NL8301412A

NL8301412A - Adsorber for e.g. haemo-perfusion device - has e.g. paper treated with activated carbon-colloidal suspension, rinsed, wound and stored in water

Info

Publication number: NL8301412A
Application number: NL8301412A
Authority: NL
Original assignee: Heek Scholco Textielfabrieken
Priority date: 1983-04-22
Filing date: 1983-04-22
Publication date: 1984-11-16

Abstract

The process is intended for producing an adsorbent element in a cartridge with inlet and outlet for a fluid (e.g. blood). The element consists of a carrier strip, a film-forming material, and an adsorption agent, and is introduced into the cartridge (by winding on core). The adsorbent-contg. film is produced in two immediately successive stages whereby, during the first stage, the material with the agent are applied (as suspension) to the carrier and film formation is initiated by drying. In the second stage, solvent still present is removed by passing the carrier through a aqueous solution and rinsing with a liquid consisting mainly of water after which the treated carrier is introduced into the cartridge whilst still immersed and the cartridge is stored thus immersed.

Description

# -1- 23013/Vk/mb# -1-23013 / Vk / mb

Korte aanduiding: Werkwijze voor het vervaardigen van een adsorberend orgaan in een houder, hierbij toe te passen inrichting en werkwijze voor het adsorberen van stoffen aan een film.Brief designation: Method for manufacturing an adsorbent member in a container, device to be used here and method for adsorbing substances to a film.

55

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een adsorberend orgaan in een houder voorzien van een toe- en afvoer voor fluïdum, welk orgaan de vorm heeft van een film, be- ψ - staande uit een drager, filmvormend materiaal en adsorptiemiddel door de 10 film te brengen in de houder. De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting die wordt toegepaat bij het vervaardigen van een derge-lijke houder met film, terwijl de uitvinding verder betrekking heeft op een werkwijze voor het adsorberen van stoffen, zoals schadelijke stoffen in bloed, aan de film.The invention relates to a method for manufacturing an adsorbent member in a container provided with a supply and outlet for fluid, which member is in the form of a film, consisting of a carrier, film-forming material and adsorbent by put the 10 film in the holder. The invention further relates to a device used in the manufacture of such a container with film, while the invention further relates to a method for adsorbing substances, such as harmful substances in blood, to the film.

15· Een houder met hierin een adsorberend materiaal, bijvoor beeld toepasbaar voor het zuiveren van lichaamsvloeistoffen is bekend uit het Duitse Offenlegungsschrift 2.225.862. Volgens dit Offenlegungs-schrift wordt gebruik gemaakt van plaatvormige dragers die in een houder zijn geplaatst, hetgeen leidt tot een naar verhouding beperkt adsorberend 20 oppervlak. Uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7017848 is een werkwijze bekend voor het fixeren van enzymen op een membraan, waarbij vloeistof die moet worden onderworpen aan de werking van het enzym door het membraan met enzym kan worden geleid. Bij de onderhavige werkwijze wordt echter gestreefd naar het verkrijgen van een adsorberend -orgaan in een houder, 25 waarbij aan het adsorptiemiddel schadelijke stoffen uit het bloed kunnen worden geadsorbeerd. Volgens het Duitse Offenlegungsschrift 2.639.549 wordt het adsorptiemiddel in een membraan gebracht, waarna het geheel wordt omgeven door een tweede membraan, waardoor een dure constructie ontstaat voor het fixeren van het adsorptiemiddel.A container with an adsorbent material therein, for example applicable for the purification of body fluids, is known from German Offenlegungsschrift 2,225,862. According to this Offenlegungs-script, use is made of plate-shaped carriers placed in a container, which leads to a relatively limited adsorbing surface. Dutch patent application 7017848 discloses a method for fixing enzymes on a membrane, whereby liquid to be subjected to the action of the enzyme can be passed through the membrane with enzyme. However, the present method aims at obtaining an adsorbent in a container, wherein harmful substances from the blood can be adsorbed on the adsorbent. According to German Offenlegungsschrift 2,639,549, the adsorbent is placed in a membrane, after which the whole is surrounded by a second membrane, which results in an expensive construction for fixing the adsorbent.

