Die vorliegende Erfindung betrifft eine semipermeable Membran zur
Behandlung von Blut, die bei Trocknung nur eine geringe Leistungsveränderung
und eine gesenkte Elution eines hydrophilen Polymers daraus aufweist; einen Dialysator
zur Behandlung von Blut, der diese einsetzt; und ein Verfahren zur Herstellung eines
Dialysators, in den eine semipermeable Membran inkorporiert ist, deren Leistung
sich vor und nach einer Trocknung kaum verändert und die eine reduzierte Elution
eines hydrophilen Polymers daraus aufweist.
Als Material für eine semipermeable Membran zur Behandlung von
Blut, wie z.B. für eine künstliche Niere, wurde eine Reihe von verschiedenen
Materialien eingesetzt. Als natürliches Material wurden beispielsweise Cellulose
und ihre Derivate, wie z.B. Cellulosediacetat und Cellulosetriacetat, ursprünglich
eingesetzt, wonach synthetische Polymere, wie z.B. Polysulfon, Polymethylmethacrylat
(PMMA) und Polyacrylnitril, entwickelt wurden. In letzter Zeit werden auch modifizierte
Cellulosemembranen eingesetzt, die durch die Behandlung von Cellulose mit Polyethylenglykol
(PEG) oder dergleichen zur Modifizierung ihrer Kompatibilität mit Blut hergestellt
werden. Bei semipermeablen Membranen zur Behandlung von Blut bei Patienten, die
an chronischem Nierenversagen leiden, wurde versucht, die Abgabe von Albumin auf
ein Minimum zu reduzieren, während andere niedermolekulare Proteine als Albumin
positiv entfernt werden. Zusätzlich zu einer solchen Verbesserung der Membranen
wurden Hämodiafiltrations-(HDF-)Verfahren und Push-und-Pull-Verfahren zur Steigerung
der Dialyseeffizienz und der positiven Entfernung von unerwünschten niedermolekularen
Proteinen entwickelt. Polysulfon, das eine hohe Wasserpermeabilität aufweist,
wird nun weit verbreitet eingesetzt, da es die oben genannten Anforderungen erfüllt.
In einer Polysulfonmembran wird ein im Allgemeinen hydrophiles Polymer beigemischt,
um der Membran eine Affinität für Blut zu verleihen. Die Polysulfonmembran
weist jedoch den Mangel auf, dass ihre Eigenschaften bei Trocknung dazu neigen,
stark verändert zu werden. Deshalb ist es schwierig, einen Polysulfonmembrandialysator
des Trockentyps herzustellen, der ein geringes Gewicht aufweist und einfach zu handhaben
ist.
Dementsprechend haben sich die Erfinder mit dem Problem der Bereitstellung
eines Dialysators beschäftigt, der eine semipermeable Membran des Trocken-
oder Halbtrockentyps aufweist und Vorteile aufweist, wie z.B. ein geringes Gewicht
und Gefrierbeständigkeit, wobei die Wasserpermeabilität und die Dialyseleistung
(die bei einem Dialysator mit einer herkömmlichen Membran des Trocken- oder
Halbtrockentyps schlecht sind) der semipermeablen Membran verbessert wurden, so
dass sie den Werten eines Dialysators mit einer Membran des Nasstyps entsprechen.
Die Erfinder haben sich auch mit dem Problem der Bereitstellung einer
Dialysatormembran des Trocken- oder Halbtrockentyps beschäftigt, die nicht
nur die oben genannten Vorteile aufweist, sondern auch eine reduzierte Elution eines
hydrophilen Polymers daraus aufweist.
Die Erfinder haben überraschenderweise festgestellt, dass solche
Vorteile jeweils durch die folgenden Aspekte der vorliegenden Erfindung erzielt
werden können.
Demnach wird entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung
ein Dialysator zur Behandlung von Blut bereitgestellt, in den eine semipermeable
Hohlfasermembran inkorporiert ist, die ein hydrophobes und ein hydrophiles Polymer
umfasst, wobei die Wasserpermeabilität der semipermeablen Membran nach einer
24-stündigen Trocknung bei 100 °C halb so hoch oder höher ist als
vor der Trocknung und der Dialysator folgende Anforderungen erfüllt:
A) die Vitamin-B12-Clearance ist nicht geringer als 135 ml/min pro 1,6 m2;
und
B) die Menge an hydrophilem Polymer, die von der semipermeablen Membran eluiert
wird, beträgt nicht mehr als 10 ppm.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
ein Verfahren zur Herstellung eines Dialysators bereitgestellt, in den eine semipermeable
Membran inkorporiert ist, die ein hydrophobes Polymer und ein hydrophiles Polymer
umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
das Herstellen einer semipermeablen Hohlfasermembran aus einer Lösung, die
10 bis 20 Gew.-% eines hydrophoben Polymers und 2 bis 10 Gew.-% eines hydrophilen
Polymers umfasst,
das Trocknen der semipermeablen Membran ohne Behandlung mit einem Feuchtigkeitsspeichermittel;
und
das Sättigen der getrockneten semipermeablen Membran mit Wasser bei einem Wasseranteil
von nicht weniger als 100 % bezogen auf das Trockengewicht der semipermeablen Membran
[d.h. (Gewicht des Wassers alleine/Trockengewicht der semipermeablen Membran alleine)
× 100 %], das Bereitstellen einer Inertgasatmosphäre im Dialysator und
dann das Bestrahlen der semipermeablen Membran in der Inertgasatmosphäre mit
Gammastrahlen.
Gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
wird ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlfasermembran zur Verwendung als semipermeable
Membran für einen Dialysator für die Behandlung von Blut durch Trocken-/Nassspinnen
aus einer Spinnlösung bereitgestellt, die 15 bis 18 Gew.-% eines hydrophoben
Polymers und 4 bis 8 Gew.-% eines hydrophilen Polymers umfasst, wobei eine Trockenzone
mit Trockennebel gefüllt ist.
Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
beschrieben.
In einem Dialysator, der eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung darstellt, umfasst das hydrophobe Polymer, das in der semipermeablen Membran
eingesetzt werden kann, eine Reihe von technischen Kunststoffen, wie z.B. Polysulfon,
Polyamid, Polyimid, Polyphenylether und Polyphenylensulfid. Vorzugsweise handelt
es sich bei dem hydrophoben Polymer um ein Polysulfon der untenstehenden Formel,
die das Gerüst des Polysulfons zeigt. Polysulfonderivate, in denen der Benzolring
in dem Gerüst modifiziert ist, können auch in einem Dialysator, der eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, eingesetzt werden.
Das hydrophile Polymer, das in der semipermeablen Membran eingesetzt
werden kann, umfasst beispielsweise Polyethylenglykol, Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose
und Polyvinylpyrrolidon, die einzeln oder in Kombination eingesetzt werden können.
Polyvinylpyrrolidon (nachstehend manchmal als "PVP" bezeichnet) ist zu bevorzugen,
da es eine relativ hohe industrielle Verfügbarkeit aufweist. Vorzugsweise werden
zwei oder mehr hydrophile Polymere mit unterschiedlichem Molekulargewicht eingesetzt.
Wenn das der Fall ist, unterscheiden sich die verschiedenen mittleren Molekulargewichte
der hydrophilen Polymere vorzugsweise um das Fünffache oder mehr.
