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DE19856387B4 - Verfahren zur Herstellung eines Adsorbermaterials, danach hergestelltes Adsorbermaterial sowie dessen Verwendung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Adsorbermaterials, danach hergestelltes Adsorbermaterial sowie dessen Verwendung Download PDF

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DE19856387B4 DE1998156387 DE19856387A DE19856387B4 DE 19856387 B4 DE19856387 B4 DE 19856387B4 DE 1998156387 DE1998156387 DE 1998156387 DE 19856387 A DE19856387 A DE 19856387A DE 19856387 B4 DE19856387 B4 DE 19856387B4
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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Adsorbermaterials, umfassend die Schritte:
(i) das Bereitstellen mindestens einer organischen Polymermatrix als Festphase, welche ein gespanntes heterocyclisches System als funktionelle Gruppe enthält, und
(ii) das Umsetzen der Polymermatrix mit mindestens einem Polyelektrolyten, wobei unter Ringöffnung des gespannten heterocyclischen Systems der mindestens eine Polyelektrolyt durch direkte, kovalente Bindung an die Polymermatrix gebunden wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vollblutverträglichen Adsorbermaterials, das zur Entfernung von Lipoproteinen, insbesondere LDL-Cholesterinen, im extrakorporalen Kreislauf geeignet ist, ein danach hergestelltes Adsorbermaterial sowie dessen Verwendung. Genauer betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Adsorbermaterialien, worin mindestens ein Polyelektrolyt durch direkte, kovalente Bindung an eine Polymermatrix als Festphase, welche ein gespanntes heterocyclisches System als funktionelle Gruppe enthält, unter Ringöffnung, insbesondere nucleophiler Ringöffnung, des gespannten heterocyclischen Systems, beispielsweise unter Bildung einer β-Hydroxygruppe, gebunden wird.
  • Die selektive Eliminierung von pathogenen Biopolymeren in vitro und/oder ex vivo ist aus gesundheitsmedizinischen Gründen von großem Interesse. Die Techniken zur Trennung und selektiven Eliminierung einzelner Komponenten entsprechender Biopolymermischungen sind vielfältig (z.B. Präzipitation, Agglutination, Adsorption, etc.). Von erheblichem Interesse ist dabei insbesondere die selektive Eliminierung von Lipoproteinen mit einer spezifischen Dichte < 1,063 kg/l aus Blut, Plasma oder Serum. Der Grund dafür liegt darin, daß eine erhöhte Anreicherung solcher Lipoproteine mit geringer Dichte ("low density lipoproteins"), wie z.B. LDL-Cholesterine, im Blut in Verdacht steht, Atherosklerose hervorzurufen, wodurch wiederum ein erhöhtes Herzinfarktrisiko bedingt wird.
  • Bekanntlich ist die Reinigung von Vollblut in einem extrakorporalen Umlaufsystem einer solchen von Blutplasma insbesondere deshalb vorzuziehen, weil erstere apparativ wesentlich weniger aufwendig ist und die Überwachung durch zusätzliches Fachpersonal entbehrlich macht. Bei der Vollblutreinigung entfällt der verhältnismäßig große Aufwand einer vorherigen Abtrennung der Zellen (Leuko-, Erythro- und Thrombocyten), z.B. in einem Filter, die steter Überwachung bedarf.
  • Bisher fanden zur Vollblutreinigung ex vivo Adsorbentien aus Aktivkohle oder aus beschichteter Aktivkohle Anwendung, z.B. einer mit einer Lösung von Polyacrylsäure oder von Polyacrylsäure und Polyethylenimin beschichteten Aktivkohle (vgl. SU 732 207).
  • Derartige Adsorbentien aus Aktivkohle bzw. auf Basis von Aktivkohle weisen jedoch den Nachteil einer geringen mechanischen Stabilität, insbesondere bei hohen Drücken, und einer geringen Selektivität gegen über den zu entfernenden Biomakromolekülen auf.
