de purificación, que corresponde a la porción truncada de la columna de purificación, recta en la dirección axial de la carcasa. A continuación, ambos extremos del material fibroso se cortan con, por ejemplo, una cuchilla, de tal manera que el material fibroso se acomoda en la carcasa, y las aberturas de salida y entrada para un fluido que se va a tratar en los extremos de ambos lados de la columna se cubren con filtros de malla cortado en una forma que tiene el mismo diámetro que el diámetro interno de la columna. Por último, las tapas de los cabezales así denominadas con puertos de entrada y salida para el fluido que se va a tratar pueden unirse a ambos extremos de la carcasa para obtener una columna de purificación.
Además, cuando la columna de purificación se usa como un dispositivo médico, concretamente, como una columna de adsorción médica, se prefiere que la columna de purificación esté desinfectada o esterilizada antes del uso. Los ejemplos de los métodos de desinfección o esterilización incluyen varios métodos de desinfección o esterilización, tales como esterilización por vapor a alta presión, esterilización por rayos gamma, esterilización por haces de electrones, esterilización mediante óxido de etileno gas, esterilización basada en desinfectantes, y esterilización mediante rayos ultravioleta. Entre estos métodos, la esterilización por rayos gamma, esterilización por haces de electrones, la esterilización por vapor a alta presión, y la esterilización mediante óxido de etileno gas tienen menos influencia sobre la eficacia de la esterilización y sobre los materiales y son por tanto preferibles.
Con respecto a todos los elementos definidos por el intervalo numérico indicado en esta memoria descriptiva, se puede definir el intervalo numérico mediante cualquier combinación de un límite superior seleccionado entre un valor límite superior indicado, un valor límite superior preferible indicado y un valor límite superior preferible más indicado de dicho elemento y un valor límite inferior seleccionado entre un valor límite inferior indicado, un valor límite inferior preferible indicado y un valor límite inferior preferible más indicado de dicho elemento.
Ejemplos
Ejemplo 1
<Producción de un material fibroso>
En 376 partes en masa de dimetilsulfóxido, 31,7 partes en masa de un polímero PMMA sindiotáctico (denominado a continuación en el presente documento sin-PMMA) que tenía un peso molecular promedio en peso de 400.000, 31,7 partes en masa de un polímero sin-PMMA que tenía un peso molecular promedio en peso de 1400.000, 16,7 partes en masa de un polímero PMMA isotáctico (denominado a continuación en el presente documento iso-PMMA) que tenía un peso molecular promedio en peso de 500.000, y 20 partes en masa de un copolímero basado en PMMA que tenía un peso molecular de 300.000 que contenía p-estirenosulfonato de sodio en una relación de 1,5 % en moles se mezclaron y la mezcla resultante se agitó a 110 °C durante 8 horas para preparar una solución de hilado. La viscosidad de la solución de hilado obtenida a 110 °C fue de 1.240 poise. Un hilador que tenía un orificio de una forma como se muestra en la Fig. 5 y con dimensiones como se indica en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio de una forma redonda con un diámetro (0) de 0,3 se combinaron en una relación de 2:1 y la solución de hilado obtenida se extruyó a través del bloque de hilador resultante mantenido a 92 °C en un espacio de aire permitiendo que pasara la solución de hilado a través de los respectivos hiladores a una velocidad de 1,1 g/min, y la solución de hilado obtenida viajó 500 mm en el espacio de aire y se administró a continuación en un baño de coagulación, y la solución de hilado que había pasado a través del baño proporcionó fibras sólidas. Se usó agua en el baño de coagulación y la temperatura del agua (temperatura del baño de coagulación) era de 42 °C. Las fibras producidas usando los respectivos hiladores se lavaron en agua y se administraron posteriormente en un recipiente lleno de una solución acuosa que contenía glicerol al 70 % en masa como un agente hidratantes y a continuación se dejaron pasar a través de un baño de tratamiento térmico a 84 °C a fin de eliminar la cantidad en exceso de glicerol. A continuación, se enrollaron 120.000 fibras en un carrete con una sección transversal hexagonal a una velocidad de 16 m/min para proporcionar un material fibroso, que es un haz de fibras mezcladas compuesto de fibras(máx) y fibras(mín).
La tasa de aumento del área superficial, el grado de modificación, la tasa de ocupación frente al círculo circunscrito, el área superficial específica de microporos, el diámetro del círculo equivalente y similares se midieron en el filamento obtenido mediante los métodos anteriormente descritos. En las Tablas 1 y 4 se presentan los resultados.
<Producción de una columna>
El material fibroso obtenido se incorporó en una forma recta en una carcasa cilíndrica fabricada de policarbonato con un diámetro interno de 10 mm y una longitud axial de 18 mm para proporcionar una relación de relleno de fibras al 57 %. A continuación, las aberturas de salida y entrada del fluido que se iba a tratar en los extremos sobre ambos lados de la carcasa se cubrieron con filtros de malla con un diámetro equivalente de abertura de 84 pm y una relación de apertura del 36 %, cuyos filtros de malla se cortaron en una forma que tenía el mismo diámetro que el diámetro interno de la carcasa. Por último, las tapas con los puertos de entrada y salida para un fluido que se va a tratar, que se denominan cabezales, se unieron en los extremos de la carcasa.
