DE2705733C2

DE2705733C2 - Dialysemembran für die Hämodialyse

Info

Publication number: DE2705733C2
Application number: DE2705733A
Authority: DE
Inventors: Gustav 5600 Wuppertal Dünweg; Werner Dipl.-Chem. Dr. Henne
Original assignee: Akzo GmbH
Current assignee: Akzo Patente 5600 Wuppertal De GmbH
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1982-07-22
Also published as: DE2705733A1; BE863833A

Description

Gegenstand li.-r Erfindung ist eine Dialysemembran für die Hämodialyse aus Cellulose die aus Cuoxamcelluloselösungen regeneriert wrrde.

Als Dialysemembran für den Ersatz in künstlichen Nieren sind die aus regenerierter Cellulose aus Cuoxamlösungen von besonderer Bedeutung, weil bei diesen die hydrodynamische und diffusive Permeabilität für Metabolite des menschlichen Organismus im richtigen Verhältnis stehen. Dialysemembranen für die Hämodialyse werden im allgemeinen mit einer Wanddicke von 5— ΙΟΟμπι hergestellt. Es sind aber auch schon Dialysemembranen hergestellt worden, die weniger als 5 μΐπ dick waren.

Bei Dialysemembranen, die aus Cellulose durch Ausfällen aus Cuoxamcelluloselösungen hergestellt werden, besteht die Gefahr des Auftretens von Leckstellen, die deshalb entstehen, weil ungelöste Teile aus Cu(OH)₂ und SiO₂ sich bei der hohen Viskosität der Celluloselösungen nur schwer abtrennen lassen. Solche Teilchen mit einer Größe von 1 bis 10 μπι verbleiben in der Membran und bilden beim Durchdringen im Verlaufe der Anwendung Leckstellen. Derartige Leckstellen stellen für einen Patienten eine Gefahr dar und können zu lebensbedrohlichen Situationen führen.

B'slicr wurde versucht, die Gefahren von Leckstellen in den Dialysemembranen möglichst weitgehend durch sehr genaue Kontrollen, die aufwendig sind und trotzdem nicht die notwendige Sicherheit mit sich bringen, zu bannen.

Es bestand nun die Aufgabe, die Dialysemembran aus Cellulose, die aus Cuoxamlösungen regeneriert wurde, so zu gestalten, daß Kontrollen auf Leckstellen und leckstellengefährdete Membranteile überflüssig werden und doch eine praktisch absolute Sicherheit erzielt wird, weil Leckstellen nun nicht mehr auftreten können.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Membran hergestellt worden ist, indem 2 oder mehrere Cuoxamcelluloselösungen durch eine mindestens zwei getrennt gespeiste Schlitze enthaltende Spinndüse ausgepreßt werden und die die verschiedene Schlitze der Spinndüse verlassenden Siröme unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse zusammengeführt und nach Durchlaufen einer Luftstrecke von dem 15- bis 500fachen Abstand der Düsenschlitze voneinander in das Fällbad geleitet werden.

ίο Beim schichtweisen Aufbau der Dialysemembran können zwar noch in einer der Schichten ungelöste Partikel vorkommen, jedoch können diese höchstens die Schicht perforieren, in die sie eingebettet sind. Bevorzugt wird die Schicht an der Blutseite dünner als

is die anderen Schichten ausgebildet

Eine durch die gesamte Membran durchgehende Perforation findet nicht statt. Sie könnte theoretisch nur dann entstehen, wenn zufällig in allen Schichten an genau der gleichen Stelle sich unlösliche Partikel festsetzen. In der Praxis wird ein solches Ereignis jedoch noch zusätzlich dadurch verhindert, daß sich beim Auspressen die Partikel gegeneinander verschieben und deshalb nicht an der gleichen Stelle der Membran festsetzen.

