NO170127B - Fremgangsmaate for fremstilling av en dialysevaeske - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av en dialysevæske for bruk i medisinske dialysefremgangsmåter, spesielt, men ikke utelukkende i peritoneal dialyse .

I menneskekroppen overføres oppløste stoffer fra en kroppsvæske til en annen ved diffusjonsprosesser som omfatter dialyse, osmose og ultrafiltrering (heretter bare henvist til som "dialyse"). Uønskede oppløste stoffer, toksiner og overskuddsvann overføres fra blodstrømmen ved dialyse i nyrene for utskillelse fra kroppen. I tilfellet med nyrefeil er den indikerte medisinske behandling nyretransplantasjon eller eventuelt utenomkroppslig hemodialyse. Den foretrukkede behandling er transplantasjon, men dette avhenger selvfølgelig av tilgjengeligheten av donornyrer med forenlig vevstype.

Den kirurgiske behandling er langvarig og derfor kostbar når det gjelder kostnader i forbindelse med arbeidskraft og ut-styr, og avvisning av den transplanterte nyre kan oppstå selv om dette er kontrollerbart i stor utstrekning ved hjelp av legemiddeladministrering. Transplantasjon forblir imidler-

tid den foretrukkede behandling ettersom pasientene deretter kan føre en mer eller mindre normal livsførsel.

Hemodialyse er en erstatning for nyretransplantasjon. Avhengig av alvorligheten av nyrefeilen, krever pasienter

mer eller mindre hyppige dialysebehandlinger. Blod tas ut fra pasientens blodstrøm og sendes gjennom et dialyseapparat hvor blodet bringes i kontakt med en selektivt peremeabel membran, f.eks. av cellulosemateriale eller syntetisk poly-mert materiale, hvor den andre siden står i kontakt med en dialysevæske. Oppløste stoffer i blodet transporteres over membranen etter diffusjonslovene og inn i dialysevæsken, og vann fjernes ved ultrafiltrering.

Hemodialyse utføres vanligvis under medisinsk over-våkning i den polykliniske avdeling i sykehus, selv om den kan gjøres av pasienten hjemme dersom han er i stand til å iaktta fremgangsmåter nøye etter opplæring. Fraværet av egnede betingelser i hjemmet eller uegnethet hos pasienten av en eller annen grunn når det gjelder å iaktta fremgangs-måtereglene, kan utelukke hjemmedialyse. Dialysemaskiner er kostbare og krever en stor grad av vedlikehold når det gjelder rutinesterilisering.

Hemodialyse virker svært begrensende for pasienten. Dersom han f.eks. forlater omegnen til behandlingssenteret, må han gjøre avtaler for å bli behandlet ved en dialyseenhet i nærheten av bestemmelsesstedet. Totalt sett er således renal dialyse en svært begrensende behandlingsform for pasienten som må møte frem på sykehus for dialyse, og den krever en stor grad av pasientsamarbeide og oppmerksomhet vedrørende fremgangsmåtedetaljer dersom den skal utføres hjemme. Appara-turen som er forbundet med fremgangsmåten, er også kostbar.

Peritoneal dialyse er nå en godt etablert fremgangsmåte som kan brukes som en erstatning for utenomkroppslig hemodialyse for de pasienter hvor bruken av hemodialyse er kontra-indikert eller ganske enkelt ikke er tilgjengelig på grunn av en annen medisinsk tilstand enn selve nyrefeilen.

Ved peritoneal dialyse innføres en dialysevæske via

et kateter i bukhulen i buken hos pasienten, og fjerning av toksiner og vann finner sted over bukhinnen som virker som en semipermeabel membran. Bukhulen fylles med væsken, etter-lates i et passende tidsrom og dreneres så.

Ved kontinuerlig ambulant peritoneal dialyse (CAPD) implanteres et kateter permanent ved kirurgi gjennom bukveggen hos pasienten, og det er gjennom dette kateter at dialysevæsken innføres, vanligvis ettersom fremgangsmåtene er enkle, av pasienten selv fra en elastisk pose med den sterile væske. Så snart væsken er blitt innført, ruller pasienten ganske enkelt opp posen, lagrer den i en lomme i klærne og er deretter fri til å fortsette normal aktivitet mens dialysen finner sted. Senere drenerer han den brukte væske ved hjelp av tyngdekraften tilbake i posen for kassering og innfører en ny væskemengde. Dialysen er således kontinuerlig og dette har den fordel i forhold til periodiske dialysebehandlinger at mellomliggende sammenbrudd i kroppskjemien hos pasienten unngåes. Hyppigheten av bytte av væsken varierer fra pasient til pasient, men kan være ca. 4 ganger i hver 24 timers periode.