<Medición de la tasa de aumento del área superficial, grado de modificación, tasa de ocupación frente a un círculo circunscrito, y el diámetro del círculo equivalente de una sección transversal de una fibra>
Como se ha mencionado anteriormente, se cortó una fibra que se iba a medir en una posición aleatoria y se amplió la sección cortada y se obtuvieron imágenes en el Microscopio Digital DG-2 fabricado por Scalar Corporation. En el momento de la obtención de imágenes, se usó también un programa informático de análisis de imágenes, "Micro Measure ver. 1.04", fabricado por Scalar Corporation para capturar una imagen de una escala con el mismo aumento. Se llevaron a cabo la medición y el cálculo anteriormente mencionados para obtener la tasa de aumento del área superficial y el grado de modificación.
<Medición del comportamiento de adsorción de un material fibroso>
Hasta cinco días después de la extracción de sangre, se ajustó sangre de bovino suplementada con azida de sodio para tener un hematocrito de 30 ± 3 % y una concentración total de proteína de 6,5 ± 0,5 g/dl. A continuación, se añadió P2-MG a una concentración de 1 mg/l y se agitó la mezcla resultante. Además, se ajustó la longitud del material fibroso para contener aproximadamente 100 fibras y para tener un volumen de 0,0905 cm3 y el material fibroso resultante se introdujo en un tubo de centrífuga de 15-ml fabricado por, por ejemplo, Greiner Bio-One International GmbH. Al tubo de centrífuga, se añadieron 12 ml del plasma de bovino anteriormente descrito, y el plasma de bovino en el tubo se agitó durante una hora a temperatura ambiente (20 a 25 °C) en, por ejemplo, un agitador inclinado tal como el agitador Wave-SI fabricado por TAITEC Corporation configurando el dial a 38 para hacer que la plataforma se incline hasta el ángulo de inclinación más grande (un ciclo de movimiento recíproco durante 1,7 segundos). Para medir la concentración de P2-MG antes de agitar, Ci , (mg/ml) y la concentración de p2-MG tras la agitación, C2, (mg/ml), se muestrearon alícuotas de 1 ml y se almacenaron en un congelador a - 20 °C o menos. Se midió la concentración P2-MG mediante el método de coagulación del látex, y se calculó la cantidad de fibra adsorbida por volumen basándose en la siguiente fórmula (12).
Cantidad de fibra adsorbida por volumen (mg/cm3) = (C1 - C2) x 12 / 0,0905 (12)
<Medición del comportamiento de adsorción de una columna>
Se midió el aclaramiento de P2-MG para evaluar el comportamiento de adsorción de una columna. Se centrifugó sangre de bovino suplementada con azida de sodio para obtener plasma. Se ajustó el plasma para tener una concentración total de proteína de 6,5 ± 0,5 g/dl. Se usó el plasma de bovino almacenado durante hasta cinco días tras la extracción de sangre. A continuación, se añadió P2-MG a una concentración de 1 mg/l en el plasma de bovino y se agitó la mezcla resultante. El plasma de bovino se dividió en dos porciones: teniendo una un volumen de 35 ml para la circulación y teniendo la otra un volumen de 40 ml para la medición del aclaramiento.
Se preparó un circuito como se muestra en la Fig. 7. El circuito, un puerto para introducir un fluido que se iba a tratar se designó como Bi y un puerto para descargar un fluido que pasaba a través de una columna de purificación se designó como Bo.
El Bi se colocó en un vaso de precipitados para un fluido en circulación, que contenía 35 ml (a 37 °C) del plasma de bovino ajustado anteriormente y se inició el bombeo a un caudal de 3,5 ml/min. Inmediatamente después de descartar un volumen de un fluido que se descargó desde el Bo durante los primeros 90 segundos, el Bo se colocó en el vaso de precipitados de un fluido en circulación para establecer la circulación. Se continuó la circulación del fluido durante una hora y a continuación se detuvo el bombeo.
Después, el Bi se colocó en el plasma de bovino para la medición del aclaramiento como se había ajustado y el Bo se colocó en el vaso de precipitados para la eliminación.
Dos minutos después de iniciar el bombeo a un caudal de 3,5 ml/min, se retiró una alícuota de 1 ml del plasma de bovino (a 37 °C) para la medición del aclaramiento y se designó como líquido Bi. Cuatro minutos y treinta segundos después de iniciarse el bombeo, se recogió 1 ml de muestra descargada desde el Bo y se designó como líquido Bo. Estas muestras se almacenaron en un congelador a -20 °C o menos.
Se calculó el aclaramiento a partir de la concentración de P2-MG en cada uno de los líquidos basándose en la siguiente fórmula (13). Debido a que los valores de medición podrían variar dependiendo de cada lote de sangre de bovino, se usó el mismo lote de plasma de bovino en todos los
Ejemplos y Ejemplos comparativos.