Die erfindungsgemäßen Dialysemembranen lassen sich nicht nur in Flachfolienform herstellen. Eine große Zahl von Dialysatoren arbeitet in besonderem Maße mit Schlauchfolien, bei denen das Blut durcii das Innere des Schlauches geleitet wird. Die erfindungsgemäßen Dialysemembranen lassen sich in vorteilhafter Weise auch in Form von Schlauchfolien herstellen. Für Flachfolien und Schlauchfolien, für die relativ grob gebaute Düsen Verwendung finden, beträgt die Luftstreckc in bevorzugter Weise das 15- bis 50fache des Abstandes der Düsenschlitze voneinander.

In der letzten Zeit haben sich in steigendem Maße künstliche Nieren durchgesetzt, bei denen die Dialysemembran als Hohlfaden ausgebildet ist. Die stark verringerte Baugröße von solchen Dialysatoren, die durch den Einsatz von Hohlfaden ermöglicht wurde, eröffnet Möglichkeiten, künstliche Nieren zu schaffen, die vom Patienten mit sich geführt werden kennen.

Die erfindungsgemäßen Dialysemembranen lassen sich auch als Hohlfaden ausbilden. Der Durchmesser der Hohlfaden beträgt dabei 50—1000 μπι, wobei die Wanddicke 5— ΙΟΟμτη betragen kann. Die Hohlfäden sind so hergestellt, daß die Luftstrecke den 150- bis 500fachen Abstand der Düsenschlitze voneinander beträgt. Der Abstand der Düsenschlitze voneinander kann in weitem Umfange variieren, da sich dieser Abstand nach den Notwendigkeiten der bestehenden Anlage richtet.

Die Schichten können in gleicher oder auch unterschiedlicher Dicke gestaltet werden. Beispielsweise beträgt die Dicke jeder Schicht ca. 5 — 10 μηι.

Einzelne Schichten können dabei auch nur I —3 μηι betragen.

Hergestellt worden sind die erfindungsgemäßen Dialysemembranen dadurch, daß zwei oder mehrere Cuoxamlösungen durch eine mindestens zwei getrennt gespeiste Schlitze enthaltende Spinndüse ausgepreßt werden und die die verschiedenen Schlitze der Spinndüse verlassenden Ströme unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse zusammengeführt und nach Durchlaufen einer Luftstrecke von dem 15- bis 500fachen Abstand der Düsenschlitze voneinander in das Fällbad geleitet werden. Durch die im Fällbad eintretende Koagulation werden die verschiedenen, von

der Düse kommenden Ströme als Schichten fest aneinanderheftend verbunden.

Die weitere Aufarbeitung geschieht in der vom Kupferammoniakverfahren bekannten Arbeitsweise analog und es können die gleichen Fällbäder und Waschflüssigkeiten Verwendung finden, wie sie aus dem Kupferammoniakverfahren bekannt sind.

Die Dicke der einzelnen, die Dialysemembran bildenden Schichten wird sowohl durch die Schlitzbreite, die Viskosität der Cuoxamlösungen und durch die Länge der Lufistrecke beeinflußt

Die erfindungsgemäße, aus mehreren Schichten aufgebaute Dialysemembran erfüllt sowohl hinsichtlich der Ultrafiltrationsleistung, als auch hinsichtlich der Clearance-Werte die an eine, für die Hämodialyse geeignete, Dialysemembran gestellten Anforderungen. Durch die Erfindung ist es möglich geworden, auch bei Anwendung des Kupferammoniakverfahrens Leckstellen innerhalb der Membran zu verhindern, was zu einer erheblich gestiegenen Betriebssicherheit der mit den erfindungsgemäßen Membranen ausgerüsteten Dialysatoren führte.

in manchen Fällen isl es erwünscht, zur Beeinflussung der Dialyseeigenschaft, thrombogener Eigenschaften und aus anderen Gründen, modifizierte Cellulose, beispielsweise veresterte oder verätherte Cellulosen einzusetzen oder die Cellulose in anderer Weise chemisch zu modifizieren. In solchen Fällen ist es häufig nicht notwendig, die gesamte Membranwand aus der modifizierten Cellulose herzustellen. Deshalb kann in Ausgestaltung der Erfindung die auf der Blutseite angeordnete Schicht der Dialysemembran ganz oder teilweise aus einer modifizierten Cellulose bestehen.

