Es ist bereits bekannt, daß magnetische Teilchen von schwach-bis unmagnetischen Materialien magnetisch abgetrennt werden. Diese Verfahren werden beispielsweise bei der Separation von magnetischen Erzen, Verunreinigungen, Werkstoffen usw. genutzt (Bronkala, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry (5. Ed.) B2,19-1, VCH Weinheim 1990). Für die magnetischen Trennverfahren werden im allgemeinen magnetische Gleichfelder eingesetzt.

Während für paramagnetische Substanzen hohe magnetische Gradienten (HGMS) erforderlich sind, reichen für Ferro- /Ferrimagnetika niedrigere magnetische Gradienten aus.

Dabei kann das Trenngut trocken oder in Flüssigkeiten dispergiert vorliegen. Besonders zur Trennung trockener Gemische kommen gelegentlich auch magnetische Wechselfelder zum Einsatz, wobei die Teilchengröße im Mikrometerbereich und darüber liegt. Die dabei angewandten magnetischen Wechselfelder weisen geringe Frequenzen unter 100 Hz auf und bestehen oft aus beweglichen Anordnungen alternierender Magnetpole. Sie

dienen zum Transport magnetischer Materialien bzw. zum Zerbrechen von Aggregaten aus magnetischen und nichtmagnetischen Materialien (SU 1 680 331).

Zur sogenannten elektrodynamischen Trennung über Wirbelströme wird mit magnetischen Wechselfeldern höherer Frequenzen gearbeitet, wobei jedoch die elektrische Leitfähigkeit der Teilchen ausgenutzt wird, deren Größe im Millimeterbereich liegt (DE 42 23 812).

Für die biologische Trennung gibt es Teilchen im Mikrometerbereich, wobei die magnetischen Teilchen in eine Polymermatri eingebettet sind (WO 90/06045) oder als Aggregate vorliegen (US 4 554 088). Durch Kombination dieser Teilchen mit strukturspezifischen Substanzen lassen sich biologische Materialien wie Zellen oder DNA magnetisch markieren. Diese Teilchen sowie die magnetisch markierten biologischen Materialien sedimentieren bei Anlegen beispielsweise eines Magnetrührfisches innerhalb kürzester Zeit, so daß unmarkiertes biologisches Material abdekantiert und auf diese Weise abgetrennt werden kann.

Bekannt sind ferner Verfahren, bei denen für biologische Trennungen Teilchen im Nanometerbereich eingeführt werden ; die magnetischen Teilchen sind meistens durch Polymere stabilisiert sowie mit einer strukturspezifischen Substanz kombiniert (WO 90/07380).

Die Abtrennung von biologischen Materialien, die mit diesen magnetischen Teilchen markiert sind, erfordert hohe magnetische Gradienten. In die Trenneinrichtung wird deshalb eine Matrix, beispielsweise Stahlwolle, weichmagnetische Eisenkugeln etc., eingesetzt, wobei das unmarkierte biologische Material durch die Trenneinrichtung hindurchläuft und die markierten und magnetisierten Teilchen an der Matrix separiert und abgetrennt werden.

Darüber hinaus werden magnetische Teilchen, bevorzugt Nanoteilchen, in verschiedenen Anwendungen eingesetzt, z. B. als Energieabsorber, für die Materialtrennung, in der Audiotechnik oder in der Diagnostik. In Abhängigkeit von ihrer Anwendung sind verschiedene magnetische Eigenschaften der Teilchen gefragt. Daher trägt bei vorhandenen magnetischen Teilchensystemen oft nur ein kleiner Anteil der Teilchen zum gewünschten magnetischen Effekt bei. Aus diesem Grunde sind Teilchensysteme mit einem hohen Anteil an Teilchen mit den gewünschten magnetischen Eigenschaften erwünscht. Um diese zu erhalten, besteht ausgehend von vorhandenen magnetis-'t Teilchensystemen die Möglichkeit der Separation. Bisher werden zur Trennung die Zentrifugation (Sjögren et al, 1997 Magn. Res. Imag. 15,55), die Größenausschlußchromatographie (Nunes et al. 1989 J.

