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Title:
OXYGENATOR WITH SURFACE COATING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/001432
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an oxygenator (13) comprising a hydrophobic membrane structure (25, 26, 28) which comes into contact with blood (36) and serves to supply oxygen to and remove carbon dioxide from the blood. The membrane structure (25, 26, 28) has a surface coating (37) comprising polypeptide structures so as to prevent a pressure increase during an initial phase of blood processing.

Inventors:
SIMMOTEIT ROBERT (DE)
SPRANGER KURT (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/006887
Publication Date:
January 13, 2000
Filing Date:
October 30, 1998
Export Citation:
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Assignee:
JOSTRA MEDIZINTECHNIK AG (DE)
SIMMOTEIT ROBERT (DE)
SPRANGER KURT (DE)
International Classes:
A61L33/00; A61L33/12; A61M1/16; B01D67/00; (IPC1-7): A61M1/16; B01D71/74; A61L33/00
Domestic Patent References:
WO1998008555A11998-03-05
Foreign References:
EP0323341A21989-07-05
US5376692A1994-12-27
US4833200A1989-05-23
EP0320419A11989-06-14
EP0081853A11983-06-22
DE19605976C11997-06-05
DE19605976C11997-06-05
EP0081853A11983-06-22
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 9630, Derwent World Patents Index; Class B04, AN 96-298711, XP002102245
Attorney, Agent or Firm:
Witte, Alexander (Rotebühlstrasse 121 Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Vorrichtung, insbesondere Oxygenator (15), mit einer mit Blut (36) in Kontakt kommenden, hydrophoben Membranstruk tur (25,26) für die Be und Entgasung des Blutes (36), dadurch gekennzeichnet, daß die Membranstruktur (25,26) eine PolypeptidStrukturen enthaltende Oberflächen beschichtung (37) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die PolypeptidStrukturen zumindest im wesentlichen aus biokompatiblen Proteinen bestehen, vorzugsweise zumindest im wesentlichen aus Immunglobulinen (53) und/oder Albumi nen (51) und/oder Gelatine (52).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Oberflächenbeschichtung (37) eine auf die MembranStrukturen (25,26) aufgebrachte Basisschicht (38) aus im wesentlichen Albumin umfaßt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Albuminschicht (38) rekombinantes Humanalbumin umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Oberflächenbeschichtung eine auf die Membran Strukturen (25,26) aufgebrachte Basisschicht aus im we sentlichen Gelatine umfaßt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (37) Arznei mittelkomponenten wie Heparin (54), Hirudin oder Acetyl salicylsäure enthält.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß auf die Basisschicht (38) zumindest eine weitere Schicht (39) aufgebracht ist, die im wesentlichen Heparin enthält.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge kennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (37) eine im wesentlichen Albumin umfassende Basisschicht (38), eine sich daran anschließende, im wesentlichen Heparin umfas sende Schicht (39), eine sich daran anschließende, im we sentlichen Albumin umfassende Schicht (41) sowie eine sich daran anschließende, im wesentlichen Heparin umfassende Schicht (42) aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß die PolypeptidStrukturen chemisch ver netzt sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß die Membranstruktur (25, 26) eine semi permeable Membran (31,32, 33) umfaßt, deren Gasaus tauschverhalten durch die Oberflächenbeschichtung (37) ge steuert in Richtung einer Diffusionsmembran verändert ist.
11. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Blutbehandlung in einem extrakorporalen Blut kreislauf, um in einer Startphase der Blutbehandlung einen Druckanstieg in dem Blutkreislauf zu verhindern.
12. Verwendung einer PolypeptidStrukturen enthaltenden Ober flächenbeschichtung an einer Gasaustauschmembran eines Oxygenators zur Verhinderung eines Druckanstieges in einem extrakorporalen Blutkreislauf während einer Startphase der Blutbehandlung.
Description:
Oxvqenator mit Oberflächenbeschichtunq Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, insbeson- dere Oxygenator, mit einer mit Blut in Kontakt kommenden, hy- drophoben Membranstruktur für die Be- und Entgasung des Blutes.