  • Es wurden infolgedessen zahlreiche Versuche unternommen, Adsorbentien auf Basis von Kohle (sowie, wenn z.T. auch aus anderen Gründen, auf Basis anorganischer Stoffe) durch ggf. modifizierte natürliche oder synthetische Polymere zu ersetzen, die eine möglichst hohe mechanische Stabilität aufweisen und zu einer möglichst selektiven Eliminierung von insbesondere körpereigenen, vor allem pathogenen Biomakromolekülen in Körperflüssigkeiten, wie Blut, Plasma oder Serum, geeignet sind.
  • Hierbei fanden (durch Suspensionspolymerisation erhältliche) poröse Homopolymere und Co- bzw. Terpolymere von Vinylverbindungen oder Acrylaten oder Methacrylaten als Trägermaterialien besondere Beachtung.
  • Derartige Acrylsäurepolymeren sind beispielsweise unter den Bezeichnungen "TSK-Gel Toyopearl®", (Hersteller: Toyo Soda Kogyo Co. Ltd., Japan u. Toso Haas, Philadelphia, PA, USA) und "Fractogel®TSK" (Hersteller: Merck GmbH, Darmstadt) im Handel erhältlich. Es handelt sich dabei um sog. Hartgele, die infolge der Anwesenheit von OH-Gruppen hydrophil sind.
  • Die vorgenannten Acrylsäurepolymere fanden als solche, insbesondere aber nach ihrer Modifizierung (Aktivierung) durch Umsetzung mit einer Oxiranverbindung, wie z.B. Epichlorhydrin, und nachfolgender Reaktion mit NH3, einer Amino- oder Carboxylgruppen aufweisenden Verbindung oder Cyanurchlorid als Trägerstoffe Anwendung (vgl. z.B. J.Chromatogr. 239, 747-754 (1982) und Toya Soda Kenkyuhokoku 25 (2), 81-88 (1981)). Auch wurden ferner solche modifizerten Produkte als Adsorbentien oder Trägerstoffe in Adsorbentien eingesetzt, die mit Glutaraldehyd aktiviert und ggf. sodann mit NaBH4 reduziert wurden (vgl. Shinjikkenkagaku-koza, ed.S.Ishii, Maruzen, Tokyo, 141 (1978)).
  • Derartige aktivierte Trägerstoffe bieten die Möglichkeit über organische Brückenglieder verschiedener chemischer Struktur und Länge (Spacer) kovalent gebundene organische Liganden mit spezifischer Wirkungsrichtung einzuführen, so daß "maßgeschneiderte" Adsorbentien hoher Selektivität bezüglich der Biomakromoleküle, die abgetrennt werden sollen, hergestellt werden können.
  • EP-A-0 1 10 409 beschreibt u.a. ein Adsorbens für die selektive Entfernung von VLDL (Lipoprotein sehr geringer Dichte) und/oder LDL (Lipoprotein geringer Dichte) aus Körperflüssigkeiten, wie Blut und Plasma, im extrakorporalen Kreislauf, das als Trägermaterial Toyopearl® TSK der Typen HW 75, 65, 60 bzw. 55 (mit einer Korngröße von jeweils 50 – 100 μm, jedoch mit unterschiedlichen Ausschlußgrenzen) umfaßt, an das nach Umsetzung mit Epichlorhydrin ein Ligand, wie Heparin oder Chondroitinpolysulfat, kovalent gebunden wurde.
