Als osmotisches Agens in der Peritonealdialyse wurde bislang überwiegend Glucose eingesetzt. Diese hat sich. insbesondere bei kurzzeitig intermittierender Anwendung (Verweilzeit ca. 2 bis 3 Stunden) bewährt, ist nicht giftig, verträgt sich gut mit den anderen Inhaltsstoffen der Dialyselösung und ist unter nicht alkalischen Bedingungen dampfsterilisierbar. Darüber hinaus ist Glucose relativ kostengünstig.

Dennoch stellt Glucose kein ideales Agens dar, da es im Verlauf einer Peritonealdialyse zu unerwünschten Nebenwirkungen kommen kann. So führen notwendigerweise unphysiologisch niedrige pH-Werte und hyperosmolare Lösungen zu Irritationen. Wegen schneller Reabsorption ins Blut stellen sich hohe Blutzucker- und Blutfettwerte ein. Daher lässt sich die Ultrafiltrationsleistung nur über relativ kurze Zeitspannen aufrechterhalten.

Außer der Vermeidung von Nebenwirkungen und einer zu hohen Belastung der Peritonealmembran (durch häufigen Wechsel der Dialyselösung nimmt das Risiko einer Peritonitis zu) war es gerade bei der kontinuierlichen ambulanten Peritonealdialyse (nachstehend auch CAPD genannt) angezeigt, Glucose durch ein Agens zu ersetzen, welches eine längere Verweilzeit der Dialyselösung im Peritonealraum zulässt und damit die Belastung des Patienten reduziert. Man machte sich dabei die Erkenntnis zunutze, dass eine ausreichende Ultrafiltrationsleistung und Abreicherung ("Clearance") von Lösungen nicht allein durch Einstellen eines osmotischen Drucks erzielt wird, sondern auch durch den von Makromolekülen hervorgerufenen sog. kolloidosmotischen Druck. Dadurch wurden Dialyselösungen auch im isoosmolaren bzw. hypoosmolaren Bereich anwendbar.

Hierzu werden u. a. Glucose-Polymere eingesetzt, welche mittels Hydrolyse nichtmodifizierter Kornstärke gewonnen werden und Molekulargewichte von ca.

20.000 aufweisen (Icodextrin).

Die Verweilzeiten solcher Dialyselösungen betragen etwa 8 bis 12 Stunden. Mittels aktiver Aufnahme über das lymphatische System werden zwar auch Makromoleküle reabsorbiert und sodann abgebaut, die Abbauprodukte in Form von Maltose und Glucose-Oligomeren werden jedoch als unkritisch angesehen.

Ein wesentlicher Nachteil solcher hydrolysierter Stärkefraktionen ist jedoch darin zu sehen, dass das Molekulargewicht limitiert wird durch die mit wachsendem Molekulargewicht abnehmende Wasserlöslichkeit und damit nicht im für die angestrebte Anwendung optimalen Bereich liegt. Ferner neigen gering verzweigte oder unverzweigte Stärkefragmente zur Retrogradation-allgemein bekannt für den Amyloseanteil von Stärke-und können zu unerwünschten Ausfällungen führen.

Dies trifft umso mehr zu, wenn amylosereiche Stärken als Ausgangsbasis der Hydrolysate gewählt werden. Außerdem neigen maltodextrinähnliche Stärkeprodukte unter Autoklavierungsbedingungen zur Bildung von unerwünschten und u. U. schädlichen Nebenprodukten, wie Formaldehyd und Aldonsäuren.

Ein weiteres im Stand der Technik für die Ausbildung eines kolloidosmotischen Drucks prinzipiell einsetzbares Agens ist die als onkotisches Medium wirksame Hydroxyethylstärke (HES).

HES stellt das derzeit modernste und am weitesten verbreitete Volumenersatzmittel dar. Neben unterschiedlichen Zusammensetzungen des Fertigproduktes wird der Wirkstoff in verschiedenen Varianten eingesetzt, welche sich durch ihr Molekulargewicht sowie durch Substitutionsgrad und-muster unterscheiden.

Hydroxyethylstärken zeichnen sich grundsätzlich gegenüber anderen Volumenersatzmitteln, wie Gelatine, Dextranen oder künstlichen Kolloiden, durch eine hohe Verträglichkeit aus, die darauf beruht, dass als Ausgangsmaterial für HES Wachsmaisstärke dient, ein spezieller Stärketyp, der zu über 98% aus Amylopektin besteht, das in seinem chemischen Aufbau Ähnlichkeit mit dem körpereigenen Reservestoff Glykogen aufweist. Die restlichen ca. 2% bestehen aus wenig bzw. kaum verzweigter Amylose.

