THEMA DER ERFINDUNG

[0001] Das Thema der Erfindung betrifft eine Hohlfasermembran zur Abtrennung von Blutplasma aus Blut. Derartige Hohlfasermembranen werden in der extrakorporalen Blutbehandlungstherapie von Patienten angewendet. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Holfasermembranen.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Hohlfasermembranen werden unter anderem in der Therapie der extrakorporalen Blutbehandlung verwendet, um Blutplasma aus dem Blut von Patienten abzutrennen und mit geeigneten Behandlungsformen zu behandeln. Derartige Hohlfasermembranen werden daher auch als Plasmamembranen bezeichnet. Das therapeutische Verfahren zur Abtrennung von Blutplasma aus Blut wird als Plasmapherese bezeichnet. Der Begriff Plasmapherese steht dabei für ein medizinisches Verfahren zur Entnahme von Blutplasma aus Blut.

[0003] Es wird dabei zwischen mehreren Plasmaphereseverfahren unterschieden. Bei der unspezifischen Plasmapherese wir das komplette Blutplasma von den zellulären Blutbestandteilen abgetrennt. Aus therapeutischer Sicht erfordert eine unspezifische Abtrennung von Blutplasma aus Blut einen Flüssigkeitsausgleich, z.B. eine Substitution mit einem Plasmaexpander während des Verfahrens und/ oder eine Frischplasmazugabe zum Patienten.

[0004] Eine selektive Plasmapherese erfolgt z.B. im Rahmen der Therapie von Autoimmunerkrankungen. Hierbei werden selektive Hohlfasermembranen, die nur einen Teil der im Blutplasma befindlichen Plasmaproteine abtrennen, verwendet. In diesem Zusammenhang ist auch die Kaskadenfiltration zu nennen, die in therapeutischen Verfahren angewendet wird. Hierbei können zunächst unspezifisch in einer ersten Filtration das Blutplasma vom Blut und in einer zweiten Filtrationsstufe aus dem abgetrennten Blutplasma selektive weitere Plasmaproteine abgetrennt werden. [0005] Im Allgemeinen werden unter dem Begriff Blutplasma die nicht-zellulären Anteile des Blutes verstanden. Humanes Blutplasma besteht zu ca. 90% aus Wasser und zu 10% aus darin gelösten Substanzen, insbesondere auch darin kolloidal enthaltenen Plasmaproteinen (z.B. Albumine, Lipoproteine, Immunglobuline, Fibrinogen). Blutplasma ist durch den Gehalt an Plasmaproteinen viskoser als Wasser. Die Plasmaviskosität wird dabei im Wesentlichen durch die hochmolekularen Proteine Immunglobuline und Fibrinogen bestimmt. Der Anteil des Blutplasmas am Blutvolumen beträgt etwa 55 vol.%, der Anteil der zellulären Blutbestandteile dementsprechend ca. 45 vol.%.

[0006] In angewandten Plasmaphereseverfahren wird einem Patienten im Rahmen einer extrakorporalen Blutbehandlung Blut entnommen und über einen extrakorporalen Blutkreislauf durch einen Hohlfasermembranfilter geleitet. Die Plasmaabtrennung erfolgt in dem Hohlfasermembranfilter an dafür geeigneten Hohlfasermembranen durch Filtration. Dabei wird das Blutplasma durch konvektiven Transport (d.h. durch einen Druckunterschied) über die Membranwand der Hohlfasermembranen hinweg transportiert und abgetrennt. Dafür wird Blut in den Hohlfasermembranfilter eingeleitet und im Regelfall durch die Lumina der Hohlfasermembranen geströmt. Durch die apparativ eingestellte transmembrane Druckdifferenz wird das Blutplasma über die Membranwand transportiert, wobei zelluläre Bestandteile des Bluts von der Membranwand zurückgehalten werden.

[0007] Die für die Plasmaabtrennung vorgesehenen Hohlfasermembranen müssen daher ein spezifisches Anforderungsprofil erfüllen, um eine therapeutische Plasmaabtrennung, wie hier geschildert, zu ermöglichen. Die Poren der Plasmamembranen sind so beschaffen, dass die Bestandteile, also die Plasmaproteine, des Plasmas die Membran passieren können. Insbesondere besteht dabei gemäß bestimmten Therapieformen die Anforderung, dass auch hochmolekulare Plasmaproteine, wie z. B. das „Low Density Lipoprotein“ (LDL) mit einem Molekulargewicht von ca. 2,7 MDa, die Membranwand der Hohlfasermembran passieren können müssen, wobei Blutzellen aufgrund der Größe der Poren aber zurückgehalten werden. Für spezifische Plasmaphereseverfahren kann es auch vorgesehen sein, dass nicht sämtliche Plasmaproteine des Blutplasmas die Membranwand passieren können, sondern nur ein Teil der Plasmaproteine, die in einem niedrigeren Molekulargewichtsbereich liegen. [0008] Hohlfasermembranen für die Blutplasmaabtrennung aus Blut unterscheiden sich daher von bekannten Hohlfasermembranen, die in der Hämodialyse eingesetzt werden, durch ihre Porengröße. In der Therapie der extrakorporalen Hämodialyse ist es insbesondere erforderlich, niedrigmolekulare und mittelmolekulare Metaboliten aus dem Blut von Patienten abzutrennen. Jedoch sind diese Hohlfasermembranen für die extrakorporale Blutbehandlung so beschaffen, dass Albumin mit einem Molekulargewicht von ca. 66 kDa nahezu vollständig von den Hohlfasermembranen zurückgehalten wird. Im Gegensatz dazu ist es für die Plasmaabtrennung erforderlich, dass die Porengröße der selektiven Schicht der Membran relativ zu den zellulären Bestandteilen des Bluts möglichst groß ausgestaltet ist, so dass die zellulären Bestandteile von einem Membranübergang ausgeschlossen werden, wohingegen die Plasmaproteine die Membranwand passieren können.

[0009] Die Abtrennung von Blutplasma aus Blut durch Hohlfasermembranen wird regelmäßig von einem nachteiligen Auftreten von Hämolyse begleitet. Es wird vermutet, dass die Membranstruktur, bedingt durch die großen Poren der Hohlfasermembranen, in Verbindung, mit der für die Filtration notwendigen transmembranen Druckdifferenz mechanisch auf die Blutzellen einwirkt, dadurch Zellschädigungen hervorruft und insbesondere rote Blutkörperchen zerstört. Das Auftreten von Hämolysereaktionen während der Plasmaabtrennung ist aus therapeutischer Sicht problematisch. Insbesondere wird das abgetrennte Blutplasma mit Hämoglobin und Zellfragmenten kontaminiert, so dass im Zweifelsfall das abgetrennte Blutplasma nicht für weitere therapeutische Schritte verwendet werden kann.

[0010] Die DE 10 2007 019 051 B3 offenbart eine zweischichtige durch Coextrusion aus zwei Spinnmassen hergestellte Hohlfasermembran für die Abtrennung von Blutplasma aus Blut. Die Hohlfasermembran zeichnet sich durch eine grobmaschige selektive Blutkontaktschicht und eine poröse Stützschicht aus.