30 Het opnemen van een adsorptiemiddel, in een suspensie, vaneen filmvormend materiaal, uit welke suspensie een film wordt vervaardigd die kan worden aangebracht in een houder, is beschreven in het proefschrift ten name van dr. ir. P. van Zutphen (1975), Technische Hogeschool, Eindhoven. Ter voorkoming van beschadiging van bloedbestand-35 delen zoals rode en witte bloedlichaampjes en plaatjes moest het adsorptiemiddel worden omgeven door een deklaag waartoe het filmvormende materiaal werd gekozen, zodat dit een tweeledige functie had, enerzijds het verkrijgen van een hanteerbare film en anderzijds het aanbrengen van een deklaag 8301412 ψ -2- 23013/Vk/mb op het adsorptiemiddel. Om er zorg voor te dragen dat tussen de windingen van de film een vloeistof kon stromen werden grotere korrels ingebed in de film (groter dan de korrels van het adsorptiemiddel) zodat de windingen van de film op een bepaalde afstand van elkaar werden gehouden. 5 Ook deze grotere korrels, waartoe glazen korrels konden worden gebruikt, werden voorzien van een laag filmvormend materiaal om beschadiging van bloedbestanddelen aan deze grotere korrels te voorkomen. De resultaten van verder onderzoek op basis van de gegevens uit het bovenvermelde proefschrift zijn door David 0. Cooney en Robert P. Kane beschreven in 10 "Artificial Organs", The thin-film adsorber hemoperfusion device, mei, 1982, band 6, nr. 2, biz. 151-162. Uit dit artikel blijkt dat koolstofkorrels een goed adsorptiemiddel zijn voor schadelijke stoffen in het bloed en dat goede resultaten kunnen worden verkregen wanneer glaskorrels, die tot nu toe zijn toegepast om de windingen op een 15 bepaalde afstand te houden, worden vervangen door koolstofkorrels, voorzien van een filmlaag.The incorporation of an adsorbent, in a suspension, of a film-forming material, from which suspension a film is made which can be applied in a container, is described in the thesis in the name of Dr. P. van Zutphen (1975), Technische Hogeschool, Eindhoven. To avoid damaging blood components such as red and white blood cells and platelets, the adsorbent had to be surrounded by a coating to which the film-forming material was chosen so that it had a dual function of obtaining a manageable film and applying a coating 8301412 ψ -2-23013 / Vk / mb on the adsorbent. To ensure that a liquid could flow between the coils of the film, larger grains were embedded in the film (larger than the grains of the adsorbent) so that the coils of the film were kept a certain distance apart. These larger granules, for which glass granules could be used, were also provided with a layer of film-forming material to prevent damage of blood components to these larger granules. The results of further research based on the data from the above thesis were described by David 0. Cooney and Robert P. Kane in 10 "Artificial Organs", The thin-film adsorber hemoperfusion device, May, 1982, vol. 6, no. 2, biz. 151-162. This article shows that carbon granules are a good adsorbent for harmful substances in the blood and that good results can be obtained when glass granules, which have hitherto been used to keep the windings at a certain distance, are replaced with carbon granules, provided with a film layer.

Een van de belangrijkste nadelen van de adsorberende organen zoals beschreven in het artikel van David 0. Cooney is het gebruik van de naar verhouding grote korrels om een afstand te bewerk-20 stelligen tussen de windingen van de film, omdat op deze grotere korrels toch een bepaalde bloedafbraak plaatshad. Ook was de film zoals vervaardigd volgens Cooney en van Zutphen niet voldoende sterk om gedurende lange tijd te worden toegepast.One of the main drawbacks of the adsorbents as described in the article by David 0. Cooney is the use of the relatively large grains to create a distance between the coils of the film, because on these larger grains a certain breakdown of blood occurred. Also, the film as manufactured according to Cooney and van Zutphen was not strong enough to be used for a long time.