Magn. Magn. Mater. 78,241), die Phasentrennung (Massart et al, 1995 J. Magn. Magn. Mater. 149,1) usw. eingesetzt. Alle diese Methoden trennen jedoch nach nichtmagnetischen Eigenschaften, wie Dichte, Teilchengröße oder Stabilität. Die Separation der magnetischen Teilchen sollte vorteilhafterweise nach der Eigenschaft erfolgen, die bei der Anwendung relevant ist.

Aus diesen Gründen wurden neue Lösungen zur Fraktionierung nach magnetischen Eigenschaften entwickelt (DE 196 32 416). Nach dieser Lösung werden die magnetischen Teilchen in einem magnetischen Gleichfeld mit einer HGMS beaufschlagt. Auf diese Weise können Teilchen abgetrennt werden, die ein besonders hohes Moment besitzen.

Bei einigen Anwendungen wie der Magnetresonanzbildgebung, Magnetrelaxometrie (DE 195 03 664) und der Energieabsorp- tion, z. B. der Ferrofluidhyperthermie (US 4 545 368) und Antiradarbeschichtung, wird das Verhalten magnetischer

Teilchen in magnetischen Wechselfeldern ausgenutzt. Auch hier trägt von den vorhandenen magnetischen Teilchen oft nur ein kleiner Teilchenanteil zum gewünschten magnetischen Effekt bei. Eine entsprechende Separation wäre daher sehr vorteilhaft. Keines der bisher bekannten Verfahren trennt jedoch nach dem Verhalten der magnetischen Teilchen in magnetischen Wechselfeldern.

Die Trennung von magnetischen Teilchen, die mit strukturspezifischen Substanzen, Zellen o. a. gekoppelt sind, von ungekoppelten magnetischen Teilchen ist bisher kaum möglich. Im Fall der strukturspezifischen Substanzen kann die Trennung über teure Affinitätssäulen erfolgen, wobei die Wiedergewinnung funktionsfähiger strukturspezifischer Kombinationen, besonders bei hohen Bindungskonstanten, wie Avidin-Biotin, schwierig ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus in fließfähigen Medien dispergierten magnetischen Teilchen im Nano-und Mikrometerbereich für Anwendungen besonders in magnetischen Wechselfeldern geeignete Teilchen abzutrennen und möglichst in hoher Ausbeute und unverändert wiederzugewinnen durch die gleichzeitige Reduzierung der Remanenz der Trenneinrichtung und Verringerung der Magnetfeld-induzierten Teilchenaggregation.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach den in Anspruch 12 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Gemäß der Erfindung werden in einem fließfähigen Medium, vorzugsweise einem Gas oder einer Flüssigkeit, dispergierte magnetische Teilchen im Nano-und

Mikrometerbereich in einer geeigneten Vorrichtung mit einem inhomogenen magnetischen Wechselfeld beaufschlagt, so daß Teilchen, die eine Kraft in Richtung höherer Feldstärke des Wechselfelds erfahren, von den Teilchen getrennt werden, die keine ausreichende Kraft erfahren.

Die in einem fließfähigen Medium, vorzugsweise in einem Gas oder in einer Flüssigkeit, dispergierten und abzutrennenden magnetischen Teilchen werden in einer Trenneinrichtung mit einem inhomogenen magnetischen Wechselfeld so beaufschlagt, daß sie dem magnetischen Wechselfeld zu einem Ort höherer Feldstärke folgen können und dort von den Teilchen getrennt werden, die keine ausreichende Kraft erfahren und dem magnetischen Wechselfeld nicht folgen können.

Der Bereich der Frequenz des magnetischen Wechselfelds liegt vorteilhafterweise zwischen 0,1 Hz und 10 GHz.

Besonders geeignet ist ein Frequenzbereich zwischen 1 Hz und 10 GHz. Den magnetischen Wechselfeldern können magnetische Gleichfelder überlagert sein.

Gegenüber den Ausgangsverbindungen wird durch die Trennung der Anteil an Teilchen deutlich verändert, die dem verwendeten inhomogenen magnetischen Wechselfeld folgen können. Die gewünschten Teilchen können sowohl die magnetisch beeinflußten sein, die dem angelegten Wechselfeld folgen können, als auch die nicht beeinflußten, die dem Wechselfeld nicht folgen können.

