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Dokumentenidentifikation DE3785147T2 19.09.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0266795
Titel Membran aus regenerierter Zellulose und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Anmelder Asahi Kasei Kogyo K.K., Osaka, JP
Erfinder Ikada, Yoshito, Uji-shi Kyoto, JP;
Konishi, Hikaru, Kyoto-shi Kyoto, JP;
Corretge, Eugene Res. Cent. for Med. Polymers, Sakyo-ku Kyoto-shi Kyoto, JP;
Imamura, Kazuo, Nobeoka-shi Miyazaki, JP
Vertreter Patentanwälte von Kreisler, Selting, Werner et col., 50667 Köln
DE-Aktenzeichen 3785147
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 06.11.1987
EP-Aktenzeichen 871164448
EP-Offenlegungsdatum 11.05.1988
EP date of grant 31.03.1993
EPO date of publication of amended patent 27.03.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.09.1996
IPC-Hauptklasse B01D 71/10
IPC-Nebenklasse C08J 7/14   

Beschreibung[de]
Hintergrund der Erfindung (1) Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hämodialyse-Membran aus regenerierter Cellulose, die als ein künstliches Organ und dergleichen verwendet werden kann, und ein Verfahren zur Herstellung derselben. Mehr bevorzugt betrifft die vorliegende Erfindung eine Hämodialyse-Membran aus regenerierter Cellulose, die eine verbesserte Blutverträglichkeit hat, und ein Verfahren zur Herstellung derselben.

(2) Beschreibung des Stands der Technik

In letzter Zeit sind rapide Fortschritte in der Entwicklung künstlicher Organe, wie z.B. einer künstlichen Niere und einer künstlichen Lunge und in einer Plasma-Trennvorrichtung gemacht worden und wie bekannt, ist besonders in der Hämodialyse-Therapie eine regenerierte Cellulosemembran, insbesondere eine mit Kupferoxidammoniak regenerierte Cellulosemembran, weit verbreitet. Gemeinsam mit der Entwicklung von Dialyseapparaten oder Dialysetechniken hat die regenerierte Cellulosemembran zum Überleben und zur Rehabilitation von Patienten mit Nierenerkrankungen im Endstadium viel beigetragen. Diese Bedeutung der regenerierten Cellulosemembran ist auf die ausgezeichnete Dialyseleistung, die hohe mechanische Festigkeit und ihren hohen Sicherheitsgrad, der in der praktischen Verwendung über viele Jahre gewonnen wurde, zurückzuführen.

Aber trotz des Fortschritts, der in der Hämodialyse gemacht wurde, bleiben noch zahlreiche die Dialyse betreffende Probleme offen. Z.B. tritt das Problem einer Nebenwirkung auf, die von einer Langzeitverabreichung einer großen Menge eines Antikoagulans herrührt und, wie herausgestellt wurde, wenn Hämodialyse unter Verwendung einer regenerierten Cellulosemembran oder einer gewissen andersartigen Membran durchgeführt wird, erfolgt eine vorübergehende Reduktion der Leukocyten oder der Aktivierung des Komplements. Der Zusammenhang zwischen dem letzteren Phänomen und den klinischen Symptomen oder der klinischen Bedeutung konnte nicht geklärt werden, aber es besteht offensichtlich ein Bedarf, eine regenerierte Cellulosemembran zur Verfügung zu stellen, die diese Phänomene einschränken kann, ohne einen schädigenden Einfluß auf die ausgezeichnete Dialyseleistung der oben erwähnten regenerierten Cellulosemembran auszuüben.

Membranen, die aus synthetischen Polymeren zusammengesetzt sind, wurden für die Verminderung der obigen Probleme oder Phänomene vorgeschlagen, aber diese Membranen haben selbst Probleme darin, daß sie eine geringe mechanische Festigkeit haben, sehr anfällig für die Bildung von kleinen Löchern sind, wegen einer niedrigen wärmebeständigkeit schwer sterilisierbar sind und weil ihre Eigenschaften nicht ausgewogen sind, schwierig anzuwenden sind, d.h., ein gutes Gleichgewicht zwischen der Menge der wasserdurchlässigkeit und der Menge der Substanzdurchlässigkeit kann nicht aufrechterhalten werden.

Verschiedene Verfahren sind zur Verbesserung der Blutverträglichkeit bei regenerierten Cellulosemembranen vorgeschlagen worden. Z.B. schlägt US-Patent Nr. 3 616 935 ein Verfahren vor, bei dem die Oberfläche einer Membran mit Heparin modifiziert ist, um der Membran eine Antithrombus- Eigenschaft zu verleihen. Jedoch ist die erreichte Wirkung nicht zufriedenstellend, und die Kosten sind hoch. Ein weiteres Verfahren wurde vorgeschlagen, in dem die Oberfläche einer regenerierten Cellulosemembran mit einem Polymer oder einem Vitamin beschichtet ist. Jedoch ist die Beschichtungs-Stabilität unzureichend oder die Sterilisation ist schwferig. Das Europa-Patent Nr. 155 534 schlägt ein Verfahren vor, in dem eine regenerierte Cellulosemembran mit einem Isocyanat-Präpolymer zur Reaktion gebracht wird, und DB 33 41 113 schlägt ein Verfahren vor, in dem eine Polymersäure über einen Brückenbildner chemisch an eine regenerierte Cellulosemembran gebunden ist. Diese Verfahren sind jedoch dadurch unbefriedigend, daß die Reaktionsteilnehmer geringe Stabilität haben und die Reaktionsschritte kompliziert sind. Das Europa-Patent Nr. 172 437 (US-Patent Nr. 4 668 396) schlägt eine Dialysemembran vor, die durch die Verwendung einer modifizierten Cellulose, wie z.B. Diethylaminoethylcellulose, gebildet wird. Jedoch ist die Verbesserung der einschränkenden Wirkung der Blutgerinnung nicht zufriedenstellend.

US-A-3 311 498 offenbart eine teilweise veresterte regenerierte Cellulosefolie als ein Verpackungsmaterial. Gemäß diesem Patent sind die regenerierten Cellulosefolien mit Acetylgruppen verestert (z.B. niedrigen Fettsäureanhydriden, wie z.B. Propionsäure oder Buttersäureanhydrid) (siehe Spalte 2, Zeilen 66-69). Weder das Veredeln mit den genannten organischen Carbonsäuren oder den funktionellen Derivaten derselben, noch die Verbesserungen in der Blutverträglichkeit werden in diesem Zitat erwähnt.

Zusammenfassung der Erfindung

Daher ist es ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Hämodialyse-Membran aus regenerierter Cellulose, die eine verbesserte Blutverträglichkeit zeigt ohne die Dialyseleistung einer regenerierten Cellulosemembran zu verringern und ein Verfahren zur Herstellung dieser Hämodialyse-Membran aus regenerierter Cellulose zur Verfügung zu stellen.

Es wird angenommen, daß die Hydroxylgruppe auf der Membranoberfläche an der vorübergehenden Leukocytenreduktion oder der Komplementaktivierung, die bei Verwendung einer regenerierten Cellulosemembran beobachtet wird, beteiligt ist und daß die Hydroxylgruppe auf der Membranoberfläche befähigt ist, mit verschiedenen funktionellen Gruppen zu reagieren und Molekülketten zu binden. Die gebundene Molekülkette maskiert die Hydroxylgruppe auf der Membran, um zu verhindern, daß die Hydroxylgruppe mit einem Komplementprotein oder einer Blutzelle in unmittelbare Berührung gerät und die Komplementaktivierung dementsprechend eingeschränkt ist und die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Membranoberfläche verändert werden, so daß die Blutverträglichkeit verbessert ist. Zahlreiche Kombinationen zwischen der Struktur der Molekülkette und der funktionellen Gruppe können in Betracht gezogen werden. Unter Berücksichtigung des Sicherheitsfaktors, der Bioverträglichkeit, der ökonomischen Vorteile und der chemischen Reaktionsfähigkeit, haben die Erfinder die vorliegende Erfindung jetzt vervollständigt.

Insbesondere, gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wird eine Hämodialyse-Membran aus regenerierter Cellulose zur Verfügung gestellt, die durch Ester-Bindung einer organischen Carbonsäure oder eines funktionellen Derivats derselben an die Oberfläche einer polymeren Hohlfaser-Membran gebildet ist, die aus einer regenerierten Cellulose zusammengesetzt ist, wobei die organische Carbonsäure oder das funktionelle Derivat derselben wenigstens eine Verbindung ist, die aus der Gruppe bestehend aus

a) Polyethylenglycol-monocarbonsäuren, die durch die allgemeine Formel

HO&sub2;CCH&sub2;-(OCH&sub2;CH&sub2;)n-OR

repräsentiert werden, in der R für eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoff-Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 150 ist,

(b) Polyethylenglycol-dicarbonsäuren, die durch die allgemeine Formel

HO&sub2;CCH&sub2;-(OCH&sub2;CH&sub2;)n-OCH&sub2;CO&sub2;H

repräsentiert werden, in der n eine ganze Zahl von 1 bis 150 ist,

(c) aliphatischen Monocarbonsäuren mit 5 oder mehr Kohlenstoff-Atomen,

(d) aliphatischen Dicarbonsäuren mit 5 oder mehr Kohlenstoff-Atomen und

(e) deren funktionellen Derivaten ausgewählt ist.

Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, wird ein Verfahren zur Herstellung einer Hämodialyse- Membran aus regenerierter Cellulose zur Verfügung gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß eine Polymermembran, die aus regenerierter Cellulose zusammengesetzt ist, mit einer Flüssigkeit behandelt ist, die durch Auflösen oder Dispergieren einer organischen Carbonsäure oder einem funktionellen Derivat derselben und einem Veresterungskatalysator in einem Reaktionsmedium hergestellt ist, um eine Veresterungsreaktion zwischen der organischen Carbonsäure oder dem funktionellen Derivat derselben und den Hydroxylgruppen auf der Membranoberfläche zu bewirken, wobei die organische Carbonsäure oder ein funktionelles Derivat derselben wenigstens eine Verbindung ist, die aus der Gruppe bestehend aus

(a) Polyethylenglycolmonocarbonsäuren, wie oben definiert,

(b) Polyethylenglycoldicarbonsäuren, wie oben definiert,

(c) aliphatischen Monocarbonsäuren mit 5 oder mehr Kohlenstoffatomen,

(d) aliphatischen Dicarbonsäuren mit 5 oder mehr Kohlenstoffatomen und

(e) funktionellen Derivaten derselben ausgewählt ist.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Mit der hier verwendeten Bezeichnung "regenerierte Cellulose" ist eine Cellulose gemeint, die durch Regenerierung einer chemisch und physikalisch modifizierten, natürlichen Cellulose gewonnen wurde. Z.B. können mit Kupferoxidammonium regenerierte Gellulose, Viskosekunstseide und verseifte Celluloseester genannt werden. Vom Standpunkt der Dialyseleistung und Sicherheit aus, wie durch praktische Ergebnisse gestützt ist, wird vorzugsweise Kupferoxidammonium-regenerierte Cellulose verwendet.

Hinsichtlich der Form der regenerierten Cellulose wird eine Hohlfasermembran verwendet. Z. B. wird eine Hohlfasermembran mit einer Wandstärke von mehreren bis 60 µm und einem Querschnitt eines absoluten Kreises mit einem äußeren Durchmesser von 10 bis mehreren hundert µm, wie im US-Patent Nr. 3 888 771 (RE Nr. 32 277) und US-Patent Nr. 4 604 326 offenbart ist, vorzugsweise verwendet.

Mit der hierin später verwendeten Bezeichnung "gepfropfte Kette" ist eine Molekülkette gemeint, die wenigstens ein Ende hat, das an die Membranoberfläche chemisch gebunden ist, und in der vorliegenden Erfindung entspricht die gepfropfte Kette einem organischen Carbonsäurerest, der an die Membranoberfläche estergebunden ist. Dementsprechend kann eine organische Carbonsäure oder ein Derivat derselben, das eine Esterbindung mit den Hydroxylgruppen der Membranoberfläche bilden kann, verwendet werden, und die Anzahl der Carboxylgruppen oder der funktionellen Derivatgruppen, als die funktionelle Gruppe, ist nicht auf eine beschränkt, und die organische Carbonsäure kann zwei oder mehr solcher funktioneller Gruppen haben.

Als in der vorliegenden Erfindung verwendete organische Carbonsäure können polymere Carbonsäuren genannt werden, d.h. Carbonsäuren mit einem hohen Molekulargewicht mit der folgenden Repetier-Einheit der gepfropften Kette:

(R und R' Stehen für H oder CH&sub3;)
[PEG ist O-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-H]
(R steht für H oder CH&sub3;).

Im Hinblick auf die Antithrombus-Eigenschaft ist vorzugsweise die letztgenannte carboxylgruppen-enthaltende, sich wiederholende Einheit nur in einer geringen Menge in Form eines Copolymers enthalten.

Unter diesen polymeren Carbonsäuren sind bevorzugt:

Polyethylenglycoldicarbonsäuren, die durch die folgende allgemeine formel dargestellt werden:

HO&sub2;CCH&sub2;-(OCH&sub2;CH&sub2;)n-OCH&sub2;CO&sub2;H ,

worin n eine ganze Zahle von 1 bis 150 ist, und Polyethylenglycolmonocarbonsäuren, die durch die folgende allgemeine Formel dargestellt werden:

HO&sub2;CCH&sub2;-(OCH&sub2;CH&sub2;)n-OR , worin R für eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffgruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 150 ist.

Eine aliphatische Carbonsäure kann auch als die organische Carbonsäure verwendet werden, und als aliphatische Carbonsäuren können gesättigte und ungesättigte Fettsäuren und aliphatische Dicarbonsäuren genannt werden. Wegen der maskierenden Wirkung der Hydroxylgruppe auf der Membran, sind aliphatische Carbonsäuren mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen bevorzugt. Insbesondere können gesattigte Fettsäuren, wie z.B. Valeriansäure, Capronsäure, Önanthsäure, Caprylsäure, Pelargonsäure, Caprinsäure, Undecylsäure, Laurinsäure, Tridecylsäure, Myristinsäure, Pentadecylsäure, Palmitinsäure, Heptadecylsäure, Stearinsäure, Nonadecansäure, Arachinsäure, Behensäure und Lignocerinsäure;

ungesättigte Fettsäuren, wie z.B. Olsäure, Elaidinsäure, Cetoleinsäure, Erucasäure, Brassidinsäure, Sorbinsäure, Linolsäure, Linolensäure und Arachidonsäure; und

aliphatische Dicarbonsäuren, wie z.B. Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Suberinsäure, Azelainsäure und Sebacinsäure genannt werden.

Bei den oben erwähnten gesättigten Fettsäuren ist mit steigender Kohlenstoff zahl die hydrophile Eigenschaft der Oberfläche der verbesserten regenerierten Cellulosemembran verringert, und dementsprechend sind gesättigte Fettsäuren mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen besonders bevorzugt.

Wie zuvor herausgestellt wurde, ist die Zahl der Carboxylgruppen oder der Derivate derselben als die funktionelle Gruppe in dem Molekül nicht auf eine begrenzt. Jedoch tritt im Falle einer polyfunktionellen organischen Carbonsäure, manchmal vor der Reaktion mit den Hydroxylgruppen auf der Membranoberfläche, die Polymerisation der Carbonsäure wegen einer Reaktion der Carboxylgruppen untereinander auf, mit dem Ergebnis, daß die Veresterungsreaktionsfähigkeit verringert ist. Außerdem besteht im Falle einer polyfunktionellen Carbonsäure die Möglichkeit zur Bildung einer schleifenartigen Molekülkette, die an zwei oder mehr Punkten derselben an die Membranoberfläche gebunden ist. Wie später herausgestellt wird, ist eine Molekülkette, deren eines Ende an die Membranoberfläche gebunden ist, bevorzugt, und dementsprechend wird vorzugsweise eine Monocarbonsäure verwendet.

In der vorliegenden Erfindung wird eine Carbonsäure, wie oben erwähnt ist, oder ein funktionelles Derivat derselben, wie z.B. ein Carbonsäurehalogenid oder ein Carbonsäure anhydrid, über eine Esterbindung an die Oberfläche der Hohlfaser-Membran aus regenerierter Cellulose gebunden, um die Cellulosemembran zu modifizieren. Unter dem Gesichtspunkt der einfachen Handhabung und der Sicherheit des Rückstands, wird als Carbonsäurehalogenid ein Carbonsäurechlorid bevorzugt. Ein einfaches (z.B. symmetrisches) Säureanhydrid der oben erwähnten Carbonsäure oder ein gemischtes (z.B. asymmetrisches) Säureanhydrid, das aus der oben angeführten Carbonsäure und einer anderen Carbonsäure zusammengesetzt ist, kann als das Carbonsäureanhydrid verwendet werden. Im Fall des gemischten Anhydrids wird, um die vorgesehene Carbonsäure vorzugsweise über eine Esterbindung zu binden, eine Carbonsäure mit großer sterischer Hinderung, wie z.B. Isobuttersäure oder Isovaleriansäure oder ein Alkylhydrogencarbonat (HOCO&sub2;R; R = Alkylgruppe) vorzugsweise als andere Säure in dem gemischten Säureanhydrid verwendet.