Deze problemen zijn thans opgelost door het toepassen van 25 een werkwijze volgens de uitvinding en deze werkwijze, zoals in de aanhef vermeld, wordt hierdoor gekenmerkt, dat de film in twee direkt na elkaar uit te voeren fasen wordt bereid waarbij in de eerste fase filmvormend materiaal en adsorptiemiddel wordt aangebracht op de drager en de filmvorming door drogen wordt ingezet, waarna in de tweede fase 30 het nog aanwezige oplosmiddel wordt verwijderd door drager met filmlaag in een waterhoudende oplossing te brengen, te spoelen met in hoofdzaak water en onder de waterbevattende vloeistof in de houder te brengen en te bewaren.These problems have now been solved by using a method according to the invention and this method, as stated in the preamble, is characterized in that the film is prepared in two phases to be carried out one after the other, in the first phase film-forming material and an adsorbent is applied to the support and the film formation is started by drying, after which in the second phase the solvent still present is removed by placing the film-coated support in an aqueous solution, rinsing with mainly water and under the water-containing liquid. bring and keep the container.

Als drager wordt bij voorkeur een materiaal gebruikt met 35 een open struktuur en voorzien van reliëf aan het oppervlak, zoals papier of een textielmateriaal. . De drager heeft een hogere mechanische sterkte dan het uitgeharde filmvórmende materiaal en heeft een zodanig oppervlak dat tussen de wikkelingen van de film een zekere ruimte wordt 8301412 • %: ’ -3- 23013/Vk/mb verkregen waardoor de te zuiveren vloeistof kan stromen.Preferably, a material with an open structure and provided with relief on the surface, such as paper or a textile material, is used as the carrier. . The support has a higher mechanical strength than the cured film-forming material and has a surface such that a certain space is obtained between the windings of the film 8301412 •%: "-3- 23013 / Vk / mb, through which the liquid to be purified can flow.

Het filmvormende materiaal moet hydrofiel en bio-compa-tibel zijn en bij voorkeur wordt hiertoe cellulosenitraat (collidon), celluloseacetaat, poly-2-hydroxyethylmethacrylaat, polyvinylpyrrolidon 5 of polyacrylonitrile toegepast. Het toe te passen adsorptieraiddel zal in hoofdzaak afhankelijk zijn van de toepassing van het adsorberend orgaan, doch bij voorkeur wordt als adsorptiemiddel actieve kool, ionenwisselaar, hars of enzymen toegepast.The film-forming material must be hydrophilic and biocompatible and preferably cellulose nitrate (collidone), cellulose acetate, poly-2-hydroxyethyl methacrylate, polyvinylpyrrolidone or polyacrylonitrile are used for this purpose. The adsorbent to be used will mainly depend on the use of the adsorbent, but preferably active carbon, ion exchanger, resin or enzymes are used as adsorbent.

- Bij het gebruik van actieve kool als adsorptiemiddel, j^q papier als drager en cellulosenitraat als filmvormend materiaal en bij een semi-continue werkwijze, verdient het de voorkeur om eerst een suspensie te bereiden van actieve kool in cellulosenitraat, opgelost in ethanol en diëthylether, welke suspensie wordt aangebracht op papier dat via rollen continu wordt toegevoerd. Het met suspensie voorziene papier wordt dan gedeeltelijk gedroogd met lucht door lucht met een relatieve vochtigheid van meer dan 50% en met een temperatuur lager dan 30 °C langs het suspensiehoudende papier te leiden, waarna oplosmiddeldamp bevattende lucht wordt afgevoerd en het filmvormende materiaal zodanig wordt gedroogd dat een continue, nog natte filmlaag wordt gevormd, waarna de 2q nog oplosmiddel bevattende filmlaag op drager, onder water wordt gebracht of een waterhoudende oplossing, totdat de laatste resten oplosmiddel zijn verwijderd en tenslotte de drager met de hierop aangebrachte deklaag onder water wordt gewikkeld en in de houder gebracht.When using activated carbon as an adsorbent, paper as a support and cellulose nitrate as a film-forming material and in a semi-continuous process, it is preferable to first prepare a suspension of activated carbon in cellulose nitrate dissolved in ethanol and diethyl ether , which suspension is applied to paper which is continuously fed via rollers. The slurried paper is then partially dried with air by passing air of relative humidity greater than 50% and a temperature below 30 ° C along the slurry-containing paper, then solvent vapor-containing air is vented and the film-forming material is so dried to form a continuous, still wet film layer, after which the 2q still solvent-containing film layer on support, is brought under water or an aqueous solution, until the last residues of solvent are removed and finally the support with the coating applied thereon is wound under water and placed in the holder.