[0011] Die DE 10 2017 201 630 A1 beschreibt die Herstellung einer Hohlfasermembran für die Blutbehandlung durch Extrusion einer Spinnmasse, wobei die Spinnmasse einen Anteil an Vitamin E enthält und das innere Fällmittel einen Anteil eines hydrophilen Polymers aufweist. AUFGABE DER ERFINDUNG

[0012] Im Lichte der vorab beschriebenen Probleme bestand in einem ersten Aspekt die Aufgabe, eine Hohlfasermembran für die Abtrennung von Blutplasma aus Blut bereitzustellen, die eine verringerte Hämolyseaktivität aufweist.

[0013] In einem zweiten Aspekt bestand die Aufgabe darin, ein Verfahren zu finden, mit dem derartige Hohlfasermembranen zur Plasmaabtrennung hergestellt werden können.

[0014] Ein dritter Aspekt der zugrundeliegenden Problemstellung lag in der Bereitstellung eines sterilen Hohlfasermembranfilters für die Abtrennung von Blutplasma aus Blut, der eine so geringe Hämolyseaktivität aufweist, dass er vorteilhaft in Plasmaphereseverfahren verwendet werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

[0015] In einem ersten Aspekt der Erfindung wird das zugrundeliegende Problem durch eine Hohlfasermembran mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche 2 bis 9 stellen vorteilhafte Ausführungsformen dar.

[0016] In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird das zugrundeliegende Problem durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 10 gelöst. Die Unteransprüche 11 bis 14 stellen vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens dar.

[0017] In einem dritten Aspekt wird das zugrundeliegende Problem durch einen sterilen Hohlfasermembranfilter mit den Merkmalen nach Anspruch 15 gelöst. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0018] Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Hohlfasermembran zur Abtrennung von Blutplasma aus Blut, aufweisend eine Blutkontaktschicht und eine Stützschicht, jeweils aufweisend ein hydrophobes und ein hydrophiles Polymer und Vitamin E, insbesondere ein a-Tocopherol oder ein Tocotrienol, wobei das Vitamin E, insbesondere das a-Tocopherol oder das Tocotrienol, in einem Anteil von 0,005 bis 0,25 Gew.% bezogen auf das Gesamtgewicht der Holfasermembran vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembran einen Siebkoeffizienten für Albumin, bestimmt nach DIN EN ISO 8637-3:2018, von 50 bis 100% aufweist, oder dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembran einen Siebkoeffizienten für Immunglobulin M, bestimmt nach DIN EN ISO 8637-3:2018, von 50 bis 100% aufweist, oder dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembran einen Siebkoeffizienten für Low Density Lipoprotein, bestimmt nach DIN EN ISO 8637-3:2018, von 80 bis 100% aufweist.

[0019] Die erfindungsgemäße Hohlfasermembran weist eine vorteilhaft geringere Hämolyseaktivität auf und ist insbesondere damit einer vergleichbaren Hohlfasermembran, die kein Vitamin E enthält, überlegen. Zusätzlich zeigt die erfindungsgemäße Hohlfasermembran vorteilhaft auch eine verringerte Neigung zur Blutkoagulation und eine verbesserte Eigenschaft in der Verringerung der Triglyzeridkonzentration und ist damit ebenfalls gegenüber vergleichbaren Hohlfasermembranen ohne Vitamin E überlegen. Triglyceride werden auf nicht ausreichend hydrophilen Oberflächen bevorzugt adsorbiert und verschlechtern dadurch im Verlauf der Therapie die Permeations- und Selektionseigenschaften des Filters nachhaltig.

[0020] Es wird vermutet, dass der Anteil des Vitamin E in der Hohlfasermembran eine Fixierung des Polyvinylpyrrolidons an der Membranoberfläche bewirkt und somit eine verbesserte, d.h. verringerte Hämolyseaktivität bei großporigen Hohlfasermembranen, die für die Abtrennung von Blutplasma aus Blut vorgesehen sind, bewirkt. Unter dem Begriff „großporig“ werden in diesem Zusammenhang Hohlfasermembranen verstanden, die die genannten Siebkoeffizienten für Albumin, oder Immunglobulin M (IgM), oder Low Density Lipoprotein (LDL) aufweisen. Bevorzugt können die Öffnungen der Oberfläche der Blutkontaktschicht eine Weite von 0,1 bis 10 pm aufweisen, um eine effektive Abtrennung von Blutplasma aus Blut zu bewirken. Diese Öffnungen sind in Ausführungsbeispielen des Standes der T echnik so groß, dass während eines Abtrennverfahrens von Blutplasma aus Blut Blutzellen in die Öffnungen der Membranoberfläche der Hohlfasermembran eindringen und durch den verfahrensbedingten transmembranen Druckunterschied zum Zerbersten gebracht werden können. Wie durch rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen festgestellt wurde, dringen bei den erfindungsgemäßen Hohlfasermembranen weniger Blutzellen in die Öffnungen der Membranoberfläche ein, so dass in Folge auch eine verringerte Hämolyseaktivität der Hohlfasermembran beobachtet wird. In vorteilhaften Ausführungsformen beträgt der Anteil an Vitamin E, insbesondere a- Tocopherol oder Tocotrienol, in der Hohlfasermembran 0,01 bis 0,15 Gew.- %, weiter bevorzugt 0,03 bis 0,1 Gew. % bezogen auf das Gesamtgewicht der Holfasermembran.

[0021] Unter dem Begriff „Siebkoeffizient für Albumin“ wird in Sinne der vorliegenden Anmeldung die Durchlässigkeit der Hohlfasermembran für Albumin, bestimmt nach DIN EN ISO 8637-3:2018, verstanden. Albumin ist ein Plasmaprotein mit einem Molekulargewicht von 66 kDa. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, einen Anteil an Plasmaproteinen aus Blut oder im Zuge einer Kaskadenfiltration einen selektiven Bereich der Blutplasmaproteine aus Blutplasma abzutrennen. Die Hohlfasermembran weist vorzugsweise einen Siebkoeffizienten für Albumin von 60 bis 100%, weiter vorzugsweise von 70 bis 100%, auf.

[0022] Unter dem Begriff „Siebkoeffizient für Immunglobulin M“ wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung die Durchlässigkeit der Hohlfasermembran für Immunglobulin M (IgM), bestimmt nach der Methode DIN EN ISO 8637-3:2018, verstanden. IgM ist ein Plasmaprotein mit einem Molekulargewicht von 950 kDa. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, einen Anteil an Plasmaproteinen aus Blut oder im Zuge einer Kaskadenfiltration aus Blutplasma abzutrennen, die einen größeren bestimmten Molekulargewichtsbereich der Blutplasmaproteine aufweisen. Eine derart ausgebildete Hohlfasermembran kann in bestimmten Therapieformen, z.B. der spezifischen Plasmapherese, angewendet werden, die eine Abtrennung von Blutplasma nach vorbestimmten Molekulargewichtsbereichen erfordern. Die Hohlfasermembran weist vorzugsweise einen Siebkoeffizienten für IgM von 60 bis 100%, weiter vorzugsweise von 70 bis 100 %, auf. [0023] Unter dem Begriff „Siebkoeffizient für Low Density Lipoprotein“ wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung die Durchlässigkeit der Hohlfasermembran für Low Density Lipoprotein (LDL), bestimmt nach der Methode Dl N EN ISO 8637-3:2018, verstanden. LDL ist ein Plasmaprotein mit einem Molekulargewicht von 2.700 kDa. Gemäß dieser Ausführungsform ist es möglich, den gesamten Anteil der Plasmaproteine aus Blut in einem Abtrennverfahren, z.B. der unspezifischen Plasmapherese, abzutrennen. Eine derart ausgebildete Hohlfasermembran kann in Therapieformen angewendet werden, die eine gesamte Abtrennung von Blutplasma aus Blut erfordern. Die Hohlfasermembran weist vorzugsweise einen Siebkoeffizienten für LDL von 80 bis 100 %, weiter vorzugsweise von 90 bis 100%, auf.