Neben einer Separation in zwei Fraktionen, eine mit den magnetisch abgelenkten und eine mit den nicht abgelenkten Teilchen, kann auch eine Fraktionierung in drei oder mehr Fraktionen erfolgen, die einen zu-bzw. abnehmenden Anteil an den gewünschten Teilchen enthalten. Ferner kann das Verfahren kontinuierlich oder diskontinuierlich betrieben werden.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich gezeigt, daß es vorteilhaft ist, mehrere Trennungen nacheinander auszuführen. Beim Einsatz mehrerer Trenn- vorrichtungen kann ein kontinuierlicher Prozeßablauf gewählt werden. Ansonsten werden die Trennprozesse diskontinuierlich nacheinander durchgeführt. Dabei können wiederholt die gleiche Frequenz oder verschiedene Frequenzen einschließlich Gleichfeld angewandt werden. So ist es zur Anreicherung von magnetischen Teilchen für ein bestimmtes Frequenzband vorteilhaft, eine Frequenz zu wählen, die oberhalb des gewünschten Frequenzbereichs liegt, wobei Teilchen, die dem inhomogenen magnetischen Wechselfeld folgen können, abgetrennt werden.

Demgegenüber werden mit einer tieferen Frequenz Teilchen abgetrennt, die dem magnetischen Wechselfeld nicht folgen können wie Teilchen mit zu kleinem magnetischen Moment.

Für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sollten die Teilchen vorteilhafterweise in einem Fluid dispergiert vorliegen. Als Materialien der magnetischen Teilchen kommen neben Paramagnetika vornehmlich Ferro- und Ferrimagnetika in Betracht. Dabei können auch Teilchen aus verschiedenen magnetischen Materialien nebeneinander vorliegen. Zur Stabilisierung sind die magnetischen Teilchen oft mit Amphiphilen, natürlichen oder synthetischen Polymeren usw. umhüllt oder darin eingebettet. Die Durchmesser der Teilchen reichen von 0,1 nm bis zu 100 Um, vorzugsweise zwischen 1 nm bis 10 u. m.

Derartige Substanzen und Mittel werden in diesem Dokument noch näher beschrieben.

Mögliche Mechanismen, mit der magnetische Teilchen einem magnetischen Wechselfeld folgen, sind die Brownsche Rotation des Gesamtteilchens sowie bei Eindomänenteilchen die Neelsche Rotation, bei Mehrdomänenteilchen die

Blochwandverschiebung bis hin zur Drehung der Magnetisierung. Diese Mechanismen sind teilweise Funktionen der Temperatur, der Dispersionsviskosität und des anliegenden Magnetfelds. Dies ist bei der Wahl der Frequenz zu berücksichtigen, ebenso wie die generelle Dispersion des Resonanzpeaks auf der Frequenzskala.

Ferner kann durch entsprechende Wahl der Temperatur, der Dispersionsviskosität und des Magnetfelds der eine oder andere Mechanismus hervorgehoben bzw. zurückgedrängt werden. Durch die Änderung des Mediums, in dem die magnetischen Teilchen dispergiert sind, kann daher das Verhalten der Teilchen im magnetischen Wechselfeld verändert werden. Darüber hinaus ist be einer kontinuierlichen Trennung im Durchfluß zu beachten, daß die Fließgeschwindigkeit die Trennung beeinflußt. Die Fließrate ist daher mit dem Magnetfeld abzustimmen.

Generell können mit den erfindungsgemäßen Verfahren magnetische Teilchen getrennt werden, deren Verhalten sich in inhomogenen magnetischen Wechselfeldern ausreichend unterscheidet. Unter dieser Voraussetzung sind magnetische Teilchen, die mit strukturspezifischen Substanzen, Zellen o. a. gekoppelt sind, von ungekoppelten trennbar. Gleiches gilt für die Trennung einzelner magnetischer Teilchen von Aggregaten.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Trennprozesse kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden.