Die Carbonsäure oder das funktionelle Derivat derselben wird in einer Konzentration, die so niedrig ist wie 0,1 bis 50 Millimol/l verwendet und wegen der ungebundenen Reaktionsteilnehmer, die an der Membran hängen und vom ökonomischen Standpunkt aus, wird die Carbonsäure oder das funktionelle Derivat derselben vorzugsweise in einer Konzentration von 0,5 bis 10 Millimol/l verwendet.

Die Esterbindung an die Oberfläche der Hohlfaser-Membran aus regenerierter Cellulose wird durch eine Veresterungsreaktion zwischen der Carboxylgruppe oder dem funktionellen Derivat derselben und den Hydroxylgruppen, die sich auf der Membranoberfläche befinden, vervollständigt. Die bekannte Reaktion zwischen einem Alkohol mit niedrigem Molekulargewicht und einer Carbonsäure mit niedrigem Molekulargewicht oder einem funktionellen Derivat derselben kann auf diese Veresterungsreaktion angewandt werden. Hinsichtlich der Behandlungsbedingungen, wird vorzugsweise die Behandlungstemperatur auf einem niedrigen Stand gesteuert und die Behandlungszeit wird gekürzt, so daß nachteilige Einflüsse auf die physikalischen Eigenschaften der regenerierten Cellulosemembran nicht ausgeübt werden.

Das heißt, die Veresterungsbehandlung wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 5 ºC bis 120 ºC und ohne die Siedetemperatur des Reaktionsmediums zu überschreiten in einem Zeitraum von einer Minute bis zu 24 Stunden und mehr bevorzugt bei einer Temperatur von 15 ºC bis 90 ºC ohne die Siedetemperatur des Reaktionsmediums zu überschreiten, in einem Zeitraum von 3 Minuten bis 180 Minuten durchgeführt. Diese Behandlungsbedingungen sind auch vom ökonomischen Standpunkt vorteilhaft. Ein Veresterungskatalysator wird zur Förderung der Veresterung verwendet.

Wenn eine Carbonsäure verwendet wird, kann eine anorganische Säure, wie z.B. Schwefelsäure oder Chlorwasserstoffsäure, eine organische Säure, wie z.B. eine aromatische Sulfonsäure, eine Lewissäure, wie z.B. Bortrifluoretherat, ein Carbodiimid-Derivat, wie z.B. Dicyclohexylcarbodiimid oder ein gemischter Katalysator aus einem Carbodiimid-Derivat und 4-Dimethylaminopyridin und/oder 4-Pyrrolidinopyridin als Veresterungskatalysator zur Förderung der Reaktion verwendet werden. Wird ein Säurehalogenid verwendet, wird Pyridin, Dimethylanilin, Triethylamin, Tetramethylharnstoff oder metallisches Magnesium zur Entfernung des als Nebenprodukt bei der Reaktion entstandenen Halogenwasserstoffs verwendet, und ein Mischkatalysator aus einem halogenwasserstoff-entfernenden Mittel, wie oben beschrieben, mit 4-Dimethylaminopyridin und/oder 4-Pyrrolidinopyridin wird zur Förderung der Reaktion eingesetzt. Wird ein Säureanhydrid verwendet, wird wie wohl bekannt ist, Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure, Zinkchlorid, Natriumacetat, Pyridin, 4-Dimethylaminopyridin oder 4-Pyrrolidinopyridin als der Katalysator zur Reaktionsförderung verwendet.

In der vorliegenden Erfindung können diese Katalysatoren einzeln oder in der Form einer geeigneten Mischung von zwei oder mehr derselben verwendet werden. Um für eine milde Reaktion zu sorgen, und die Entfernung des Katalysators nach der Reaktion zu erleichtern, wird vorzugsweise die kleinst mögliche Menge an in der Reaktionsmischung löslichem Katalysator eingesetzt. Von diesem Standpunkt aus wird vorzugsweise ein Verfahren herangezogen, bei dem die Carbonsäure der Veresterungsreaktion in Gegenwart eines gemischten Katalysators aus einem Carbodiimid-Derivat, wie z.B. Dicyclohexylcarbodiimid mit 4-Dimethylaminopyridin und/oder 4- Pyrrolidinopyridin unterzogen wird, und ein Verfahren, bei dem das Carbonsäureanhydrid der Veresterungsreaktion in Gegenwart von 4-Dimethylaminopyridin und/oder 4-Pyrrolidinopyridin unterzogen wird. Das Carbodiimid-Derivat ist nützlich für die Entfernung des bei der Reaktion gebildeten Wassers und wird in ein entsprechendes Harnstoffderivat umgewandelt. Manchmal wird entsprechend der Art des Reaktionsmediums oder der Konzentration des Carbodiimid- Derivats ein Niederschlag gebildet, und daher ist die Verwendung von Carbodiimid-Derivaten verhältnismäßig eingeschränkt. Besonders wenn die Entfernung des Niederschlags, der in den Poren der Membran eingeschlossen ist, unvollständig ist, vermindert sich die Dialyseleistung, und wenn die Membran als künstliches Organ verwendet wird, besteht die Gefahr einer Inkorporation des Niederschlags in das Blut. Anderseits, im Falle des Carbonsäureanhydrids, für das ein Carbodiimid-Derivat nicht benötigt wird, gilt die obige Einschränkung nicht.

Das verwendete Reaktionsmedium darf nicht mit der organischen Carbonsäure oder dem funktionellen Derivat derselben reagieren, darf nicht den Veresterungskatalysator inaktivieren und darf keine großen morphologischen Veränderungen in der aus regenerierter Cellulose bestehenden Polymermembran verursachen. Dementsprechend können alle Lösungsmittel, die diesen Anforderungen genügen und in der Lage sind, die organische Carbonsäure oder das funktionelle Derivat derselben und den Versterungskatalysator darin zu lösen oder zu dispergieren, als Reaktionsmedium verwendet werden. Vom Standpunkt der Einheitlichkeit der Reaktion, der Milde der Reaktion und der Einfachheit der Entfernung des Katalysators oder dergleichen, wird die Verwendung eines Lösungsmittels bevorzugt, das in der Lage ist, die organische Carbonsäure oder das funktionelle Derivat derselben und den Veresterungskatalysator darin zu lösen. Als Beispiele für dieses bevorzugte Reaktionsmedium können Kohlenwasserstoffe, wie z.B. n-Hexan, n-Heptan, Cyclohexan, Petrolether, Leichtbenzin, Benzol und Toluol; Ketone, wie z.B. Aceton und Methylethylketon; Ester, wie z.B. Methylacetat und Ethylacetat; Ether, wie z.B. Propylethylether, Isopropylether und Dioxan; und Chlorfluorierte Kohlenwasserstoffe, wie z.B. 1,1, 2-Trichlor-1, 2, 2-trifluorethan, Trichlorfluormethan und 1,1,2, 2-Tetrachlor-1, 2-difluorethan genannt werden. Diese Reaktionsmedien können einzeln oder in Form eines Gemisches von zwei oder mehr derselben verwendet werden. Vom Standpunkt der Sicherheit und der Einfachheit der Entfernung des Katalysators oder dergleichen nach der Reaktion, ist ein Reaktionsmedium bevorzugt, das einen Chlorfluorkohlenwasserstoff enthält, insbesondere 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan und mehr bevorzugt ist ein Lösungsmittelgemisch aus 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan mit Aceton.

Für die Behandlung der regenerierten Cellulose können verschiedene Verfahren angewandt werden. Z.B. kann ein Verfahren angewandt werden, bei dem die regenerierte Cellulosemembran in eine Behandlungsflüssigkeit eintaucht und darin bewegt wird, die durch Lösen oder Dispergieren der organischen Carbonsäure oder des funktionellen Derivats derselben und dem Veresterungskatalysator in dem Reaktionsmedium hergestellt ist; ein Verfahren, bei dem die regenerierte Cellulosemembran in ein mit Behandlungsflüssigkeit gefülltes Becken getaucht ist; und ein Verfahren, bei dem die Behandlungsflüssigkeit in einem mit der regenerierten Cellulosemembran gefüllten Behandlungsrohr zirkulieren gelassen wird. Des weiteren kann selbstverständlich ein Verfahren angewandt werden, bei dem ein Dialysator mit der regenerierten Cellulosemembran zusammengesetzt ist und die behandelnde Flüssigkeit konstant zirkuliert oder wenigstens in den Blut-berührenden Teil des Dialysators gefüllt ist.