Eine Vorrichtung der vorstehend genannten Art ist in Form eines Oxygenators aus der WO 98/08555 bekannt.

Derartige Oxygenatoren werden z. B. bei herzchirurgischen Ein- griffen für die Be- und Entgasung von Blut eingesetzt. Zu die- sem Zweck weisen die Oxygenatoren große Fläche aus mikroporösen hydrophoben Kunststoffmembranen auf, die z. B. aus Polyolefinen oder Fluorpolymeren bestehen können. Die Membranen bewirken einen effizienten Gasaustausch unter der Voraussetzung, daß bei einem Druckgefälle über der Membran in den Poren ungehindert Gase strömen können.

Vereinzelt kommt es bei der therapeutischen Anwendung derarti- ger Oxygenatoren zu den folgenden Problemen, die den Patienten belasten oder gar bedrohen können : 1. Bei 3 bis 5 % der Patienten werden zu Beginn der Be- handlung deutliche Druckanstiege im Oxygenator beob- achtet. Die Ursache für dieses Risiko ist unbekannt, sie ist nicht vom Aufbau des Oxygenators bedingt und auch von anderen Herz- und Lungenunterstützungs- systemen bekannt. Während der Operation bedeutet der Druckanstieg ein zusätzliches Gefahrenmoment für den Patienten, da der extrakorporale Blutkreislauf be- einträchtigt wird.

2. Bei länger andauernden Behandlungen kann nach eini- ger Zeit ein sogenannter Plasmadurchbruch auftreten, bei dem Blutflüssigkeit in die Membran eindringt.

Dadurch wird die für den Gasaustausch dienende Mem- branfläche blockiert und die Effizienz des Oxygena- tors beeinträchtigt. Neben der Kondensation von Was- serdampf in den Poren wird vor allem das Eindringen von benetzend wirkender Blutflüssigkeit in die Poren und der damit verbundene Verlust der hydrophoben Wirkung als Ursache für dieses Problem betrachtet.

Im Extremfall führt dies zu einem Blutverlust und macht einen risikoreichen Austausch des Oxygenators erforderlich. Dies bedeutet, daß zumindest eine dem Füllvolumen des Oxygenators entsprechende Blutmenge verlorengeht und im extrakorporalen Blutkreislauf ersetzt werden muß.

3. Ein Druckgefälle über die Membran hinweg mit blut- seitigem Überdruck soll prinzipiell den Austritt von Gasbläschen aus der gasgefüllten Membran in das Blut verhindern. Wenn in Ausnahmefällen, z. B. bei Ab- schalten der Pumpen, der blutseitige Überdruck zu gering wird, besteht weiter die Gefahr, daß austre- tende Gasbläschen den Patienten bedrohen, indem sie bspw. Embolien auslösen.

Auch von anderen Herz- und Lungenunterstützungssystemen sowie von Dialyseeinrichtungen sind ähnliche Probleme bekannt.

Aus der eingangs genannten WO 98/08555 ist ein Oxygenator mit einer Gasaustauschmembran bekannt, die mikroporöse, hohle Fasern umfaßt. Bei diesem Oxygenator fließt der Sauerstoff im Lumen der hohlen Fasern, während das Blut außen an den Fasern vorbeistreicht. Das Blut wird oxygeniert, weil zwischen dem Sauerstoffgas in dem Inneren der hohlen Fasern und dem die Fasern umgebenden Blut ein Sauerstoffkonzentrationsgradient existiert.

Bevor der Patient an den extrakorporalen Blutkreislauf ange- schlossen wird, müssen der Oxygenator sowie die Pumpen, Schläu- che etc. in dem extrakorporalen Blutkreislauf mit einer soge- nannten Priminglösung durchspült werden, um die gesamte Luft aus dem extrakorporalen Kreislauf zu entfernen. Als Priming- lösung wird eine hämokompatible Flüssigkeit wie z. B. eine ste- rile Salzlösung eingesetzt.