Co (ml/min) = (CBi - CBo)x Qb / CBi (13)
En la fórmula (13) anterior, Co representa el aclaramiento de P2-MG (ml/min), CBi representa la concentración de p2-MG en el líquido Bi, CBo representa la concentración de P2-MG en el líquido Bo, y Qb representa el caudal (ml/min) para el bombeo de Bi. Además, se obtuvo el comportamiento de adsorción por área superficial calculando Ko según la siguiente fórmula (14).
Ko (cm/min) = Qb/A x 1n[QB/(QB - Co)] (14)
En la fórmula (14) anterior, Ko representa el coeficiente de transferencia de la masa global de p2-MG (cm/min) y A representa el área superficial total de las fibras (cm2) de un material fibroso.
Los resultados se presentan en la Tabla 4.
Ejemplos 2 a 5
Se produjeron materiales fibrosos y columnas en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 2:1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 6
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 1:2. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 7
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 1:1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 8
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 2,5:1(= 5:2). Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 9
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 3:1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 10
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 5:1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 11
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 8:1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 12
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 10:1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 13
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se
combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio c con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 2:1 y las velocidades de extrusión fueron de 1,1 g/min para el hilador inicial y 0,41 g/min para el hilador final. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 14
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio c con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 2:1 y las velocidades de extrusión fueron de 1,1 g/min para el hilador inicial y 0,72 g/min para el hilador final. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 15
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 2:1 y las velocidades de extrusión fueron de 1,1 g/min para el hilador inicial y 1,30 g/min para el hilador final. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4. Ejemplo 16
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio c con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 2:1 y las velocidades de extrusión fueron de 1,1 g/min para el hilador inicial y 1,90 g/min para el hilador final. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo 17
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio c con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 2:1 y las velocidades de extrusión fueron de 1,1 g/min para el hilador inicial y 5,00 g/min para el hilador final. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplos 18 a 21
Se produjeron materiales fibrosos y columnas en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 2:1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo comparativo 1
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se instaló solo un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo comparativo 2
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se instaló solo un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo comparativo 3
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se instaló solo un hilador que tenía un orificio y una forma redonda. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4. Ejemplo comparativo 4
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 1:5. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo comparativo 5
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se combinaron un hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 1 y otro hilador que tenía un orificio con las formas y dimensiones indicadas en la Tabla 2 en una relación de 24:1. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Ejemplo comparativo 6
Se produjeron un material fibroso y una columna en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1, excepto que se usó un sedal de nailon comercial (tamaño, 0,5; fabricado por Fujinoline Corporation) como material de adsorción. Los resultados se presentan en las Tablas 3 y 4.
Los resultados de los Ejemplos 1 a 5 y los Ejemplos comparativos 1 a 3 indican que se muestra un valor superior del comportamiento de adsorción Co en cada una de las columnas que incorporan un material fibroso mixto que está compuesto de fibras con una sección transversal en forma de cruz como fibras(máx) y fibras con sección transversal tanto ovalada como redonda como fibras(mín), en comparación con cada una de las columnas que incorporan un material fibroso compuesto de un único tipo de fibras, tales como fibras con una sección transversal en forma de cruz, fibras con una sección transversal oval, o fibras con una sección transversal redonda. Además, las fibras(mín) que tienen un grado de modificación mayor y una tasa de ocupación menor frente al círculo circunscrito mostraron una tendencia a tener un valor mayor de Ko, un índice de comportamiento de adsorción por área superficial unitaria. Por lo tanto, se considera que, si las fibras(mín) tienen una sección transversal tanto redonda como ovaladas, un aumento en la tasa de aumento del área superficial produce un aumento del área superficial en el material fibroso resultante y, asimismo, un grado de modificación mayor y una tasa de ocupación menor frente al círculo circunscrito dan como resultado un efecto preventivo mayor sobre la adhesión de las fibras.
Los resultados del Ejemplo 3 y los Ejemplos 6 a 12 y los Ejemplos comparativos 4 y 5 indicaron una tendencia de los materiales fibrosos que contenían diferentes tipos de fibras en una relación de mezcla (fibra(máx): fibra(mín)) de 1:2 a 10:1 a tener valores de Co y Ko superiores a los del Ejemplo comparativo 1, en el que se usaron solamente fibras con una sección transversal en forma de cruz, o los del Ejemplo comparativo 2, en que se usaron solamente fibras con una sección transversal ovalada. Por otra parte, el material fibroso del Ejemplo comparativo 4, que se había obtenido usando las fibras(máx) en una relación tan pequeña como 17 %, tenían un valor de Co inferior al del Ejemplo comparativo 1, en que se usaron solamente fibras con una sección transversal en forma de cruz, y un valor de Ko casi igual al de los Ejemplos comparativos 1 a 3. Esto es probablemente debido a un insuficiente efecto de la fibra(máx) de aumentar el área superficial así como debido a la adhesión de las fibras(mín) entre sí y la disponibilidad disminuida resultante del área superficial de las fibras. En el Ejemplo comparativo 5, la relación de la fibra(mín) a las fibras totales fue tan pequeña como 4 % y el efecto preventivo sobre la adhesión de las fibras fue insuficiente, lo que dio lugar a la pérdida del efecto de la mezcla de fibras, como se indica por un valor de Co inferior al del Ejemplo comparativo 1, en que se usaron solamente fibras con una sección transversal ovalada.