Som tidligere angitt, er saccharider, idet glukose er mest vanlig, inkludert i dialysevæskene for å gi den nødven-dige osmotiske gradient. Nesten ethvert stoff som innføres i bukhulen vil til sist finne sin vei inn i blodstrømmen,

og denne uttømming økes ved tilstedeværelsen av avbrudd i helheten til den peritoneale membran, en tilstand som ikke er uvanlig hos pasienter som trenger behandlingen. Selv om kroppen kan være fullstendig i stand til å metabolisere til-leggssukkeret, er langtidsvirkningen uønsket og utgjør hos visse pasienter, slik som diabetikere, en uakseptabel medisinsk risiko, og kan kreve den ytterligere komplikasjon ved at pasienten må innføre insulin i dialysevæsken.

Det har tidligere vært foreslått å bruke oligo- og polysaccharider som det osmotiske middel. Dersom imidlertid disse stoffene skulle trenge gjennom den peritoneale membran, kan hydrolyse oppstå og gi depolymerisering, og den samme uakseptable tilstand som er forbundet med enkle sukkere, oppstår. Slike stoffer som sorbitol, xylitol, polyglukoser og fruktoser er blitt undersøkt med hensyn på anvendelse i peritoneal dialyse, men har ikke funnet noen utbredt god-kjennelse .

Aminosyreblandinger er mye brukt i medisin for behandling av diverse medisinske tilstander, og synes å ha mulig-heter for anvendelser som osmotiske midler i dialysevæsker. De er ikke-toksiske og tolereres godt av kroppen, men ettersom de har lav molekylvekt og liten størrelse, er de tilbøye-lige til å trenge gjennom den peritoneale membran svært lett og så hurtig at tap av den osmotiske gradient kan oppstå og gi tilbakestrømning av oppløste stoffer fra dialysevæsken og inn i blodomløpet. Tidligere forskning vedrørende dette har imidlertid fastslått disse stoffenes ikke-toksisitet.

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av en dialysevæske.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det tilveiebrakt en fremgangsmåte for fremstilling av en dialysevæske som er kjennetegnet ved at det fremstilles en steril, vandig oppløs-ning som inneholder som et osmotisk middel, et peptidholdig hydrolysat som er fremstilt ved enzymhydrolyse av melke protein med et proteolytisk enzym, hvor den vandige oppløsning har en osmolalitet fra 100 til 400 mOsm/kg og en pH-verdi som er egnet for bruk under fysiologiske betingelser, og som fortrinnsvis inneholder fysiologiske mengder av ett eller flere av natrium-, kalsium-, klorid-, laktat-, citrat- og magnesiumioner.

Melkeproteinet som anvendes, er fortrinnsvis natriumkaseinat.

Det er videre foretrukket at hydrolysatet fremstilles ved hjelp av enzymhydrolyse under anvendelse av et proteolytisk enzym valgt fra trypsin, chymotrypsin, pankreatin og pronase, hvorav trypsin er mest foretrukket. En rekke slike enzymer er imidlertid tilgjengelige og kan brukes etter hva som ansees for nødvendig ellerønskelig.

Osmolaliteten til oppløsningen er fortrinnsvis ca.

300 mOsm/kg.

Uttrykket "melk" er slik det her er brukt ment å om-fatte melken fra ethvert pattedyr. Selv om kumelk vil være det foretrukkede materiale ved normal praksis, kan det være tilfeller hvor annen pattedyrmelk kan være foretrukket.

Fortrinnsvis vil væsken som nevnt inneholde fysiologiske konsentrasjoner av ett eller flere av natrium-, kalsium-, magnesium-, klorid-, citrat- og laktationer.

Blandingen av peptider i den vandige oppløsningen kan, ved hjelp av enzymvirkning, fåes fra natriumkaseinat som hoved-sakelig er en blanding av fire proteiner, nemlig oc-Sl, a-S2, (3- og kappa-kaseiner. Disse opptrer i kumelk og hvert av dem har kjent konstant kjemisk sammensetning og struktur. Natriumkaseinat er et kommersielt produkt som fremstilles ved frak-sjonering av melkeproteiner, og er fordelaktig ved at det er tilgjengelig i høy renhet og med pålitelig kjent og forutsibar sammensetning i motsetning til visse andre fraksjoner som er tilbøyelige til å ha variabel og uforutsibar sammensetning. Behandling av natriumkaseinat med et proteolytisk enzym med kjent virkningsspesifisitet gir en peptidblanding med svært forutsibar og reproduserbar sammensetning som ifølge.oppfinnelsen kan varieres ved utvelgelse av enzymet eller blandingen av enzymer som anvendes. Preparatet med peptidblandingen kan derfor varieres for å sikre at det inneholder en vesentlig andel peptider med egenskaper som er egnet for fremstillingen av en tilfredsstillende osmotisk gradient for bruk i standard dialysefremgangsmåter. Dette hovedkrav tilfredsstilles ved hjelp av peptider med molekylvekter i området 1000 (dvs. med 9 eller 10 aminosyrerester i gjennomsnitt) og med slik oppløselighet at det kan oppnåes en vandig oppløsning på opp til ca. 10 vekt%.