Gemäß dieser Druckschrift kann verbleibende Luft in dem Oxy- genator die Gerinnungskaskade des durchströmenden Blutes ansto- ßen, was zu einer ungünstigen Verteilung des Blutflusses durch den Oxygenator und einem hohen Druckabfall über dem Oxygenator führen kann, was den Austausch des Oxygenators während des chirurgischen Eingriffes mit allen damit verbundenen Risiken erforderlich macht.

Um die für das Priming erforderliche Zeit zu reduzieren und darüber hinaus gefangene Luft aus dem Oxygenator effektiver zu entfernen, schlägt diese Druckschrift ein Verfahren vor, bei dem der Oxygenator unmittelbar vor dem Priming für zwei Minuten mit einer oberflächenaktive Substanzen enthaltenden Lösung ge- spült wird. Als oberflächenaktive Substanzen werden Polyoxy- propylen-Polyoxyethylen-Blockcopolymere, Amin-Perfluorpolyakyl- Sulfonat oder Mischungen hiervon vorgeschlagen.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nun erkannt, daß die hier vorgeschlagene Beschichtung mit oberflächenaktiven Substanzen nicht stabil ist und schon beim ersten Spülen wäh- rend des Priming-Vorganges abgewaschen wird, so daß auch bei Oxygenatoren, die wie in der WO 98/08555 beschriebenen behan- delt wurden, der nachteilige Druckanstieg weiter zu beobachten ist. Ferner konnten die Erfinder beobachten, daß ein früherer Plasmadurchbruch zu befürchten ist, wenn sich die oben angege- benen, niedermolekularen Substanzen auf der Membran ablagern. Ein weiterer Nachteil bei dem bekannten Oxygenator ist darin zu sehen, daß das Spülen mit der die oberflächenaktiven Substanzen enthaltenden Lösung kurz vor dem Priming durchgeführt werden muß, so daß insbesondere bei einem schnellen Austausch eines derartigen Oxygenators während einer Operation unter Umständen wertvolle zusätzliche Zeit für die Oberflächenbeschichtung ver- loren geht.

Aus der Labormedizin ist es noch bekannt, Reaktionsgefäßinnen- wände mit Heparin zu beschichten, um eine Blutgerinnung zu ver- meiden. Um das Auswaschen derartiger, heparinhaltiger Ober- flächenbeschichtungen medizinischer Geräte zu vermindern, schlägt die DE 196 05 976 Cl vor, die zu beschichtende Ober- fläche zunächst in einem ersten Verfahrensschritt mit einer Al- buminschicht zu versehen, diese mit einer angesäuerten Heparin- lösung zu inkubieren und schließlich mit einer wäßrigen Lösung von Glutaraldehyd zu behandeln, um eine stabile Bindung des He- parins an die Albuminschicht zu erreichen.

Um die Blutkompatibilität von Oberflächen eines medizinischen Gerätes zu verbessern, schlägt die EP 0 081 853 Al die Verwen- dung eines Heparin-Albumin-Konjugates zur Beschichtung dieser Oberfläche vor. Das Heparin wird dazu zunächst kovalent an das Albumin gebunden, bevor die Oberfläche mit diesem Konjugat be- schichtet wird.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung konnten feststellen, daß die aus diesem Konjugat gebildete Schicht nicht zuverlässig stabil an der Oberfläche des medizinischen Gerätes anhaftet.

Ziel der beiden zuletzt diskutierten Druckschriften ist es, eine heparinhaltige Oberflächenbeschichtung für medizinische Geräte bereitzustellen, um durch das Heparin eine gute Bio- kompatibilität der so beschichteten Oberflächen zu erreichen, insbesondere die Thrombosegefahr zu verringern. Das Albumin dient in beiden Fällen als Träger für das Heparin und soll die Stabilität der Oberflächenbeschichtung erhöhen.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfin- dung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die obigen Nachteile auf effiziente Weise vermieden werden und gleichzeitig die Handhabung bei der Anwendung ver- bessert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei der eingangs genannten Vorrichtung dadurch gelöst, daß die Membranstruktur eine Poly- peptid-Struktur enthaltende Oberflächenbeschichtung aufweist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Wei- se vollkommen gelöst.

Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben nämlich erkannt, daß es möglich ist, herstellerseitig eine Polypeptid-Strukturen enthaltende Oberflächenbeschichtung auf der Membran, also der funktional wirkenden, aktiven Oberfläche des Oxygenators vorzu- sehen, um zum einen das Priming zu erleichtern und zum anderen die Gefahr eines Druckanstieges während der Startphase einer Blutbehandlung in einem extrakorporalen Blutkreislauf drastisch abzusenken.

Die Erfinder gehen davon aus, daß der im Stand der Technik be- obachtete Druckanstieg vermutlich durch zwei Faktoren bedingt ist, nämlich zum ersten durch das eingangs bereits erwähnte An- stoßen der Gerinnungskaskade durch luftblasenbedingte Hämolyse, aber zweitens insbesondere durch Anstoßen der Gerinnungskaskade durch die als fremd erkannte Membranoberfläche des Oxygenators.

Dabei wird der Druckanstieg insbesondere durch die Membranober- fläche selbst und nur nachrangig durch Luftblasen bedingt.

Die Erfinder gehen in diesem Zusammenhang davon aus, daß ein wesentliches Problem bei den in bekannten Oxygenatoren verwen- deten Membranen die unspezifische Bindung von Eiweißbestandtei- len des Blutes, wie Fibronektin, Albumin, Peptidhormone, Inte- grine usw. ist. Dies führt zu dem bekannten, vorübergehenden Druckanstieg, bis die Membranoberfläche des Oxygenators mit körpereigenen Eiweißbestandteilen abgesättigt ist. Die wesent- liche Idee der Erfindung besteht jetzt darin, freie Bindungs- stellen auf der Membran des Oxygenators mit definierten Prote- inen abzusättigen, so daß keine undefinierte Bindung von Blut- bestandteilen stattfinden kann.

Als Proteine zum Absättigen der Membran werden vorzugsweise biokompatible Proteine, im wesentlichen Immunglobuline und/oder Albumine, vorzugsweise rekombinantes, humanes Albumin und/oder Gelatine bzw. Collagene verwendet, wobei rekombinantes, humanes Albumin natürlichem, aus humanem Blut isoliertem Albumin vorzu- ziehen ist, weil die Beschichtung anderenfalls als Arzneimittel zu werten ist, was die entsprechenden arzneimittelrechtlichen Probleme aufwerfen kann. Collagene bzw. Gelatine haben gegenüber der vorherrschenden Meinung in dieser gecoateten Form überraschenderweise keine koagulationsfördernde Wirkung, so daß die Oberflächenbeschich- tung auch Collagene bzw. Gelatine enthalten kann. Die Ober- flächenbeschichtung kann auch Arzneimittelkomponenten wie Hepa- rin, Hirudin oder Acetylsalicylsäure enthalten und ein- oder mehrschichtig aufgebaut sein.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Oberflächenbeschichtung eine im wesentlichen Albumin umfassende Basisschicht, eine sich daran anschließende, im wesentlichen Heparin enthaltende Schicht, eine sich daran anschließende, im wesentlichen wieder Albumin enthaltende Schicht sowie eine sich daran anschließen- de, im wesentlichen wieder Heparin enthaltende Schicht enthält.

Bei dieser Maßnahme ist von Vorteil, daß sich eine sehr stabil an der Oberfläche der Membran anhaftende Oberflächenbeschich- tung ausbildet, die während des Priming nicht abgewaschen wird.