  • In der DE-OS 36 17 672 werden zahlreiche poröse Adsorbentien, u.a. auch für die selektive Eliminierung von pathogenen Biopolymeren aus wäßrigen Flüssigkeiten, z.B. Körperflüssigkeiten, wie Blut, Plasma oder Serum, beschrieben, die aus einer organischen Festphase als Trägermaterial bestehen, an die über ein kovalent gebundenes Brückenglied (Spacer), das ein mercapto-, amino- und/oder carboxylgruppenhaltiges Monomer, Oligomer oder Polymer ist, als Ligand eine Poly(carbonsäure) oder ein Derivat derselben, welches in die freie Säureform übergeführt werden kann, kovalent gebunden ist. Diese Brückenglieder (Spacer) werden an das mit einer Epoxyverbindung, wie z.B. einer Diglycidverbindung, als "Kupplungsreagens" vorbehandelte Trägermaterial, das zudem anschließend mit einer Aminoverbindung, wie z.B. NH3, umgesetzt ("derivatisiert") sein kann, gebunden. Das derart modifizierte Trägermaterial wird anschließend z.B. mit einer Poly(carbonsäure) bzw. deren Derivat umgesetzt, nachdem letztere mit einem Carbaminsäureester, wie z.B. N-Ethoxy-carbonyl-2-ethoxy-1,2-dihydrochinolin, aktiviert wurde. Das in der DE-OS 36 17 672 beschriebene Verfahren ist jedoch vom verfahrenstechnischen Ablauf äußerst aufwendig und benötigt eine Reihe kostenintensiver Spezialchemikalien.
  • Unter zahlreichen anderen werden ferner als Ligand ein Polymerisat oder Copolymerisat der Acrylsäure, und als Trägermaterial das Handelsprodukt "Fractogel®" genannt.
  • Aus GIT Fachz. Lab. 1983, 27, Seiten 380 bis 389, ist zu entnehmen, daß alle Typen von Fractogel® TSK (d.h. die Typen HW 40, 50, 55, 65 und 75 als sphärische, völlig poröse Teilchen vorliegen, deren Korngrößen beim Untertyp S im Bereich von 25 – 40 μm, und beim Untertyp F in einem solchen von 32 – 63 μm liegen. Eine Ausnahme bildet Typ HW 40 als Untertyp C, der einen Korngrößenbereich von 50 – 100 μm aufweist. Wie aus 4 vorgenannter Druckschrift jedoch ersichtlich ist, weist der Typ HW 40 eine Ausschlußgrenze von lediglich 102 bis 104 Dalton auf. Infolge der entsprechend relativ geringen Porendurchmesser ist er aber zur Abtrennung großer Biomakromoleküle (wie z.B. von LDL mit einem Molekulargewicht von > 106) unbrauchbar.
  • Unter Ausschlußgrenze wird bekanntlich das minimale Molekulargewicht eines Moleküls verstanden, das bei der Gelpermeationschromatographie nicht (mehr) in eine Pore des Adsorbens eintreten kann.
  • Aus vorgenannter Druckschrift ist auch zu ersehen, daß mit Adsorbentien geringerer Korngröße eine erhebliche Verbesserung der Trennschärfe zwischen den zu eliminierenden Biopolymeren (bei konstanter Selektivität) zu erreichen ist. Deshalb wird in der Chromatographie bei hohen Anforderungen an die Adsorptionseigenschaften bzw. Trennleistung möglichst feines, sog. "superfine" Materi al mit einem Korngrößenbereich von 20 – 50 μm verwendet.
  • Derartige, einen Spacer und als Ligand beispielsweise eine Poly(carbonsäure), wie z.B. Polyacrylsäure oder aber Polymyxine, wie Polymyxin B, aufweisende bekannte Trägermaterialien auf Basis eines Homo-, Co- oder Terpolymerisats der Acrylsäure oder Methacrylsäure, wie z.B. auf Basis der vorgenannten Handelsprodukte, können zur Entfernung von Biomakromolekülen, wie z.B. LDL und Endoxinen aus Blutplasma durchaus geeignet sein, wenn das Trägermaterial unter dem Gesichtspunkt der Porosität, d.h. der Ausschlußgrenze, ausgewählt wird, wobei hinsichtlich der Trennleistung eine möglichst geringe Korngröße angestrebt wird.
  • Bei einem Einsatz in einem extrakorporalen Kreislauf mit Vollblut sollten hingegen die Teilchen des Adsorbens eine Korngröße von mindestens 50 μm aufweisen. Dies ist dadurch bedingt, daß die im Vollblut vorhandenen größten Blutkörperchen einen Durchmesser von 20 μm besitzen, so daß das Sieb, das das Adsorbens zurückhält, eine Maschenweite von mindestens 40 μm haben muß, um die Blutzellen durchzulassen. In den mit Adsorberteilchen einer Größe von 50 μm gepackten Säulen ist der Zwischenraum zwischen den Teilchen für den Durchlaß der Blutzellen ausreichend.