Wie Glykogen ist Amylopektin aus Glucoseeinheiten aufgebaut, welche im Grundgerüst über a-1,4-Verknüpfungen und an den Verzweigungsstellen über a- 1,6-Verknüpfungen miteinander verbunden sind. Amylopektin mit ca. 5% a-1,6- Verknüpfungen (an etwa jeder 20. Glucoseeinheit) ist jedoch noch deutlich weniger verzweigt als Glykogen mit 10 bis 16% a-1,6-Verknüpfungen (jede 6. bis 10.

Glucoseeinheit). Amylopektin ist nicht wasserlöslich. Wäre es dies, würde es durch körpereigene Amylasen rasch abgebaut werden und wirkungslos bleiben. Durch beispielsweise mit Ethylenoxid oder Propylenoxid erfolgte Veretherung wird das Amylopektin wasserlöslich, wobei zusätzlich-in Abhängigkeit vom Substitutionsgrad (Veretherungsgrad) -der Abbau durch Amylase verlangsamt wird, was dann zusammen mit dem eingestellten Molekulargewicht die erwünschte Wirkungsdauer im Einsatz z. B. als Volumenersatzmittel von HES bestimmt.

Ein gravierender Nachteil aller bekannten hydroxyethylierten bzw.

-hydroxypropylierten Stärketypen ist also darin zu sehen, dass durch die mehr oder weniger starke Substitution durch Hydroxyethyl-bzw. Hydroxypropylgruppen ein vollständiger Abbau durch Amylase erschwert wird oder nicht möglich ist. In Folge davon bleiben im Organismus Restfragmente zurück, welche nur sehr langsam eliminiert werden oder in diversen Organen/Geweben, wie z. B. Milz, Leber und Lunge gespeichert werden. Dies kann sich besonders kritisch bei höherer und/oder längerfristiger Dosierung auswirken. Es wird vermutet, dass die bekannten Nebenwirkungen, wie Flankenschmerz oder Juckreiz, darauf zurückzuführen sind.

Untersuchungen mit HES-Typen im Molekulargewichtsbereich von 40.000 bis 450.000 und Substitutionsgraden von 0,5 und 0,7 zum Einsatz in der Peritonealdialyse ergaben, dass reabsorbierte HES und Bruchstücke davon in Milz, Lunge und Leber gespeichert werden, so dass der Einsatz von HES als kolloidosmotisches Agens als nicht unproblematisch einzustufen ist. Diese unerwünschte Speicherung von HES ist darauf zurückzuführen, dass auf Grund der hohen Substitution kein vollständiger Abbau von HES durch die körpereigene Amylase gewährleistet ist.

Eine Verbesserung hinsichtlich des Speicherproblems brachte ein HES-Typ der Spezifikation 130/0,4, dessen Substitutionsmuster durch ein spezielles Herstellungsverfahren so optimiert werden konnte, dass der für den Angriff von Amylase relevante Anteil an Hydroxyethyl-Seitengruppen beibehalten, gleichzeitig jedoch der Gesamtsubstitutionsgrad erniedrigt wurde.

Die Speicherung von HES-Restfragmenten in Organen/Geweben liess sich damit zwar deutlich reduzieren, konnte jedoch nicht vollständig unterdrückt werden.

Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, ein Agens zur Verfügung zu stellen, welches über die vorteilhaften Eigenschaften der im Stand der Technik bekannten Hydroxyethyl-bzw. Hydroxypropylstärken verfügt, daneben jedoch die nachteiligen Eigenschaften der Speicherung von Restfragmenten in Organen und Geweben nicht mehr aufweist.

Es wurde gefunden, dass die Aufgabe mit einem hochverzweigten, nicht oder niedrig substituierten Stärkeprodukt gelöst werden kann, d. h. mit einer Stärke, die einen signifikant höheren Verzweigungsgrad als Amylopektin aufweist bzw. über den a-1, 6-Verzweigungsgrad von Glykogen verfügt bzw. diesen noch übertrifft und-falls substituiert-einen Substitutionsgrad MS von nur bis zu 0,3, vorzugsweise von 0,05 bis 0,3 aufweist.

Unter dem Begriff MS (molare Substitution) wird die durchschnittliche Anzahl der Hydroxyethyl-bzw. Hydroxypropylgruppen pro Anhydrogluoseeinheit verstanden.

Die MS wird üblicherweise ermittelt über die Bestimmung des Gehaltes an Hydroxyethyl-bzw. Hydroxypropylgruppen einer Probe und der rechnerischen Umlegung auf die darin enthaltenen Anydroglucoseeinheiten. Die MS kann auch gaschromatographisch bestimmt werden.