Nach Beendigung der Veresterungsreaktion wird die regenerierte Cellulosemembran von der Behandlungsflüssigkeit getrennt. Bleibt kein Reaktionsteilnehmer, Veresterungskatalysator oder Reaktions-Nebenprodukt zurück, kann Waschen wegfallen, aber für gewöhnlich wird Waschen zur Entfernung jeglichen verbliebenen Reaktionsteilnehmers, Veresterungskatalysators oder Reaktions-Nebenprodukts durchgeführt. Dieses Waschen kann durch eine Immersions-Extraktion oder Soxhlet-Extraktion unter Verwendung des Lösungsmittels, das für die Reaktion verwendet wurde oder eines Lösungsmittels, das keine große morphologische Veränderung in der Membran verursacht, wie z.B. Methylalkohol oder Ethylalkohol, vorgenommen werden. Schließlich wird das restliche Lösungsmittel durch Trocknen unter vermindertem Druck, Lufttrocknung oder dergleichen entfernt.

In der polymeren Hohlfaser-Membran, die aus der regenerierten Cellulose zusammengesetzt ist, deren Oberfläche auf diese Weise verestert wurde, sind die Komplementaktivierung und die vorübergehende Leukocytenreduktion eingeschränkt ohne die ausgezeichneten Dialyseleistungen der polymeren Hohlfaser-Membran herabzusetzen, wie in den folgenden Beispielen verdeutlicht wird. Es ist anzunehmen, daß diese Wirkung wahrscheinlich in der vorliegenden Erfindung auftritt, da die Versterungsreaktion nur auf der Membranoberfläche stattfindet und die chemischen und physikalischen Strukturen im Innern der Membran erhalten bleiben. Des weiteren ist anzunehmen, daß die Menge der funktionellen Gruppen, die auf der Membranoberfläche verestert sind, ausreicht, um die physikochemischen und biochemischen Eigenschaften der Membranoberfläche zu modifizieren, aber gering genug ist, um ungünstige Einflüsse auf die Durchlässigkeit von Wasser und Substanzen zu vermeiden.

Daher wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, wie vorher herausgestellt wurde, die regenerierte Cellulose ausreichend modifiziert, selbst wenn die Carbonsäure oder das funktionelle Derivat derselben, um an die Membranoberfläche über Esterbindung gebunden zu werden, in einer niedrigen Konzentration verwendet wird. Diese Wirkung konnte von der herkömmlichen Technik nicht erwartet werden. Besonders in den Beispielen des Europa-Patents Nr. 155 534, die die Reaktion einer regenerierten Cellulose mit einem Isocyanat-Präpolymer einschließen, ist die Konzentration des Reaktionsteilnehmers mit 1 bis 15 Vol.-% vergleichsweise hoch. Andererseits wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine zufriedenstellende Wirkung bei einer so niedrigen Konzentration wie mehrere hundert ppm erreicht. Die Arbeitsweise der Niedrigkonzentration ist vom Kostenstandpunkt aus und durch das Zurückbleiben von nur einer kleinen Menge an Reaktionsteilnehmer- Resten, die an der Membran haften, vorteilhaft, und das Waschen der Membran nach der Reaktion läßt sich leicht durchführen. Außerdem ist die Arbeitsweise der Niedrigkonzentration vom Standpunkt der Sicherheit während der Verwendung vorteilhaft.

Die Verbesserung der Blutverträglichkeit kann als weitrere Wirkung genannt werden, die durch die Modifikation der physikochemischen und biochemischen Eigenschaften der Membranoberfläche erhalten wird. D.h., wenn die gepfropfte Kette hydrophil ist, wird die Adsorption eines Plasmaproteins vermindert. Eine theoretische Grundlage für diese Erscheinung wurde in Y. Ikada's Advances in Polymer Science, Bd. 57 (1984), Seite 103 und weitere, gefunden. Kurz, Ikada zeigt, daß in einer Blut enthaltenden Oberfläche mit einer hydrophilen, gepfropften Kette, diese gepfropfte Kette, die eine große Menge Wasser enthält, eine Adsorption von Proteinen oder die Adhäsion von Zellen, wie z.B. Blutplättchen, an einen wesentlichen Teil der Oberfläche des Materials unterdrückt und dementsprechend weder eine Adhäsion von Blutplättchen an die Blut-berührende Oberfläche, noch eine Aktivierung dieser Blutplättchen, noch eine Berührungsaktivierung der Blutgerinnung in irgendeinem signifikanten Grad stattfindet. Es wird nämlich angenommen, daß in einer Blutberührenden Oberfläche, an der die Adsorption von Proteinen auf diese Weise eingeschränkt ist, die Thrombusbildung unterdrückt ist.

Andererseits wird da, wo die gepfropfte Kette hydrophob ist, Albumin selektiv aus den Plasmaproteinen adsorbiert. Es wird vermutet, daß Albumin als Träger für eine Fettsäure im Blut agiert und eine hydrophobe Tasche am Zentrum der Molekülachse besitzt, und es wird angenommen, daß, da die hydrophobe, gepfropfte Kette an diese Tasche gebunden ist, eine selektive Adsorption stattfindet. Außerdem wird angenommen, daß, wenn die Blut-berührende Oberfläche selektiv Albumin absorbiert, fast keine Blutgerinnung auftritt. Als Grundlage für diese Theorie wird angenommen, daß, obwohl ein Protein mit einer Saccharidkette, wie z.B. Fibrinogen oder Immunglobulin, an ein Blutplättchen über diese Saccharidkette gebunden ist, Albumin eine solche Saccharidkette nicht besitzt und eine spezifische Bindung an ein Blutplättchen nicht verursacht und daher Blutgerinnung in irgendeinem signifikanten Grad in einer Blut-berührenden Oberfläche, die vorzugsweise Albumin adsorbiert, nicht stattfindet.

Zur Kontrolle der Adsorption von Proteinen und einer Verstärkung der selektiven Adsorption von Albumin, ist der Zustand bevorzugt, bei dem ein Ende der gepfropften Kette an die Oberfläche der Polymermembran gebunden ist, aber das andere Ende sich frei bewegen kann, gegenüber dem Zustand, bei dem die gepfropfte Kette an der Oberfläche der Polymermembran an zwei oder mehr Punkten gebunden und die Bewegung der Kette gehemmt ist. Das kommt daher, weil die freie gepfropfte Kette einen wesentlichen Teil der Oberfläche der Polymermembran abschirmt und die Adsorption von Proteinen steuert. Im Falle der hydrophilen gepfropften Kette ist eine Wirkung einer Zunahme des Wassergehalts erwiesen.

Die Membran muß vor Verwendung in einer klinischen Behandlung sterilisiert werden, und verschiedene Sterilisationsverfahren können für die regenerierte Cellulosemembran der vorliegenden Erfindung verwendet werden. D.h. ein Dialysator, in den die regenerierte Cellulosemembran eingebaut ist, wird im trockenen Zustand sterilisiert und eine Ethylenoxidgas-Sterilisation, Hochdruck-Dampf-Sterilisation und Gammastrahlen-Sterilisation kann verwendet werden. Eine alternative Sterilisation wird in dem Zustand ausgeführt, in dem der Dialysator, in den die Membran eingebaut ist, mit Wasser oder einer physiologischen Kochsalzlösung gefüllt ist, worauf eine Hochdruck-Dampf-Sterilisation und eine Gammastrahlen-Sterilisation durchgeführt werden kann.

Die vorliegende Erfindung wird jetzt im Einzelnen unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben.

Die in den Beispielen beschriebenen Messungen wurden gemäß der folgenden Methoden vorgenommen.

(1) Wasserpermeabilität

Ein Modul wurde durch Befestigen beider Enden eines Bündels von 100 Hohlfasern mittels eines Klebers hergestellt und nachdem das Innere der Fasern mit Wasser gefüllt war, wurde ein Ende geschlossen und Wasser unter einem Druck von 200 mm Hg durch die Öffnung am anderen Ende eingeleitet. Die Menge des pro Stundeneinheit durchtretenden Wassers wurde gemessen. Die Membranfläche der Hohlfasern wurde aus den gemessenen Werten des Innendurchmessers der Fasern und der tatsächlichen Länge des Moduls berechnet.