Beispiel

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Vergleich der Leckhäufigkeit bei üblichen Hohlfaden mit den erfindungsgemäßen Hohlfaden.

Es ist bekanntlich außerordentlich schwer, eine große Menge Hohlfaden auf Lecks zu prüfen, solange diese noch nicht in Module mit abgedichteten Kopfenden eingebaut sind. Wegen großer Schwankungsbreite in den auftretenden Lecks sind aber große Spulenzahlcn erforderlich, andererseits treten beim Weiterverarbeiten von Spulen zu Modulen immer prozeßbedingte Lecks auf, die das Resultat beeinflussen. Es wurde deshalb zu diesem Zweck eine direkte Zählmethode der Lecks angewandt. Diese beruht auf der Tatsache, daß die hohlraumbildende Flüssigkeit des Hohlfadens durch die Erwärmung in der Trockenzone während der Herstellung einen erhöhten Flüssigkeitsdruck ausübt. der sie an einer Leckstelle des Fadens austreten läßt. Die wenn auch kleine ausgetretene Flüssigkeitsmenge benetzt an der Austrittstelle eine vom Faden überlaufende mit Gummi beschichtete Walze und verdunkelt dieselbe wie ein Wassertropfen auf Papier. Alle von einer Maschine kommenden Hohlfäden überlaufen als parallele Fadenschar die Walze.

Ein Beobachter notiert die auftretenden »Feuchtstellen« und beseitigt sie sofort durch Abwischen mit einem mit Äthanol getränkten Lappen, so daß die Stelle wieder »zählbereit« ist. Auf diese Weise können L eckstellen in der Hohlfaser sicher und unbeeinflußt von spateren evtl. schädigenden Manipulationen erkannt werden.

Eine in Produktion befindliche Hohlfaden-Maschine, die mit Einfachdüsen ausgestattet war und eine Hohlfadentype mit einer Wanddicke von 11 μπι und einem Innendurchmesser von 200 μηι unter Verwen· dung der hohlraumbildenden Flüssigkeit »Isopropylmyristat« wurde hinter der Trockenzone mit einem Walzenpaar mit Gummi-Beschichtung ausgestattet, über das alle Fäden mit 180° (Jmschlingung geführt wurden.

An fünf aufeinanderfolgenden Tagen einer kontinuierlichen Produktion wurden jeweils während des gesamten Zeitraumes zur Herstellung von 250 Spulen mit je 10 km Fadenlänge die an den Umschlingungswalzen sichtbaren »Flecke« gezählt.

Die Tabelle enthält unter 1 die registrierten Fehlstellen eines jeden Tages, deren Summe, Variationsbreite und die Umrechnung auf Membranfläche je Leckstelle.

Dann wurde die gleiche Maschine umgerüstet auf Doppelschichtspinndüsen, eingestellt auf die gleiche Gesamtwanddicke von 11 μπι und den Innendurchmesser 200 μηι. Diese Spinnung erfolgte ebenfalls über fünf Tage vollkontinuierlich und es wurde die gleiche Zählmethode der Fehlstellen angewandt wie oben dargestellt

Die Ergebnisse dieser Versuchsreihe sind im 2. Teil der Tabelle aufgeführt.