Zur kontinuierlichen Trennung bieten sich Durchflußzellen mit mindestens zwei Ausgängen an (z. B. analog US 5 053 344). Die Zufuhr magnetischer Teilchen erfolgt über einen Eingang. Der Teil der Teilchen, der dem angelegten magnetischen Wechselfeld folgen kann, wird zum Magnetfeld hingezogen, während die restlichen Teilchen kaum

beeinflußt werden. Bei zwei Ausgängen erfolgt eine Separation in eine magnetisch abgelenkte und eine kaum abgelenkte Fraktion, wie oben beschrieben, bei drei und mehr Ausgängen kann eine Fraktionierung erhalten werden.

Die diskontinuierliche Trennung kann z. B. in einer Durchflußsäule mit einem Auslauf (z. B. analog Wo 90/07380) oder statisch erfolgen (z. B. analog US 5 200 084). Dabei werden magnetische Teilchen, die dem angelegten magnetischen Wechselfeld folgen können, an den Orten hoher Flußdichte, die oftmals durch eingebrachte weichmagnetische Matrizes realisiert sind, angereichert und festgehalten. Bei dem reinen Ein-und Ausschalten de-- Magnetfelds wird eine Separation erhalten, während z. B. eine stufenweise Reduzierung des Magnetfelds zu einer Fraktionierung führen kann.

Zur Trennung mit einer Durchflußsäule werden dispergierte magnetische Teilchen aufgegeben, wobei nicht zurückgehaltene Teilchen mit dem Dispergiermittel die Säule wieder verlassen. Nach dem Entfernen des Magnetfelds werden die zurückgehaltenen Teilchen mit reinem Dispersionsmittel aus der Säule gespült. Vorher empfiehlt es sich, zur Entfernung nicht zurückgehaltener Teilchen die Säule mit Dispersionsmittel zu spülen.

Ferner sollte die aufgegebene Menge so bemessen sein, daß die von der Säule maximal rückhaltbare Teilchenmenge nicht überschritten wird.

Bei der statischen Trennung wird für einige Zeit das Magnetfeld an die Trenneinrichtung angelegt. Noch während das Magnetfeld anliegt, wird das Fluid mit den nicht zurückgehaltenen Teilchen von den zurückgehaltenen getrennt, die nach dem Entfernen des Magnetfelds mit einem Fluid redispergiert werden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann z. B. in der Materialtrennung, Umweltanalytik, Energieabsorption, Diagnostik, Fertilität, Histokompatibilität, Allergologie, Infektiologie, Hygiene, Genetik, Virologie, Bakteriologie, Toxikologie, Pathologie, Bioseparation und bei Bindungsassays eingesetzt werden. In der Materialtrennung werden mit dem erfindungsgemäßen Verfahren einzelne magnetische Teilchen von Aggregaten getrennt. Bei der Bioseparation können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Zellen, an die magnetische Teilchgen gekoppelt sind, von unmarkierten Zellen und freien magnetischen Teilchen getrennt werden.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist die Herstellung von pharmazeutischen Mitteln, insbesondere für die Hyperthermie und die Herstellung von Kontrastmitteln, die man mit Hilfe der Erfindung erhält. Das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner Durchführung vorgeschlagenen Vorrichtungen sind dazu geeignet, aus pharmazeutischen Zubereitungen auf der Basis von para-, superpara-, ferri-und ferromagnetischen Teilchen bestimmte Teilchen zu selektieren. Dies kann über eine Variation der Frequenz geschehen. So können aus einer pharmazeutischen Formulierung, die eine Mischung verschiedener magnetischer Teilchen enthält (z. B. eine magnetithaltige Suspension, wie sie in der Magnetresonanzbildgebung Anwendung findet), die Teilchen abgetrennt werden, die der Frequenz des angelegten magnetischen Wechselfelds folgen können. Magnetische Teilchen enthaltende Mittel finden z. B. Anwendung in der Hyperthermie oder als Kontrastmittel in der Magnetresonanzbildgebung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls eine Vorrichtung zur magnetischen Trennung dispergierter

magnetischer Teilchen, die aus einer Einrichtung zur Erzeugung inhomogener magnetischer Wechselfelder und einer Trenneinrichtung besteht, wobei mit einer solchen Vorrichtung ausreichende magnetische Felder und Feldinhomogenitäten erzeugt werden, die magnetische Teilchen mit Teilchendurchmessern unter 10 m bis hin zu wenigen Nanometern ablenken und separieren.