Da bei dem neuen Oxygenator die den Druckanstieg verhindernde Oberflächenbeschichtung bereits herstellerseitig aufgebracht wurde, muß der Oxygenator vor dem Einsatz in einem extrakorpo- ralen Blutkreislauf lediglich noch einem Priming unterzogen werden, so daß verglichen mit dem eingangs diskutierten Oxy- genator weitere wertvolle Zeit beim Austausch eines derartigen Oxygenators zur Verfügung steht und das Handling insgesamt ver- einfacht ist. Da restliche Luftblasen im Oxygenator nach Er- kenntnis der Erfinder der vorliegenden Anmeldung die Druck- anstiegsgefahr nicht bedingen, kann auch das Priming schneller durchgeführt werden, ggf. im Oxygenator noch gefangene Luft- blasen werden durch in einem extrakorporalen Blutkreislauf in jedem Fall enthaltende Blutfilter effizient eliminiert, so daß durch solche verbleibenden Luftblasen die Emboliegefahr nicht vergrößert wird.

Insgesamt bietet der neue Oxygenator also nicht nur einen effi- zienten Schutz vor einem Druckstieg, sondern weist auch ein ex- trem einfaches Handling auf.

Dabei ist es weiter bevorzugt, daß die Membranstruktur, die üb- licherweise eine semipermeable Membran umfaßt, in ihrem Gasaus- tauschverhalten durch die Oberflächenbeschichtung gesteuert in Richtung einer Diffusionsmembran verändert ist.

Hier ist von Vorteil, daß das Risiko des Plasmadurchbruchs bei der neuen Oberflächenbeschichtung deutlich verringert wird, im experimentellen klinischen Einsatz hat sich gezeigt, daß das Plasmadurchbruchrisiko nur noch 1/10 von üblichen Oxygenatoren beträgt. Dabei geht bei einer Doppelschicht aus Albumin und He- parin die Transferrate für °2 kaum und für CO2 um ca. 10 % zu- rück. Bei einer Vierfachbeschichtung, also Albumin-Heparin- Albumin-Heparin reduziert sich die Sauerstofftransferrate um bis zu 10 % und die CO2-Transferrate um bis zu 20%.

Die möglichen Behandlungszeiten werden dagegen um den Faktor 5 bis 10 verlängert, klinische Erfahrungsberichte mit bis zu mehr als 10 Tagen liegen bereits vor. Diese Verlängerung erklärt sich durch die Verhinderung eines Plasmadurchtritts durch die Gasaustauschmembran.

Die erfindungsgemäße Beschichtung ist somit auch für eine ECMO- Behandlung bei Patienten mit einer Lungen-Insuffizienz geeig- net.

Im experimentellen klinischen Einsatz von modifizierten Oxy- genatoren konnte im Vergleich mit Geräten ohne erfindungsgemäße Beschichtung gezeigt werden, daß der beim unbeschichteten Oxy- genator manchmal zu beobachtende Druckanstieg im beschichteten Gerät generell ausbleibt. Dies ist möglicherweise auch auf die im Vergleich zur hydrophoben Kontaktfläche verbesserte Benetz- barkeit der erfindungsgemäßen modifizierten Oberflächen zurück- führbar.

Trotz dieser verbesserten Benetzbarkeit der Membran dringt je- doch keine Blutflüssigkeit in die Poren ein, Plasmadurchbrüche wurden nicht beobachtet. Dies ist möglicherweise darauf zurück- zuführen, daß sich eine dünne Sperrschicht ausbildet, welche die die Membran benetzenden Blutkomponenten nicht passieren können.

Derartige Sperrschichten konnten an Membran-Querschnitten mit Rasterelektronenmikroskopie sichtbar gemacht werden. Die Dicke dieser Beschichtungsstärken ist jedoch so gering, daß der Gas- austausch durch sie nicht behindert wird.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die erfindungsgemäß be- nutzten dünnen Schichten einen effizienten Schutz gegen den Austritt von Gasbläschen in das Blut im Falle von Druckschwan- kungen bilden, da die Grenzschicht zwischen Blut- und Gasphase vom Gas nur durch diffusiven Transport passiert werden kann.

Die erfindungsgemäße hydrophile Sperrschicht über den Poren- mündungen der hydrophoben mikroporösen Membranen kann aus einer Komponente allein oder aus mehreren Komponenten mit Polypeptid- Struktur bestehen. Die kann in einer einzigen Schicht oder be- vorzugt in mehreren Schichten, d. h. aus Teilschichten aufgebaut werden.