[0024] Unter einer „Blutkontaktschichf wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine Schicht der Hohlfasermembran verstanden und stellt in einer extrakorporalen Blutbehandlung eine zum Patientenblut exponierte Schicht dar. Vorteilhafterweise weist die Blutkontaktschicht eine Dicke von 1 pm bis 15 pm, vorzugsweise 2 bis 10 pm, weiter vorzugsweise 3 bis 6 pm, auf und ist in ihrer porösen Struktur darauf ausgerichtet, eine effektive Abtrennung von Blutplasma aus Blut zu ermöglichen. Bevorzugt kann die Größe der Poren in der Blutkontaktschicht 0,1 bis 10 pm betragen. Unter einer „Stützschichf wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung eine Schicht verstanden, die der Hohlfasermembran die nötige mechanische Stabilität verleiht, um zu Hohlfasermembranfiltern und in Sterilisationsvorgängen weiterverarbeitet werden zu können. Die Dicke der Stützschicht beträgt vorzugsweise 25 bis 79 pm, oder 30 bis 77 pm oder 34 bis 74 pm. Bevorzugt sind die Porenstrukturen der Blutkontaktschicht und der Stützschicht unterschiedlich. Weiter bevorzugt sind die Poren der Blutkontaktschicht kleiner als die der Stützschicht. Die unterschiedliche Porenstruktur kann über die Herstellverfahren der Hohlfasermembranen im Nichtlösungsmittel- induzierten Phaseninversionsverfahren beispielsweise durch ein„dry-wet“ Spinnverfahren selektiv eingestellt werden. Denkbar ist auch ein temperaturinduziertes Phaseninversionsverfahren.

[0025] Unter einem „hydrophoben Polymer ^M wird bezüglich der vorliegenden Anmeldung ein Polymer verstanden, dass eine Löslichkeit in Wasser von weniger als 0,1 g/l aufweist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung können als hydrophobe Polymere Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PES), Polyphenylsulfon, Copolymere enthaltend Sulfongruppen, Polyetherimid (PEI), Polyamid (PA), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyacrylnitril (PAN), Polyimid (PI), und Polyurethan (PU) verwendet werden. Unter einem „hydrophilen Polymer ^M wird bezüglich der vorliegenden Anmeldung ein Polymer verstanden, dass eine Löslichkeit in Wasser von mindestens 1 g/l aufweist. Im Sinne der vorliegenden Erfindung können als hydrophile Polymere insbesondere Polyvinyllpyrrolidon (PVP) oder Polyethylenglykol und deren Copolymere verwendet werden. Unter dem Begriff „Löslichkeit in Wasser ^M wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung verstanden, dass das hydrophobe/ hydrophile Polymer in Wasser gelöst ist und eine nach Augenschein optisch klare Lösung ergibt, ohne dass im sichtbaren Wellenlängenbereich von Licht Trübungen, Sol Gel-Bildungen, Ausfällungen oder Niederschlagsbildung zu beobachten sind.

[0026] Der Begriff „Vitamin E“ wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung als Sammelbegriff für fettlösliche Substanzen mit antioxidativer Wrkungen verstanden. Insbesondere subsummiert der Begriff die häufig vorkommenden Vitamin-E-Formen Tocopherol, Tocotrienole, Tocomonoenol (T1) und MDT (marine derived tocopherols).

[0027] In einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlfasermembran aus wenigstens zwei coextrudierten Schichten besteht, wobei eine der wenigstens zwei coextrudierten Schichten eine Blutkontaktschicht bildet, und die andere der wenigstens zwei coextrudierten Schichten eine Stützschicht bildet. Gemäß dieser Ausführung ist es möglich, die Hohlfasermembran zweischichtig aufzubauen und dadurch die einzelnen Schichten hinsichtlich ihrer Funktion als Blutkontaktschicht und als Stützschicht verbessert auszuarbeiten. Insbesondere können Schichtdicke, Zusammensetzung und Porenbeschaffenheit der Blutkontaktschicht und der Stützschicht unterschiedlich ausgearbeitet sein. Die Ausführungsform bietet den Vorteil, dass die Blutkontaktschicht hinsichtlich der Hämolyseaktivität optimiert ist, während die Stützschicht hinsichtlich der mechanischen Stabilität, insbesondere auch der Sterilisationsfestigkeit der Hohlfasermembran, vorteilhaft ausgebildet ist.

[0028] In einer Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt und der vorgenannten Ausführungsform ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Blutkontaktschicht die Innenschicht und die Stützschicht die Außenschicht der Hohlfasermembran darstellen. Durch eine derartige Ausführungsform kann die Blutkontaktschicht besonders präzise hinsichtlich des Trennverhaltens ausgestaltet werden. [0029] In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Polymer Polysulfon aufweist oder daraus besteht, und/ oder dass das hydrophile Polymer Polyvinylpyrrolidon aufweist oder daraus besteht. Unter dem Polymer „Polysulfon“ wird nach der vorliegenden Begrifflichkeit ein Polymer verstanden, dass eine Sulfongruppe in der Haupt- oder Nebenkette des Polymers aufweist. Der Begriff Polysulfon (PSU) wird im Rahmen dieser Anmeldung als generischer Begriff für alle Polymere verstanden, die Sulfongruppen enthalten. Typische Vertreter von Materialien auf Polysufonbasis sind Polysulfon (PSU), Polyethersulfon (PES), Polyphenylsulfon und Copolymere enthaltend Sulfongruppen. Polysulfonmaterialien haben sich in der Herstellung von Blutbehandlungsmembranen gegenüber anderen Materialien als überlegen erwiesen, da sie dampfsterilisierbar sind und gute Eigenschaften hinsichtlich der Hämokompatibilität aufweisen.

Polyethersulfon (PES)

[0030] In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist die Hohlfasermembran dadurch gekennzeichnet, dass der Polyvinylpyrrolidongehalt in der Hohlfasermembran 4 bis 9 Gew. %, bevorzugt 5-8%, weiter bevorzugt 5-7% beträgt. Die Hohlfasermembran weist durch den Polyvinylpyrrolidongehalt eine für Blut hydrophilen Charakter auf. In diesem Zusammenhang bedeutet der Begriff „hydrophile Hohlfasermembran“ , dass die Hohlfasermembran vollständig von Blut benetzt werden kann, ohne dass zuvor hydrophilisierende Verfahren, z.B. Druckspülen der Hohlfasermembranen mit Wasser, angewendet werden müssen. Eine leichte

Benetzbarkeit der Hohlfasermembran mit Blut ermöglicht eine effektive Abtrennung von Blutplasma oder Teilen von Blutplasma im Plasmaabtrennverfahren.