Et typisk eksempel på fremstillingen av en peptidblanding for å frembringe den osmotiske gradient i dialyse, gis gjennom virkningen av trypsin på natriumkaseinat. Peptidblandingen som fåes, er sammensatt av ca. 10 vekt% peptider med fra 2 til 5 aminosyrerester, ca. 40 vekt% med fra 6 til 18 rester og hvor det gjenværende har i overkant av 18 rester. Det teoretiske gjennomsnittstall for aminosyrerester i de

tre kategoriene som er nevnt, er 3, 10 og 32, svarende til molekylvekter på henholdsvis 330, 1100 og 3500. Andelen av de som har kjeder på omtrent 10 aminosyrerester, kan økes på bekostning av peptidene med lengre kjede ved videre behandling med ett eller flere andre proteolytiske enzymer, slik som chymotrypsin eller pankreatin'.

Etter fullførelsen av enzymhydrolysen kan reaksjonsblandingen varmesteriliseres og filtreres for å ødelegge og fjerne enzymene som er tilstede og derved sikre at ingen proteolytisk aktivitet overføres til bukhinnen under dialysen. Det kan imidlertid være nødvendig eller ønskelig å rense pep-tidoppløsningen ytterligere ved å sende den gjennom en kolonne med ionebytterharpiks. Sterilisering av dialyseoppløsningen kan bevirkes ved hjelp av mikroporefiltrering som er en vanligvis akseptabel fremgangsmåte for slike oppløsninger, eller den kan strålesteriliseres. Autoklavering antas ikke å ville være en egnet steriliseringsfremgangsmåte ettersom peptidene kan brytes ned av de høye temperaturer som fåes i en slik fremgangsmåte. Det er imidlertid mulig at autoklavering, dersom det insisteres på slik, vil kunne utføres uten noen skade av betydning.

Bruken av peptider for å tilveiebringe den osmotiske gradient i dialyse har iboende fordeler i forhold til de sukker-baserte oppløsninger som hittil har vært brukt. Molekyl-størrelsen til mesteparten av peptidene (omtrentlig molekylvekt 1100 og mer) sikrer at diffusjon over bukhinnen vil være minimal. Dette har fire viktige konsekvenser. For det første vil osmolaliteten til peptidoppløsningen opprettholdes i en mye lengre tid enn med glukose- og aminosyreoppløsninger ettersom både glukose og aminosyrer diffunderer svært hurtig gjennom membranen med ledsagende reduksjon i den osmotiske effektivitet av oppløsningen i bukhinnen. Av denne grunn vil peptidoppløsningen oppvise en større osmotisk virkning over et lengre tidsrom og følgelig kreve mindre hyppig erstatning av dialysevæsken med en ledsagende reduksjon i infeksjons-risikoen. For det andre fjerner fraværet av glukose en kom-pliserende faktor i behandlingen av diabetespasienter og i langtidsbehandlingen av alle pasienter. For det tredje vil eventuell utsiving av små peptider til pasientens blodstrøm ikke gi noen metabolske problemer og kan i virkeligheten gi et lite men nyttig tilskudd til nitrogeninnholdet i pasientens kost. For det fjerde må de tidligere foreslåtte glukosebaserte oppløsninger reguleres til pH 5,3 til 5,5 eller deromkring, for å forhindre nedbrytning av glukosen under varmesterili-sering. Ettersom den peptidbaserte oppløsning anvendt ifølge oppfinnelsen ikke lider av denne ulempe, kan den brukes ved normal fysiologisk pH-verdi på ca. 6,6, som selvfølgelig er klinisk ønskelig.

Foreliggende oppfinnelse er her blitt omtalt i sammen-heng med peritoneal dialyse. Lignende betraktninger gjelder imidlertid for andre typer medisinske dialysefremgangsmåter, slik som hemodialyse, og oppfinnelsen er anvendbar i forbindelse med andre dialysefremgangsmåter.

Proteinhydrolysat avledet fra natriumkaseinat som ut-gangsmateriale har fordeler som oppstår fra utvelgelsen av selve utgangsmaterialet ved at proteinproduktet, når man be- begynner med natriumkaseinat som tidligere nevnt har høy renhet og en mer eller mindre konstant sammensetning sammen-lignet med melkeproteinfraksjoner, også har denne iboende renhet og reproduserbare sammensetning. Etter fullførelse av enzymhydrolysen krever reaksjonsblandingen bare filtrering og sterilisering for at sluttproduktet skal fåes.