  • Unerwarteterweise wurde jedoch festgestellt, daß die zuvor beschriebenen Adsorbentien auf Basis von bekannten Trägermaterialien mit einer für Vollblut erforderlichen Teilchengröße von > 50 μm und einer z.B. zur Abtrennung von LDL und Endotoxinen erforderlichen Ausschlußgrenze von wenigstens etwa 5·105 Dalton (gemessen mit Lipoprotein), die einen kovalent gebundenen Spacer und einen kovalent an letzteren gebundenen Liganden, beispielsweise eine Poly(carbonsäure), wie Polyacrylsäure oder Polymyxin B, aufweisen, zur Entfernung von Biomakromolekülen, wie z.B. LDL und Endotoxinen, aus Vollblut deshalb ungeeignet sind, weil hierbei eine völlig unerwünschte Thrombocytenaggregation auftritt.
  • Die internationale Patentanmeldung WO 89/02449 beschreibt inter alia ein Verfahren zur Herstellung von Adsorptionsmatrices für die selektive Eliminierung von pathogenen Biopolymeren. Dabei wird in einem dreistufigen Verfahren in einem ersten Schritt zunächst ein γ-glycidoxypropylsilanisiertes Silica durch Umsetzung von Silica mit γ-Glycidoxypropyltrialkoxysilan hergestellt. Im nächsten Schritt wird das derart modifizierte Silica mit einer Lösung einer α-, β- oder γ-Aminocarbonsäure, wie z.B. Lysin oder Cystein, wobei alternativ auch Oligopeptide oder Polymere von Vinylamin oder Ethylenimin oder deren Copolymerisate mit Acrylsäure, Maleinsäure, Methacrylsäure oder deren Nitrile oder Amide verwendet werden können, unter Erwärmen umgesetzt. Anschließend wird das Aminocarbonsäure-γ-glycidoxypropylsilanisierte Silica mit Heparin unter Aktivierung mit EEDQ (N-Ethoxycarbonyl-2-ethoxy-1,2-dihydrochinolin) oder Polyacrylsäure zur Bereitstellung eines Heparin-Silica- bzw. Polyacrylat-Silica-Adsorbermaterials umgesetzt. Das in der WO 89/02449 beschriebene Verfahren ist vom verfahrenstechnischen Ablauf äußerst aufwendig und benötigt eine Reihe kostenintensiver Spezialchemikalien (z.B. γ-Glycidoxypropyltrialkoxysilan, EEDQ, etc.). Ein solches Verfahren ist daher vom Kosten-Nutzen Faktor unzureichend und somit aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten ungünstig.
  • EP-B2-0 143 369 beschreibt ein poröses Adsorbermaterial zur Adsorption von Lipoproteinen niedriger Dichte, die durch eine bestimmte Porengröße bzw. Porengrößenverteilung gekennzeichnet sind. Darüberhinaus wird ein mehrstufiges Verfahren zur Herstellung solcher porösen Adsorbermaterialien angegeben, worin zunächst Silica, Glas oder ein vernetztes Copolymer auf der Basis von Vinylalkohol als Trägermaterial aktiviert wird und dann über eine kovalente Bindung eine Verbindung mit einer Silanolgruppe oder ein synthetisches Polyanion angebunden wird. Die Aktivierung erfolgt dabei in Abhängigkeit des Trägermaterials. Beispielsweise wird als synthetisches Polyanion eine mit Aminogruppen-terminierte Polyacrylsäure an ein mit γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan aktiviertes Glas gebunden. Wie bereits zuvor im Falle der WO 89/02449 angeführt, erfordert die Herstellung solcher Adsorbermaterialien einen enormen präparativen Aufwand, der den Kosten-Nutzen-Faktor signifikant reduziert.