[0031] Unter dem Polymer „Polyvinylpyrroldon“ wird ein Polymer verstanden, dass Wiederholungseinheiten von Vinylpyrrolidon oder Derivaten davon aufweist. PVP ist ein wasserlösliches Polymer und bewirkt eine Verbesserung der Hämokompatibilität von Hohlfasermembranen aus Polysulfon, da es das hydrophobe Polysulfonmaterial hydrophilisiert und dadurch besser für Blut benetzbar macht. Dem Vinylpyrrolidon können weitere Co-monomere zugefügt sein, beispielsweise Vinylacetatpolymere. Diese Co- Polymere haben den Vorteil, dass sie besonders stabile Hydrogele ausbilden.

Überraschenderweise zeigte sich, dass die Hämolyseneigung besonders deutlich verringert ist, wenn der PVP- Gehalt derart hoch eingestellt ist.

Polyvinylpyrrolidon (PVP)

[0032] In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist die Hohlfasermembran dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Innendurchmesser von 250 bis 400 pm aufweist, bevorzugt 280 bis 380 pm, weiter bevorzugt 300 bis 360 pm. Bei zu geringen Innendurchmessern steigt der Transmembrandruck und dadurch die Tendenz zur Hämolyse zu stark an, bei zu großen Innendurchmessern sinkt die Filtrationsleistung zu stark. [0033] In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt oder einer der vorgenannten Ausführungsformen des ersten Aspekts ist die Hohlfasermembran dadurch gekennzeichnet, dass die eine Wandstärke 40 bis 80 pm beträgt. Die Wandstärke bedingt eine vorteilhafte Festigkeit der Hohlfasermembran. Eine zu große Wandstärke größer als ca. 80 pm wirkt sich nachteilig auf die Filtrationseigenschaften der Hohlfasermembran aus. Vorteilhafte Wandstärken betragen 50 bis 70 pm, weiter bevorzugt 60 bis 70pm.

[0034] In einer weiteren Ausführungsform gemäß wenigstens einer der vorgenannten Ausführungsformen des ersten Aspekts ist die Hohlfasermembran dadurch gekennzeichnet, dass die Blutkontaktschicht in einer oberflächennahen Schicht, bestimmt durch XPS-Messung, einen Polyvinylpyrrolidongehalt von 30 bis 60 Gew.%, bevorzugt von 35 bis 55 Gew.%, weiter bevorzugt von 40 bis 50 Gew.%, aufweist. Der Polyvinylpyrrolidongehalt in einer oberflächennahen Schicht der Blutkontaktschicht kann in der Herstellung der Hohlfasermembran durch das vorgelegte Verhältnis des hydrophoben Polymers, vorzugsweise PSU, und des hydrophilen Polymers, vorzugsweise PVP, in der Spinnmasse eingestellt werden. In einer Ausführungsform ist die Zusammensetzung der Spinnmasse, aus der die Blutkontaktschicht resultiert, so gewählt, dass gegenüber der Stützschicht ein höherer Anteil von PVP vorliegt. Es wird vermutet, dass der Anteil an Vitamin E in der Spinnmasse, die in der Hohlfasermembran die Blutkontaktschicht bildet, das PVP in einer oberflächennahen Schicht während des Herstellprozesses der Hohlfasermembran fixiert und somit ein hoher Anteil an PVP in der Blutkontaktschicht, insbesondere der oberflächennahen Schicht der Blutkontaktschicht, resultiert. Durch elektronenmikroskopische Aufnahmen gemäß Figur 4 und Figur 5 wurde festgestellt, dass bei einer erfindungsgemäßen Hohlfasermembran weniger Blutzellen in die Öffnungen der Blutkontaktschicht eindringen als bei einer Vergleichs- Hohlfasermembran, die kein Vitamin E aufweist. Die überraschend unterschiedlichen Befunde korrelieren mit der beobachteten geringeren Hämolyseaktivität der erfindungsgemäßen Hohlfasermembran gegenüber einer Vergleichs-Hohlfasermembran. Offensichtlich ist das Eindringen von Blutzellen in die Öffnungen der Blutkontaktschicht eine entscheidende Ursache der Hämolyse, die an Hohlfasermembranen für die Abtrennung von Blutplasma von Blut beobachtet werden. [0035] In einer weiteren Ausführungsform gemäß wenigstens einer der vorgenannten Ausführungsformen des ersten Aspekts ist die Hohlfasermembran dadurch gekennzeichnet, dass die der Blutkontaktschicht gegenüberliegende oberflächennahen Schicht der Hohlfasermembran, bestimmt durch XPS-Messung, einen Polyvinylpyrrolidongehalt von 25 bis 50 Gew.%, bevorzugt von 30 bis 45 Gew.%, weiter bevorzugt von 30 bis 40 Gew.%, aufweist. Diese Ausführungsform stellt sicher, dass auch auf der der Blutkontaktseite gegenüberliegenden Oberfläche nur eine verringerte Adsorption der Plasmabestandteile stattfindet.

[0036] In einer weiteren Ausführungsform gemäß wenigstens einer der vorgenannten Ausführungsformen des ersten Aspekts ist die Hohlfasermembran dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz der PVP- Gehalte in Gew.% zwischen der oberflächennahen Schicht der Blutkontaktseite und der oberflächennahen Schicht der der Blutkontaktseite gegenüberliegende Oberfläche der Hohlfasermembran, bestimmt durch XPS-Messung, einen Wert von mindestens 5 Gew.%, bevorzugt mindestens 7%, weiter bevorzugt mindestens 10 Gew.%, aufweist. Diese Ausführungsform weist eine besonders niedrige Gesamtadsorption von Blut- und Plasmabestandteilen auf.

[0037] In einer weiteren Ausführungsform ist die Hohlfasermembran dadurch gekennzeichnet, dass die Blutkontaktschicht eine Innenschicht der Hohlfasermembran bildet. Eine solche Ausführungsform verringert die Hämolyseneigung gegenüber einer Ausführungsform, bei der die Blutkontaktschicht eine Außenschicht der Hohlfasermembran bildet, weiter. Außerdem neigt eine solche Ausführungsform weniger zu Restblutansammlungen im Filter nach Beendigung der Therapie.

[0038] In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem ersten Aspekt ist die Hohlfasermembran dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Blutkontaktschicht 1 bis 15 pm beträgt. Die Schichtdicke der Blutkontaktschicht trägt aufgrund ihrer hohen Porosität nur wenig zur mechanischen Stabilität der Hohlfasermembran bei. Die Schichtdicke der Blutkontaktschicht sollte daher im Vergleich zur Stützschicht nicht zu groß sein, um die Festigkeit der Hohlfasermembran nicht zu beeinträchtigen. [0039] In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Hohlfasermembran, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

Bereitstellen einer Spinnmasse A aufweisend 15 bis 25 Gew. % eines hydrophoben Polymers, 4 bis 8 Gew. % eines hydrophilen Polymers, 0,2 bis 2% einer polar protischen Substanz und 0,001 bis 0,05 Gew. % Vitamin E, insbesondere a-Tocopherol oder Tocotrienol, 83,799 bis 64,95 Gew. % eines polar aprotischen Lösungsmittels,

Bereitstellen einer Spinnmasse B, aufweisend 8 bis 12 Gew. % eines hydrophoben Polymers, 3 bis 7,5 Gew. % eines hydrophilen Polymers, 0001 bis 0,05 Gew. % Vitamin E, insbesondere ein a-Tocopherol oder Tocotrienol, 88,999 bis 81 ,95 Gew.% eines polar aprotischen Lösungsmittels,

Bereitstellen eines inneren Fällmittels aufweisend 70 bis 90 Gew. % eines polar aprotischen Lösungsmittels und 10 bis 30 Gew.% einer polar protischen Mischflüssigkeit,

Coextrudieren der Spinnmasse A, der Spinnmasse B und des inneren Fällmittels durch eine Spinndüse zu einem Spinnfaden, wobei das innere Fällmittel durch eine zentrale Bohrung der Spinndüse extrudiert wird, die Spinnmasse B durch einen ersten konzentrischen Ringspalt extrudiert wird, der die zentrale Bohrung umgibt, die Spinnmasse A durch einen zweiten konzentrischen Ringspalt extrudiert wird, der den ersten konzentrischen Ringspalt und die zentrale Bohrung der Spinndüse umgibt,

Durchleiten des Spinnfadens durch einen Fällspalt,

Einleiten des Spinnfadens in ein Fällbad und

Ausfällen des Spinnfadens zu einer Hohlfasermembran.