Hydrolysater av andre mélkeproteinfraksjoner kan fremstilles på den ovenfor beskrevne måte. F.eks. kan det fremstilles hydrolysater fra mysefraksjonen og også fra (3-laktoglobulin og a-laktalbumin. Mysefraksjonen lider av den ulempe at den har en heller ubestemt kjemisk sammensetning og inneholder en rekke restproteiner som er vanskelige å fjerne, og dette gir mulighet for ikke-reproduserbarhet og forurensning av produkthydrolysåtet. p-laktoglobulin- og oc-laktalbumin-fraksjonene er av kjent og konstant sammensetning og mulig-gjør fremstilling av reproduserbare hydrolysater. Det er imidlertid ingen kommersiell fordel ved å bruke disse utgangs-materialene i stedet for kaseinfraksjonen ettersom de er mer vanskelige å få tak i i handelen og er uoverkommelig dyre. Det er ingen tekniske fordeler ved hydrolysatene av laktoglobulin og laktalbuminhydrolysater som gjør dem noe mer foretrukket i forhold til kaseinhydrolysatene som foreliggende oppfinnelse først og fremst vedrører. Det kan imidlertid oppstå omstendigheter hvor disse andre hydrolysater kan ha en eller annen hittil ikke erkjent medisinsk virkning som ville rettferdiggjøre den ytterligere kostnad forbundet ved fremstillingen.

Proteinhydrolysatet anvendt ifølge oppfinnelsen, brukes i en dialysevæske i form av den vandige oppløsning som er definert ovenfor. Det kan imidlertid også fremstilles fast proteinhydrolysat erholdt fra den samme vandige oppløs-ning ved frysetørking eller lignende fremgangsmåte. Det tørkede materiale kan ha fordeler ved transport ettersom tilleggsvekten av vannet unngåes slik at transportkostnadene reduseres. For bruk i dialyse rekondisjoneres det tørre materiale ganske enkelt ved oppløsning i vann.

Som en illustrasjon, beskrives oppfinnelsen i det følgende eksempel.

Eksempel 1

Til et volum på 10 0 ml av en 6 vekt% oppløsning av kommersielt tilgjengelig natriumcaseinat ble M/5 natrium-hydroxyd tilsatt dråpevis for å regulere pH til 7,3. Til den pH-regulerte oppløsning ble 20 mg krystallinsk trypsin opp-løst i 5 ml 0,001M saltsyre tilsatt.

Blandingen ble holdt ved en temperatur på 20°C og pH ble overvåket med et automatisk system under anvendelse av glasselektroder og holdt på 7,3 ved titrering med M/5 natrium-hydroxyd for å nøytralisere den frigjorte syre ved virkningen av trypsinet på caseinatet. Hydrolysereaksjonen ble fullført i løpet av ca. 2 timer.

Deretter ble pH redusert til 6,6 ved titrering med M/5 saltsyre.

Til den således erholdte oppløsning ble det tilsatt fysiologiske mengder natrium, kalsium, klorid og laktat, og eventuelt magnesium, som angitt nedenunder:

Oppløsningen ble deretter sterilisert ved filtrering gjennom et mikroporøst bakteriefilter med porestørrelse 0,45 um. Den resulterende oppløsning var steril og fri for gjenværende enzymaktivitet. Osmolaliteten til oppløsningen ble regulert til 300 mOsm/Kg.

Preliminær peritoneal dialyse ble utført på ikke-uremiske laboratorierotter. Dette omfattet injeksjon av 5 ml av den ovenfor nevnte oppløsning i bukhulen. Ingen sykdoms-virkninger ble observert. Oppløsningen var hverken toksisk eller immunogen, og var effektiv som et dialysemiddel.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en dialysevæske,karakterisert vedat det fremstilles en steril, vandig oppløsning som inneholder som et osmotisk middel, et peptidholdig hydrolysat som er fremstilt ved enzymhydrolyse av melkeprotein med et proteolytisk enzym, hvor den vandige oppløsning har en osmolalitet fra 100 til 400 mOsm/kg og en pH-verdi som er egnet for bruk under fysiologiske betingelser, og som fortrinnsvis inneholder fysiologiske mengder av ett eller flere av natrium-, kalsium-, klorid-, laktat-, citrat- og magnesiumioner.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det som protein anvendes natriumkaseinat.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det anvendes et proteolytisk enzym valgt fra trypsin, chymotrypsin, pankreatin, pronase og blandinger derav.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat det fremstilles en dialysevæske med en osmolalitet som er ca. 300 mOsm/kg.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-4, karakterisert vedat det fremstilles en vandig oppløsning med en pH på 6,6.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 1-5, karakterisert vedat melkeproteinet under-kastes hydrolyse med et proteolytisk enzym ved en temperatur på 20°C og ved en pH på 7,3.