  • DE-A 1-42 09 988 beschreibt Endotoxinadsorber auf der Basis von beispielsweise perlförmigen Celluloseprodukten und Polyethylenimin, wobei an poröse Trägermaterialien, beispielsweise aus Polysacchariden, Cellulose, Polysulfon, Polyacrylnitril oder Polyamid, als funktioneller Ligand Polyethylenimin adsorptiv, ionisch oder kovalent an die innere und/oder äußere Oberfläche des Trägermaterials gebunden wird.
  • EP-A1-0 424 698 beschreibt Absorbentien zur Eliminierung von Biomakromolekülen, insbesondere von LDL und Endotoxinen, wobei insbesondere Trägermaterialen auf Basis eines Methacrylsäure-Terpolymeren eingesetzt werden, in welche durch Aminoderivatisierung ein mehrgliedriger Spacer eingeführt wird, an den wiederum Polyacrylsäure als Ligand kovalent gebunden wird.
  • Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines im extrakorporalen Kreislauf zur Entfernung von Lipoproteinen mit niedriger Dichte, insbesondere LDL-Cholesterinen, verwendbaren Adsorbermaterials bereitzustellen, welches sich durch einfachen Verfahrensablauf, günstigen Kosten-Nutzen-Faktor und Vermeidung kostenintensiver und toxischer Spezialchemikalien auszeichnen soll. Ferner soll das Verfahren ein Adsorbermaterial liefern, das trotz der einfacheren und preisgünstigeren Herstellung hinsichtlich der selektiven Eliminierung von Lipoproteinen aus Blut, Plasma oder Serum, der Bindungskapazität, der Toxizität, z.B. Blutzellenverträglichkeit, und der mechanischen Stabilität ausgezeichnet ist und darüberhinaus ein möglichst geringes Retentionsvermögen für Thrombocyten zeigt.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen gelöst.
  • Insbesondere wird ein Verfahren zur Herstellung eines Adsorbermaterials bereitgestellt, welches die Schritte umfaßt:
    • (i) das Bereitstellen mindestens einer organischen Polymermatrix als Festphase, welche ein gespanntes heterocyclisches System als funktionelle Gruppe enthält, und
    • (ii) das Umsetzen der Polymermatrix mit mindestens einem Polyelektrolyten, wobei unter Ringöffnung, insbesondere nucleophiler Ringöffnung, des gespannten heterocyclischen Systems der mindestens eine Polyelektrolyt durch direkte, kovalente Bindung an die Polymermatrix gebunden wird.
  • Das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche Adsorbermaterial kann vorteilhaft beispielsweise unter Verwendung einer Säurefunktionalität zur Entfernung von Lipoproteinen, insbesondere LDL-Cholesterinen, im extrakorporalen Kreislauf verwendet werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich herausgestellt, daß auf Basis der Umsetzung einer Polymermatrix, welche ein gespanntes heterocyclisches System als funktionelle Gruppen enthält, mit mindestens einem Polyelektrolyten, der Säurefunktionalität aufweist, kostengünstig und mittels eines einfachen Verfahrens ein Adsorbermaterial bereitgestellt werden kann, das die zur Adsorption von Lipoproteinen, insbesondere solche mit niedriger Dichte, wie z.B. LDL-Cholesterin, erforderlichen Eigenschaften, wie z.B. hohe Selektivität, hohe Bindungskapazität, keine Thrombocytenaggregation, gute mechanische Stabilität, etc., ausgezeichnet erfüllt.
  • In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird dabei der Polyelektrolyt durch die in Folge der Nucleophilie der funktionellen Gruppe induzierte Ringöffnung des gespannten heterocyclischen Systems direkt über eine kovalente Bindung an die Polymermatrix gebunden. Wenn beispielsweise das gespannte heterocyclische System ein Epoxid ist, kann der Polyelektrolyt unter Bildung einer β-Hydroxygruppe an die Polymermatrix gebunden werden. Durch die direkte Anbindung des Polyelektrolyten an die Polymermatrix in nur einem Reaktionsschritt gemäß der vorliegenden Erfindung wird vorteilhafterweise die Einführung entsprechender Spacergruppen, wie im Stand der Technik bislang ausgeführt, überflüssig, ohne jedoch die Eigenschaften des resultierenden Adsorbermaterials in irgendeiner Weise nachteilig zu beeinträchtigen.