Die magnetischen Wechselfelder können durch räumliche und/oder zeitliche Änderung erzeugt werden. Durch die Abnahme der magnetischen Feldstärke mit steigender Entfernung von dem Magneten existiert ein Feldgradient, in dem die magnetischen Teilchen eine zusätzliche Kraft erfahren können. Die Frequenz des magnetischen Wechselfeldes liegt vorzugsweise oberhalb 100 Hz.

Räumliche Wechselfelder sind z. B. alternierende Magnetfelder aus Permanent-und/oder Elektromagneten. Zur Trennung müssen sich die alternierenden Magnetfelder und das Trenngut relativ zueinander bewegen. Demnach besteht eine der möglichen Ausführungsformen der Vorrichtung aus einer Einrichtung zur Erzeugung inhomogener magnetischer Wechselfelder, welche durch Permanent-und/oder Elektromagnete erzeugt werden, die alternierend angeordnet sind und sich relativ zum Trenngut bewegen.

Bei feststehenden alternierenden Magnetfeldern entsteht das Wechselfeld durch die Strömung des Trennguts. Dabei steigt die Frequenz mit der Flußgeschwindigkeit. Darüber hinaus kann die Anordnung alternierender Magnetfelder zusätzlich bewegt werden, z. B. indem sie rotiert.

Zur Herstellung eines elektromagnetischen Wechselfeldes ist eine entsprechende Stromquelle erforderlich. Als Stromquelle können Frequenzgeneratoren eingesetzt werden, die häufig verstärkt werden müssen, z. B. mit einem herkömmlichen Audioverstärker bei entsprechenden

Frequenzen. Bei höheren Frequenzen bietet sich der Einsatz von Schwingkreisen an.

Das magnetische Gradientenfeld in der Trenneinrichtung kann durch einen stromdurchflossenen Leiter erzeugt werden, der sich in der Trenneinrichtung befindet oder diesen umgibt. Für letzeres werden Spulen eingesetzt, z. B. Sektorspulen oder magnetisch geschlossene Toroide.

Zur Feldverstärkung können in die Spulen weichmagnetische Kerne aus Eisenpulvern, Ferriten, Blechen o. a. eingebracht werden, die zur Aufnahme der Trenneinrichtung einen entsprechend ausgebildeten Luftspalt besitzen.

Diese weichmagnetischen Materialien sind den Frequenzen entsprechend auszuwählen. Mit Spulen beidseits nahe der Trenneinrichtung läßt sich das magnetische Feld noch erhöhen.

Die Trenneinrichtung ist vorzugsweise aus diamagnetischen, elektrisch nicht leitenden Materialien aufzubauen, um Wirbelstromverluste zu minimieren. In die Trenneinrichtungen können zur Verstärkung des magnetischen Wechselfeldes weichmagnetische Matrizes in Form von Draht (Stahlwolle, Netze), Kugeln, Fritten, Nadeln, Lochbleche o. a. eingebracht werden. Bei der Materialwahl ist die Frequenz zu berücksichtigen, damit das magnetische Material das magnetische Feld verstärkt und nicht absorbiert, ferner ist der Durchgang der magnetischen Teilchen zu gewährleisten. Je nach Fluid, in dem die magnetischen Teilchen dispergiert sind, ist die Trenneinrichtung entsprechend auszulegen, so z. B. gasdicht oder lösungsmittelbeständig. Das gesamte Innere der Trenneinrichtung kann zum Schutz vor unerwünschten chemischen Reaktionen, wie z. B. Korrosion, zusätzlich mit geeigneten Schutzschichten versehen sein. Geeignet sind beispielsweise Verchromungen, Schutzschichten aus

stabilen Oxiden, wie Aluminiumoxid oder Kunststoffüberzüge aus PVC, Polystyrol oder Polyethylen.

Neben der Separation in zwei Fraktionen, eine mit den magnetisch abgelenkten und eine mit den nicht abgelenkten Teilchen, kann auch eine Fraktionierung in drei oder mehr Fraktionen vorteilhaft sein, die einen zu-bzw. abnehmenden Anteil an den gewünschten Teilchen enthalten.