Los resultados del Ejemplo 3 y de los Ejemplos 13 a 17 indican que un diámetro del círculo equivalente demasiado grande para una fibra(mín) en comparación con el de una fibra(máx) da como resultado una pérdida de área superficial aumentada y una tendencia de disminución en el comportamiento de adsorción.
Los resultados de los Ejemplos 3, 18 y 19 indican que una tasa de ocupación aumentada frente al círculo circunscrito de una fibra(máx) conduce a una mejora en el comportamiento de adsorción. Esto es debido probablemente al efecto preventivo potenciado sobre la adhesión de las fibras, que está producido por la tasa de ocupación aumentada frente al círculo circunscrito de la fibra(máx) y la disminución resultante en las fibras(máx) solapantes entre sí de tal manera que un saliente de una fibra encaja a través de otra fibra adyacente.
Los resultados de los Ejemplos 3, 20 y 21, en los que se cambia la forma de la sección transversal de las fibras(mín), indican que se consiguió un comportamiento superior por las fibras(mín) con una forma de la sección transversal en Y que con las que tienen una forma de la sección transversal en estrella, e indican además que se obtuvieron valores superiores de Co y Ko por las fibras(mín) con una forma de la sección transversal oval que con las que tienen una forma de la sección transversal en Y. Esto sugiere que es más ventajosa una fibra(mín) que tiene una forma de la sección transversal con un mayor grado de modificación y una tasa de ocupación menor frente al círculo circunscrito. Esto es debido probablemente al efecto preventivo potenciado sobre la adhesión de las fibras, que está producido por la tasa de ocupación disminuida frente al círculo circunscrito de la fibra(mín).
Además, los resultados del Ejemplo 3 y del Ejemplo comparativo 6 indican que el material fibroso poroso del Ejemplo 3 tienen un nivel mayor de comportamiento de adsorción por volumen de fibra y una actividad de adsorción de la proteína suficiente, en comparación con el filamento que tiene un área superficial específica pequeña como en el Ejemplo comparativo 6.
Ejemplo 22
<Producción de una columna>
Se usó el mismo filamento que en el Ejemplo 3 para producir un material fibroso compuesto de 50.000 fibras(máx) y 25.000 fibras(mín) y el material fibroso resultante se incorporó en una forma recta a una carcasa cilíndrica fabricada de policarbonato con un diámetro interno de 46 mm y una longitud axial de 140 mm para proporcionar una relación de relleno de fibras del 57 %. A continuación, las aberturas de salida y entrada del fluido que se iba a tratar en los extremos sobre ambos lados de la carcasa se cubrieron con filtros de malla con un diámetro equivalente de abertura de 84 pm y una relación de apertura del 36 %, cuyos filtros de malla se cortaron en una forma que tenía el mismo diámetro que el diámetro interno de la carcasa. Por último, las tapas con los puertos de entrada y salida para un fluido que se va a tratar, que se denominan cabezales, se unieron en los extremos de la carcasa. Se midieron el diámetro del círculo equivalente, la tasa de aumento de aumento del área superficial y el radio del poro promedio se midieron en el filamento obtenido por los métodos anteriormente descritos. Además, se midieron el comportamiento de adsorción, la pérdida de presión, y el volumen de la sangre restante en la columna resultante por los métodos que se describen a continuación. Los resultados se presentan en la Tabla 5.
<Medición del comportamiento de adsorción de una columna>
Se midió el aclaramiento de p2-MG para evaluar el comportamiento de adsorción. Se ajustó sangre de bovino suplementada con etilendiaminotetraacetato de sodio para tener un hematocrito de 30 ± 3 % y una concentración total de proteína de 6,5 ± 0,5 g/dl. Se usó la sangre de bovino almacenada durante hasta cinco días tras la extracción de sangre.
A continuación, se añadió p2-MG a una concentración de 1 mg/l y se agitó la mezcla resultante. La sangre de bovino se dividió en dos porciones: teniendo una un volumen de 2 l para la circulación y teniendo la otra un volumen de 1,5 l para la medición del aclaramiento.
Se preparó un circuito como se muestra en la Fig. 7. El circuito, un puerto para introducir un fluido que se iba a tratar se designó como Bi y un puerto para descargar un fluido que pasaba a través de una columna de purificación se designó como Bo.
El Bi se colocó en un vaso de precipitados para un fluido en circulación, que contenía 2 l (a 37 °C) de sangre de bovino ajustada anteriormente y se inició el bombeo a un caudal de 200 ml/min. Inmediatamente después de descartar un volumen de un fluido que se descargó desde el Bo durante los primeros 90 segundos, el Bo se colocó en el vaso de precipitados de un fluido en circulación para establecer la circulación. Se continuó la circulación del fluido durante una hora y a continuación se detuvo el bombeo.