  • Vorzugsweise liegt im erfindungsgemäßen Verfahren die Polymermatrix in teilchenförmiger Form, insbesondere in poröser Form, vor. Die Vorgehensweise bezüglich der Umsetzung in Schritt (ii) unterliegt dabei keiner Beschränkung, jedoch wird vorzugsweise in Schritt (ii) die Polymermatrix trocken vorgelegt und anschließend der Polyelektrolyt in wäßriger Lösung zugegeben.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird vor Schritt (ii) die wäßrige Lösung des Polyelektrolyten mit Natriumhydroxid auf einen pH-Wert im Bereich von 11 bis 13, vorzugsweise pH 12, eingestellt. Durch Zugabe von Natriumhydroxid wird in situ das entsprechende Natriumsalz des Polyelektrolyten mit Säurefunktionalität erzeugt, welches leichter eine Reaktion mit dem als funktionelle Gruppen in der organischen Polymermatrix enthaltenen, gespannten heterocyclischen System eingehen kann.
  • Die Konzentration des Polyelektrolyten in der wäßriger Lösung kann beispielsweise 0,5 bis 10 Gew.-%, mehr bevorzugt zwischen 0,5 und 3 Gew.-% betragen. Der Vorteil derartiger niedriger Konzentrationsbereiche liegt darin, daß eine gegebenenfalls auftretende intermolekulare Vernetzung zwischen diskreten Polymerisaten vermieden wird.
  • Vorzugsweise weist der Polyelektrolyt Carbonsäure- und/oder Sulfonsäurefunktionalität auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird als Polyelektrolyt Poly(meth)acrylsäure eingesetzt. Der Ausdruck Poly(meth)acrylsäure bzw. entsprechende Ausdrücke, wie nachfolgend in der vorliegenden Erfindung verwendet, stehen für solche Verbindungen, die entweder von Acrylsäure oder von Methacrylsäure abgeleitet sein können. Eine erfindungsgemäß geeignete Poly(meth)acrylsäure weist beispielsweise ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 102 g/mol bis 107 g/mol auf.
  • Erfindungsgemäß wird in Schritt (i) mindestens eine organische Polymermatrix als Festphase bereitgestellt, welche ein gespanntes heterocyclisches System als funktionelle Gruppen enthält. Vorzugsweise ist das gespannte heterocyclische System ein Dreiring, ausgewählt aus der Gruppe von Epoxiden, Aziridinen und Episulfiden. Die vorgenannten Gruppen können dabei unsubstituiert oder mit Alkyl-, Aryl-, Aralkyl- oder entsprechenden Silicium-organischen, wie z.B. Trial kylsilyl- oder Triarylsilylresten, substitituiert sein. Insbesondere bevorzugt ist das gespannte heterocyclische System ein Epoxid. Wenn beispielsweise das gespannte heterocyclische System ein Epoxid ist und der Polyelektrolyt Carbonsäurefunktionalität aufweist, so wird im Schritt (ii) gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Ringöffnung des Epoxids der Polyelektrolyt über eine β-Hydroxyester-Bindung kovalent an die organische Polymermatrix, d.h. die Festphase, gebunden.