Het is bij deze werkwijze van belang dat in de eerste 23 fase de suspensie slechts zodanig wordt gedroogd dat een egaal, vloeistof-bevattend filmoppervlak wordt verkregen, waarna in de tweede fase de rest aan oplosmiddel wordt uitgespoeld met een waterhoudende oplossing, bijvoorbeeld met een oplossing van ethanol in water om de resterende di-ethylether te verwijderen en daarna met water en een fysiologische zoutig oplossing, althans die vloeistof die aanwezig is in de houder waarin de film wordt bewaard.In this method it is important that in the first 23 phase the suspension is only dried in such a way that an even, liquid-containing film surface is obtained, after which in the second phase the remaining solvent is rinsed out with an aqueous solution, for example with a solution. ethanol in water to remove the residual diethyl ether and then with water and a physiological saline solution, at least that liquid contained in the container in which the film is stored.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende beschrijving, waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekening.The invention is further elucidated on the basis of the following description, reference being made to the attached drawing.

In de tekening is schematisch de inrichting weerge-25 geven waarmee de werkwijze voor het vervaardigen van een adsorberend orgaan in een houder kan worden uitgevoerd. Hiertoe wordt drager 1, zoals papier, toegevoerd en hierop wordt een suspensie bestaande uit oplosmiddel, filmvormend materiaal en adsorptiemiddel aangebracht, welke suspensie 8301412 -4- 23013/Vk/mb φ wordt toegevoerd via leiding 2. Leiding 2 is verbonden met vat 3, waarin een roerder is opgesteld en waarin een oplossing van collodion in ethanol en diëthyleter aanwezig is. Hiertoe is in vat 3 een suspensie bereid bestaande uit 750 g collodion, 250 ml ethanol, 100 ml diëthyleter en 5 140 g actieve kool met een diameter van 40 jum. Met behulp van een thermos taat wordt de temperatuur gehouden beneden 30 °C en de toe te voeren hoeveelheid suspensie wordt geregeld met klep 6. Om het voortijdig verdampen van oplosmiddel te voorkomen, wordt het aanbrengen van de suspensie ” op de drager uitgevoerd onder een schutgas bestaande uit kooldioxide en 10 diëthyletherdamp, welk schutgas wordt toegevoerd aan de ruimte, waar de drager wordt voorzien van suspensie,via leiding 25. Aan vat 3 worden de afgevoerde stoffen aangevuld via leiding 26, terwijl overtollige suspensie aangebracht op drager 1 aan het vat wordt teruggevoerd via leiding 27.The drawing schematically shows the device with which the method for manufacturing an adsorbent member in a container can be carried out. For this purpose carrier 1, such as paper, is supplied and a suspension consisting of solvent, film-forming material and adsorbent is applied to it, which suspension 8301412 -4-23013 / Vk / mb φ is supplied via line 2. Line 2 is connected to vessel 3, in which a stirrer is arranged and in which a solution of collodion in ethanol and diethyl ether is present. For this purpose, a suspension was prepared in vessel 3, consisting of 750 g of collodion, 250 ml of ethanol, 100 ml of diethyl ether and 140 g of activated carbon with a diameter of 40 µm. With the aid of a thermostat, the temperature is kept below 30 ° C and the amount of suspension to be supplied is regulated with valve 6. To prevent premature evaporation of solvent, the application of the suspension “to the support is carried out under a protective gas consisting of carbon dioxide and diethyl ether vapor, which protective gas is supplied to the space, where the carrier is supplied with suspension, via line 25. To vessel 3, the discharged substances are replenished via line 26, while excess suspension is applied to carrier 1 in the vessel. returned through line 27.