Después, el Bi se colocó en la sangre de bovino ajustada anteriormente para la medición del aclaramiento y el Bo se colocó en el vaso de precipitados para la eliminación.
Dos minutos después de iniciar el bombeo a un caudal de 200 ml/min, se retiró una alícuota de 10 ml de la sangre de bovino (a 37 °C) para la medición del aclaramiento y se designó como líquido Bi. Cuatro minutos y treinta segundos después de iniciarse el bombeo, se recogió 10 ml de muestra descargada desde el Bo y se designó como líquido Bo. Estas muestras se almacenaron en un congelador a -20 °C o menos.
Se calculó el aclaramiento Co a partir de la concentración de p2-MG en cada uno de los líquidos. Debido a que los valores de medición podrían variar dependiendo de cada lote de sangre de bovino, se usó el mismo lote de sangre de bovino en todos los Ejemplos y Ejemplos comparativos.
En la Tabla 5 se muestra el resultado.
<Medición de la pérdida de presión usando sangre de bovino>
En la medición anteriormente descrita del comportamiento de adsorción de una columna, se midió la presión en el Bi y el Bo a los cinco minutos de iniciar la medición del aclaramiento y la diferencia de presión entre el Bi y el Bo se consideró como la pérdida de presión. En la Tabla 5 se muestra el resultado.
<Ensayo de propiedad de reinfusión de la sangre>
Se lavó una columna de adsorción con 700 ml de solución salina que fluyó desde la parte superior a la parte inferior de la columna a un caudal de 200 ml/min. Durante el lavado, no se intento eliminar las burbujas de aire, por ejemplo, aplicando vibraciones a la columna de adsorción.
A continuación, se introdujo sangre de bovino en la columna de adsorción desde la parte inferior a un caudal de 200 ml/min. Se usó sangre de bovino suplementada con heparina y ajustada para tener un hematocrito del 30 % y una concentración total de proteína de 6,5 g/dl. Una vez que se confirmó que la sangre de bovino aparecía en el cabezal en la parte superior de la columna de adsorción, la columna de adsorción se invirtió X para hacer que la sangre fluyera desde la parte superior a la parte inferior de la columna. La condición se mantuvo para dejar que la sangre circulara durante una hora.
Para la reinfusión de la sangre, se dejaron fluir dos a tres volúmenes de columna de solución salina desde la parte superior a la parte inferior de la columna de adsorción en el formato de una vía de 100 ml/min. Se tomaron alícuotas de muestra del fluido de reinfusión de la sangre descargadas desde la parte inferior de la columna con el tiempo y al menos 100 ml del fluido de reinfusión de la sangre (si el volumen de columna es de 100 ml, corresponden a un fluido recogido de la columna mientras que se aumentó el volumen de solución salina que fluía a través de la columna desde 200 a 300 ml) se diluyeron dos veces con agua pura para inducir la hemolisis. Se midió la absorbancia a una longitud de onda de 414 nm en un espectrofotómetro en el ultravioleta y el visible (UV-160; fabricado por Shimadzu Corporation) para calcular la cantidad de hemoglobina contenida en el fluido, que se convirtió a continuación en el volumen de sangre restante en la columna. Se generó una curva patrón usando sangre de bovino convencional ajustada para tener un hematocrito del 30 % y una concentración total de proteína de 6,5 g/dl. En la Tabla 5 se muestra el resultado.
Ejemplo 23
Se produjo una columna, y a continuación se evaluó por los mismos métodos que en el Ejemplo 22 utilizando las mismas fibras y la misma carcasa que en el Ejemplo 22, excepto que el número de fibras(máx) y Abrasa n ) fue de 27.000 y 13.500, respectivamente. En la Tabla 5 se muestra el resultado.
Ejemplo comparativo 7
Se produjo una columna, y a continuación se evaluó por los mismos métodos que en el Ejemplo 22 utilizando la misma fibra que en el Ejemplo comparativo 1, excepto que el número de fibras fue de 75.000. En la Tabla 5 se muestra el resultado.
Ejemplo comparativo 8
Se produjo una columna, y a continuación se evaluó por los mismos métodos que en el Ejemplo 22 utilizando la misma fibra que en el Ejemplo comparativo 2, excepto que el número de fibras fue de 75.000. En la Tabla 5 se muestra el resultado.
Ejemplo de referencia 1
Se produjo una columna, y a continuación se evaluó por los mismos métodos que en el Ejemplo 22 utilizando las mismas fibras y la misma carcasa que en el Ejemplo 22, excepto que el número de fibras(máx) y fibras(mín) fue de 13.500 y 6.750, respectivamente. En la Tabla 5 se muestra el resultado.