  • Vorzugsweise wird die Umsetzung in Schritt (ii) über einen Zeitraum von 8 bis 12 Stunden bei Umgebungstemperatur unter mechanischer Umwälzung, beispielsweise Rühren oder Schütteln in dafür vorgesehenen, im Handel erhältlichen Vorrichtungen, durchgeführt. Anschließend wird das derart beschichtete Polymerisat mit Wasser und üblichen Waschlösungen, beispielsweise Wasser und Phosphatpufferlösung, und zum Ende des Waschvorgangs mit isotonischer Kochsalzlösung, behandelt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die in Schritt (i) bereitgestellte Polymermatrix ein durch Perlpolymerisation der monomeren Einheiten
    • (A) (Meth)acrylamid in einer Menge von 10 bis 30 Gew.-%,
    • (B) N,N'-Methylen-bis(meth)acrylamid in einer Menge von 30 bis 80 Gew.-% und
    • (C) Allylglycidylether und/oder Glycidyl(meth)acrylat in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-%,
    hergestelltes, statistisches Copolymerisat. Besonders bevorzugte, im Rahmen der vorliegenden Erfindung geeignete Polymermatrices als Festphasen schließen Oxiran acryl beads Eupergit® C 250 L bzw. Eupergit® FE 162 (ein Copolymer aus Methacrylamid, Allylglycidylether and N,N'-Methylen-bis-Methacrylamid), erhältlich von Röhm GmbH, ein.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt gegenüber den im Stand der Technik bekannten vollblutverträglichen Verfahren den Vorteil, daß es einerseits keine kostenintensiven Spezialchemikalien erfordert und andererseits kürzere Re aktionszeiten ermöglicht, wodurch ein deutlich günstigerer Kosten-Nutzen-Faktor erzielt wird. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche Adsorbermaterial ist darüberhinaus durch eine direkte kovalente Bindung des Polyelektrolyten, beispielsweise eine β-Hydroxyester-Bindung, an die organische Polymermatrix, d.h. die Festphase, gekennzeichnet. Das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältliche Adsorbermaterial enthält somit keinen Spacer, wie bisher im Stand der Technik vorgesehen, ohne jedoch die wesentlichen Adsorbereigenschaften, wie hohe Bindungskapazität, hohe Selektivität unter Vermeidung einer Thrombocytenaggregation und gute mechanische Stabilität, zu beeinträchtigen. Demgemäß wird zum einen die Charakterisierung des aus dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Adsorbermaterials vereinfacht und zum anderen der Prozeßablauf vorteilhaft verkürzt, infolgedessen die Produktionskapazität erhöht wird.
  • Das nachfolgende Beispiel soll die vorliegende Erfindung näher erläutern, ohne sie jedoch in irgendeiner Weise zu beschränken.
  • Beispiel
  • Als organische Polymermatrix wurde Eupergit C 250 L mit einem Porendurchmesser von etwa 240 nm und einem Gesamtporenvolumen von etwa 1,51 ml/g als Festphase bereitgestellt. Die Polymermatrix wurde in einem Glaßgefäß trocken vorgelegt.
  • Durch Zugabe von 19 g 4N Natronlauge wurden 150 g 3%ige Polyacrylsäure (Mw PAA = 1,2·106 g/mol) auf pH 12 eingestellt, wodurch in situ das Natriumsalz erzeugt wird. Die auf diesen pH-Wert eingestellte Lösung der Polyacrylsäure wurde zu 25 g der trocken vorgelegten Polymermatrix zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 8 h bei Umgebungstemperatur geschüttelt. Anschließend wurde das derartig beschichtete Polymerisat mit Wasser, Phosphatpufferlösung und abschließend mit isotonischer Kochsalzlösung gewaschen.
  • Der Erfolg der Beschichtung wurde anschließend durch eine LDL-Cholesterin-Bindungskapazitätsbestimmung überprüft. Dazu wurden die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polymerisate autoklaviert, anschließend in kleine Säulen gepackt und mit Vollblut in Kontakt gebracht.
  • Anschließend wurde der Einfluß der Konzentration der eingesetzten Polyacrylsäurelösung sowie der Einfluß des pH-Wertes bei der Beschichtung auf die Bindungskapazität des durch das erfindungsgemäße Verfahren erhältlichen Adsorbermaterials bestimmt.
  • Beispiel 2:
  • Das Vorgehen von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 5,2 g 4N NaOH zu 140 g 1%iger PAA unter Einstellung auf pH 7 zugegeben wurden.