(2) Clearance

Ein Modul wurde in gleicher Weise wie in (1) oben beschrieben, hergestellt und eine wäßrige, 100 ppm Harnstoff enthaltende Lösung oder eine wäßrige, 100 ppm Vitamin D-12 (VB&sub1;&sub2;) enthaltende Lösung wurde anstelle von Wasser verwendet. Die Konzentration in dem Dialysat wurde aus der mit einem Spektralphotometer gemessenen Absorption bestimmt. Die Clearance wurde nach folgender Formel berechnet:

Clearance = (Konzentration im Dialysat) x (Menge des Dialysats pro Minute)/(Konzentration vor Dialyse)

(3) Komplement-Verbrauchs-Verhältnis

Eine Hohlfaserprobe wurde auf eine Länge von 2 mm oder eine Folienprobe wurde in Stücke von 2,5 mm x 2,5 mm geschnitten, und die Probe wurde in ein Polyethylenröhrchen gesteckt. Meerschweinchen-Komplement (von Cordis Laboratory) wurde 4-fach mit einem Gelatine- Veronal-Puffer verdünnt, und 200 µl der Verdünnung wurden in das Röhrchen gefüllt. Die Inkubation wurde 1 Stunde bei 37 ºC ausgeführt. Der Komplement-Wert wurde nach der von Mayer modifizierten Methode nachgewiesen [M. N. Mayer, Experimental Immunochemistry, 2. Ausgabe, Seite 133, verlegt bei C. C. Tomas, 1961]. D.h. der 50% Hämolyse-Wert (CH50 Wert) des Komplements wurde bestimmt und das Komplement-Verbrauchs-Verhältnis (% CH50) zur Kontrolle wurde berechnet.

(4) EIA (Enzym-Immuno-Assay) Methode

Kaninchenplasma wurde in Hohlfasern gefüllt, und die Inkubation wurde 1 Stunde bei 37 ºC durchgeführt. Anschließend wurde das Kaninchenplasma aus den Hohlfasern herausgepreßt und mehrere Male mit einem PBS- Puffer gewaschen. Peroxidase-markierte Antikörper (von Cabel) für Albumin, Immunglobulin G (IgG) und Fibrinogen wurden in die aus Hohlfasern, die auf ihrer Oberfläche adsorbiertes Plasma haben, bestehende Probe gefüllt und eine Antigen-Antikörper-Reaktion wurde mit dem adsorbierten Protein durchgeführt. Die Hohlfasern wurden mit dem PBS-Puffer gewaschen, auf eine Größe von 2 mm geschnitten und die zerschnittenen Stücke wurden in ein Polyethylenröhrchen gefüllt. Dann wurden 3-(p- Hydroxyphenyl)propionsäure, die ein Substrat für die Oxidase ist und Wasserstoffperoxid in das Polyethylenröhrchen gegeben, um die Enzymreaktion eine Stunde ablaufen zu lassen. Das gebildete Oxid wurde fluorometrisch gemessen.

(5) Adsorptionsmenge des Proteins

Bovines Serumalbumin wurde mit 1 radioaktiv markiert, und eine wäßrige Lösung des bovinen Serumalbumins (bovine Serumalbumin-Konzentration = 0,3 mg/ml) wurde hergestellt. Die Probe wurde 3 Stunden bei 37 ºC in die wäßrige Lösung eingetaucht. Das nicht adsorbierte Protein wurde anschließend durch Waschen entfernt und die Radioaktivität der Probe wurde gemessen, wodurch die Menge des adsorbierten Proteins bestimmt wurde.

(6) Kontaktwinkel

Ein kleiner Wassertropfen wurde auf die Probenfohe gegeben und der Kontaktwinkel wurde bei 25 ºC mittels eines Mikroskops gemessen.

Beispiel 1

Ein Kolben mit einem Innenvolumen von 500 ml wurde mit 0,25 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,04 g 4-Dimethylaminopyridin und 350 ml Benzol befüllt und die Mischung wurde zur Herstellung einer Lösung gerührt. Die Lösung wurde auf 10 ºC abgekühlt und 100 regenerierte Cellulosehohlfasermembranen (Innendurchmesser = 200 µm, Membranwandstärke = 11 µm, Länge = etwa 15 cm) wurden in die Lösung gegeben. Nach 10 Minuten wurde die Temperatur auf 30 ºC erhöht und bei dieser Temperatur wurden Reaktionen 15, 30, 60, 180 oder 300 Minuten durchgeführt und zu jedem Zeitpunkt wurden 20 Hohlfasermembranen als Probe entnommen.

Die Proben wurden in einer Tauchwäsche mit dem Lösungsmittel, das für die Reaktion verwendet wurde und mit Methylalkohol gewaschen. Anschließend wurden die Proben einen Tag und eine Nacht lang in Methylalkohol getaucht und dann bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck getrocknet, um modifizierte Hohlfasermembranen zu gewinnen.

Beispiel 2

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der selben Art wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer daß 1,65 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 980 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,40 g Dicyclohexylcarbodiimid und 350 ml Benzol verwendet wurden.

Beispiel 3

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der selben Art wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer daß 0,23 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,01 g 4- Dimethylaminopyridin, 0,13 g Dicyclohexylcarbodiimid und 350 ml Toluol verwendet wurden und die Reaktionstemperatur auf 35 ºC geändert wurde.

Beispiel 4

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der selben Art wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer daß 0,22 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,02 g 4- Pyrrolidinopyridin, 0,15 g Dicyclohexylcarbodiimid und 350 ml Ethylacetat verwendet wurden und die Reaktion 5, 10, 15, 20 oder 30 Minuten lang durchgeführt wurde.

Beispiel 5

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der selben Art wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer daß 1,65 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 980 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,01 g 4- Dimethylaminopyridin, 0,39 g Dicyclohexylcarbodiimid und 350 ml Toluol verwendet wurden.

Beispiel 6

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der selben Art wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer daß 6,12 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 3700 impolyethylenglycol-Anteil, 0,02 g 4- Dimethylaminopyridin, 0,14 g Dicyclohexylcarbodiimid und 350 ml Toluol verwendet wurden.

Beispiel 7

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der selben Art wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, außer daß 13,24 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 7800 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,03 g 4- Dimethylaminopyridin, 0,38 g Dicyclohexylcarbodiimid und 350 ml Toluol verwendet wurden.

Beispiel 8 (nicht erfindungsgemäß)

Ein Kolben mit einem Innenvolumen von 500 ml wurde mit 34,10 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 3700 im Polyethylenglycolanteil, 0,04 g 4-Dimethylaminopyridin, 2,58 g Dicyclohexylcarbodiimid und 300 ml Toluol befüllt und die Mischung wurde zur Herstellung einer Lösung gerührt. Die Lösung wurde auf 10 ºC abgekühlt und 8 Cellulosefolien (Dicke = 17 µm, Größe = 5 cm x 10 cm, mittleres Gewicht = 0,04 g) wurden in die Lösung gegeben. Nach 10 Minuten wurde die Temperatur auf 30 ºC erhöht und bei dieser Temperatur wurden Reaktionen 15, 30, 60, 180 oder 300 Minuten durchgeführt. Zu jedem Zeitpunkt wurden Proben entnommen und in einer Tauchwäsche mit dem Lösungsmittel, das für die Reaktion verwendet wurde und mit Methylalkohol gewaschen. Anschließend wurden die Proben einen Tag und eine Nacht lang in Methylalkohol getaucht und dann bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck getrocknet, um modifizierte Cellulosemembranen zu gewinnen.

Beispiel 9 (nicht erfindungsgemäß)

Modifizierte Cellulosemembranen wurden in der selben Art wie in Beispiel 8 beschrieben hergestellt, außer daß 9,94 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 3700 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,09 g p- Toluolsulfonsäure und 300 ml Toluol verwendet wurden und 4 Folien bei 50 ºC 30, 60, 180 oder 300 Minuten reagieren gelassen wurden.

Beispiel 10 (nicht erfindungsgemäß)

Modifizierte Cellulosemembranen wurden in der selben Art wie in Beispiel 8 beschrieben hergestellt, außer daß 0,45 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,004 g 4- Dimethylaminopyridin, 0,26 g Dicyclohexylcarbodiimid und 300 ml Toluol verwendet wurden und eine Folie bei 50 ºC 300 Minuten reagieren gelassen wurde.

Beispiel 11 (nicht erfindungsgemäß)

Modifizierte Cellulosemembranen wurden in der selben Art wie in Beispiel 8 beschrieben hergestellt, außer daß 1,67 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 3700 im Polyethylenglycol-Anteil, 57 ml Pyridin und 43 ml Toluol verwendet wurden und eine Folie bei 80 ºC 300 Minuten reagieren gelassen wurde.

Beispiel 12

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben, außer daß 0,27 g eines Polyethylenglycoldicarbonsäurechlorids mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 im Polyethylenglycol- Anteil, 0,02 g 4-Dimethylaminopyridin, 1 ml Pyridin und 350 ml Toluol verwendet wurden und die Reaktion 10, 20, 30, 60 oder 180 Minuten durchgeführt wurde.