Neben der Trennung magnetischer Teilchensysteme können auch schwach magnetische Teilchen abgetrennt werden, so daß keine zusätzliche Gleichfeldtrennung erforderlich ist. Ferner können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen magnetische Teilchen, die mit strukturspezifischen Substanzen, Zellen o. a. gekoppelt sind, von ungekoppelten trennen, sofern sich deren Verhalten in magnetischen Wechselfeldern ausreichend unterscheidet. Gleiches gilt für die Trennung einzelner magnetischer Teilchen von Aggregaten.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen können wie das erfindungsgemäße Verfahren z. B. in der Materialtrennung, Umweltanalytik, Energieabsorption, Diagnostik, Fertilität, Histokompatibilität, Allergologie, Infektiologie, Hygiene, Genetik, Virologie, Bakteriologie, Toxikologie, Pathologie, Bioseparation und in Bindungsassays verwendet werden.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind ebenfalls Mittel, die magnetische Teilchen enthalten, die durch die Trennung in inhomogenen magnetischen Wechselfeldern erhalten wurden, wobei die spezifische Absorptionsrate der erfindungsgemäßen Verbindungen im entsprechenden Frequenzbereich von der der Ausgangsverbindungen abweicht.

Die spezifische, d. h. mengenbezogene Absorptionsrate der erfindungsgemäßen Mittel im entsprechenden Frequenzbereich weicht vorteilhafterweise um den Faktor 2 von dem der Ausgangsverbindungen ab. Insbesondere bevorzugt ist ein Faktor über 5. Eine vergleichbare Meßgröße aus der Magnetrelaxometrie ist die spezifische Brownsche Relaxationsamplitude (siehe Weitschies et al., Pharm. Pharmacol. Lett. 7 (1995) 5), die den Anteil der Teilchen widerspiegelt, deren Magnetisierung im Zeitbereich der Messung relaxiert.

Gegenüber den Ausgangsverbindungen ist in den erfindungs- gemäßen Mitteln der Anteil an Teilchen deutlich verändert, die dem verwendeten magnetischen Wechselfeld folgen können. Die erfindungsgemäßen Mittel sind demnach ein Ausschnitt der Ausgangsverbindungen, so daß die folgenden Aussagen für beide Stoffe gelten, soweit es nicht anders vermerkt ist.

Als Materialien der magnetischen Teilchen kommen neben Paramagnetika vornehmlich Ferro-und Ferrimagnetika incl.

Superparamagnetika in Betracht. Typische Ferro-und Ferrimagnetika sind reine oder substituierte Eisengruppenmetalle, Eisenoxide, Ferrite, Chromdioxid oder Eisengruppenmetallverbindungen. Es können auch Teilchen aus verschiedenen magnetischen Materialien nebeneinander vorliegen. Für den medizinischen Einsatz bieten sich biologisch abbaubare magnetische Substanzen, wie z. B. Eisenoxide, an.

Zur Stabilisierung sind oder werden die magnetischen Teilchen oft mit grenzflächenaktiven Substanzen, Tensiden, Aminosäuren, Lipiden, Nukleotiden, Kohlenhydraten, natürlichen oder synthetischen Polymeren incl. Derivaten, Aktivkohlen, Siliciumverbindungen und/oder Edelmetallen umhüllt. Darüber hinaus können auch

mehrere magnetische Teilchen in eine Matrix aus einer oder mehreren dieser Hüllsubstanzen eingebettet sein. Für den medizinischen Einsatz sollten biologisch abbaubare Hüllsubstanzen verwendet werden.

Ferner können die magnetischen Teilchen, auch umhüllt oder eingebettet, mit strukturspezifischen Substanzen kombiniert sein oder werden, die teilweise stabilisierend wirken. Solche strukturspezifischen Substanzen sind u. a.

Antikörper, Antikörperfragmente, spezifisch an Rezeptoren bindende Agonisten, wie Zytokine, Lymphokine, Endotheline oder deren Antagonisten, sonstige spezifische Peptide oder Proteine, Rezeptoren, Enzyme, Enzymsubstrate, Nukleotide, Ribonukleinsäuren, Desoxyribonukleinsäuren, Kohlenhydrate oder Lipoproteine. Als strukturspezifische Substanzen werden diejenigen bevorzugt, deren Bindungskonstante im Bereich von 105-1015 1/mol liegt.