Die Spinnlösung, die für die Herstellung der semipermeablen
Membran einzusetzen ist, umfasst vorzugsweise ein hydrophobes Polymer, ein hydrophiles
Polymer, ein Lösungsmittel und ein Additiv. Bei dem Lösungsmittel kann
es sich um ein amphiprotisches Lösungsmittel handeln, das das hydrophobe Polymer,
hydrophile Polymer und das Additiv vollständig lösen kann. Spezifische
Beispiele für das Lösungsmittel umfassen Dimethylacetamid, Dimethylformamid,
Dimethylsulfoxid, Aceton, Acetaldehyd und 2-Methylpyrrolidon. Dimethylacetamid ist
im Hinblick auf Sicherheit, Stabilität und Toxizität besonders zu bevorzugen.
Bei dem Additiv kann es sich um ein Additiv handeln, das ein schlechtes Lösungsmittel
für das hydrophobe Polymer darstellt, aber mit dem hydrophilen Polymer mischbar
ist, wie z.B. um einen Alkohol, Glycerin, Wasser und einen Ester. Wasser ist im
Hinblick auf die Eignung für das Verfahren besonders zu bevorzugen.
Die Viskosität der Spinnlösung für die Membranherstellung
kann von dem Molekulargewicht des hydrophilen Polymers abhängig sein, da im
Handel erhältliche hydrophile Polymere niedermolekular sind. Eine gesenkte
Viskosität der Spinnlösung könnte zu einem Brechen oder Schwingen
der Fasern während der Herstellung einer Hohlfasermembran führen, was
zu einer gesenkten Stabilität der resultierenden Hohlfasermembran führt.
Dementsprechend ist, wenn PVP als das hydrophile Polymer eingesetzt wird, hochmolekulares
PVP zu bevorzugen. Wenn zwei oder mehr PVP-Arten in einem Gemisch eingesetzt werden,
weist das PVP-Gemisch vorzugsweise ein mittleres Molekulargewicht von 200.000 oder
mehr auf.
Als Nächstes werden die jeweiligen Komponenten der hydrophoben
und hydrophilen Polymere in der Spinnlösung angegeben. Wie oben angemerkt kann
bei einem Anstieg des Polymergehalts eine Membran effizienter gebildet werden, wobei
jedoch die Porosität der resultierenden Membran sinkt, was zu einer niedrigeren
Wasserpermeabilität führt. Dementsprechend gibt es einen optimalen Bereich
für den Polymergehalt. Um eine Membran zu erhalten, die, auch wenn sie getrocknet
ist, eine hohe Permselektivität und eine geringe Albuminpermeabilität
aufweist, wie die Membran, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
darstellt, beträgt die Konzentration des hydrophoben Polymers vorzugsweise
10 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter 12 bis 18 Gew.-%, und die Konzentration des hydrophilen
Polymers vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%, noch bevorzugter 3 bis 15 Gew.-%. Wenn zwei
oder mehr hydrophile Polymere mit verschiedenem Molekulargewicht eingesetzt
werden, beträgt der Gehalt an hydrophilen Polymeren mit einem Molekulargewicht
von 100.000 oder mehr in der Spinnlösung vorzugsweise 1 bis 10 Gew.-%. Wenn
dieser Gehalt zu hoch ist, steigt die Viskosität der Spinnlösung, was
zu Schwierigkeiten bei der Bildung einer Membran sowie zu einer Senkung der Wasserpermeabilität
und der Diffusionsleistung führen kann. Im Gegensatz dazu wird es, wenn der
Gehalt zu gering ist, unmöglich, eine erwünschte Netzwerkstruktur herzustellen,
die für die Permeation von mittel- bis hochmolekularen urämietoxischen
Proteinen wünschenswert ist.
Ein Verfahren zur Herstellung der semipermeablen Membran, das eine
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, wird untenstehend beschrieben.
Eine Spinnlösung mit der oben angeführten Zusammensetzung wird gemeinsam
mit einer Kernlösung durch eine ringförmige Doppelspaltspinndüse
zur Bildung einer Hohlfasermembran extrudiert. Die Membran wird dann mit Wasser
gewaschen, getrocknet und dann zusammengepresst. Die zusammengepresste Membran wird
aufgenommen und in eine geeignete Länge geschnitten. Die geschnittenen Membranen
werden in einem Modulbehälter platziert, in dem beide Endflächen des Membranbündels
mit einem Einbettmaterial versiegelt werden. Auf diese Weise wird ein Hohlfasermembranmodul
erzeugt.
Vorzugsweise wird die Membran, entsprechend dem Verfahrensaspekt der
vorliegenden Erfindung, durch ein Trocken-/Nassspinnverfahren gebildet, bei dem
eine Trockenzone mit einem Trockennebel gefüllt ist. Der Trockennebel bezeichnet
ein nebelähnliches Material, das Wasserteilchen in einer Größe von
10 &mgr;m oder weniger umfasst. Das Einführen des Trockennebels in die Trockenzone
kann Kerne erzeugen, die eine wichtige Rolle in dem Verfahren zur Bildung einer
Außenoberfläche der Hohlfasermembran spielen können. PVP kann um
die Kerne koagulieren und PVP-Phasen bilden; demnach kommt es in der Trockenzone
zu Phasentrennung. In der Folge werden die voll ausgebildeten PVP-Phasen in einem
Koagulationsbad entfernt, wodurch große Poren entstehen. Eine herkömmliche
Polysulfondialysemembran weist im Allgemeinen eine asymmetrische Struktur auf, wobei
die Permeation des Materials nur durch die Innenoberfläche gesteuert wird.
Durch die Bereitstellung von solchen großen Poren an der Außenoberfläche
der Membran kann jedoch eine äußere Trägerschicht mit einer groben,
porösen Struktur gebildet werden. Diese Struktur ermöglicht es, dass eine
Substanz durch Diffusion leichter durch die Membran übertragen werden kann,
wodurch der fertigen Dialysemembran eine verbesserte Permeabilität verliehen
wird.
Gemäß dem Verfahrensaspekt der vorliegenden Erfindung wird
für die Bildung der Hohlfasermembran (nicht "-moduls") kein herkömmliches
Verfahren, das die Behandlung der Hohlfasermembran mit einem Feuchtigkeitsspeichermittel,
aber nicht das Trocknen der Membran umfasst, eingesetzt, sondern stattdessen ein
Verfahren, das das positive Trocknen der Membran umfasst. In der Folge kann eine
Hohlfasermembran hergestellt werden, deren Wasserpermeabilität nach dem Trocken
halb so hoch ist oder höher als vor dem Trocknen. Vorzugsweise sollte die Wasserpermeabilität
75 % oder mehr, noch bevorzugter 90 % oder mehr, betragen. Da in einem Verfahren,
das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, die Membran
ohne Behandlung mit einem Feuchtigkeitsspeichermittel getrocknet wird, sollte die
Spinnlösung unter Berücksichtigung des Schrumpfens der getrockneten Membran
gestaltet werden. Wenn die semipermeable Membran in diesem Zustand, insbesondere
als künstliche Niere, eingesetzt wird, kann jedoch eine beträchtliche
Menge des hydrophilen Polymers von der Membran diffundieren. Um diese Elution zu
senken, wird die Membran einem Vernetzungsverfahren durch eine Bestrahlung mit Gammastrahlen
unterzogen. Wenn Gammastrahlen in Gegenwart von Luft (d.h. von Sauerstoff) eingesetzt
werden, kann es durch die Wirkung der angeregten Sauerstoffradikale zu einer Zersetzung
des Gerüsts des hydrophilen Polymers kommen, was zu der Zersetzung des Polymers
führt. Um dieses Problem zu lösen, wird die Membran vorzugsweise mit Wasser
bei einem Wasseranteil von nicht weniger als 100 % und nicht mehr als 1000 %, noch
bevorzugter von 100 bis 600 % und noch bevorzugter von 100 bis 400 %, bezogen auf
das Trockengewicht der Membran, gesättigt, die atmosphärische Luft durch
ein Inertgas ersetzt und die Membran dann mit Gammastrahlen bestrahlt. Somit kann
die Elution des hydrophilen Polymers aus der Membran wirksam verhindert werden.