Für die Anwendung kommen aus immunologischen Gründen biokompa- tible Proteine, vorzugsweise menschlichen Ursprungs in Frage.

Es können Immunglobuline und/oder Albumine und/oder Collagen- Abbauprodukte (Gelatine) verwendet werden. Auch gentechnisch erzeugte, rekombinante Humanproteine kommen als Bausteine für die Beschichtungen in Frage und stellen wegen des Infektions- risikos durch Blutprodukte menschlicher oder tierischer Her- kunft sogar eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.

In einer weiter bevorzugten Ausführung können die Polypeptid- Strukturen miteinander chemisch nach bekannten Verfahren ver- netzt werden. Als mögliche Vernetzungsreagenzien sind hierbei Dialdehyde oder Carboxyl aktivierende Vernetzungsreagenzien ge- eignet. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Beschichtung mit medizinischen Wirkstoffen, wie z. B. Heparin, Hirudin und/oder Acetylsalicylsäure zu versehen. Dadurch ist eine zu- sätzliche Verbesserung der antithrobogenen bzw. biokompatiblen Eigenschaften der Oberfläche möglich. In einer bevorzugten Aus- führungsform der Erfindung werden die Beschichtungen mit wäßri- gen Lösungen in dem fertigen Gerät vor dessen Sterilisation herstellerseitig durchgeführt. Die Eigenschaften der modifi- zierten Oberflächen bleiben bei der Sterilisation der Geräte mit Ethylenoxid erhalten.

Aus den genannten Gründen betrifft die Erfindung auch die Ver- wendung der neuen Vorrichtung zur Blutbehandlung in einem ex- trakorporalen Blutkreislauf, um in einer Startphase der Blut- behandlung einen Druckanstieg in dem Blutkreislauf zu verhin- dern.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der bei- gefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach- stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombina- tionen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 schematisch einen Oxygenator in einem extrakorpora- len Blutkreislauf ; Fig. 2 einen schematisch dargestellten, ausschnittsweisen Längsschnitt einer Faser der Oxygenatormembran aus Fig. 1, in starker Vergrößerung ; Fig. 3 einen Teilquerschnitt durch eine poröse Struktur mit einer Polypeptid-Beschichtungskomponente ; Fig. 4 einen Teilquerschnitt durch eine poröse Struktur mit zwei Polypeptid-Beschichtungskomponenten ; Fig. 5 einen Teilquerschnitt durch eine poröse Struktur mit einer doppellagigen Beschichtung aus zwei Polypep- tid-Komponenten ; Fig. 6 einen Teilquerschnitt durch eine poröse Struktur mit einer Beschichtung mit mehreren Polypeptid- Komponenten ; und Fig. 7 einen Teilquerschnitt durch eine poröse Struktur mit einer Beschichtung aus Polypeptid-Komponenten und medizinischen Wirkstoffen.

In Fig. 1 ist gezeigt, wie ein Patient 10 an einen extrakorpo- ralen Blutkreislauf 12 angeschlossen ist. Das venöse Blut des Patienten 10 wird durch einen in die Hohlvenen eingelegten Schlauch 12 zu einer Pumpe 14 und von dort in einen Oxygenator 15 geleitet. Die Pumpe 14 ist noch an ein Reservoir 16 für Blutersatzmittel 17 angeschlossen, um das Priming zu bewirken.

In dem Oxygenator 15 wird das Blut mit Sauerstoff 18 gesättigt und gleichzeitig CO2 19 eliminiert.

An den Ausgang des Oxygenators 15 ist eine weitere Pumpe 21 an- geschlossen, die das oxygenierte Blut durch ein Blutfilter 22 sowie einen weiteren Schlauch 23 in ein arterielles Gefäß des Patienten zurückleitet.