De van suspensie voorziene drager 11 wordt via rol 10 15 ' naar boven gevoerd uit de beschermende atmosfeer van het schutgas en bij of met de rollen 4 en 5, wordt de dikte van de filmlaag ingesteld, door bijvoorbeeld afstrijken of een hiermee vergelijkbare bewerking, waarna een begin van droging wordt uitgevoerd door de met een filmlaag voorziene drager te leiden door een droogkast 29, waaraan via leiding 28 20 een drogend medium zoals lucht wordt toegevoerd met een relatieve vochtigheid die hoger is dan 50% en met een temperatuur lager dan 30 °C.The slurried carrier 11 is fed upward from the protective atmosphere of the protective gas via the roller 15 'and at or with the rollers 4 and 5, the thickness of the film layer is adjusted, for example by wiping or a similar operation, after which drying is initiated by passing the film-coated support through a drying cabinet 29 to which drying medium such as air is supplied via line 28 20 with a relative humidity greater than 50% and a temperature lower than 30 ° C.

De aan kast 29 toegevoerde lucht wordt afgevoerd via leiding 31, via welke leiding ook oplosmiddeldarap wordt afgevoerd, die wordt onttrokken aan de ruimte via de afzuiginstallatie 30.· Uit de afzuiginstal-25 latie 30 wordt drager met filmlaag 21 afgevoerd, welk*e filmlaag de gewenste dikte en een goede samenhangende struktuur heeft, zodat deze drager met filmlaag via rol 7 kan worden toegevoerd aan de spoelbakken 8 en 9, waar het restant van oplosmiddel wordt uitgespoeld en vanwaar de drager met de hierop aangebrachte deklaag voortdurend onder vloeistof wordt ge-30 houden. De spoelmiddelsamenstelling kan worden gevarieerd in afhankelijkheid van de gekozen uitgangsstoffen en bewerkingsomstandigheden Om di-ethylether volledig te verwijderen kan aan de eerste spoelbak 8 via leiding 14 een water-ethanolmengsel worden toegevoerd (50:50) en aan spoelbak 9 via leiding 13 gedemineraliseerd water of een fysiologische 35 zoutoplossing. De spoelvloeistof wordt, eventueel gescheiden, via kleppen 15 en 16 en tenslotte via leiding 12 afgevoerd. Na het spoelen wordt de van een deklaag voorziene‘drager 23 gewikkeld op een doorn 24 en in een houder 25 gebracht. Het wikkelen heeft in ruimte 32 plaats onder vloeistof 8301412 > *' ψ -5- 23013/Vk/mb zoals gedemineraliseerd water of een fysiologische zoutoplossing, waarbij wordt verhinderd dat de film tijdens het wikkelen (en daarna) met lucht in aanraking komt. Zodoende wordt een adsorberend orgaan verkregen, dat een hoog adsorberend vermogen heeft, omdat naar verhouding veel actieve 5 kool of adsorptiemiddel is aangebracht op de drager per volume-eenheid.The air supplied to cabinet 29 is discharged via line 31, through which also solvent daple is discharged, which is withdrawn from the space via the extraction installation 30. Support with film layer 21 is discharged from the extraction installation 30, which film layer has the desired thickness and a good cohesive structure, so that this film-coated support can be supplied via roll 7 to the sinks 8 and 9, where the remnant of solvent is rinsed out and from which the support with the coating applied thereon is continuously under liquid. Keep 30. The flushing agent composition can be varied depending on the selected starting materials and processing conditions. To completely remove diethyl ether, a water-ethanol mixture can be supplied to the first sink 8 via line 14 (50:50) and to sink 9 via line 13 demineralized water or a physiological saline solution. The rinsing liquid, optionally separated, is discharged via valves 15 and 16 and finally via line 12. After rinsing, the coated carrier 23 is wound on a mandrel 24 and placed in a container 25. The winding takes place in space 32 under liquid 8301412> * 'ψ -5-23013 / Vk / mb such as demineralized water or a physiological saline solution, whereby the film is prevented from coming into contact with air during the winding (and afterwards). In this way an adsorbent is obtained, which has a high adsorbent capacity, because a relatively large amount of active carbon or adsorbent is applied to the carrier per unit volume.