Tabelle

Spinnung einschichtige Dialysehohlfädenmembranen

250 Spule.) ä 10 km entsprechen Fläche F ■-= 4000 m²

	gezählte Leckstellen
I.Tag	42
2. Tag	23
3. Tag	49
4. Tag	31
5. Tag	34
Mittel	35,8
Leckrate:	1 Leck je 1!Om-'
Standardabweichung
SD:	10
Variationskoeffi
zient VK:	28%

2. Spinnung doppelschkhtige Dialysehohlfadenmembranen
250 Spulen ä 10 km F = 4000 m-'

	gezählte Lecksteilen	hohifadenmembranen
1. Tag	4	ergab 1 Leck auf
2. Tag	4	110 m² Faserfläche
3. Tag	3	mit einem Varia
4. Tag	4	tionskoeffizienten
^r> Tag	4
Mittel:	3.8
Leckrate:	1 Leck je 105Om²
SD	0,38
VK	10.5%
Das Ergebnis:
Die Spinnun^ ein
schichtiger Dialyse-

28%.

Die Spinnung cJoppel-

schichtiger Dialyse-

hohlfadcnmembranen

ergab I Leck auf

1050 nV F'aserflache

und einen Varia-

tionskocffizienlen

von 10%.

Der Unterschied zwischen beiden Mittelwerten für die Membranfläche ist signifikant.

Die rig. I bis 5 dienen der weiteren Flrlaiiterung der Frfindung.

In der F ι g. I stellt I die Zuführung fiir eine hohlraumbildende Flüssigkeit, beispielsweise Isopropvlmyristat. die im allgemeinen bis zur Verwendung der Dialysemembran im Hohlfaden verbleibt, bei einer für die Herstellung einer /weischichtenhohlfadcndialysemembran geeigneten Düse dar. Durch die rinyformicen Schlitze (2, 2') werden gleiche oder auch unterschiedliche C'uoxamcellulosclösungen ausgepreßt. Die Lösungen können sich durch chemische Modifikation der Cellulose oder aber auch durch die Viskosität der Lösungen unterscheiden.

In der F i g. 2 wird eine für eine Dreischichtenschlaiirhfolienmemhran geeignete Düse gezeigt, bei der der Rohranschluß 4 dazu dient, dem Inneren der Schlauchfolie ein Gas bzw. eine Flüssigkeit z. B. Wasser zuzuführen. Durch die Schlitze (2, 2' und 2") werden gleiche oder unterschiedliche Cuoxamlösungen ausgepreßt, wobei hier prinzipiell das gleiche gilt wie bei den Hohlfaden.

F ι g. j zeigt den Querschnitt einer erfindungsgema Ilen Dialysemembran in Form eines Zweischichtenhohlfadens. 4 und 4" stellen dabei die sersihiedenen Schichten eier Hohlfadendialysemembran dar.

I ι g. ·( zeigt den Querschnitt einer aus drei Schichten aufgebauten Dialysemembran in Schlauchfolienform, wobei 5, 5' und 5" die einzelnen Schichten darstellen.

Fig."; zeigt den Querschnitt einer crfindungsgcmäßen Dialysemembran in Form einer Flachfolie, worin 6 und 6' die einzelnen Schichten darstellen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dialysemembran für die Hämodialyse aus Cellulose, d ä*d u r c h gekennzeichnet, daß sie hergestellt worden ist, indem 2 oder mehrere Cuoxamcelluloselösungen durch eine mindestens zwei getrennt gespeiste Schlitze enthaltende Spinndüse ausgepreßt werden und die die verschiedene Schlitze der Spinndüse verlassenden Ströme unmittelhar nach dem Austritt aus der Düse zusammengeführt und nach Durchlaufen einer Luftstrecke von dem 15- bis 500fachen Abstand der Düsenschlitze voneinander in das Fällbad geleitet werden.

2. Dialysemembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Folienschlauch ausgebildet ist und daß sie hergestellt worden ist, indem eine Luftstrecke von dem 15- bis 50fachen Abstand der Düsenschlitze voneinander durchlaufen wurde.

3. Dialysemembran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Hohlfaden ausgebildet ist und daß sie hergestellt worden ist, indem eine Luftstrecke von dem 150- bis 5C)0fachen Abstand der Düsenschlitze voneinander durchlaufen wurde.

4. Dialysemembran nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Blutseite angeordnete Schicht der Dialysemembran ganz oder teilweise aus einer modifizierten Cellulose besteht.