Beispiel 13

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 12 beschrieben, außer daß 0,63 g eines Polyethylenglycoldicarbonsäurechlorids mit einem mittleren Molekulargewicht von 980 im Polyethylenglycol- Anteil, 0,01 g 4-Dimethylaminopyridin, 1 ml Pyridin und 350 ml Toluol verwendet wurden.

Beispiel 14

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 12 beschrieben, außer daß 0,27 g eines Polyethylenglycoldicarbonsäurechlorids mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 im Polyethylenglycol- Anteil, 150 ml Pyridin und 200 ml Toluol verwendet wurden und die Reaktion bei 35 ºC durchgeführt wurde.

Beispiel 15

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben, außer daß 0,1 g Methoxypolyethylenglycolcarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 106 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,01 g 4-Dimethylaminopyridin, 0,13 g Dicyclohexylcarbodiimid und 350 ml Toluol verwendet wurden und die Reaktion bei 35 ºC durchgeführt wurde.

Beispiel 16

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben, außer daß 0,20 g Ethoxypolyethylenglycolcarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 106 im Polyethylenglycol-Anteil, 0,02 g 4-Dimethylaminopyridin, 0,26 g Dicyclohexylcarbodiimd und 350 ml Ethylacetat verwendet wurden und die Reaktion bei 50 ºC durchgeführt wurde.

Beispiel 17

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 1 beschrieben, außer daß 0,26 g eines Methoxypolyethylenglycolcarbonsäurechlorids mit einem mittleren Molekulargewicht von 106 im Polyethylenglycol- Anteil, 0,05 g 4-Pyrrolidinopyridin, 2 ml Pyridin und 350 ml Toluol verwendet wurden und die Reaktion 10, 20, 30, 60 oder 180 Minuten bei 40 ºC durchgeführt wurde.

Beispiel 18

Modifizierte Hohlfasermembranen wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 17 beschrieben, außer daß 0,36 g eines Ethoxypolyethylenglycolcarbonsäurechlorids mit einem mittleren Molekulargewicht von 106 im Polyethylenglycol- Anteil, 0,03 g 4-Pyrrolidonopyridin, 2 ml Pyridin und 350 ml Toluol verwendet wurden.

Beispiel 19

Das Komplement-Verbrauchs-Verhältnis wurde für jede der modifizierten Hohlfasermembranen und modifizierten Cellulosemembranen, die in den Beispielen 1 bis 18 gewonnen wurden, bestimmt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1 Komplement -Verbrauchs -Verhältnis (% CH50)
Reaktionszeit (min) Beispiel *) Bezugsbeispiel

Beispiel 20

Die Veresterungsreaktion wurde unter den gleichen Bedingungen, wie in Beispiel 3 beschrieben, durchgeführt, und Proben wurden entnommen, wenn die Reaktion 15, 60, 120, 180, 240 und 300 Minuten fortgeführt war. Die Menge des adsorbierten Proteins wurde bei jeder Probe gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Bezugs-Beispiel 21

Die Veresterungsreaktion wurde unter den gleichen Bedingungen wie in Bezugs-Beispiel 10 beschrieben, durchgeführt, und Cellulosefolien-Proben wurden entnommen, wenn die Reaktion 15, 30, 60, 120, 180, 240 und 300 Minuten fortgeführt war. Der Kontaktwinkel wurde bei jeder erhaltenen Probe gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 wiedergegeben.

Tabelle 2 Proteinadsorption und Kontaktwinkel
Reaktionszeit (min) Menge des adsorbierten Serumalbumins (µg/cm²) Kontaktwinkel *) (Grad) *) Bezugswerte.

Beispiel 22

Ein Bündel von etwa 7000 regenerierten Cellulosehohlfasermembranen (Innendurchmesser = 200 µm, Membranwandstärke 13 µm, Länge = 30 cm) wurde in ein rostfreies Stahlrohr gefüllt, mit Düsen am oberen und unteren Ende desselben. Außerdem wurde ein Kolben mit einem Innenvolumen von 1000 ml mit 2,47 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 bezogen auf den Polyethylen-Anteil, 0,15 g 4-Dimethylaminopyridin, 1,01 g Dicyclohexylcarbodiimid und 700 ml eines Lösungsmittelgemisches aus 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan/Aceton (der Acetongehalt war 12,5 Gew.-%), befüllt, um eine Behandlungsflüssigkeit herzustellen. Die Behandlungsflüssigkeit wurde in das rostfreie Rohr über die untere Düse mit Hilfe einer Schlauchpumpe eingeführt, während der Überlauf aus der oberen Düse in den Kolben zurückgeleitet wurde. Die Behandlungsflüssigkeit wurde auf diese Weise 30 Minuten zirkulieren gelassen und das rostfreie Stahlrohr und der Kolben wurden in ein Wasserbad gestellt, so daß die Temperatur der Behandlungsflüssigkeit bei 35 ºC gehalten wurde.

Das behandelte Hohlfasermembranbündel wurde anschließend einen Tag und eine Nacht in Methylalkohol getaucht und bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck getrocknet, um ein modifiziertes Hohlfasermembranbündel zu gewinnen.

Die Dialyseleistung und das Komplement-Verbrauchs-Verhältnis für das der obigen Veresterungsbehandlung unterzogene Hohlfasermembranbündel und das unbehandelte Hohlfasermembranbündel wurden gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3
Veresterte Probe Unbehandelte Probe Wasser-Permeabilität (ml/m² mm Hg h) Harnstoff-Clearance (ml/min) VB&sub1;&sub2;-Clearance (ml/min) Komplement-Verbrauchs-Verhältnis (% CH50)

Beispiel 23

In Beispiel 22 war die Behandlungsflüssigkeit nach Abschluß der Reaktion wegen des Vorhandenseins eines Niederschlags undurchsichtig. Um Einflüsse dieses Niederschlags zu prüfen, wurde die Veresterung in der gleichen Weise wie in Beispiel 22 beschrieben durchgeführt, das gewonnene Hohlfaserbündel wurde nur mit dem Reaktionsmedium gewaschen und bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck getrocknet, und die Wasser- Permeabilität wurde gemessen. Die Hohlfasermembranen wurden auf eine Länge von 2 bis 3 mm abgeschnitten und einer Soxhlet-Extraktion (12 Stunden) unter Verwendung von Methylalkohol zur Extraktion von Dicyclohexylharnstoff unterworfen. Dieser Dicyclohexylharnstoff wurde mit Gaschromatographie nachgewiesen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.

Beispiel 24

Zu 750 ml eines 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan/Aceton Lösungsmittelgemischs (der Acetongehalt war 12,5 Gew.-%) wurden 2,47 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 bezogen auf den Polyethylenglycol-Anteil und 1,01 g Dicyclohexylcarbodiimid zugegeben, und die Mischung wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Der von Dicyclohexylharnstoff gebildete Niederschlag wurde durch Filtration abgetrennt, das gewonnenne Polyethylenglycoldicarbonsäure-Filtrat wurde in einen Kolben mit einem Volumen von 1000 ml überführt, und 0,15 g 4-Dimethylaminopyridin wurde zum Filtrat hinzugefügt, um eine Behandlungsflüssigkeit herzustellen. Unter Verwendung dieser Behandlungsflüssigkeit wurde die Veresterungsbehandlung in der selben Weise wie in Beispiel 22 beschrieben durchgeführt, das gewonnene Hohlfasermembranbündel wurde gewaschen und in der selben Weise wie in Beispiel 23 beschrieben getrocknet, und die Wasser-Permeabilität und die Menge des anhaftenden Dicyclohexylharnstoffs wurden gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 dargestellt.

Das Komplement-Verbrauchs-Verhältnis der veresterten Hohlfasermembranen wurde gemessen, und es wurde gefunden, daß das Komplement-Verbrauchs-Verhältnis 16% war.

Tabelle 4
Beispiel Wasser-Permeabilität (% auf der unbehandelter Hohlfasern basierend) Menge von Dicyclohexylharstoff (mg/g der Hohlfasern) nicht nachgewiesen

Beispiel 25

Zu 250 ml eines 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan/Aceton- Lösungsmittelgemisches (der Acetongehalt war 12,5 Gew.-%) wurden 0,25 g Alkoxypolyethylenglycolmonocarbonsäure [C&sub1;&sub3;H&sub2;&sub7;-(OCH&sub2;CH&sub2;)&sub7;-OCH&sub2;CO&sub2;H], 0,01 g 4-Dimethylaminopyridin und 0,09 g Dicyclohexylcarbodiimid zugegeben, um eine Behandlungsflüssigkeit herzustellen. Dann wurden etwa 600 regenerierte Cellulosehohlfasermembranen (Innendurchmesser = 200 µm, Wandstärke = 13 µm, Länge = etwa 20 cm) 2 Stunden vertikal in diese Behandlungslösung eingetaucht und gelegentlich in der Vertikalen auf und ab bewegt. Dann wurden die behandelten Hohlfasermembranen einen Tag und eine Nacht in Methylalkohol getaucht und bei Raumtemperatur unter einem vermindertem Druck getrocknet, um regenerierte Cellulosehohlfasermembranen zu gewinnen. Das Komplement-Verbrauchs-Verhältnis wurde zu 11% gefunden.