Die strukturspezifischen Substanzen lassen sich mit Hilfe geläufiger Verfahren mit den magnetischen Teilchen markieren (siehe Weitschies et al., Pharm. Pharmacol.

Lett. 7 (1995) 5). Eine Alternative ist die Bindung über Antikörper, die gegen die Oberfläche der magnetischen Teilchen gerichtet sind, z. B. gegen das Hüllmaterial.

Die Ausgangsverbindungen müssen zur erfindungsgemäßen Trennung in einen dispergierten Zustand überführt werden, sofern sie noch nicht in einem Fluid oder fließfähigen Medium dispergiert vorliegen. Mögliche fließfähige Medien sind Gase, z. B. Luft, oder Flüssigkeiten, z. B. Wasser, oder organische Lösungsmittel oder verflüssigbare Feststoffe. Neben Wasser werden oft wäßrige Lösungen von Tensiden, Kohlenhydraten, Proteinen, Alkoholen, Salzen, Säuren/Basen, Puffersubstanzen o. a. eingesetzt.

Die erfindungsgemäßen Teilchen können sowohl in einem der fließbaren Medien dispergiert als auch in kompakter Form getrocknet oder eingefroren vorliegen, ggf. in Kombination mit weiteren Hilfsstoffen. Weiterhin können sie in Matrizes eingebettet oder auf Oberflächen aufgebracht sein.

Die erfindungsgemäßen Mittel können sowohl die magnetisch beeinflußten sein, die dem angelegten inhomogenen Wechselfeld folgen können, als auch die nicht beeinflußten, die dem Wechselfeld nicht folgen können.

Als vorteilhaft kann es sich erweisen, wenn die erfindungsgemäßen Mittel mehr als eine Trennung durchlaufen haben. So ist es zur Anreicherung von magnetischen Teilchen für ein bestimmtes Frequenzband vorteilhaft, bei einer Frequenz, die oberhalb des gewünschten Frequenzbereichs liegt, Teilchen, die dieser Frequenz folgen können, abzutrennen, während bei einer tieferen Frequenz bis hin zum Gleichfeld Teilchen, die von diesem Feld kaum beeinflußt werden, wie wenig magnetische Teilchen, abgetrennt werden. Aus einer Ausgangsverbindung können daher durch Trennungen bei verschiedenen Frequenzen Fraktionen für verschiedene Anwendungen erhalten werden. Bei der Wahl der Frequenzen ist zu berücksichtigen, daß die Rotation zumindest teilweise temperatur-, viskositäts-und feldabhängig ist. Ferner ist die Abtrennung von Aggregaten oder an strukturspezifischen Substanzen, Zellen o. a. gekoppelten Teilchen möglich.

Die erfindungsgemäßen Mittel können z. B. in der Audio-, Display-, Dichtungs-, Dämpfungstechnik, Datenspeicherung, Materialtrennung, Umweltanalytik, Twistzytometrie, Fertilität, Histokompatibilität, Allergologie, Infektiologie, Hygiene, Genetik, Virologie, Bakteriologie, Toxikologie, Pathologie, medizinischen

Diagnostik und Therapie zum Einsatz kommen. Gegenüber den Ausgangsverbindungen sind die erfindungsgemäßen Mittel deutlich effizienter u. a. bei Anwendungen, bei denen das Verhalten der Teilchen in magnetischen Wechselfeldern ausgenutzt werden kann. Dies ist insbesondere der Fall in der Magnetrelaxometrie, der Magnetresonanzbildgebung, der Materialtrennung, der Bioseparation, in Bindungsassays und der Energieabsorption bzw.-transformation. Letztere umfaßt z. B. die Ferrofluidhyperthermie, Mikrowellenabsorber, Antiradarbeschichtung und Radiofrequenzumformer.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie einzuschränken. In der dazugehörigen Zeichnung zeigen : Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in schematischer Darstellung, Fig. 2 den Schnitt A-A aus Fig. 1, Fig. 3 die vergrößerte Darstellung der Einzelheit Z nach Fig. l.