Ejemplo de referencia 2
Se produjo un material fibroso en las mismas condiciones que en el Ejemplo 1 para obtener una fibra que tenía una sección transversal redonda con un diámetro equivalente de 113 pm, excepto que se instaló un único hilador que tenía un orificio de forma redonda y la velocidad de extrusión fue de 0,5 cc/min y la temperatura del baño de coagulación fue de 48 °C. En una carcasa que tenía un diámetro interno de 46 mm, se instalaron 60.000 líneas de la fibra sólida que tenían una longitud adecuada de 140 mm para preparar una columna. Se evaluó la columna de forma similar al Ejemplo 22. Como se muestra en la Tabla 5, se obtuvieron un elevado aclaramiento de p2-MG y una propiedad satisfactoria de la sangre restante (un pequeño volumen de sangre restante). Además, el resultado de un ensayo pulsado llevado a cabo mediante el procedimiento que se describe a continuación indicó la parte superior del pico localizado a 0,77, lo que sugirió una distribución satisfactoria del flujo.
<Ensayo pulsado>
Se llevó a cabo un ensayo pulsado para cuantificar la uniformidad en la distribución del flujo de un fluido que se va a tratar en una columna. Se conectó la columna a un circuito y se lavó la columna de adsorción dejando fluir 1 l de agua ultrapura a un caudal de 200 ml/min. Se completó una inyección de una alícuota de 1 ml de una dilución de 110 veces de tinta china en un puerto del circuito en dos segundos usando una jeringuilla.
El tiempo de inicio de la inyección de tinta china se definió como el punto temporal de 0 segundos y se inició el muestreo de alícuotas de 3 ml en intervalos de un segundo, tres segundos después (100 segundos y 98 muestras en total). Se usó un espectrofotómetro (U-2000; fabricado por Hitachi High-Technologies Corporation) para medir la concentración de la tinta India a una longitud de onda de 600 nm. Tras generar una curva patrón, se midieron las muestras.
Los datos obtenidos se usaron para generar un gráfico de dispersión representando gráficamente un espacio-tiempo (9) en el eje X y una concentración adimensional (E) en el eje Y y el espacio-tiempo (9) de una muestra que presentó la concentración adimensional más alta (E) se consideró como la parte superior del pico. Como se usa en el presente documento, 9 y E se proporcionan mediante las siguientes fórmulas (15) y (16), respectivamente. Los resultados se presentan en la Tabla 5.
9 = t/TI = t / (Vl/v) (15)
En la fórmula descrita anteriormente (15), TI representa el tiempo de transición teórico de la columna, t representa el tiempo de muestreo (el tiempo de inicio de la inyección de tinta china se define como el punto temporal de 0 s), VI representa el volumen teórico de la columna y v representa el caudal (200 ml/s).
E = C/C0 (16)
En la fórmula descrita anteriormente (16), C representa la concentración de tinta china en cada solución muestreada, y C0 representa la concentración inicial de tina china.
Ejemplo de referencia 3
Se produjo una columna utilizando la misma fibra y la misma carcasa que en el Ejemplo de referencia 2, excepto que el número de fibras instaladas fue de 82.000. Se evaluó igualmente la columna de forma similar al Ejemplo de referencia 2.
Como se muestra en la Tabla 5, se obtuvieron un elevado aclaramiento de p2-MG y una propiedad satisfactoria de la sangre restante (un pequeño volumen de sangre restante). Una pérdida de presión grande en comparación con la del Ejemplo de referencia 2 conduce igualmente a un valor de aclaramiento de p2-MG mayor que el del Ejemplo 1. Además, el resultado del ensayo pulsado indicó la parte superior del pico localizada a 0,80, lo que sugirió una distribución satisfactoria del flujo.
Ejemplo de referencia 4
Se produjo una columna utilizando la misma fibra y la misma carcasa que en el Ejemplo de referencia 2, excepto que el número de fibras sólidas instaladas fue de 40.000. Se evaluó igualmente la columna de forma similar al Ejemplo de referencia 2. Se evaluó la columna de forma similar al Ejemplo 22. Como se muestra en la Tabla 5, se obtuvieron un elevado aclaramiento de p2-MG y una propiedad peor de la sangre restante en comparación con aquellas del Ejemplo de referencia 2. De forma similar, una pérdida de presión pequeña conduce a un aclaramiento menor de p2-MG y al volumen grande de sangre restante. Además, el resultado del ensayo pulsado indicó la parte superior del pico localizada a 0,28, lo que sugirió una distribución incluso menor del flujo.
Ejemplo de referencia 5
Se cortó la misma fibra que en el Ejemplo de referencia 2 a una longitud de aproximadamente 20 mm y, de este modo, las aproximadamente 4.200.000 líneas preparadas de la fibra se instalaron aleatoriamente en una carcasa que tenía un diámetro interno de 46 mm para preparar una columna de adsorción. Se evaluó la columna de forma similar al Ejemplo 22. Como se muestra en la Tabla 5, se obtuvieron un aclaramiento bajo de p2-MG y un volumen grande de sangre restante.
Tal como se ha mostrado anteriormente, los resultados del Ejemplo 22 y los Ejemplos comparativos 7 y 8 indican que se muestra un aclaramiento elevado de p2-MG en la columna que incorpora un material fibroso que está compuesto de fibras con una sección transversal en forma de cruz como fibras(máx) y fibras tanto con sección transversal oval como redonda como fibras(mín), en comparación con cada una de las columnas que incorporan un material fibroso compuesto de un único tipo de fibras, tales como fibras con una sección transversal en forma de cruz o fibras con una sección transversal ovalada.