Der Oxygenator 15 umfaßt zwei in Fig. 1 schematisch dargestell- te Membranstrukturen 25,26, die quer zueinander ausgerichtet sind. Jede Membranstruktur 25,26 umfaßt hohle Fasern 27,28, durch die das Gas sowie ggf. eine Wärmeaustauschflüssigkeit ge- leitet werden. Das venöse Blut streicht außen an den Fasern vorbei und wird dabei temperiert sowie arterialisiert.

In Fig. 2 ist in stark vergrößerter, nicht maßstabsgerechter Darstellung ein ausschnittsweiser Längsschnitt durch die Faser 28 gezeigt, die in Längsrichtung 29 von Sauerstoff 18 durch- flossen wird.

Die hohle Faser 28 weist einen Mantel 31 auf, in dem Poren 32, 33 vorgesehen sind, die z. B. einen Durchmesser von 0,2 pm auf- weisen und mit ihren Öffnungen 34,35 dem vorbeifließenden, schematisch angedeuteten Blut 36 zugewandt sind.

Auf ihrer dem Blut 36 zugewandten Oberfläche weist die Faser 28 eine Oberflächenbeschichtung 37 aus in dem gezeigten Beispiel vier Schichten auf, von denen die erste Schicht 38 Albumin, die zweite Schicht 39 Heparin, die dritte Schicht 41 wieder Albumin und die zweite Schicht 42 wieder Heparin umfaßt. Diese Schich- ten sind chemisch vernetzt, wodurch der Oxygenator auch für eine ECMO-Behandlung (maschinelle, extrakorporale Sauerstoff- behandlung des Blutes) geeignet ist.

Es ist schematisch in Fig. 2 angedeutet, daß die Schichten 38, 39,41, 42 die Öffnungen 34 und 35 sozusagen überwachsen, wo- durch der semipermeablen Faser 28 das Gasaustauschverhalten einer Diffusionsmembran verliehen wird. Durch die Dicke der Schichten 38,39, 41,42 sowie die Anzahl der Schichten kann das Diffusionsverhalten gesteuert verändert werden. Eine Membran mit einer derartigen, teilweise als Sperrschicht wirkenden Oberflächenbeschichtung 37 verhindert in einem Oxy- genator 15 effizient einen Druckanstieg zu Beginn der Blut- behandlung in einem extrakorporalen Kreislauf, wobei durch das eingestellte Diffusionsverhalten der Faser 28 nicht nur Plasma- durchbrüche verhindert, sondern zusätzlich der Austritt von Gasblasen in das Blut 36 vermieden werden. Insbesondere in der 4-Schichtanordnung gemäß Fig. 2 ist die Oberflächenbeschichtung 37 sehr stabil, sie wird durch Sterilisierungsverfahren und Priming-Verfahren nicht abgewaschen, sondern steht zu Beginn der Blutbehandlung als biokompatible Schicht zur Verfügung.

In den Fig. 3 bis 7 sind verschiedene Ausführungsbeispiele mi- kroporöser Strukturen mit Oberflächenbeschichtungen gezeigt, die Polypeptid-Strukturen enthalten.

Fig. 3 zeigt eine mikroporöse Struktur 50, bspw. eine Membran aus Polypropylen, auf der eine Beschichtung aus Albumin 51 auf- gebracht ist. Im Gegensatz dazu weist eine mikroporöse Struktur 60 in Fig. 4 eine einlagige Beschichtung und die Struktur 70 in Fig. 5 eine zweilagige Beschichtung aus Albumin 51 und Gelatine 52 auf. Bei der mikroporösen Struktur 80 in Fig. 6 besteht die Beschichtung ebenfalls aus Gelatine 52, die hier mit Albumin 51 und mit Immunglobulinen 53 gemischt ist. Hier ist die Benetz- barkeit der auf die Struktur 80 aufgebrachten Schichten beson- ders groß.

Fig. 7 zeigt eine poröse Membran 90 mit einer mehrlagigen Be- schichtung, wobei die erste Lage aus Gelatine 52, die zweite Lage aus einem Gemisch von Gelatine 52 und Albumin 51 und die dritte Lage aus Albumin 51 und Heparin 54 als medizinischem Wirkstoff besteht. Die Anzahl der Lagen sowie die Dicke der einzelnen Lagen bestimmt die Gesamtstärke der Beschichtung. Sie beeinflußt die diffusiven Eigenschaften der Schichtstruktur.