[0040] Das Herstellverfahren erfolgt nach einem sogenannten „dry-wet“ Spinnverfahren. In einem „dry-wet“ Verfahren wird eine Spinnmasse über eine Spinndüse extrudiert, durch einen trockenen Fällspalt geführt und nachfolgend in ein Fällbad eingeleitet. Unter einem „Fällspalf wird ein senkrechter Abschnitt zwischen Austrittsöffnung der Spinndüse und Fällbad bezeichnet, den der extrudierte Spinnfaden durchläuft, bevor er in das Fällbad eingeleitet wird. Unter einer „Spinnmasse“ wird eine homogene Polymerlösung verstanden. Unter einem „Spinnfaden“ wird die aus der Düse extrudierte Spinnmasse verstanden, die noch keine endgültige Membranstruktur ausgebildet hat. In der vorliegenden erfindungsgemäßen Herstellung der Hohlfasermembran erfolgt der Spinnvorgang durch Coextrusion zweier Spinnmassen und eines inneren Fällmittels. Die Spinnmasse A bildet in der Hohlfasermembran die Stützschicht. Die Spinnmasse B bildet in der Hohlfasermembran die Blutkontaktschicht. Die Zusammensetzung der Spinnmassen A und B und die Zusammensetzung des inneren Fällmittels sowie die Auswahl der Spinnparameter wie Temperierung der Spinnmasse, Temperierung der Spinndüse, Spinngeschwindigkeit, Höhe des Fällspalts bedingen die porösen Eigenschaften der Hohlfasermembran. Unter einem „polar aprotischen“ Lösungsmittel wird in diesem Zusammenhang ein Lösungsmittel verstanden, das das hydrophobe und das hydrophile Polymer in der Spinnmasse löst, dabei aber nur eine geringe CH-Acidität aufweist. Typische Vertreter polar aprotischer Lösungsmittel sind Dimethylsulfoxid, (DMSO), Dimethylformamid (DMF), Dimethylacetamid (DMAc) und N-Methylpyrrolidon (NMP). Unter einer „polar protischen Substanz“ wird eine CH-acide Substanz verstanden. Bevorzugte Vertreter sind Wasser, Ethanol oder Methanol.

[0041] Die Fallbadtemperatur wird auf 50 bis 80 °C, insbesondere auf 60 bis 70 °C eingestellt. Die Temperierung des Fällbades ermöglicht die Einstellung einer Atmosphärenfeuchtigkeit im Fällspalt, so dass die Porenbildung an der Außenseite des Spinnfadens unterstützt wird. Das Fällbad besteht bevorzugt aus wässrigen Lösungen, besonders bevorzugt ist Wasser mit einem Gehalt von weniger als 5 Gew. % eines der genannten aprotischen polaren Lösungsmittels.

[0042] Der Anteil der einzelnen Bestandteile in der Spinnmasse bedingt die Viskosität der Spinnmasse. Die Viskosität der Spinnmasselösung A beträgt 7000 bis 18000 mPa-s, insbesondere 9000 bis 14000 mPa-s. Dabei enthält die Spinnmasselösung A typischerweise 15 bis 25 Gew.%, vorzugsweise 18 bis 23 Gew.%, weiter vorzugsweise 19 bis 21 Gew.% eines hydrophoben Polymers, insbesondere Polysulfons (PSU), 4 bis 8 Gew.%, vorzugsweise 5 bis 7 Gew.%, weiter vorzugsweise 5 bis 6 Gew.% eines hydrophilen Polymers, insbesondere Polyvinylpyrrolidons (PVP), 0,02 bis 2 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 1 ,5 Gew.%, weiter vorzugsweise 0,8 bis 1 ,2 Gew.% einer polar protischen Substanz, bevorzugt Wasser, 0,001 bis 0,05 Gew.%, vorzugsweise 0,005 bis 0,03 Gew.%, weiter vorzugsweise 0,008 bis 0,02 Gew.% Vitamin E, insbesondere a- Tocopherol oderTocotrienol, und 80,799 bis 64,95 Gew.%, oder 76,495 bis 64,95 Gew.%, oder 75,192 bis 64,95 Gew.% eines polar aprotischen Lösungsmittels, bevorzugt DMAc. Bevorzugt sind z.B. 17,5 bis 22,5 Gew.% PSU, 5 bis 8 Gew.% PVP, 0,008 bis 0,02 Gew.% Vitamin E, insbesondere a-Tocopherol oder Tocotrienol, der Rest bis 100 Gew.% ist DMAc.

[0043] Die Bestimmung der Viskosität der Spinnmasselösung A erfolgte mittels eines Rotationsviskosimeters (VT 550 der Fa. Haake, Deutschland), bei 40° C bei der Stufe r.2 (6 U/min.) mit einem Drehkörper „MV1 (MV-DIN)“ der Fa. Haake (Schergeschwindigkeit 7,7/s).

[0044] Die Viskosität der Spinnmasselösung B beträgt bevorzugt weniger als 1000 mPa-s und enthält 8 bis 12 Gew.%, bevorzugt 9 bis 11 Gew.%, weiter bevorzugt 9,5 bis 10,5 Gew.% eines hydrophoben Polymers, bevorzugt PSU, 3 bis 7,5 Gew.%, bevorzugt 4,5 bis 7 Gew.%, weiter bevorzugt 5 bis 6 Gew% eines hydrophilen Polymers, bevorzugt PVP, 0,001 bis 0,05 Gew.%, vorzugsweise 0,005 bis 0,03 Gew.%, weiter vorzugsweise 0,008 bis 0,02 Gew.% Vitamin E, insbesondere a-Tocopherol oder Tocotrienol und 88,999 bis 81 ,95 Gew.%, oder 86,495 Gew.%, oder 85,492 Gew.% eines polar aprotischen Lösungsmittels, bevorzugt DMAc. Bevorzugt sind 9 bis 10 Gew. % PSU, 5 bis 6 Gew.% PVP, 0,008 bis 0,02 Gew.% Vitamin E, insbesondere a-Tocopherol oder Tocotrienol, der Rest bis 100 Gew.% ist DMAC.

[0045] Die Bestimmung der Viskosität der Spinnmasselösung B erfolgte mittels eines Rotationsviskosimeters (VT 550 der Fa. Haake, Deutschland), bei 40° C bei der Stufe r.3 (30 U/min.) mit einem Drehkörper „MV1 (MV-DIN)“ der Fa. Haake (Schergeschwindigkeit 38,7/s).