Beisoiel 26

Zu 250 ml eines 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan/Aceton Lösungsmittelgemisches (der Acetongehalt war 12,5 Gew.-%) wurden 0,047 g Capronsäure, 0,01 g 4-Dimethylaminopyridin und 0,09 g Dicyclohexylcarbodiimid zugegeben, um eine Behandlungsflüssigkeit herzustellen. Etwa 600 regenerierte Cellulosehohlfasermembranen (Innendurchmesser = 200 µm, Wandstärke = 13 µm, Länge = etwa 20 cm) wurden 2 Stunden vertikal in diese Behandlungslösung eingetaucht und gelegentlich in der Vertikalen auf und ab bewegt. Dann wurden die behandelten Hohlfasermembranen einen Tag und eine Nacht in Methylalkohol getaucht und bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck getrocknet, um regenerierte Cellulosehohlfasermembranen zu gewinnen. Die Ergebnisse der Messungen des Komplement-Verbrauchs-Verhältnises sind in Tabelle 5 dargestellt.

Beispiel 27

Die Veresterung wurde in der selben Weise wie in Beispiel 26 beschrieben, durchgeführt, außer daß eine aliphatische Carbonsäure (gesättigte Fettsäuren, ungesättigte Fettsäuren und aliphatische Dicarbonsäuren), wie in Tabelle 3 gezeigt ist, anstelle der Capronsäure verwendet wurde. Die Mengen der verwendeten aliphatischen Carbonsäuren und die Komplement -Verbrauchs -Verhältnisse der veresterten regenerierten Cellulosehohlfasermembranen sind in Tabelle 5 dargestellt.

Tabelle 5
Aliphatische Carbonsäure Menge (mg) Komplement-Verbrauchs-Verhältnis (%) Capronsäure Caprinsäure Laurinsäure Myristinsäure Palmitinsäure Stearinsäure Arachinsäure Behensäure Oleinsäure Linolsäure Linolensäure Adipinsäure Sebacinsäure

Beispiel 28

Zu 250 ml eines 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan/Aceton Lösungsmittelgemisches (der Acetongehalt war 12,5 Gew.-%) wurden 0,047 g Capronsäureanhydrid und 0,01 g 4-Dimethylaminopyridin gegeben, um eine Behandlungsflüssigkeit herzustellen. Unter Verwendung dieser Behandlungsflüssigkeit wurden regenerierte Cellulosehohlfasermembranen in der selben Weise wie in Beispiel 26 beschrieben behandelt. Das Komplement-Verbrauchs-Verhältnis der gewonnenen Hohlfasermembranen ist in Tabelle 6 dargestellt.

Beispiel 29

Die Veresterung wurde in der selben Weise wie in Beispiel 28 beschrieben durchgeführt, außer daß die in Tabelle 6 aufgeführten aliphatischen Carbonsäureanhydride anstelle von Capronsäureanhydrid verwendet wurden. Die Mengen der verwendeten aliphatischen Capronsäureanhydride und die Komplement- Verbrauchs-Verhältnisse der veresterten regenerierten Cellulosehohlfasermembranen sind in Tabelle 6 dargestellt.

Tabelle 6
Aliphatische Carbonsäureanhydride Menge (mg) Komplement-Verbrauchs-Verhältnis (%) Capronsäureanhydrid Caprylsäureanhydrid Caprinsäureanhydrid Laurinsäureanhydrid

Beispiel 30

Eine EIA-Messung wurde für jede der regenerierten Cellulosehohlfasermembranen, die in den Beispielen 26 bis 29 erhalten wurden, durchgeführt, und die Ergebnisse sind in Tabelle 7 dargestellt. Insbesondere wurden die Fluoreszenz-Intensitäten Ia, Ii und If mittels eines anti-Albumin-Antikörpers, anti-Immunglobulin G-Antikörpers beziehungsweise anti-Fibrinogen-Antikörpers nachgewiesen, die Werte Ia/Ii und Ia/If wurden bestimmt, und die Werte (Alb/IgG) und (Alb/Fib) wurden durch Teilen dieser Werte Ia/Ii und Ia/If durch diejenigen der unbehandelten Hohlfasermembranen berechnet. Jeder der so gewonnen Werte war größer als 1,00, und es war sicher, daß diese modifizierten Hohlfasermembranen selektiv Albumin in größeren Mengen adsorbierten, als die unbehandelten Hohl fasermembranen.

Tabelle 7
Aliphatische Carbonsäure Capronsäure Laurinsäure Myristinsäure Palmitinsäure Stearinsäure Arachinsäure Behensäure Ölsäure Linolsäure Linolensäure Caprylsäureanhydrid Caprinsäureanhydrid Laurinsäureanhydrid

Beispiel 31

Eine Behandlungsflüssigkeit wurde durch Zufügen von 0,44 g Caprylsäure, 0,02 g 4-Dimethylaminopyridin und 0,26 g Dicyclohexylcarbodiimid zu 700 ml eines Lösungsmittelgemisches aus 1,1, 2-Trichlor-1, 2, 2-trifluorethan/Aceton (der Acetongehalt war 12,5 Gew.-%) hergestellt. Ein Bündel von etwa 7000 regenerierten Cellulosehohlfasermembranen (Innendurchmesser = 200 µm, Membranwandstärke = 13 µm, Länge = 30 cm) wurde 30 Minuten vertikal in die Behandlungsflüssigkeit eingetaucht und gelegentlich in vertikaler Richtung auf und ab bewegt. Dann wurde das Bündel einen Tag und eine Nacht in Methylalkohol getaucht und bei Raumtemperatur unter vermindertem Druck getrocknet, um ein verestertes Hohlfasermembranenbündel zu erhalten.

Das Ergebnis der Messungen der Dialyseleistung und des Komplement-Verbrauchs-Verhältnisses der veresterten Hohlfasermembranen ist in Tabelle 8 dargestellt.

Beispiel 32

Die Veresterungsbehandlung wurde in der selben Weise wie in Beispiel 31 beschrieben durchgeführt, außer daß eine Behandlungsflüssigkeit, die durch Zufügen von 0,44 g Capronsäureanhydrid und 0,02 g Dimethylaminopyridin zu 700 ml eines Lösungsmittelgemisches aus 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan/Aceton (der Acetongehalt war 12,5 Gew.-%) hergestellt war, verwendet wurde.

Die Dialyseleistung und das Komplement-Verbrauchs-Verhältnis der gewonnenen Hohlfasermembranen ist in Tabelle 8 dargestellt.

Tabelle 8
Beispiel Wasser-Permeabilität (ml/m² mm Hg h) Harnstoff Clearance (ml/min) VB&sub1;&sub2; Clearance (ml/min) Komplement-Verbrauchs-Verhältnis (%)

Beispiel 33

Die behandelten regenerierten Cellulosehohlfasermembranen, die in den Beispielen 22, 31 und 32 erhalten wurden und die unbehandelten regenerierten Cellulosemembranen wurden in Dialysatoren eingebaut und der extrakorporale Zirkulations- Test wurde mit einem Beaglehund mit etwa 10 kg Körpergewicht durchgeführt. Blut wurde in einer 100 ml/min-Rate über einen Shunt am Hals des Hundes entnommen und in die Blutseite des Dialysators eingeleitet. Vor der extrakorporalen Zirkulation wurde das Innere des Dialysators mit einer physiologischen Kochsalzlösung gewaschen, und der Dialysator und eine Blutpassage wurden mit einer physiologischen Kochsalzlösung, die 6000 U/l Heparin enthielt, aufgefüllt. Anschließend wurde die Blutzirkulation in Gang gesetzt. Von der Einlaßöffnung des Dialysators wurden Blutproben entnommen und die Anzahl der Leukocyten gemessen. Die nach 15 und 30 Minuten nach Beginn der Dialyse erhaltenen Bezugswerte, deren Berechnung auf der Annahme basierte, daß die Zahl der Leukocyten unmittelbar nach Beginn der Dialyse 100 betrug, sind in Tabelle 9 dargestellt.