Los resultados de los Ejemplos 22 y 23 y del Ejemplo de referencia 1 indican que se puede proporcionar un comportamiento de adsorción suficiente cuando el diámetro equivalente de la sección transversal del flujo no tiene más de 250 pm. Además, están también indicados volúmenes satisfactorios de la sangre restante.
Además, los resultados de los Ejemplos de referencia 2 a 4 indican que se puede proporcionar un comportamiento de adsorción suficiente cuando la pérdida de presión es preferentemente de no menos de 0,5 kPa. Además, se indican también los resultados satisfactorios del ensayo pulsado y volúmenes satisfactorios de la sangre restante.
Además, los resultados de los Ejemplos de referencia 2 y 5 indican que la instalación de fibras como un haz recto, en lugar de la instalación aleatoria de fibras, puede potenciar el comportamiento de adsorción y reducir el volumen de la sangre restante.
No se confirmaron macrovacíos en las fibras usadas en los Ejemplos, Ejemplos comparativos y Ejemplos de referencia de la presente solicitud.
Aplicabilidad industrial
Un material fibroso de acuerdo con la presente invención adsorbe y elimina eficazmente las sustancias que se van a adsorber en un fluido que se va a tratar y por tanto, se puede usar en una columna de purificación. La columna de purificación tiene varios usos específicos y se puede usar para diversas aplicaciones como el tratamiento de agua, la purificación y el tratamiento médico.
Descripción de símbolos
1 Círculo circunscrito
2 Círculo inscrito
3 Diámetro de un círculo circunscrito Do
4 Diámetro de un círculo inscrito Di
10 Longitud de una abertura
11 Anchura de una abertura
R Arco circular
W Anchura de una abertura
L Longitud de una abertura
13 Columna de purificación
14 Bomba
15 Baño de agua a 37 °C
16 Vaso de precipitados para residuos
17 Plasma para circulación
18 Plasma para la medición del aclaramiento
Claims (12)
1. Un material fibroso que comprende mezclas de fibras poliméricas que tienen tipos plurales de fibras sólidas que tienen una forma común de la sección transversal, en el que la materia prima de la fibra polimérica se selecciona del grupo que consiste en polimetilmetacrilato, poliéster, poliacrilonitrilo, polisulfona, polietersulfona, poliariletersulfona, polipropileno, poliestireno, policarbonato, celulosa, triacetato de celulosa y copolímero de alcohol etilenvinílico,
en donde se considera que las fibras tienen una forma de la sección transversal común cuando la sección transversal de dos fibras se compara y la comparación identifica que no se satisfacen ninguno de los siguientes puntos (i) a (vi),
(i) una de las fibras tiene un saliente en la periferia de la sección transversal y la otra fibra no tiene un saliente en la periferia de la sección transversal,
(ii) el número de salientes es diferente entre las fibras,
(iii) cuando las fibras tienen el mismo número de salientes y, tienen una diferencia no inferior al 30 % en la tasa de aumento del área superficial según se determina por el método de la descripción,
(iv) una fibra que tiene una sección transversal redonda u ovalada, entre las fibras que no tienen salientes, se compara con otra fibra que tiene análogamente una sección transversal redonda u ovalada y la comparación identifica dichas fibras por tener una diferencia no inferior al 30 % en la tasa de aumento del área superficial o por tener una diferencia no inferior al 50 % en el grado de modificación según se determina por el método de la descripción,
(v) una fibra que tiene una sección transversal redonda u ovalada y una fibra que tiene una sección transversal angular,
(vi) cuando cada una de las fibras tenga una sección transversal angular, las fibras tienen secciones transversales con diferentes números de ángulos,
(vii) cuando las fibras tienen secciones transversales angulares con el mismo número de ángulos y, tienen una diferencia no inferior al 30 % en la tasa de aumento del área superficial,
en donde el radio del poro promedio de las fibras sólidas está en el intervalo de 1 a 100 nm según se determina por el método de la descripción,
en donde la relación de composición de cada uno de al menos dos de los tipos plurales de fibras del total de las mezclas de fibras no es inferior al 5,0 %, y cuando, entre aquellos tipos plurales de fibras que tienen una relación de composición no inferior al 5,0 %, las fibras que tienen las tasas de aumento del área superficial más altas y más bajas, que se proporcionan mediante la fórmula (1) siguiente, designadas respectivamente como la fibra(máx) y la fibra(mín), la tasa de aumento del área superficial de la fibra(min) se reduce en un 3,0 % o más en comparación con la de la fibra(máx), en donde la tasa de ocupación Sfo frente al círculo circunscrito de la fibra(mín), que se proporciona mediante la fórmula (3) siguiente, no es superior a 0,90, en donde en la fórmula (3) Sf representa el área de la sección transversal de la sección transversal de una fibra y So representa el área del círculo circunscrito de la sección transversal de fibra, en donde el grado de modificación Do/Di de la fibra(mín) no es inferior a 1,10 y no es superior a 6,00, en donde Do representa el diámetro del círculo circunscrito de una sección transversal de una fibra y Di representa el diámetro del círculo inscrito en la sección transversal de la fibra, y las relaciones de composición