[0046] Die unterschiedliche Viskosität der beiden Spinnmassen A und B bewirkt eine unterschiedliche Porosität in den beiden koextrudierten Lagen. Aus der Spinnmasse A resultiert die Stützschicht der Hohlfasermembran, aus der Spinnmasse B resultiert die Blutkontaktschicht der Hohlfasermembran. [0047] In Bezug auf die Viskosität der Spinnmasselösung B sollte diese typischerweise nicht unterhalb 300 mPa-s liegen, da ansonsten die Spinnmasse B nicht mehr gleichmäßig extrudiert werden kann.

[0048] Im Rahmen der Erfindung kann die Dicke der Membranwand und der Innendurchmesser der Hohlfasermembran variiert werden. Die Dicke der Membranwand der erfindungsgemäßen Hohlfasermembran beträgt typischerweise 40 bis 80 pm, bevorzugt 50 bis 70 pm, weiter bevorzugt 60 bis 70 pm.

[0049] Mit einem inneren Fällmittel aufweisend oder bestehend aus 70 bis 90 Gew.%, bevorzugt 75 bis 85 Gew.%, weiter bevorzugt 78 bis 82 Gew.% eines polar aprotischen Lösungsmittels, bevorzugt DMAc und 10 bis 30%, bevorzugt 25 bis 15 Gew.%, weiter bevorzugt 22 bis 18 Gew.% einer polaren Mischflüssigkeit, bevorzugt Wasser, entsteht mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens die gewünschte porige Struktur der Schicht B. Bei einer „polaren protischen Mischflüssigkeif handelt es sich im Sinne der vorliegenden Erfindung um eine CH-acide Flüssigkeit, bevorzugt Wasser, Ethanol oder Methanol.

[0050] In einer Ausführung gemäß dem zweiten Aspekt ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnmassen A und B auf 60 bis 80°C, vorzugsweise 65 bis 75°C temperiert werden und/ oder das innere Fällmittel auf 50 bis 70°C, vorzugsweise 55 bis 65°C temperiert wird.

[0051] Die Geschwindigkeit der Membranbildung im Spinnprozess wird durch die Spinngeschwindigkeit beeinflusst. Die Spinngeschwindigkeit beträgt 300 bis 500 mm pro Sekunde, bevorzugt 350 bis 480 mm pro Sekunde, weiter bevorzugt 380 bis 430 mm pro Sekunde. Die „Spinngeschwindigkeif gibt die Geschwindigkeit an, mit der der Spinnfaden durch den Fällspalt geleitet wird. Weiterhin hat die Höhe des Fällspalts einen Einfluss auf die Membranbildung im Spinnprozess. Der Fällspalt beträgt im erfindungsgemäßen Verfahren 5 bis 80 mm, bevorzugt 10 bis 50 mm weiter bevorzugt 15 bis 40 mm.

[0052] Weiterhin sind an den Spinnprozess Spülprozesse der Hohlfasermembran angeschlossen. Die ausgefällte Hohlfasermembran wird durch mehrere Spülbäder geleitet und dabei gespült. Die Temperatur der Spülbäder liegt typischerweise im Bereich von 60 bis 80°C. In den Spülbädern wird die Hohlfasermembran von Lösemittel und von überschüssigem PVP, das nach der Ausfällung nicht in der Hohlfasermembran fixiert ist, befreit. Die Hohlfasermembran wird so weit wie möglich von diesem Teil des Polyvinylpyrrolidons befreit, da ansonsten aus der Hohlfasermembran eluierbares PVP in einer therapeutischen Behandlung in den Blutkreislauf gelangen kann.

[0053] Im Anschluss an den Spülprozess wird die Hohlfasermembran getrocknet. Dies geschieht bevorzugterweise bei 90 bis 160 °C, bevorzugt bei 100 bis 150°C, weiter bevorzugt bei 120 bis 140°C.

[0054] In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das hydrophobe Polymer der Spinnmasse A Polysulfon aufweist oder daraus besteht, und/ oder, dass das hydrophile Polymer der Spinnmasse A Polyvinylpyrrolidon aufweist oder daraus besteht, und/ oder dass die polar protische Substanz der Spinnmasse A Wasser aufweist oder daraus besteht, und/ oder dass das polar aprotische Lösungsmittel der Spinnmasse A Dimethylsulfoxid,

Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon oder Mischungen davon aufweist oder daraus besteht, und/ oder dass das hydrophobe Polymer der Spinnmasse B Polysulfon aufweist oder daraus besteht, und/ oder dass das hydrophile Polymer der Spinnmasse B Polyvinylpyrrolidon aufweist oder daraus besteht, und/ oder dass das polar aprotische Lösungsmittel der Spinnmasse B Dimethylsulfoxid,

Dimethylformamid, Dimethylacetamid, N-Methylpyrrolidon oder Mischungen davon aufweist oder daraus besteht, und/ oder dass die polar protische Mischflüssigkeit des inneren Fällmittels Wasser aufweist oder daraus besteht. [0055] In einer weiteren Ausführungsform gemäß dem zweiten Aspekt ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass das innere Fällmittel kein hydrophiles Polymer aufweist. Überraschenderweise wurde festgestellt, dass eine hohe Konzentration des hydrophilen Polymers, wie z.B. PVP, in einer oberflächennahen Schicht der Blutkontaktschicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden kann, ohne dass dem inneren Fällmittel ein entsprechendes hydrophiles Polymer, wie z.B. PVP, zugegeben werden muss.

[0056] Die Hohlfasermembranen werden im Anschluss an ihre Herstellung sterilisiert. Dabei werden aus den Hohlfasermembranen zunächst Hohlfasermembranfilter aufgebaut. Der Aufbau von Hohlfasermembranfiltern ist dem Fachmann bekannt und wird hier im Einzelnen nicht weiter ausgeführt. Es wird in diesem Zusammenhang auch auf die hierin enthaltene Methodenbeschreibung verwiesen, in der der Aufbau von Versuchs- Hohlfasermembranfiltern beschrieben ist.

[0057] Die vorliegend verwendete Methode zur Sterilisation der erfindungsgemäßen Hohlfasermembranfilter ist im Stand der Technik ebenfalls bekannt. Die Sterilisation einer vorliegend beschriebenen Hohlfasermembran wurde nach dem in der DE102016224627 A1 detailliert beschrieben Verfahren durchgeführt.

[0058] In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung einen sterilen Hohlfasermembranfilter aufweisend eine Vielzahl von Hohlfasermembranfiltern gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung oder hergestellt nach einem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, wobei der Hohlfasermembranfilter durch ein Dampfsterilisationsverfahren sterilisiert wurde.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG ANHAND DER FIGUREN

METHODEN

Im Folgenden werden die Methoden zur Charakterisierung der erfindungsgemäßen Hohlfasermembranen und der vergleichenden Hohlfasermembranen beschrieben.