Beispiel 1 : Trennung magnetischer Teilchen mit einem magnetischen Wechselfeld und dazu geeignete Trenneinrichtung Eine als Durchflußzelle ausgebildete Trenneinrichtung 1 ist, wie aus Fig. 1 ersichtlich, im Luftspalt eines Ferritkerns 4 mit der Spule 2 angeordnet. Der Ferritkern 4 besteht aus zwei U-förmigen Kernhälften, die durch eine Spanneinrichtung 3 zusammengefügt sind. Zur Zuführung eines fließfähigen Mediums, das die dispergierten und

abzutrennenden Teilchen enthält, und einer Spülflüssigkeit in die Trenneinrichtung 1 sind Zuleitungen 5 und 6 vorgesehen. Als Wechselstromquelle dient ein einfacher Netzregeltransformator (50 Hz).

Über eine der Zuleitungen 5,6 werden 0,3 ml einer Magnetitsuspension von 10 mmol Fe/l, einem hydrodynamischen Teilchendurchmesser von ca. 65 nm (PCS) und einer Brownschen Relaxationsamplitude von 1,7 mT/mol Fe (Magnetrelaxometrie) der Trenneinrichtung 1 zugeführt, deren Trennkammer mit einer Matrix aus kleinen Weicheisenkugeln 8 ausgestattet ist. Danach wird die elektrische Verbindung der Spule 2 mit der Wechselspannungsquelle hergestellt und die Trenneinrichtung 1 mit einem magnetischen Wechselfeld von ca. 20 mT beaufschlagt. Dabei wird die Trenneinrichtung 1 solange mit destilliertem Wasser gespült und der Durchlauf in einem Behälter 7 aufgefangen, bis er farblos ist. Die in diesem Durchlauf enthaltenen und durch das magnetische Wechselfeld nicht abgeschiedenen Teilchen hatten einen Durchmesser von 64 nm (PCS) und eine Brownsche Amplitude von 1,6 mT/mol Fe (Magnetrelaxometrie). Anschließend wird der Strom auf Null heruntergeregelt und die Trenneinrichtung 1 erneut gespült. Die in einem gesonderten Behälter 7 aufgefangene Spülung enthielt abgetrennte Teilchen mit einem Durchmesser von 144 nm, die eine Brownsche Amplitude von 33,6 mT/mol Fe ergaben.

Beispiel 2 : Trennung magnetischer Teilchen mit einem inhomogenen magnetischen Wechselfeld In den Luftspalt eines Ferritkernes 4 mit Spule 2 gemäß Fig. 1 wird eine magnetische Trennsäule 1 eingebracht,

die einen Ein-und Ausgang besitzt und eine Matrix aus kleinen Weicheisenkugeln 8 enthält. In Serie zur Spule 2 wird ein Kondensator geschaltet und in diesen Schwing- kreis von einem Frequenzgenerator über einen Audioverstärker ein 1 kHz-Wechselstrom eingespeist. An Hand von Messungen wurde festgestellt, daß alle Komponenten bei dieser Frequenz keine signifikanten Verluste aufweisen.

Auf die Trennsäule 1 werden anschließend bei eingeschaltetem Strom (ca. 50 mT) 0,3 ml einer Magnetitsuspension mit 1 mol/1 Fe, einem mittleren Teilchendurchmesser von 65 nm (PCS) und einer Brown- Amplitude von 1,6 mT/mol Fe (Magnetrelaxometrie) aufgegeben. Danach wird solange mit destilliertem Wasser gespült und der Durchlauf aufgefangen, bis er farblos ist. Dieser Durchlauf enthielt Teilchen mit einem Durchmesser von 68 nm, die eine Brown-Amplitude von 1,8 mT/mol Fe ergaben. Abschließend wird der Strom auf Null heruntergeregelt und die Trenneinrichtung erneut mit destilliertem Wasser gespült. Der Durchlauf wurde wiederum gesondert gesammelt und enthielt separierte und abgetrennte Teilchen mit 155 nm Durchmesser und einer Brown-Amplitude von 37,7 mT/mol Fe.

Bezugszeichenliste 1 Trennsäule 2 Spule 3 Spanneinrichtung 4 Ferritkern 5Zufluß 6Zufluß 7 Aufnahmebehälter Kugeln8Weichmagnetische