de la fibra(máx) y la fibra(min) respecto del total de las mezclas de fibras, que se proporciona mediante la fórmula (2), no son inferiores al 30,0 % y no son inferiores al 8,0 %, respectivamente, y la fibra(máx) tiene (a) una tasa de aumento del área superficial no inferior a 1,20 y es (b) una fibra porosa con un área superficial específica, que se obtiene a partir de la medición del grado de depresión del punto de congelación del agua en los microporos inducido por condensación capilar mediante calorimetría de barrido diferencial usando un calorímetro de barrido diferencial, no inferior a 10 m2/g, en donde la relación Y del diámetro de fibras, que se obtiene dividiendo el diámetro del círculo equivalente de la fibra(min) por el diámetro del círculo equivalente de la fibra(máx), no es inferior a 0,2 ni superior a 10,0, en donde el diámetro del círculo equivalente de la fibra(min) y el diámetro del círculo equivalente de la fibra(máx) se proporcionan mediante la fórmula (4), en donde S de la fórmula (4) representa el área de la sección transversal de una fibra; en donde
Tasa de aumento del área superficial = (la circunferencia de la sección transversal de una fibra) / (la circunferencia de un círculo que tiene la misma área de sección transversal que la sección transversal de la fibra) (1)
Relación de composición en el total de materiales de mezcla de fibras (%) = el número de fibras que tienen una forma común de la sección transversal / número total de fibras x 100 (2)
La tasa de ocupación Sfo frente a un círculo circunscrito = Sf/So (3)
Diámetro del círculo equivalente de la sección transversal de una fibra = 2 x (S/n)1/2 (4).
2. El material fibroso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la fibra(min) es una fibra porosa con un área superficial específica de microporos, que se obtiene a partir de la medición del grado de depresión del punto de congelación del agua en los microporos inducido por condensación capilar mediante calorimetría de barrido diferencial usando un calorímetro de barrido diferencial, no inferior a 5 m2/g.
3. El material fibroso de acuerdo con la reivindicación 2, en donde la fibra(mín) es una fibra porosa con un área superficial específica de microporos no inferior a 10 m2/g.
4. El material fibroso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la tasa de aumento del área superficial de la fibra(mín) es no inferior a 1,10.
5. El material fibroso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la forma de la sección transversal de la fibra(min) es redonda u ovalada.
6. El material fibroso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el diámetro del círculo equivalente, que se proporciona mediante la fórmula (4), de la fibra(máx) es no inferior a 10 jm y no superior a 1000 |jm.
7. El material fibroso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la relación Z deSfo obtenida dividiendo la tasa de ocupación Sfo frente el círculo circunscrito de la fibra(máx) por la tasa de ocupación Sfo frente al círculo circunscrito de la fibra(min) es no inferior a 0,20.
8. El material fibroso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que está compuesto de fibras rectas.
9. El material fibroso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la mezcla de fibras está compuesta por dos tipos de fibras que tienen una forma común de la sección transversal.
10. El material fibroso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde la fibra(máx) y la fibra(mín) se producen a partir de la misma materia prima.
11. El material fibroso de acuerdo con las reivindicaciones 9 o 10, en donde la materia prima es un polímero que contiene un grupo éster.
12. Una columna de purificación que comprende una carcasa de plástico y el material fibroso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , en la cual el material fibroso está dispuesto en la carcasa de plástico recto en la dirección axial que se extiende entre las aberturas de ambos lados de la carcasa, y se proporcionan un puerto de entrada y un puerto de salida para un fluido que se va a tratar en ambos extremos de la carcasa de plástico; y
en donde el diámetro equivalente de la sección transversal de flujo, que se proporciona mediante la fórmula (6) siguiente, no es inferior a 10 jm ni superior a 250 jm ,
Dp — 4 x ((Dcarcasa/2)2 -(Dfibra -máx /2)2 x N máx -(Dfibra -mín /2)2 x N mín ) / (D carcasa + Dfibra -máx x SAmáx x N máx + Dfibra -mín x SAmín x Nmín) (6),
en donde en la fórmula (6), Dcarcasa representa el diámetro interno de la carcasa de una columna, y Dfibra-máx representa el diámetro del círculo equivalente de una fibra(máx), Dfibra-mín representa el diámetro del círculo equivalente de una fibra(mín), Nmáx representa el número de fibras(máx), Nmín representa el número de fibras(mín), SAmáx representa la tasa de aumento del área superficial de una fibra(máx) y SAmín representa la tasa de aumento del área superficial de una fibra(mín); y en donde la pérdida de presión, que viene dada por la diferencia entre la presión medida en Bi y la presión medida en Bo, en donde Bi representa un puerto para introducir un fluido a tratar y Bo representa un puerto para descargar un fluido que atraviesa la columna de purificación, que se consigue permitiendo que la sangre de bovino fluya con un caudal de 200 ml/min, es de 0,5 a 30 kPa.
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