Tabelle 9
Hohlfasermemebran Wert nach Minuten Beispiel

Beispiel 34

Ein verstöpselter Erlenmeyerkolben mit einem Volumen von 200 ml wurde mit 0,035 g Capronsäureanhydrid, 0,004 g 4-Dimethylaminopyridin und 100 ml eines Lösungsmittelgemisches aus 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan/Aceton (der Acetongehalt war 12,5 Gew.-%) befüllt, um eine Behandlungsflüssigkeit herzustellen. Die Behandlungsflüssigkeit wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen und 4,5 g regenerierte Cellulosehohlfasermembranen (Wandstärke = 13 µm, Innendurchmesser = 200 µm) , wurden auf eine Größe von 2 bis 3 mm abgeschnitten und in die Behandlungsflüssigkeit gegeben. Der Kolben wurde mit einem Stopfen verschlossen und 30 Minuten in einem Wasserbad bei 30 ºC geschüttelt. Dann wurden die Hohlfasermembranen herausgenommen und einen Tag und eine Nacht in Methylalkohol getaucht. Die Membranen wurden abfiltriert und unter vermindertem Druck bei Raumtemperatur getrocknet.

Auf ähnliche Weise wurden Hohlfasermembranen unter Verwen dung von Behandlungsflüssigkeiten erhalten, die jeweils 4, 6, 8 und 16 Stunden nach Herstellung stehengelassen worden waren.

Die Ergebnisse der Messungen des Komplement-Verbrauchs-Verhältnisses sind in Tabelle 10 dargestellt. Es wurde bestätigt, daß die Reaktionsfähigkeit der Behandlungsflüssigkeit nicht durch 16-stündiges Stehen verändert wurde und Verbesserungen erhalten wurden, die denen nach 2-stündigem Stehen der Behandlungsflüssigkeit ähnlich waren.

Beispiel 35

Ein verstöpselter Erlenmeyerkolben mit einem Volumen von 200 ml wurde mit 0,065 g Polyethylenglycoldicarbonsäure mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 bezogen auf den Polyethylen-Anteil, 0,004 g 4-Dimethylaminopyridin, 0,037 g Dicyclohexylcarbodiimid und 100 ml eines Lösungsmittelgemisches aus 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan/Aceton (der Acetongehalt war 12,5 Gew.-%), befüllt, um eine Behandlungsflüssigkeit herzustellen. Die Behandlung wurde in der selben Weise wie in Beispiel 34 beschrieben, durchgeführt, außer daß die Zeit des Stehens auf 0,5, 1, 2, 4, 6 und 8 Stunden eingestellt war.

Die Ergebnisse der Messungen des Komplement-Verbrauchs- Verhältnisses sind in Tabelle 10 dargestellt. Es wurde gefunden, daß, wenn die Zeit des Stehens länger als 2 Stunden war, die Reaktionsfähigkeit vermindert war.

Tabelle 10
Zeit des Stehens (Stunden) Beispiel

Folgende herausragende Wirkungen können gemäß der vorliegenden Erfindung erreicht werden:

(a) Wie in den Tabellen 1, 5 und 6 dargestellt ist, wird die Komplementaktivierung gesteuert und wie in Beispiel 33 gezeigt ist, kann eine vorübergehende Leukocytenreduktion drastisch eingeschränkt werden.

(b) Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, wird der Kontaktwinkel durch die Behandlung nicht verändert und die physikalischen und chemischen Eigenschaften können erhalten bleiben, und wie in den Tabellen 3 und 8 gezeigt ist, sind die Wasser-Permeationsleistung und die Permeabilität der Membran etwa die gleiche wie die der unbehandel ten Cellulosemembran.

(c) Wie in den Tabellen 2 und 7 gezeigt ist&sub1; wird eine Wirkung der Modifikation der biologischen Eigenschaften der Oberfläche erreicht. Das heißt, wenn eine hydrophile, gepfropfte Kette an die Oberfläche gebunden ist, wird die Menge der adsorbierten Proteine vermindert und wenn eine hydrophobe, gepfropfte Kette an die Oberfläche gebunden ist, wird die selektive Adsorption von Albumin gesteigert. In jedem Falle ist die Thrombusbildung unterdrückt und die Blutverträglichkeit der Membran ist verbessert.

(d) Die für die Herstellung erforderliche Temperatur ist niedrig, und die Reaktionszeit ist kurz, und auch aus diesem Grund werden die physikalischen Eigenschaften der Membranen nicht verändert.

(e) Die Membran kann leicht hergestellt werden und die verwendeten Reaktionsteilnehmer können leicht entfernt werden. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Dialysemembran mit einem hohen Sicherheitsgrad ökonomisch vorteilhaft gewonnen werden.


Anspruch[de]

1. Hämodialyse-Membran aus regenerierter Cellulose, die durch Ester-Bindung einer organischen Carbonsäure oder eines funktionellen Derivats derselben an die Oberfläche einer polymeren Hohlfaser-Membran gebildet ist, die aus einer regenerierten Cellulose zusammengesetzt ist, wobei die organische Carbonsäure oder das funktionelle Derivat derselben wenigstens eine Verbindung ist, die aus der Gruppe bestehend aus a) Polyethylenglycol-monocarbonsäuren, die durch die allgemeine Formel

HO&sub2;CCH&sub2;-(OCH&sub2;CH&sub2;)n-OR

repräsentiert werden, in der R für eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoff-Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 150 ist,

(b) Polyethylenglycol-dicarbonsäuren, die durch die allgemeine Formel

HO&sub2;CCH&sub2;-(OCH&sub2;CH&sub2;)n-OCH&sub2;CO&sub2;H

repräsentiert werden, in der n eine ganze Zahl von 1 bis 150 ist,

(c) aliphatischen Monocarbonsäuren mit 5 oder mehr Kohlenstoff-Atomen,

(d) aliphatischen Dicarbonsäuren mit 5 oder mehr Kohlenstoff-Atomen und (e) deren funktionellen Derivaten ausgewählt ist.

2. Regenerierte Cellulosemembran nach Anspruch 1, worin das funktionelle Derivat ein Carbonsäureanhydrid ist.

3. Regenerierte Celtulose-Membran nach Anspruch 1, worin die aliphatische Monocarbonsäure eine gesättigte Fettsäure mit 5 bis 14 Kohlenstoffatomen oder eine ungesättigte Fettsäure mit 5 bis 30 Kohlenstoffatomen ist.

4. Regenerierte Cellulose-Membran nach Anspruch 1, worin die aliphatische Dicarbonsäure 5 bis 30 Kohlenstoff-Atome hat.

5. Verfahren zur Herstellung einer Hämodialyse-Membran aus regenerierte Cellulose gemäß irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine polymere Hohlfaser- Membran, die aus einer regenerierten Cellulose zusammengesetzt ist, mit einer Flüssigkeit, die durch Lösen oder Dispergieren einer organischen Carbonsäure oder eines funktionellen Derivats derselben und eines Veresterungs-Katalysators in einem Reaktionsmedium behandelt wird, um die Veresterungs-Reaktion zwischen der organischen Carbonsäure oder deren funktionellem Derivat und den Hydroxyl-Gruppen auf der Oberfläche der Membran zu bewirken, wobei die organische Carbonsäure oder deren funktionelles Derivat wenigstens eine Verbindung ist, die aus der Gruppe bestehend aus

a) Polyethylenglycol-monocarbonsäuren, die durch die allgemeine Formel

HO&sub2;CCH&sub2;-(OCH&sub2;CH&sub2;)n-OR

repräsentiert werden, in der R für eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoff-Gruppe mit 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen steht und n eine ganze Zahl von 1 bis 150 ist,

(b) Polyethylenglycol-dicarbonsäuren, die durch die allgemeine Formel

HO&sub2;CCH&sub2;- (OCH&sub2;CH&sub2;)n-OCH&sub2;CO&sub2;H

repräsentiert werden, in der n eine ganze Zahl von 1 bis 150 ist,

(c) aliphatischen Monocarbonsäuren mit 5 oder mehr Kohlenstoff-Aatomen,

(d) aliphatischen Dicarbonsäuren mit 5 oder mehr Kohlenstoff-Atomen und

(e) deren funktionellen Derivaten

ausgewählt ist.

6. Verfahren zur Herstellung einer regenerierten Cellulose-Membran nach Anspruch 51 worin der Veresterungs-Katalysators in dem Reaktionsmedium löslich ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer regenerierten Cellulose- Membran nach Anspruch 5 oder 6, worin das Reaktionsmedium wenigstens ein Medium ist, das aus Kohlenwasserstoffen, Ketonen, Estern, Ethern und chiorierten und fluorierten Kohlenwasserstoffen ausgewählt st.

8. Verfahren zur Herstellung einer regenerierten Cellulose- Membran nach Anspruch 5 oder 6, worin das Reaktionsmedium ein gemischtes Lösungsmittel aus 1,1,2-Trichlor-1,2,2-trifluorethan mit Aceton ist.







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