Als Inertgas werden vorzugsweise Stickstoff, Argon, Helium oder Kohlendioxid eingesetzt.
Stickstoff, der kostengünstig ist, ist besonders zu bevorzugen. Die Bestrahlungsdosis
der Gammastrahlen beträgt vorzugsweise 10 bis 50 kGy, noch bevorzugter 10 bis
30 kGy. Da die Vernetzungsbehandlung eine Bindung zwischen dem hydrophoben Polymer
und dem hydrophilen Polymer hervorruft, kann die Elution des hydrophilen Polymers
aus der Membran reduziert werden. Der unten beschriebene Zwangselutionstest der
Membran zeigte, dass kein Peak, der auf die Gegenwart von aus der Membran eluiertem
hydrophilem Polymer hindeuten würde, beobachtet wurde. Dementsprechend kann
eine semipermeable Membran mit einer Elutionsmenge von nicht mehr als 10 ppm hergestellt
werden. Die Bezeichnung "Elutionsmenge" bezieht sich auf die Menge an hydrophilem
Polymer in einem Extrakt, das durch die Dispersion oder Lösung einer bestimmten
Menge an Hohlfasern in einem Lösungsmittel, das ein gutes Lösungsmittel
für die hydrophoben und hydrophilen Polymere ist, in dem beide Polymere eine
Löslichkeit von nicht weniger als 0,5 g/ml aufweisen und das Lösungsmittel
nicht mit Wasser mischbar ist, und die darauf folgende Extraktion
des hydrophilen Polymers aus der Lösung mit einer bestimmten Menge an wässriger
Phase (0,1 N Ammoniumchloridlösung, pH 9,5) gewonnen wird, um ein Extrakt zu
erhalten. Wenn es sich bei dem hydrophilen Polymer um ein Gemisch aus Polysulfon
und Polyvinylpyrrolidon handelt, ist das gute Lösungsmittel vorzugsweise Methylenchlorid.
Die wie oben beschrieben hergestellte semipermeable Membran weist
typischerweise eine gute Leistung als Membran für die Behandlung von Blut auf,
wie z.B. eine gute Diffusionskapazität für eine Urämie hervorrufende
Substanzen und Diffusionsbeständigkeit gegenüber Albumin, das ein wirksames
Protein darstellt, und weist aufgrund der durch die hydrophoben und hydrophilen
Polymere gebildeten Netzwerkstruktur eine reduzierte Elution von hydrophilem Polymer
daraus auf. Wenn die Albuminpermeabilität 3 % übersteigt, kann der physische
Zustand von Hypoalbuminämie-Patienten oder der Ernährungszustand von älteren
Menschen beeinträchtigt werden. Deshalb beträgt die Albuminpermeabilität
vorzugsweise 3 % oder weniger. Bei der Urämie-verursachenden Substanz oder
dem urämischen Toxin kann es sich um Harnstoff, Kreatinin oder Harnsäure
handeln. Als Indikator für die Substanzpenetration kann Vitamin B12 herangezogen
werden. In der semipermeablen Membran der vorliegenden Erfindung beträgt die
Vitamin-B12-Clearance vorzugsweise 135 ml/min oder mehr pro 1,6 m2. Die
Clearance von Harnstoff, Kreatinin und Harnsäure beträgt von einem praktischen
Standpunkt aus vorzugsweise jeweils 188, 175 bzw. 165 ml/min oder mehr pro 1,6 m2.
Um die oben angeführten Eigenschaften zu erzielen, beträgt
der Gehalt an hydrophilem Polymer in der Membran nach der Vernetzung vorzugsweise
2 bis 6 Gew.-%. Ein zu geringer Gehalt kann eine Senkung der Benetzbarkeit in Bezug
auf Wasser verursachen, und es kann bei Kontakt mit Blut zu Koagulation kommen.
Vorzugsweise umfasst die Membran nach der Vernetzung auch unlösliche Substanzen
in einer Konzentration von 5 bis 15 Gew.-%.
Wie obenstehend angeführt weist eine semipermeable Membran zur
Behandlung von Blut, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
nach dem Trocknen eine Wasserpermeabilität auf, die halb so hoch oder höher
als die Wasserpermeabilität vor dem Trocknen ist, und dies kann durch den Einsatz
eines Schritts des Trocknens der Membran in einem Zustand, in dem kein Wasserspeicherungsmittel
an die Membran gebunden ist, und eines Schritts der Vernetzung der getrockneten
Membran nach einer Feuchtigkeitsvorbehandlung (d.h. einer Sättigung mit Wasser)
erzielt werden. In der Folge kann die Membran für einen Dialysator angewandt
werden, der gute Eigenschaften aufweist, wie z.B. eine reduzierte Wasserpermeabilität
und eine geringere Abgabe von Substanzen, die durch die Membran, auch wenn diese
nach dem Trocknen eingesetzt wird, eluiert werden. Die Membran der vorliegenden
Erfindung kann in trockenem oder halbtrockenem Zustand eingesetzt werden (wie hierin
verwendet bezieht sich die Bezeichnung "halbtrockener Zustand" auf einen Zustand,
in dem Wasser in der Membran vorhanden ist, aber die Zwischenräume zwischen
den Hohlfasern mit Gas gefüllt sind). Dementsprechend kann eine semipermeable
Membran bereitgestellt werden, die leicht ist, das Problem des Gefrierens fast nicht
aufweist, leicht zu handhaben ist und eine ausgezeichnete Leistung aufweist. Die
Herstellung einer solchen semipermeablen Membran kann zu niedrigeren Dialysekosten
beitragen. Außerdem weist die Membran bei verschiedenen Temperaturen und unter
verschiedenen Sterilisationsbedingungen eine hohe Dialyseleistung auf, da es kaum
zu einer Beeinträchtigung der Dialyseleistung durch Trocknung kommt. Andererseits
kann bei Anwendung auf die Behandlung eines menschlichen Körpers die Elution
des hydrophilen Polymers (einer körperfremden Substanz) reduziert werden, wodurch
die Membran als medizinische Ausstattung an Sicherheit gewinnt. Der Dialysator der
vorliegenden Erfindung kann in medizinischen Geräten zur Behandlung von Blut,
wie z.B. als künstliche Niere, als plasmatrennende Membran und als Träger
für adsorptive Trennung bei extrakorporaler Zirkulation eingesetzt werden.
Spezifische Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden
nun detaillierter unter Bezugnahme auf die folgenden Arbeitsbeispiele beschrieben.
Es wurden folgende Bestimmungsverfahren eingesetzt.