  • Beispiel 3:
  • Das Vorgehen von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 16 g 4N NaOH zu 150 g 3%iger PAA unter Einstellung auf pH 7 zugegeben wurden.
  • Beispiel 4:
  • Das Vorgehen von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß 6,5 g 4N NaOH zu 150 g 1%iger PAA unter Einstellung auf pH 12 zugegeben wurden.
  • 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung hinsichtlich der Bestimmung der LDL-Cholesterin-Adsorptionskapazität an mit Polyacrylsäure beschichteten Polymerisaten gemäß dem vorhergehenden Beispiel, extrapoliert aus 9 Meßwerten.
  • Die Auswertung der Blutversuche zeigt, daß die Polyacrylsäure unter schonenden Bedingungen und kurzer Reaktionszeit gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung an die Festphase gebunden wird. Das erfindungsgemäß erhaltene Adsorbermaterial zeigt ausgezeichnete Adsorptionskapazitätswerte bezüglich LDL-Cholesterin.
  • Tabelle 1 zeigt einen Vergleich eines erfindungsgemäß hergestellten Adsorbermaterials mit einem in der vorstehend angeführten EP-0 143 369 beschriebenen Adsorbermaterial. Wie aus Tabelle 1 ersichtlich wird, zeigt das erfindungsgemäß hergestellte Adsorbermaterial eine deutlich höhere Selektivität bezüglich LDL-Cholesterinen. Tabelle 1
    Figure 00130001

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Adsorbermaterials, umfassend die Schritte: (i) das Bereitstellen mindestens einer organischen Polymermatrix als Festphase, welche ein gespanntes heterocyclisches System als funktionelle Gruppe enthält, und (ii) das Umsetzen der Polymermatrix mit mindestens einem Polyelektrolyten, wobei unter Ringöffnung des gespannten heterocyclischen Systems der mindestens eine Polyelektrolyt durch direkte, kovalente Bindung an die Polymermatrix gebunden wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Polymermatrix in teilchenförmiger Form vorliegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei die Polymermatrixteilchen porös sind.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Polymermatrix in Schritt (ii) trocken vorgelegt wird und zur Umsetzung anschließend der Polyelektrolyt in wäßriger Lösung zugegeben wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei vor Schritt (ii) die wäßrige Lösung des Polyelektrolyten mit Natriumhydroxid auf einen pH-Wert im Bereich von 1 1 bis 13 eingestellt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Konzentration des Polyelektrolyten in der wäßriger Lösung 0,5 bis 10 Gew.-% beträgt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Umsetzung über einen Zeitraum von 8 bis 12 Stunden bei Umgebungstemperatur unter mechanischer Umwälzung durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Polyelektrolyt Carbonsäure- und/oder Sulfonsäurefunktionalität aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Polyelektrolyt Poly(meth)acrylsäure ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Poly(meth)acrylsäure ein Gewichtsmittel des Molekulargewichts von 102 g/mol bis 107 g/mol aufweist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das gespannte heterocyclische System ein Dreiring, ausgewählt aus der Gruppe von Epoxiden, Aziridinen und Episulfiden, ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das gespannte heterocyclische System ein Epoxid ist.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die in Schritt (i) bereitgestellte Polymermatrix ein durch Perlpolymerisation der monomeren Einheiten (A) (Meth)acrylamid in einer Menge von 10 bis 30 Gew.-%, (B) N,N'-Methylen-bis(meth)acrylamid in einer Menge von 30 bis 80 Gew.% und (C) Allylglycidylether und/oder Glycidyl(meth)acrylat in einer Menge von 10 bis 20 Gew.-% hergestelltes, statistisches Copolymerisat ist.
  14. Adsorbermaterial, erhältlich nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13.
  15. Verwendung des Adsorbermaterials nach Anspruch 14 zur Entfernung von Lipoproteinen im extrakorporalen Kreislauf.
  16. Verwendung nach Anspruch 15, wobei die Lipoproteine LDL-Cholesterine sind.
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