Der Verzweigungsgrad kann über eine gaschromatographische Methylierungsanalyse als Mol% der a-1, 4, 6-glykosidisch verknüpften Anhydroglucosen im Polymer bestimmt werden. Bei dem Verzweigungsgrad handelt es sich in jedem Falle um einen Mittelwert, da die erfindungsgemäßen Stärkeprodukte polydisperse Verbindungen sind.

Die Glukoseeinheiten in Stärke und Glycogen bzw. im erfindungsgemäßen Produkt sind über a-1, 4 und a-1,6-Bindungen verknüpft. Unter dem Verzweigungsgrad versteht man den Anteil der a-1, 4,6-verknüpften Glucoseeinheiten in mol% der Gesamtheit aller Anhyroglucosen.

Das C2/C6-Verhältnis drückt das Verhältnis oder Substitution an C-2 zu der an C-6 aus.

Die erfindungsgemäßen Stärkeprodukte weisen einen Verzweigungsgrad von 8% bis zu 20 % auf, was man durch einen Transglucosidierungsschritt mit Hilfe von Verzweigungsenzymen erreichen kann. Als Startmaterial hierzu kann im Prinzip jede Stärke herangezogen werden, bevorzugt jedoch Wachsstärken mit einem hohen Anteil an Amylopektin bzw. die Amylopektinfraktion selbst. Der für den erfindungsgemäßen Einsatz erforderliche Verzweigungsgrad der Stärkeprodukte liegt im Bereich von 8 % bis 20 %, ausgedrückt als mol-% der Anhydroglukosen.

Dies bedeutet, dass die im Sinne der Erfindung nützlichen Stärkeprodukte im Mittel alle 12,5 bis 5 Glukoseeinheiten eine a-1,6-Bindung und damit einen Verzweigungspunkt aufweisen.

Bevorzugt werden Stärkeprodukte mit einem Verzweigungsgrad von mehr als 10% bis 20% und insbesondere von 11 bis 18%. Je höher der Verzweigungsgrad desto höher ist die Löslichkeit der erfindungsgemäßen Stärkeprodukte, sowie die biologische Verfügbarkeit dieser gelösten Stärkeprodukte im Körper.

Besonders bevorzugt sind nicht modifizierte Stärkeprodukte mit einem Verzweigungsgrad von mehr als 10%, insbesondere von 11 % bis 18%.

Die erfindungsgemäßen Stärkeprodukte können durch gezielten enzymatischen Aufbau mittels sogenannter Verzweigungs-oder Transfer-Enzyme gegebenenfalls gefolgt von einer teilweisen Derivatisierung freier Hydroxylgruppen mit Hydroxyethyl- oder Hydroxypropylgruppen hergestellt werden. Anstelle davon kann eine hydroxyethylierte oder hydroxypropylierte Stärke durch enzymatischen Aufbau mittels sogenannter Verzweigungs-oder Transfer-Enzyme in ein erfindungsgemäßes Stärkeprodukt übergeführt werden. Die enzymatische Gewinnung verzweigter Stärkeprodukte aus Weizenstärke mit einem Verzweigungsgrad bis 10% ist an sich bekannt und beispielsweise in der WO-A- 00/66,633 beschrieben. Geeignete Verzweigungs-oder Transfer-Enzyme und deren Gewinnung sind aus der WO-A-00/18, 893, der US-A-4,454, 161 der EP-A-418,945, der JP-A-2001/294, 601 oder der US-A-2002/65, 410 bekannt. Diese letztere Schrift beschreibt unmodifizierte Stärkeprodukte mit Verzweigungsgraden von mehr als 4 % bis zu über 10%.

Die Durchführung der enzymatischen Transglycosilierung kann in an sich bekannter Weise beispielsweise durch Inkubation von Wachsmaisstärke mit den entsprechenden Enzymen unter schonenden Bedingungen bei pH-Werten zwischen 6 und 8 und Temperaturen zwischen 25 und 40 °C in wässriger Lösung erfolgen.

Wie bei den im Stand der Technik klinisch eingesetzten HES-Typen liegt das mittlere Molekulargewicht (Mw)-je nach Anwendung-vorzugsweise im Bereich von 10.000 bis 450.000 und gegebenenfalls das C2/C6-Verhältnis im Bereich von 4 bis 20.

Vorzugsweise werden für einen Einsatz in der CAPD Molekulargewichte im Bereich von 10.000 bis 200.000, insbesondere 20.000 bis 40.000 und für einen Einsatz als Plasmaexpander Molekulargewichte im Bereich von 40.000 bis 450.000 herangezogen.