(1) Bestimmung der Wasserpermeabilität
Ein hydraulischer Druck von 100 mmHg wird an die Innenseite jeder
Hohlfaser in einem Glasröhrenminimodul (umfassend 36 Hohlfasern, effektive
Länge: 10 cm, in dem beide Enden des Hohlfaserbündels versiegelt sind)
angelegt, und dann wird die Menge des Permeats gemessen, die aus dem Minimodul pro
Zeiteinheit austritt.
Die Wasserpermeabilität wird anhand folgender Gleichung berechnet:
worin Qw die Filtratmenge (ml) ist; T die Abflusszeit
(h) ist; P der Druck (mmHg) ist; und A die Membranfläche (m2) ist
(bezogen auf die Innenoberfläche der Hohlfaser).
(2) Bestimmung der Leistungsveränderung durch Trocknung
Wenn in einer zu testenden Hohlfaser kein Feuchtigkeitsspeichermittel
vorhanden ist, können die Fasern unter den untenstehenden Bedingungen getrocknet
werden. Wenn jedoch ein Feuchtigkeitsspeichermittel vorhanden ist, werden 10 g Hohlfaser
in 150 ml reinem Wasser eingeweicht und 24 h lang stehen gelassen. Dieses Verfahren
wird zweimal wiederholt, wonach die Fasern in Form eines Faserbündels 24 h
lang bei 100 °C getrocknet werden. Die Wasserpermeabilität wird vor und
nach dem Trocknen bestimmt.
(3) Bestimmung der Clearance von gelösten Stoffen
Diese Bestimmung erfolgt gemäß der Beschreibung der "Performance
Evaluation Criteria for Dialyzers" ("Leistungsbewertungskriterien für Dialysatoren")
(Japanese Society of Artificial Organs [Hrsg.], veröffentlicht im September
1982). In dieser Publikation werden zwei Bestimmungsverfahren für die Clearance
angeführt. In diesem Beispiel wird die Clearance gemäß dem TMP-0
mmHg-Wert bestimmt. Von den getesteten gelösten Stoffen kann Vitamin B12 durch
die Bestrahlung mit Licht zersetzt werden. Dementsprechend wird die Vitamin-B12-Clearance
vorzugsweise am selben Tag der Probeherstellung, und vorzugsweise unmittelbar danach,
bestimmt. Die Clearance wird anhand der untenstehenden Gleichung durch die Rate
der dem Modul QB zugeführten Flüssigkeit von 200 ml/min und die Wasserdurchflussrate
durch den Dialysatteil des Moduls QD von 500 ml/min bestimmt. Wenn die für
diesen Test eingesetzten Membranflächen verschieden sind, kann der Stoffübergangskoeffizient
basierend auf dem Clearance-Wert jedes gelösten Stoffs berechnet werden, und
der berechnete Wert kann dann in Bezug auf die Fläche umgerechnet werden.
Clearance:
worin CBi die Konzentration am Moduleinlass ist; CBo die
Konzentration am Modulauslass ist; und QB die Rate, mit der Flüssigkeit dem
Modul zugeführt wird (ml/min), ist.
(4) Bestimmung der Albuminpermeabilität
Rinderblut (mit Heparin behandelt) mit einem Hämatokrit-Wert
von 30 % und einem Gesamtproteingehalt von 6,5 g/dl, das bei einer Temperatur von
37 °C in einem Bluttank gelagert wurde, wird eingesetzt. Das Rinderblut wird
durch eine Pumpe mit einer Geschwindigkeit von 200 ml/min in das Innere der Hohlfasern
eingeführt. Während dieses Verfahrens wird der Druck am Modulauslass so
angepasst, dass eine Filtrationsrate von 20 ml/min pro m2 Modulfläche
erzielt wird (was 32 ml/min pro 1,6 m2 entspricht), und das Filtrat und
das Blut vom Auslass werden wieder dem Bluttank zugeführt. Eine Stunde nach
Beginn des Rückflusses werden Blutproben am Einlass und Auslass des Moduls
und Filtratproben entnommen. Die Blutproben werden zentrifugiert, um das Serum zu
trennen. Das Serum wird unter Einsatz eines BCG-(Bromcresol-Grün-)Verfahrenssets
von A/G B-Test Wako (Handelsname, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) analysiert,
und die Albuminpermeabilität (%) der einzelnen Proben wird anhand der Serumkonzentrationen
berechnet. Zur Bestimmung der Albuminkonzentration in dem Filtrat mit hoher Empfindlichkeit
wird eine Kalibrationskurve für Albumin bei geringen Konzentrationen erstellt,
indem geeignete Verdünnungen des in dem Set enthaltenen Serumalbumins hergestellt
werden.
worin CF, CBi und CBo Albuminkonzentrationen in
dem Filtrat, am Moduleinlass bzw. am Modulauslass sind.
(5) Bestimmung der Konzentration eines hydrophilen Polymers PVP, das durch
einen Zwangselutionstest in die wässrige Phase übertragen wird.
1 l reines Wasser wird von der Blutseite aus zur Dialysatseite durch
das Dialysemodul durchtreten gelassen, um das Modul zu waschen. 1 g Hohlfaser des
Moduls wird in 10 ml Methylenchlorid (10 % (Gew./Vol.)) gelöst. Die Lösung
wird mit 10 ml 0,1 N Ammoniumchloridlösung (pH 9,5) extrahiert, und die resultierende
wässrige Methylenchloridlösung wird superzentrifugiert (20.000 U/min ×
15 min). Die wässrige Phase wird filtriert (Porengröße:
0,5 &mgr;m), um eine Probelösung zu erhalten.
Die Analyse der Probelösung erfolgt bei 23 °C unter Einsatz
von zwei seriell verbundenen Toso-TSK-Gel-GMPWXL-Säulen mit einer theoretischen
Schrittanzahl (8.900 × 2) unter folgenden Bedingungen: Mobile Phase –
0,1 N Ammoniumchloridlösung (pH 9,5); Durchflussgeschwindigkeit – 1,0
ml/min; Probeladung – 0,2 ml. Neun monodisperse Polyethylenglykolprodukte
werden für das Kalibrieren des Molekulargewichts als Standardmaterialien eingesetzt,
und es wird eine Peakfläche-Konzentrations-Kalibrationskurve für ein PVP-Bezugsprodukt
erstellt. Die Konzentration des in die wässrige Phase (5 ml) übertragenen
PVP wird durch die PVP-Peakfläche jeder Probelösung bestimmt. Proben,
die eine nachweisbare PVP-Menge enthalten, werden durch den PVP-Abscheidegrad (d.h.
die Transferrate in die wässrige Phase) der Referenz bestimmt, und die Menge
an in die wässrige Phase eluiertem PVP wird anhand der PVP-Konzentration in
der wässrigen Phase basierend auf dem Abscheidegrad berechnet.
(6) Bestimmung des PVP-Gehalts durch Elementaranalyse
Eine mit Gammastrahlen bestrahlte Probe wird bei gewöhnlicher
Temperatur unter Einsatz einer Vakuumpumpe getrocknet. 10 mg der getrockneten Probe
werden unter Einsatz einer CHN-Elementaranalysevorrichtung analysiert. Der PVP-Gehalt
wird anhand des Stickstoffgehalts berechnet.
(7) Bestimmung des Gehalts an unlöslichem Material
10 g einer mit Gammastrahlen bestrahlten Hohlfaser wird in 100 ml
Dimethylformamid gelöst. Die Lösung wird bei 1.500 U/min 10 min lang zentrifugiert,
um die unlöslichen Materialien abzutrennen, und der Überstand wird verworfen.