1. Aufbau eines Hohlfasermembranfilters

[0059] Für den Aufbau eines zu untersuchenden Hohlfasermembranfilters werden Hohlfasermembranen mit einem Innendurchmesser von 330 gm und einer Wandstärke von 65 gm verwendet. Die Hohlfasermembranen werden gebündelt und an den Enden im Gehäuse des Hohlfasermembranfilters mit einem aushärtbaren Vergussmaterial so vergossen, dass ein erster Raum entsteht, der das Innere der Hohlfasermembranen umfasst („Blutseite“), und ein zweiter Raum („Filtratseite“) entsteht, der den Raum zwischen den Hohlfasermembranen umfasst. Als Vergussmaterial wird Polyurethan der Fa. BASF (Elastogran) (Polyol C6947 und Isocyanat 136 20) verwendet. Der Gehäusedurchmesser, die Vergusshöhe an den Bündelenden und die aktive Länge der Hohlfasermembran stimmen mit dem im Handel erhältlichen Plasmafilter „plasmaFlux P1“ und „plasmaFlux P2“ der Firma Fresenius Medical Care, Bad Homburg, Deutschland überein. Unter einer aktiven Länge einer Hohlfasermembran ist die Länge der Hohlfasermembran ohne Verguss zu verstehen, die für die Bestimmung der Permeationseigenschaften wie Siebkoeffizient, Hemokompatibilitätsdaten und Ultrafiltrationskoeffizient zur Verfügung steht. Die aus der aktiven Hohlfasermembranlänge resultierende aktive Membranfläche der untersuchten Hohlfasermembranfilter beträgt in zwei unterschiedlichen Ausführungsformen 0,3 bzw. 0,6 m ² Der Filter wird gemäß der DE102016224627 dampfsterilisiert.

2. Messmethode zur Bestimmung des Polyvinylpyrrolidongehalts in der Hohlfasermembran

[0060] Einem sterilen Hohlfasermembranfilter, wie unter Methode 1 beschrieben, werden 1 g der Membran entnommen und in einem Isothermengenerator (Fa. Porotec, Hofheim/ Ts, Deutschland) plaziert. Die Messung wird bei 0% rel. Luftfeuchte gestartet, wobei bis zur Gewichtskonstanz gewartet wird. Danach wird die Luftfeuchtigkeit in 10% Schritten erhöht, wobei jeweils bis zur Gewichtskonstanz gewartet wird, bis die rel. Luftfeuchte von 60 % erreicht wird. Die Messung wird bei 25°C und bei 40°C durchgeführt. [0061] Für die Bestimmung des PVP-Gehalts wurde zum Vergleich die Wasseraufnahme an einem Granulat des in den Ausführungsbeispielen eingesetzten Polysulfon bzw. an dem eingesetzten PVP- Pulver bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle wiedergegeben:

Die Bestimmung des PVP-Gehalts einer Hohlfasermembranprobe, die bei einer Versuchstemperatur von 25 °C untersucht wird, erfolgt nach Formel 1 :

Wass er auf nähme (%)bei 25 °C — 0,55%

C (PVP) = 24,80%

Formel 1 Die Bestimmung des PVP-Gehalts einer Hohlfasermembranprobe, die bei einer Versuchstemperatur von 40 °C untersucht wird, erfolgt nach Formel 2:

Wasser auf nähme (%)bei 40 °C — 0,54%

C (PVP) = 20,70%

Formel 2 3. Exposition von Testblut (Hämolyseversuch)

[0062] Für die Bestimmung der Hemokompatibilität der untersuchten

Hohlfasermembranen wird humanes Testblut in Kontakt mit den untersuchten Hohlfasermembranen gebracht. Als Hämokompatibilität werden in diesem

Zusammenhang die Hämolyse- und die Adsorptionseigenschaften (Triglycerid- und Thrombozytenadsorption) der untersuchten Hohlfasermembranen verstanden. Dazu wird gesunden Blutspendern, welche keine Medikamente einnehmen, die die Koagulation des Blutes oder die Eigenschaften der Blutplättchen beeinflussen könnten, 500 ml humanes Vollblut mit einer 17G (1 ,5 mm) Nadel entnommen. Das entnommene Blut wird wie folgt beschrieben heparinisiert. In einem Blutbeutel werden 750 IU Heparin, verdünnt in 50 ml physiologischer Kochsalzlösung, vorgelegt. Das Vollblut wird zu der vorgelegten Heparinlösung zugegeben und vermischt, so dass eine Heparinkonzentration von 1 ,5 IU pro ml der Mischung vorliegt. Innerhalb von 30 min nach der Blutspende wird die Methode zur Bestimmung der Hemokompatibilität der untersuchten Hohlfasermembranen gestartet.

[0063] Die zu untersuchenden Hohlfasermembranen werden in einem Hohlfasermembranfilter in einer Apparatur, die in Figur 1 schematisch dargestellt ist, untersucht. Gemäß Figur 1 umfasst die Apparatur 1-1 einen zu untersuchenden Hohlfasermembranfilter für die Plasmaabtrennung 1-2, mit einem wie in Methode 1 beschriebenen Aufbau. Weiterhin weist die Apparatur ein Schlauchsystem 1-3 auf, eine Schlauchpumpe 1-4, eine Stelle zur Entnahme von Blutproben 1-5, ein Reservoir für Blut 1-6, einen Drucksensor 1-7 am Blutauslass 1-8 des Hohlfasermembranfilters 1-2 und einen Drucksensor 1-9 am Bluteinlass 1-10 des Hohlfasermembranfilters 1-2. Für die Durchführung der Bestimmung wurden 113 ml des wie vorab beschriebenen heparinisierten Blutes verwendet. Das Blut wurde durch das Schlauchsystem 1-3 (Material: PVC, Hersteller Fresenius Medical Care, Deutschland) durch den Hohlfasermembranfilter 1-2 mit Hilfe der Schlauchpumpe 1-4 (Hersteller: Fresenius Medical Care, Deutschland) durch die Apparatur 1-1 gefördert. Für jede Messung wurde ein neues Schlauchsystem verwendet. Die gesamte Apparatur 1 -1 wurde vor der Messung für 30 min. mit einer 0,9%igen (w/v) physiologischen Kochsalzlösung gespült. Zur Befüllung der Apparatur mit Blut wird die Spüllösung bei geringer Pumpendrehzahl mit Blut, das in die Apparatur eingeleitet wird, verdrängt und abgeleitet, bis die Apparatur mit reinem Blut bzw. die Filtratseite des Hohlfasermembranfilters mit Plasma befüllt war. Die Füllmenge mit Blut betrug 113 ml. Die verdrängte Lösung wurde verworfen.

[0064] Das filtrierte Blutplasma wird aus dem Hohlfasermembranfilter ausgeleitet und stromabwärts des Blutauslasses 1-8 des Hohlfasermembranfilters 1-2 dem Blut wieder zugegeben. Die Durchführung des Expositionsversuchs erfolgt bei 37°C, z.B. in einem Brutschrank (Fa. Memmert, Deutschland), über einen vorbestimmten Zeitraum. Dabei werden zu Messbeginn und nach der vorbestimmten Zeit Proben an der Stelle zur Entnahme von Blutproben 1-5 entnommen. Der Druck am Blutauslass 1-8 und am Bluteinlass 1-10 wird gemessen, um einen gleichbleibenden Verlauf der Bedingungen während der Durchführung der Bestimmung sicherzustellen. Beim Auftreten von signifikanten Druckänderungen muss die Messung verworfen werden. Das Blut wurde mit einer Förderrate von 200 ml/min. durch die Apparatur gepumpt.