Dies ist insbesondere bei Oxygenatoren von Bedeutung, bei denen die Oberflächenbeschichtung nicht nur das Problem eines Druck- anstieges bei Beginn der Blutbehandlung beheben, sondern auch das Risiko eines Durchtritts von Gasblasen in das Blut völlig ausschließen soll.

Die Erzeugung von erfindungsgemäß eingesetzten Oberflächen- beschichtungen soll jetzt anhand einiger Beispiele erklärt wer- den.

Beispiel 1 : Beschichtung mit Gelatine (Basisschicht) Als Beschichtungssubstanz wird Gelatine, pH 5,2, l gel verwen- det, die Lösungen werden mit deionisiertem Wasser angesetzt.

Eine so angesetzte Gelatine-Lösung wird in einen Oxygenator 15 gegeben und für 60 - 120 min bei Raumtemperatur inkubiert, wo- bei die Lösung vorzugsweise rezirkuliert wird.

Die Lösung wird anschließend verworfen und Restwasser mittels steriler Druckluft ausgeblasen. Die Restfeuchte wird anschlie- ßend bei 40°C entfernt.

Beispiel 2 : Beschichtung mit rekombinantem Albumin (Basisschicht) Als Beschichtungssubstanz wird rekombinantes Humanalbumin, pH 4,5, l gel verwendet, wobei die Lösungen mit deionisiertem Wasser angesetzt werden.

Der Oxygenator wird mit der Albumin-Lösung gefüllt und bei Raumtemperatur für 60 min bei rezirkulierender Lösung inku- biert.

Die Lösung wird anschließend verworfen und Restwasser mittels steriler Druckluft ausgeblasen. Die Restfeuchte wird danach bei 40°C entfernt.

Beispiel 3 : Mehrschichtige Oberflächenbeschichtung Für die Beschichtung wird eine Lösung von rekombinantem Human- albumin, pH 4,5, 1 g/1, eine Heparinlösung, 60 - 80 IU/ml, pH 2,5 sowie eine Stabilisatorlösung, EDC, (1-Äthyl-3-Dimethyl- aminopropyl-Carbodiimid) 1-10 mg/l, pH 5, verwendet. Zum Spülen und Ansetzen der Lösungen wird deionisiertes Wasser eingesetzt.

Der Oxygenator wird in einem ersten Schritt mit der Albumin- lösung gefüllt und für ein bis zwei Stunden bei Raumtemperatur inkubiert. Danach wird die Albuminlösung verworfen und die Restlösung mittels steriler Druckluft ausgeblasen.

In einem zweiten Schritt wird der so behandelte Oxygenator mit der Heparinlösung gefüllt und für ein bis zwei Stunden bei Raumtemperatur inkubiert. Die Heparinlösung wird dann entnommen und der Oxygenator einmal mit deionisiertem Wasser gespült.

In einem weiteren Schritt wird der Oxygenator erneut mit der Albuminlösung gefüllt und für ein bis zwei Stunden bei Raum- temperatur inkubiert.

Die Lösung wird anschließend verworfen und Restlösung mittels steriler Druckluft ausgeblasen.

Schließlich wird der Oxygenator zur Erzeugung der vierten Schicht mit der Heparinlösung gefüllt und für ein bis zwei Stunden bei Raumtemperatur inkubiert.

Nach der Entnahme der Heparinlösung und dem Ausblasen der Rest- lösung mittels steriler Druckluft wird der insoweit behandelte Oxygenator mit der Stabilisatorlösung gefüllt und für 15 - 30 min bei Raumtemperatur inkubiert.

Die Lösung wird anschließend verworfen und der Oxygenator so- fort zwei- bis dreimal mit deionisiertem Wasser gespült.

Anschließend wird das Restwasser mittels steriler Druckluft ausgeblasen und dann bei ca. 40° für mindestens vier Stunden getrocknet.