Dieses Verfahren wird dreimal wiederholt. Das unlösliche Material wird mit
100 ml reinem Wasser gewaschen und dann dreimal wie oben beschrieben zentrifugiert.
Das resultierende feste Material wird bis zur Trockene eingedampft und dann mit
einer Vakuumpumpe getrocknet. Das Gewicht des getrockneten festen Materials wird
verwendet, um den Gehalt an unlöslichem Material zu berechnen.
Beispiel 1
Vier Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 12 Teile Polysulfon (Amoco,
Udel-P1700), 4 Teile Polyvinylpyrrolidon (International Special Products, nachstehend
als "ISP" bezeichnet; K30) und 2 Teile Polyvinylpyrrolidon (ISP, K90) wurden in
77 Teilen Dimethylacetamid und 1 Teil Wasser unter Erhitzen gelöst, um eine
Spinnlösung zur Membranbildung zu erhalten.
Die Viskosität der Spinnlösung betrug bei 50 °C 13,4
Pa·s. Die Spinnlösung wurde bei 50 °C in eine Spinndrüse eingeführt
und gemeinsam mit einer Kernlösung, die 65 Teile Dimethylacetamid und 35 Teile
Wasser umfasste, durch ein ringförmiges Doppelspaltröhrchen mit einem
Außendurchmesser von 0,35 mm und einem Innendurchmesser von 0,25 mm von der
Spinndüse extrudiert, wobei eine Hohlfasermembran gebildet wurde. Die Membran
wurde bei 30 °C und einem Taupunkt von 28 °C einer Feuchtigkeitsvorbehandlung
unterzogen. Die vorbehandelte Membran wurde durch eine Trockenzonenatmosphäre,
die eine Länge von 250 mm aufwies und Trockennebelteilchen in einer Größe
von 10 &mgr;m oder weniger enthielt, hindurchgeführt, dann durch ein Koagulationsbad
mit 40 °C, das 20 Gew.-% Dimethylacetamid und 80 Gew.-% Wasser umfasste. Die
resultierende Membran wurde bei 80 °C 60 s lang mit Wasser gewaschen, dann
2 min lang einem Trockenverfahren bei 135 °C und dann einem Zusammenpressschritt
bei 160 °C unterzogen. Die resultierende Membran wurde zu einem Bündel
geformt. Das Hohlfasermembranbündel wurde in einen Modulbehälter gefüllt,
so dass die Fläche der Hohlfasermembran 1,6 m2 betrug, und wurde
eingebettet. Das eingebettete Bündel wurde an beiden Enden zur Bildung eines
Dialysemoduls mit Öffnungsflächen ausgestattet. Danach wurde die Blutseite
mit entlüftetem, erwärmtem Wasser (37 °C) 1 min lang mit einer Zufuhrrate
von 200 ml/min gefüllt, wonach ein Inertgas (Stickstoff) dem Modul 15 s lang
bei einem Druck von 0,1 MPa zugeführt wurde, um das Füllwasser daraus
zu entfernen. Durch dieses Verfahren wurde die Dialysatseite ebenfalls mit dem Inertgas
substituiert. In diesem Zustand betrug der Wassergehalt der Hohlfasermembran 320
%.
Das Modul wurde mit Gammastrahlen (25 kGy) bestrahlt, in einem Zustand,
in dem die Membran feucht war und das Modul mit dem Inertgas gefüllt worden
war. Die Wasserpermeabilität und die Clearance jedes gelösten Stoffes
sowie die Albuminpermeabilität wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt,
dass das Modul eine Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure-
und Vitamin-B12-Clearance von 195 ml/min, 185 ml/min, 180 ml/min, 186 ml/min bzw.
145 ml/min, eine Wasserpermeabilität von 756 ml/h/m2/mmHg und eine
Albuminpermeabilität von 1,5 % aufwies. Nach dem Trocknen betrug der Wassergehalt
in der Membran 0 %, die Wasserpermeabilität der Hohlfasern betrug 772 ml/h/m2/mmHg,
und es wurde keine Verschlechterung der Leistung beobachtet. Der
PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse bestimmt und betrug
3,5 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser nach der Bestrahlung
mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 7,2 %. Als ein Zwangselutionstest zur
Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran in die wässrige Phase
übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde kein Peak und somit kein PVP
nachgewiesen.
Beispiel 2
Vier Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 12 Teile Polysulfon (Amoco,
Udel-P1700), 3 Teile Polyvinylpyrrolidon (ISP; K30) und 3 Teile Polyvinylpyrrolidon
(ISP, K90) wurden in 77 Teilen Dimethylacetamid und 1 Teil Wasser unter Erhitzen
gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung zu erhalten. Die Viskosität
der Spinnlösung betrug bei 50 °C 18 Pa·s. Ein Modul wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Der Wassergehalt in der Hohlfasermembran betrug
nach dem Entfernen des Wassers aus der Membran 330 %. Die Dialysatseite wurde ebenfalls
durch das Inertgas substituiert. Das Modul wurde mit Gammastrahlen (25 kGy) bestrahlt,
in einem Zustand, in dem die Membran feucht war und das Modul mit dem Inertgas gefüllt
worden war. Die Wasserpermeabilität und die Clearance jedes gelösten Stoffes
sowie die Albuminpermeabilität wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt,
dass das Modul eine Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure-
und Vitamin-B12-Clearance von 193 ml/min, 182 ml/min, 178 ml/min, 184 ml/min bzw.
142 ml/min, eine Wasserpermeabilität von 720 ml/h/m2/mmHg und eine
Albuminpermeabilität von 1,8 % aufwies. Nach dem Trocknen betrug der Wassergehalt
in der Membran 0 %, die Wasserpermeabilität der Hohlfasern betrug 734 ml/h/m2/mmHg,
und es wurde keine Verschlechterung der Leistung beobachtet.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 4,0 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 7,8 %. Als ein
Zwangselutionstest zur Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran
in die wässrige Phase übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde,
wie in Beispiel 1, kein PVP nachgewiesen.
Beispiel 3
Vier Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 12 Teile Polysulfon (Amoco,
Udel-P1700), 2 Teile Polyvinylpyrrolidon (ISP; K30) und 4 Teile Polyvinylpyrrolidon
(ISP, K90) wurden in 77 Teilen Dimethylacetamid und 1 Teil Wasser unter Erhitzen
gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung zu erhalten. Die Viskosität
der Spinnlösung betrug bei 50 °C 23 Pa·s. Ein Modul wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Der Wassergehalt in der Hohlfasermembran betrug nach dem Entfernen
des Wassers aus der Membran 400 %. Die Dialysatseite wurde ebenfalls durch das Inertgas
substituiert. Das Modul wurde mit Gammastrahlen (25 kGy) bestrahlt, in einem Zustand,
in dem die Membran feucht war und das Modul mit dem Inertgas gefüllt worden
war. Die Wasserpermeabilität und die Clearance jedes gelösten Stoffes
sowie die Albuminpermeabilität wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt,
dass das Modul eine Wasserpermeabilität von 702 ml/h/m2/mmHg, eine
Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure- und Vitamin-B12-Clearance
von 191 ml/min, 180 ml/min, 175 ml/min, 181 ml/min bzw. 140 ml/min und eine Albuminpermeabilität
von 1,0 % aufwies. Nach dem Trocknen betrug der Wassergehalt in der Membran 0 %,
die Wasserpermeabilität der Hohlfasern betrug 727 ml/h/m2/mmHg,
und es wurde keine Verschlechterung der Leistung beobachtet.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 4,7 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 8,3 %. Als ein
Zwangselutionstest zur Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran
in die wässrige Phase übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde,
wie in Beispiel 1, kein PVP nachgewiesen.