Verder is het adsorptiemiddel gelijkmatig verdeeld door de houder en voorzien van een filmlaag, bestaande uit een bio-compatibel materiaal, zodat geen afbraak plaatsheeft van bestanddelen in het bloed of andere ψ lichaamsvloeistoffen die moeten worden gazuiverd met behulp van het ad-10 sorberende orgaan.Furthermore, the adsorbent is evenly distributed throughout the container and is provided with a film layer consisting of a biocompatible material, so that there is no degradation of components in the blood or other body fluids that have to be purified using the adsorbent.

Bij de bovenbeschreven werkwijze werd een adsorberend orgaan verkregen waarbij op de drager een deklaag was aangebracht met een dikte van ongeveer 0,2 mm door aan de drager per vierkante meter 0,3 1 suspensie aan te brengen. In de houder met een diameter van ongeveer 15' 7 cm werd een film met een breedte van 17-20 cm aangebracht met een lengte van ongeveer 20 m.In the above-described method, an adsorbent member was obtained in which a coating with a thickness of about 0.2 mm was applied to the carrier by applying 0.3 l of suspension per square meter to the carrier. In the container with a diameter of about 15.7 cm, a film with a width of 17-20 cm with a length of about 20 m was applied.

83014128301412

Claims

0> -6- 23013 / Vk / mb

1. Method for manufacturing an adsorbent member in a container provided with a supply and outlet for fluid, which member is in the form of a film, consisting of a carrier, film-forming material and adsorbent, by introducing the film into the container, characterized in that the film is prepared in two phases to be carried out one after the other, the film-forming material and adsorbent being applied to the support in the first phase and the film formation being started by drying, after which, in the second phase, the solvent still present is removed by placing the carrier with film under an aqueous solution, rinsing with mainly water and placing and storing under the water-containing liquid.

Method according to claim 1, characterized in that the carrier is a material with an open structure and provided with a relief over the surface, such as paper or a textile material.

A method according to claim 1, characterized in that the film-forming material is cellulose nitrate (collodion), cellulose acetate, poly-2-hydroxyethyl methacrylate, polyvinylpyrrolidone or polyacrylonitrile.

Method according to claim 1, characterized in that the adsorbent is selected from activated carbon, ion exchanger, resin and enzymes.

5. Process according to claims 1-4, characterized in that a suspension of activated carbon in cellulose nitrate, dissolved in ethanol and diethyl ether, is applied on paper, provided with a surface structure, the suspension-containing paper is dried with air with a temperature below 30 ° C and relative humidity above 50%, so that solvent is removed and the film formation is started, after which the film-containing support is rinsed with a water solution and finally wrapped under water and placed in the container.

A method according to claim 5, characterized in that the application of the suspension to the support takes place under the protection of a protective gas.

Method according to claim 6, characterized in that diethyl ether-containing carbon dioxide is used as the protective gas.

8. A method according to claims 5-7, characterized in that after a drying has started, the film-coated support is rinsed with an ethanolic aqueous solution 8301412 -7-23013 / Vk / mb.

9. A method according to claims 5-8, characterized in that the film-containing support is finally rinsed with demineralized water and / or with a physiological saline solution, which liquid is also used during the winding and application of the film in the container.

10. Device for manufacturing an adsorbent member according to claim 1, characterized in that the device consists of a feed for carrier, a feed for suspension containing film-forming material and adsorbent in solvent, scrapers to convert the suspension into the desired thicknessers, drying means, solvent vapor extraction means, sinks in which the film-containing support is kept under liquid and rinsed with an aqueous solution and finally a winding means, whereby the winding and placing in the holder can be carried out under an aqueous mixture executed. 15

A method for adsorbing substances to an adsorbent member by passing a body fluid or a protein-containing fluid through a container with an adsorbent member, characterized in that an adsorbent member as described in claims 1-9 is used. o 8301412