Als Molekulargewicht Mw wird im Sinne dieser Beschreibung das Gewichtsmittel des Molekulargewichts verstanden. Dieses kann in an sich bekannter Weise durch unterschiedliche Methoden bestimmt werden, z. B. durch Gel-Permeations- Chromatographie (GPC) oder Hochdruck-Flüssigkeits-Chromatographie (HPLC) in Verbindung mit Lichtstreuung und RI-Detektion ermittelt werden.

Bei substituierten Stärken liegt das bevorzugte C2/C6-Verhältnis im Bereich von 5 bis 9. Die Bildung von unerwünschten Nebenprodukten, wie beispielsweise Aldonsäuren und Formaldehyd lässt sich durch dem Fachmann bekannte Verfahren zur Reduktion oder Oxidation der Aldehydgruppen am reduzierenden Ende vermeiden.

Durch den hohen Verzweigungsgrad der erfindungsgemässen Stärkeprodukte wird deren Wasserlöslichkeit so erhöht, dass auf eine Hydroxyethyl-bzw.

Hydroxypropylsubstitution ganz oder weitgehend verzichtet werden kann, um das Stärkeprodukt in Lösung zu halten.

Ein großer Vorteil besteht dadurch besonders darin, dass das mittlere Molekulargewicht in geeigneter Weise über die Durchlässigkeitsgrenze des Peritoneums angehoben werden kann. Als Kenngröße kann hierzu auch der GPC-Wert der sogenannten Bodenfraktion BF90% (Molekulargewicht bei 90% der Peakfläche als Maß des Anteils kleinerer Molekülfraktionen) dienen. Durch entsprechendes Anheben des Molekulargewichtes kann eine höhere UF-Leistung erzielt werden bei gleichzeitig drastisch reduzierter Resorption über die Peritonealmembran. Gleichzeitig treten wegen fehlender bzw. der nur geringen Substitution durch Hydroxyethyl-bzw. Hydroxypropylgruppen durch den Abbau durch körpereigene Amylase erzeugte höhermolekulare Restfragmente, die durch Amylase nicht mehr weiter abbaubar sind und in Organen oder Geweben gespeichert werden, nicht mehr bzw. nur noch in geringfügigem Umfang auf.

Darüber hinaus sind wegen der hohen physiologischen Ähnlichkeit mit dem körpereigenen Glykogen im Vergleich mit HES-Typen im Stand der Technik keine bzw. wesentlich weniger Nebenwirkungen zu erwarten. Zusätzlich wird die Möglichkeit zur Retrogradation und damit verbundene Ausfällungen vermieden, da diese nur an wenig oder unverzweigten amyloseähnlichen Strukturbestandteilen, die nicht oder nur sehr schwach substituiert sind, zu beobachten waren.

Ausgehend von geeigneter hochverzweigter Stärke lässt sich nach an sich im Stand der Technik bekannten Verfahren mit minimalem Aufwand ein für die Peritonealdialyse geeignetes kolloidosmotisches Agens herstellen, welches sich problemlos auf ebenfalls bekannte Weise mit diversen Elektrolyten, Aminosäuren, Lactat, Acetat, Bicarbonat u. ä. sowie mit anderen osmotisch wirksamen Agentien, wie z. B. Glucose, kombinieren lässt. Ebenso lässt sich durch geeignete Wahl des Molekulargewichts ein Produkt zur Anwendung als Volumenersatzmittel erhalten, dessen Volumenwirkung durch die räumliche Aufweitung eines derart hochverzweigten Stärkeprodukts noch zusätzlich begünstigt wird. Darüber hinaus lässt sich durch die Wahl der Molekulargewichtsverteilung die Verweilzeit im Körper einstellen.

Die erfindungsgemäßen Produkte zeichnen sich dadurch aus, dass sie über die im Stand der Technik bekannten Vorzüge von in der Volumentherapie eingesetzten Hydroxyethylstärken verfügen, deren typische Nachteile jedoch nicht mehr aufweisen. Damit werden sie insbesondere für die Anwendung in der Peritonealdialyse hochinteressant. Ihre Vorzüge zeigen sich besonders vorteilhaft in Anwendungsbereichen, wo Volumenersatzmittel in kurzer Zeit in größeren Mengen oder, wie z. B. bei einem Hörsturz, über längere Zeiträume intravenös appliziert werden müssen. Denn während bei einer Anwendung in der Peritonealdialyse nur Fraktionen, die das Peritoneum passieren können oder auf lymphatischem Weg aufgenommen werden, ins Blut gelangen können, wird HES in der Volumentherapie direkt in die Blutbahn gegeben. Während beispielsweise für eine HES der Spezifikation 130/0,4 die Obergrenze für eine Verabreichung derzeit bei 3 g pro kg Körpergewicht und Tag liegt, lassen sich von den erfindungsgemässen Produkten größere Mengen problemlos applizieren.