Beispiel 4
Vier Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 12 Teile Polysulfon (Amoco,
Udel-P1700), 1 Teile Polyvinylpyrrolidon (ISP; K30) und 5 Teile Polyvinylpyrrolidon
(ISP, K90) wurden in 77 Teilen Dimethylacetamid und 1 Teil Wasser unter Erhitzen
gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung zu erhalten. Die Viskosität
der Spinnlösung betrug bei 50 °C 29 Pa·s. Ein Modul wurde auf dieselbe
Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Der Wassergehalt in der Hohlfasermembran betrug nach dem Entfernen
des Wassers aus der Membran 380 %. Die Dialysatseite wurde ebenfalls durch das Inertgas
substituiert. Das Modul wurde mit Gammastrahlen (25 kGy) bestrahlt,
in einem Zustand, in dem die Membran feucht war und das Modul mit dem Inertgas gefüllt
worden war. Die Wasserpermeabilität und die Clearance jedes gelösten Stoffes
sowie die Albuminpermeabilität wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt,
dass das Modul eine Wasserpermeabilität von 675 ml/h/m2/mmHg, eine
Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure- und Vitamin-B12-Clearance
von 190 ml/min, 179 ml/min, 173 ml/min, 179 ml/min bzw. 138 ml/min und eine Albuminpermeabilität
von 0,9 % aufwies. Nach dem Trocknen betrug der Wassergehalt in der Membran 0 %,
die Wasserpermeabilität der Hohlfasern betrug 668 ml/h/m2/mmHg,
und es wurde keine Verschlechterung der Leistung beobachtet.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 5,1 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 8,9 %. Als ein
Zwangselutionstest zur Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran
in die wässrige Phase übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde,
wie in Beispiel 1, kein PVP nachgewiesen.
Beispiel 5
Vier Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 12 Teile Polysulfon (Amoco,
Udel-P1700) und 6 Teile Polyvinylpyrrolidon (ISP; K90) wurden in 77 Teilen Dimethylacetamid
und 1 Teil Wasser unter Erhitzen gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung
zu erhalten. Die Viskosität der Spinnlösung betrug bei 50 °C 38 Pa·s.
Ein Modul wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Der Wassergehalt in der Hohlfasermembran betrug nach dem Entfernen
des Wassers aus der Membran 350 %. Die Dialysatseite wurde ebenfalls durch das Inertgas
substituiert. Das Modul wurde mit Gammastrahlen (25 kGy) bestrahlt, in einem Zustand,
in dem die Membran feucht war und das Modul mit dem Inertgas gefüllt worden
war. Die Wasserpermeabilität und die Clearance jedes gelösten Stoffes
sowie die Albuminpermeabilität wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt,
dass das Modul eine Wasserpermeabilität von 620 ml/h/m2/mmHg, eine
Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure- und Vitamin-B12-Clearance
von 189 ml/min, 177 ml/min, 169 ml/min, 178 ml/min bzw. 137 ml/min und eine Albuminpermeabilität
von 0,8 % aufwies. Nach dem Trocknen betrug der Wassergehalt in der Membran 0 %,
die Wasserpermeabilität der Hohlfasern betrug 656 ml/h/m2/mmHg,
und es wurde keine Verschlechterung der Leistung beobachtet.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 5,5 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 9,2 %. Als ein
Zwangselutionstest zur Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran
in die wässrige Phase übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde,
wie in Beispiel 1, kein PVP nachgewiesen.
Beispiel 6
16 Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 4 Teile Polyvinylpyrrolidon
(ISP; K30) und 2 Teile Polyvinylpyrrolidon (ISP, K90) wurden in 77 Teilen Dimethylacetamid
und 1 Teil Wasser unter Erhitzen gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung
zu erhalten. Die Viskosität der Spinnlösung betrug bei 50 °C 14,0
Pa·s. Ein Modul wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Der Wassergehalt in der Hohlfasermembran betrug nach dem Entfernen
des Wassers aus der Membran 260 %. Die Dialysatseite wurde ebenfalls durch das Inertgas
substituiert. Das Modul wurde mit Gammastrahlen (25 kGy) bestrahlt, in einem Zustand,
in dem die Membran feucht war und das Modul mit dem Inertgas gefüllt worden
war. Die Wasserpermeabilität und die Clearance jedes gelösten Stoffes
sowie die Albuminpermeabilität wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt,
dass das Modul eine Wasserpermeabilität von 350 ml/h/m2/mmHg, eine
Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure- und Vitamin-B12-Clearance
von 195 ml/min, 185 ml/min, 180 ml/min, 187 ml/min bzw. 145 ml/min und eine Albuminpermeabilität
von 0,5 % aufwies. Nach dem Trocknen betrug der Wassergehalt in der Membran 0 %,
die Wasserpermeabilität der Hohlfasern betrug 330 ml/h/m2/mmHg,
und es wurde keine Verschlechterung der Leistung beobachtet.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 3,1 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 7,5 %. Als ein
Zwangselutionstest zur Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran
in die wässrige Phase übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde,
wie in Beispiel 1, kein PVP nachgewiesen.
Vergleichsbeispiel 1
18 Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 6 Teile Polyvinylpyrrolidon
(BASF; K30) und 3 Teile Polyvinylpyrrolidon (BASF, K90) wurden in 72 Teilen Dimethylacetamid
und 1 Teil Wasser unter Erhitzen gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung
zu erhalten. Die Viskosität der Spinnlösung betrug bei 50 °C 70 Pa·s.
Die Spinnlösung wurde bei 50 °C in eine Spinndrüse eingeführt
und gemeinsam mit einer Kernlösung, die 65 Teile Dimethylacetamid und 35 Teile
Wasser umfasste, durch ein ringförmiges Doppelspaltröhrchen mit einem
Außendurchmesser von 0,35 mm und einem Innendurchmesser von 0,25 mm von der
Spinndüse extrudiert, wobei eine Hohlfasermembran gebildet wurde. Die Membran
wurde bei 30 °C und einem Taupunkt von 28 °C einer Feuchtigkeitsvorbehandlung
unterzogen. Die vorbehandelte Membran wurde durch eine Trockenzonenatmosphäre
mit einer Länge von 250 mm, dann durch ein Koagulationsbad mit 40 °C,
das 20 Gew.-% Dimethylacetamid und 80 Gew.-% Wasser umfasste, geleitet. Die resultierende
Membran wurde bei 80 °C 20 s lang mit Wasser gewaschen, worauf ein Feuchtigkeitsvorbehandlungsschritt
mit Glycerinlösung folgte. Nach dem Entfernen der Glycerinlösung wurde
die resultierende Membran in einen Modulbehälter gefüllt und dann eingebettet.
Das eingebettete Bündel wurde an beiden Enden zur Bildung eines Dialysemoduls
mit Öffnungsflächen ausgestattet. Danach wurde das Modul gewaschen, um
das freie Glycerin daraus zu entfernen, mit Wasser gefüllt und dann mit Gammastrahlen
(25 kGy) bestrahlt. Die Wasserpermeabilität, die Clearance jedes gelösten
Stoffes und die Albuminpermeabilität wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt,
dass das Modul eine Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure-
und Vitamin-B12-Clearance von 194 ml/min, 185 ml/min, 176 ml/min, 183 ml/min bzw.
135 ml/min, eine Wasserpermeabilität von 716 ml/h/m2/mmHg und eine
Albuminpermeabilität von 0,7 % aufwies.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 4,5 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 8,0 %. Als ein
Zwangselutionstest zur Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran
in die wässrige Phase übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde,
wie in Beispiel 1, kein PVP nachgewiesen. Dann wurde die in das Modul gefüllte
Flüssigkeit entfernt. Nach dem Trocknen der Membran mit einem Trockner wurden
die Wasserpermeabilität, die Clearance jedes gelösten Stoffes und die
Albuminpermeabilität erneut bestimmt. In der Folge wurde gezeigt, dass das
Modul eine Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure- und Vitamin-B12-Clearance
von 186 ml/min, 177 ml/min, 169 ml/min, 176 ml/min bzw. 119 ml/min, eine Wasserpermeabilität
von 0 %, eine Wasserpermeation von 10 ml/h/m2/mmHg und eine Albuminpermeabilität
von 0,1 % aufwies. Nach dem Trocknen war die Leistung der Membran demnach deutlich
zurückgegangen. Wenn ein Teil der Hohlfaser vor rückgegangen. Wenn ein
Teil der Hohlfaser vor dem Trocknen aus dem Modul genommen wurde und auf dieselbe
Weise wie oben beschrieben getrocknet wurde, wurde eine ähnliche Leistungsverschlechterung
beobachtet.
Vergleichsbeispiel 2
17 Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 5 Teile Polyvinylpyrrolidon
(BASF; K30) und 4 Teile Polyvinylpyrrolidon (BASF, K90) wurden in 73 Teilen Dimethylacetamid
und 1 Teil Wasser unter Erhitzen gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung
zu erhalten. Die Viskosität der Spinnlösung betrug bei 50 °C 40 Pa·s.
Ein Modul wurde auf dieselbe Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Das
Modul wurde, nachdem es mit Wasser gefüllt worden war, mit Gammastrahlen bestrahlt.
Die Wasserpermeabilität, die Clearance jedes gelösten Stoffes und die
Albuminpermeabilität des Moduls wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt,
dass das Modul eine Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure-
und Vitamin-B12-Clearance von 195 ml/min, 186 ml/min, 177 ml/min, 184 ml/min bzw.
137 ml/min, eine Wasserpermeabilität von 600 ml/h/m2/mmHg und eine
Albuminpermeabilität von 1,2 % aufwies.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 4,8 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
wurde bestimmt und betrug 10,0 %. Als ein Zwangselutionstest zur Bestimmung der
Konzentration des von der Hohlfasermembran in die wässrige Phase übertragenen
PVP durchgeführt wurde, wurde, wie in Beispiel 1, kein PVP nachgewiesen. Dann
wurde die in das Modul gefüllte Flüssigkeit entfernt. Nach dem Trocknen
der Membran mit einem Trockner wurden die Wasserpermeabilität, die Clearance
jedes gelösten Stoffes und die Albuminpermeabilität erneut bestimmt. In
der Folge wurde gezeigt, dass das Modul eine Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-,
Phosphorsäure- und Vitamin-B12-Clearance von 189 ml/min, 179 ml/min, 172 ml/min,
178 ml/min bzw. 126 ml/min, eine Wasserpermeabilität von 0 %, eine Wasserpermeation
von 200 ml/h/m2/mmHg und eine Albuminpermeabilität von 0,2 % aufwies.
Nach dem Trocknen war die Leistung der Membran demnach deutlich zurückgegangen.
Wenn ein Teil der Hohlfaser vor dem Trocknen aus dem Modul genommen wurde und auf
dieselbe Weise wie oben beschrieben getrocknet wurde, wurde eine ähnliche Leistungsverschlechterung
beobachtet.
Vergleichsbeispiel 3
17 Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 5 Teile Polyvinylpyrrolidon
(BASF; K30) und 3 Teile Polyvinylpyrrolidon (BASF, K90) wurden in 74 Teilen Dimethylacetamid
und 1 Teil Wasser unter Erhitzen gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung
zu erhalten. Die Viskosität der Spinnlösung betrug bei 50 °C 33 Pa·s.
Ein Modul wurde auf dieselbe Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt. Das
Modul wurde, nachdem es mit Wasser gefüllt worden war, mit Gammastrahlen bestrahlt.
Die Wasserpermeabilität, die Clearance jedes gelösten Stoffes und die
Albuminpermeabilität wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt, dass das
Modul eine Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure- und Vitamin-B12-Clearance
von 196 ml/min, 187 ml/min, 178 ml/min, 185 ml/min bzw. 138 ml/min, eine Wasserpermeabilität
von 525 ml/h/m2/mmHg und eine Albuminpermeabilität von 0,8 % aufwies.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 4,0 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 9,3 %. Als ein
Zwangselutionstest zur Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran
in die wässrige Phase übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde,
wie in Beispiel 1, kein PVP nachgewiesen. Dann wurde die in das Modul gefüllte
Flüssigkeit entfernt. Nach dem Trocknen der Membran mit einem Trockner wurden
die Wasserpermeabilität, die Clearance jedes gelösten Stoffes und die
Albuminpermeabilität erneut bestimmt. In der Folge wurde gezeigt, dass das
Modul eine Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure- und Vitamin-B12-Clearance
von 191 ml/min, 181 ml/min, 173 ml/min, 180 ml/min bzw. 126 ml/min, eine Wasserpermeabilität
von 0 %, eine Wasserpermation von 340 ml/h/m2/mmHg und eine Albuminpermeabilität
von 0,5 % aufwies. Nach dem Trocknen war die Leistung der Membran demnach deutlich
zurückgegangen. Wenn ein Teil der Hohlfaser vor dem Trocknen aus dem Modul
genommen wurde und auf dieselbe Weise wie oben nommen wurde und auf dieselbe Weise
wie oben beschrieben getrocknet wurde, wurde eine ähnliche Leistungsverschlechterung
beobachtet.
Beispiel 7
16 Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 4 Teile Polyvinylpyrrolidon
(ISP; K30) und 2 Teile Polyvinylpyrrolidon (ISP, K90) wurden in 77 Teilen Dimethylacetamid
und 1 Teil Wasser unter Erhitzen gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung
zu erhalten. Die Viskosität der Spinnlösung betrug bei 50 °C 14,0
Pa·s. Ein Modul wurde auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, nur
dass es sich bei der Trockenzone nicht um eine Trockennebelatmosphäre handelte.
Der Wassergehalt in der Hohlfasermembran betrug nach dem Entfernen
des Wassers aus der Membran 230 %. Die Dialysatseite wurde ebenfalls durch das Inertgas
substituiert. Das Modul wurde mit Gammastrahlen (25 kGy) bestrahlt, in einem Zustand,
in dem die Membran feucht war und das Modul mit dem Inertgas gefüllt worden
war. Die Wasserpermeabilität und die Clearance jedes gelösten Stoffes
sowie die Albuminpermeabilität wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt,
dass das Modul eine Wasserpermeabilität von 350 ml/h/m2/mmHg, eine
Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure- und Vitamin-B12-Clearance
von 190 ml/min, 180 ml/min, 175 ml/min, 182 ml/min bzw. 138 ml/min und eine Albuminpermeabilität
von 0,6 % aufwies. Nach dem Trocknen betrug der Wassergehalt in der Membran 0 %,
die Wasserpermeabilität der Hohlfasern betrug 340 ml/h/m2/mmHg,
und es wurde keine Verschlechterung der Leistung beobachtet.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 3,3 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 7,8 %. Als ein
Zwangselutionstest zur Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran
in die wässrige Phase übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde,
wie in Beispiel 1, kein PVP nachgewiesen.