Die erfindungsgemässen Produkte zeichnen sich darüber hinaus dadurch aus, dass sie die Vorteile bekannter kolloid-osmotisch wirkender Agentien für die Peritonealdialyse zeigen, ohne die Nachteile der Bildung schädlicher Nebenprodukte bzw. der Tendenz zur Retrogradation aufzuweisen.

Die erfindungsgemässen Produkte können durch Modifizierung des mittleren Molekulargewichts sowohl in der Volumentherapie als auch in der Peritonealdialyse Einsatz finden.

Gegenstand der Erfindung sind ebenfalls Dialyselösungen enthaltend Wasser, die erfindungsgemäßen Stärkeprodukte und weitere für Dialyselösungen übliche Zusätze. Bei letzteren handelt es sich beispielsweise um Elektrolyte, Aminosäuren, Lactat, Acetat oder Bicarbonat, sowie um andere osmotisch wirksamen Agenzien, wie z. B. Glucose.

In den erfindungsgemäßen Dialyselösungen liegt das erfindungsgemäße Stärkeprodukt üblicherweise in einer Konzentration von 2 bis 10, vorzugsweise 4 bis 7,5 Gew. %, bezogen auf die Dialyselösung, vor.

Gegenstand der Erfindung sind ferner Volumenersatzmittel (Plasmaexpander) enthaltend Wasser, die erfindungsgemäßen Stärkeprodukte und weitere für Plasmaexpander übliche Zusätze. Bei letzteren handelt es sich beispielsweise um Natriumchlorid zur Erzeugung einer physiologisch verträglichen Infusionslösung.

In den erfindungsgemäßen Plasmaexpandern liegt das erfindungsgemäße Stärkeprodukt üblicherweise in einer Konzentration von 2 bis 12, vorzugsweise 4 bis 10 Gew. %, bezogen auf den Plasmaexpander, vor.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Stärkeprodukte in der Dialyse, vorzugsweise in der Peritonealdialyse.

Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der erfindungsgemäßen Stärkeprodukte als Plasmaexpander.

Die Leistungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Stärkeprodukts wird nun an Hand des folgenden Beispiels näher erläutert.

Beispiel : Untersuchung zur Gewebespeicherung nach wiederholter Verabreichung An 48 weiblichen Ratten wurde eine kontrollierte Studie durchgeführt. Nach täglicher Infusion eines 14 C-markierten erfindungsgemässen Stärkeprodukts (mittleres Molekulargewicht Mw 25.500 Da ; molare Substitution 0,15 ; Verzweigungsgrad 12,4 mol-%) bzw. 14 C-markierter HES 130/0,4 (mittleres Molekulargewicht 135.600 ; molare Substitution 0,41 ; Verzweigungsgrad 6,29 mol-% ; jeweils 1g pro kg Körpergewicht) an 24 aufeinanderfolgenden Tagen wurden 2,10, 22 und 46 Tage nach der letzten Verabreichung Leber, Lunge, Milz und Niere auf Gewebespeicherungen untersucht. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben.

Wie aus der Tabelle ersichtlich, wurde gegenüber HES 130/0,4 eine signifikant niedrigere Speicherung des erfindungsgemässen Produkts (P < 0,01) in allen untersuchten Geweben erhalten. Diese Ergebnisse belegen klar, dass das erfindungsgemässe Produkt gegenüber dem Vergleichsprodukt zu einer deutlich reduzierten Gewebespeicherung führt.

Gemessene Radioaktivität in den untersuchten Geweben (in % der verabreichten Gesamtaktivität) Gewebe Stärke-HES Stärke-HES Stärke-HES Stärke-HES produkt 130/0,4 produkt 130/0,4 produkt 130/0,4 produkt 130/0,4 2 Tage nach letzter 10 Tage nach letzter 22 Tage nach letzter 46 Tage nach letzter Gabe Gabe Gabe Gabe Leber 0, 20 1, 30 0, 06 0, 31 0, 02 0, 20 0, 01 0, 06 Milz 0, 01 0, 06 0, 01 0, 04 0, 00 0, 02 0, 00 0, 02 Lunge 0, 02 0, 08 0, 01 0, 04 0, 01 0, 03 0, 00 0, 03 Niere 0, 02 0, 13 0, 01 0, 05 0, 00 0, 01 0, 00 0, 01