Vergleichsbeispiel 4
16 Teile Polysulfon (Amoco, Udel-P3500), 4 Teile Polyvinylpyrrolidon
(ISP; K30) und 2 Teile Polyvinylpyrrolidon (ISP, K90) wurden in 77 Teilen Dimethylacetamid
und 1 Teil Wasser unter Erhitzen gelöst, um eine Spinnlösung zur Membranbildung
zu erhalten. Die Viskosität der Spinnlösung betrug bei 50 °C 14,0
Pa·s. Ein Modul wurde auf dieselbe Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellt,
nur dass das Wasser, mit dem die Membran gefüllt wurde, mit Pressluft verdrängt
wurde und die Atmosphäre nicht durch ein Inertgas substituiert wurde. Der Wassergehalt
in der Hohlfasermembran betrug in diesem Zustand 260 %. Die Membran wurde mit Gammastrahlen
(25 kGy) bestrahlt, in einem Zustand, in dem die Membran feucht war und das Modul
mit Luft gefüllt worden war. Die Wasserpermeabilität und die Clearance
jedes gelösten Stoffes sowie die Albuminpermeabilität
wurden bestimmt. In der Folge wurde gezeigt, dass das Modul eine Wasserpermeabilität
von 350 ml/h/m2/mmHg, eine Harnstoff-, Kreatinin-, Harnsäure-, Phosphorsäure-
und Vitamin-B12-Clearance von 195 ml/min, 185 ml/min, 180 ml/min, 187 ml/min bzw.
145 ml/min und eine Albuminpermeabilität von 0,5 % aufwies. Nach dem Trocknen
betrug der Wassergehalt in der Membran 0 %, die Wasserpermeabilität der Hohlfasern
betrug 340 ml/h/m2/mmHg, und es wurde keine Verschlechterung der Leistung
beobachtet.
Der PVP-Gehalt in der Hohlfasermembran wurde durch Elementaranalyse
bestimmt und betrug 3,1 %. Der Gehalt an unlöslichem Material in der Hohlfaser
nach der Bestrahlung mit Gammastrahlen wurde bestimmt und betrug 7,8 %. Als ein
Zwangselutionstest zur Bestimmung der Konzentration des von der Hohlfasermembran
in die wässrige Phase übertragenen PVP durchgeführt wurde, wurde
jedoch ein PVP-Gehalt von 1255 ppm in der wässrigen Phase nachgewiesen.
Demnach ermöglichen die Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung die Bereitstellung (1) eines Dialysators zur Behandlung von Blut, in den
eine semipermeable Membran des Trockentyps inkorporiert ist, die vor und nach dem
Trockenen eine geringere Leistungsveränderung sowie die Vorteile aufweist,
dass sie ein geringes Gewicht hat, das Problem des Gefrierens nicht aufweist und
eine gute Wasserpermeabilität und Dialyseleistung aufweist; (2) eines Dialysators
für die Behandlung von Blut, der ein geringes Gewicht aufweist, leicht zu handhaben
ist und eine geringere Elution eines hydrophilen Polymers aufweist; und (3) eines
Verfahrens zur Herstellung einer semipermeablen Membran zur Behandlung von Blut,
die für Dialysatoren geeignet ist.
Anspruch[de]
Dialysator zur Behandlung von Blut, in den eine semipermeable Hohlfasermembran
inkorporiert ist, die ein hydrophobes Polymer und ein hydrophiles Polymer umfasst,
wobei die Wasserpermeabilität der semipermeablen Membran nach einer 24-stündigen
Trocknung bei 100 °C halb so hoch oder höher ist als vor der Trocknung
und der Dialysator folgenden Anforderungen entspricht:
(A) die Vitamin-B12-Clearance ist nicht geringer als 135 ml/min pro 1,6 m2;
und
(B) die Menge an hydrophilem Polymer, die von der semipermeablen Membran in einem
Zwangselutionstest eluiert wird, beträgt nicht mehr als 10 ppm.Dialysator nach Anspruch 1, worin die Wasserpermeabilität der semipermeablen
Membran nach der Trocknung 75 % oder mehr als vor der Trocknung beträgt.Dialysator nach Anspruch 2, worin die Wasserpermeabilität der semipermeablen
Membran nach der Trocknung 90 % oder mehr als vor der Trocknung beträgt.Dialysator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin das
hydrophobe Polymer ein Polysulfonharz ist und das hydrophile Polymer Polyvinylpyrrolidon
ist.Dialysator nach Anspruch 4, worin der Polyvinylpyrrolidongehalt in der
semipermeablen Membran, bezogen auf den Polysulfonharzgehalt, 1 bis 10 Gew.-% beträgt.Dialysator nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin die
Albuminpermeabilität nicht mehr als 3 % beträgt.Verfahren zur Herstellung eines Dialysators nach Anspruch 1, in den
eine semipermeable Membran inkorporiert ist, die ein hydrophobes Polymer und ein
hydrophiles Polymer umfasst, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
das Herstellen einer semipermeablen Hohlfasermembran aus einer Lösung, die
10 bis 20 Gew.-% eines hydrophoben Polymers und 2 bis 20 Gew.-% eines hydrophilen
Polymers umfasst,
das Trocknen der semipermeablen Membran ohne Behandlung mit einem Feuchtigkeitsspeichermittel;
und
das Sättigen der getrockneten semipermeablen Membran mit Wasser bei einem Wasseranteil
von nicht weniger als 100 % bezogen auf das Trockengewicht der semipermeablen Membran
[d.h. (Gewicht des Wassers alleine/Trockengewicht der semipermeablen Membran alleine)
× 100 %], das Bereitstellen einer Inertgasatmosphäre im Dialysator und
dann das Bestrahlen der semipermeablen Membran in der Inertgasatmosphäre mit
Gammastrahlen.Verfahren nach Anspruch 7, worin der Wasseranteil, bezogen auf das Trockengewicht
der semipermeablen Membran, nicht weniger als 100 % und nicht mehr als 600 % beträgt.Verfahren nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, worin das Inertgas Stickstoff-
oder Kohlendioxidgas ist.Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, worin der Wassergehalt
in der semipermeablen Membran im Trocknungsschritt auf einen Wert von nicht mehr
als 5 % verringert wird.Verfahren nach Anspruch 10, worin der Wassergehalt nicht mehr als 2%
beträgt.Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, worin die semipermeable
Membran eine Hohlfasermembran ist, die durch Trocken-/Nassspinnen aus einer Stammlösung,
welche 15 bis 18 Gew.-% eines hydrophoben Polymers und 4 bis 8 Gew.-% eines hydrophilen
Polymers umfasst, in einer mit Trockennebel gefüllten Trockenzone erhalten
wird.Verfahren nach Anspruch 12, worin das hydrophobe Polymer ein Polysulfonharz
und das hydrophile Polymer Polyvinylpyrrolidon ist.