4. Messmethode zur Bestimmung des Transmembrandruckes während eines Filtrationsversuches

[0065] Der Transmembrandruck (TMP) wird gemäß der in Figur 1 gezeigten Manometer P1 , P2 und P3 ermittelt. Dabei wird Formel 3 angewendet:

Formel 3

5 Messmethode zur Bestimmung der Thrombozytenkonzentration im Blut

[0066] Für die Bestimmung der Thrombozytenkonzentration im Blut werden Blutproben, die vor und nach dem Expositionsversuch zu vorbestimmten Zeiten entnommen wurden, ausgewertet. Die Analysedaten werden mit dem Gerät K-4500 der Fa. Symex (Blutbildbestimmung) nach dem elektrischen Widerstandsmessprinzip ermittelt. Dabei wird in einer Messeinheit des Gerätes eine für Erythrozyten und Thrombozyten geeignete Kapillare verwendet. Die Messwandler und Elektroden werden in eine elektrisch leitende Flüssigkeit getaucht, so dass ein konstanter elektrischer Strom zwischen der inneren und äußeren Elektrode fließen kann. Die elektrisch nichtleitenden Thrombozyten werden durch die Öffnung des Messwandlers gesaugt. Tritt eine Zelle hindurch, so verdrängt sie die Verdünnungslösung. Da der elektrische Wderstand der Zelle höher ist als der der Verdünnungslösung, tritt eine zur Wderstandsänderung proportionale Spannungsänderung ein. Der Spannungsanstieg ist proportional zum Zellvolumen, so dass auch eine Unterscheidung in Erythrozyten und Thrombozyten gelingt. Die ermittelte Thrombozytenzahl ist ein Maß für die eintretende Blutkoagulation, die an der Blutkontaktschicht der Hohlfasermembran auftritt. Ein hoher adsorptiver Verlust an Thrombozyten erhöht die Koagulationsneigung und damit die Neigung der Bildung von Verstopfungen im Filter.

6. Messmethode zur Bestimmung des Hämoglobinwertes (HGB)

[0067] Es werden Blutplasmaproben, die vor und nach dem Expositionsversuch zu vorbestimmten Zeiten entnommen wurden, ausgewertet. Der HGB wird nach der Sodiumlaurylsulfatmethode (SLS) gemessen. Bei einer Wellenlänge von 555 nm wird die Hämoglobinkonzentration in einer HGB-Küvette bestimmt. Dazu wird ein Spektralphotometer EVOLUTION 210 (Thermo Fisher Scientific, Dreieich) mit einem 7- fach-Küvettenhalter in der Messmethode „freies Hämoglobin“ verwendet. Es finden Einmal- Küvetten 1 ,5 ml, Halbmikro PMMA der Fa. Brand, Gießen, Deutschland, Verwendung. Das Hämoglobin stammt aus Blutzellen, insbesondere den Erythrozyten, die während der Abtrennung des Blutplasmas zerstört werden. Der ermittelte Hämoglobinwert ist ein Maß für die Hämolyseaktivität der untersuchten Hohlfasermembran. Je niedriger der festgestellte Hämoglobinwert ist, desto geringer ist die Hämolyseaktivität der Hohlfasermembran. Das freie Hämoglobin ist ein Maß für die Zerstörung der roten Blutkörperchen.

7. Messmethode zur Bestimmung der Triglyceridkonzentration

[0068] Es werden Blutproben, die vor und nach dem Expositionsversuch zu vorbestimmten Zeiten entnommen wurden, ausgewertet und die Triglyceridkonzentration im Blut bestimmt. Aus der Differenz wird der prozentuale Trigyceridverlust ermittelt. Die Triglyceridkonzentration wird nach der folgenden Methode bestimmt: Eine Vollblutprobe wird in eine 1 ,2 ml Li-Heparin-Monovette (Ref. Nr. 06.1666.001 der Fa. Sarstedt, Nümbrecht) gezogen und 10 min. bei 4000 Umdrehungen zentrifugiert. Das Blutplasma wird in ein Probengefäß überführt. Das Triglycerid wird umgesetzt und einer Farbreaktion zugänglich gemacht. Die Methode nach Wahlefeld führt unter Verwendung von Lipoproteinlipase in vollständiger Hydrolyse zu Glycerin mit anschließender Oxidation zu Dihydroxyacetonphosphat und Wasserstoffperoxid. Das entstandene Wasserstoffperoxid bildet unter katalytischer Wrkung der Peroxidase mit 4-Aminophenazon und 4- Chlorphenol in einer Endpunktreaktion nach T rinder einen roten Farbstoff, der proportional zur Triglycerid photometrisch bestimmt werden kann. Dazu findet das Analysegerät Cobas INTEGRA 400 plus (Roche Diagnostic, Mannheim, Deutschland) mit der Methode „TRIGL“ Verwendung.

Mit Hilfe der Methode kann der Konzentrationsabfall der Triglyceride in mg/dl nach der Expositionszeit berechnet werden.

8. Messmethode zur Bestimmung der Erythrozyten auf der Membranoberfläche mittels Rasterelektronenmikroskopie

[0069] Zum Ende eines Expositionsversuches wird die Pumpgeschwindigkeit so lange erhöht, bis sich ein gewünschter Transmembrandruck (TMP) einstellt. Im Fall des nachfolgend beschriebenen Vergleichsbeispiels einer Hohlfasermembran wurde ein TMP von 130 mmHg eingestellt, im Fall des nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiels wurde ein TMP von 183 mmHg eingestellt. Danach wird der Versuch unterbrochen und der Filter mit isotonischer Kochsalzlösung gewaschen. Es werden dem Hohlfasermembranfilter einzelne Hohlfasermembranen entnommen. Die entnommenen Hohlfasermembranen werden geöffnet, so dass die innere Oberfläche der Hohlfasermembranen freiliegt und mit dem Rasterelektronenmikroskop untersucht werden kann. Rasterelektronenmikroskopie wird bei einer Beschleunigungsspannung von 5 kV und einer 3000-fachen Vergrößerung durchgeführt. Es wird eine qualitative Beschreibung des Eindringverhaltens der Erythrozyten in die Membran durchgeführt.

9. Messmethode zur Bestimmung von Polyvinylpyrrolidon in einer oberflächennahen Schicht (XPS)

[0070] Der Gehalt des Polyvinylpyrrolidons in einer oberflächennahen Schicht der Blutkontaktschicht wurde mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie (XPS oder ESCA) bestimmt. Mit Hilfe dieser Methode wird der Anteil des Polyvinylpyrrolidons in einer Schicht von 5 bis 10 nm benachbart zur Oberfläche der Blutkontaktschicht der Hohlfasermembran bestimmt. Diese Schicht, die mit Hilfe der XPS-Methode untersucht wird, wird im Sinne der vorliegenden Anmeldung als „oberflächennahe Schicht bezeichnet. Zur Untersuchung der oberflächennahen Schicht werden dafür vorbestimmte Messbedingungen eingestellt.

[0071] Die Methode wird im Nachfolgenden erklärt. Eine Hohlfasermembran wird mit Hilfe eines Skalpells längs aufgetrennt, so dass die innere Oberfläche der Hohlfasermembran, die in diesem Fall die Oberfläche der Blutkontaktschicht darstellt, freiliegt. Diese Probe wird auf einem Probenteller fixiert und in den Probenraum verbracht. Die folgenden Messbedingungen sind festgelegt:

Apparat: Thermo VG Scientific, Typ K-Alpha

Anregungsstrahlung: monochromatische Röntgenstrahlung, AI Ka, 75 W Durchmesser des Probenflecks: 200pm Passenergie: 30 eV

Winkel zwischen Quelle und Analysator: 54°

Spektrale Auflösung für ein Ag3d- Signal: 0,48 eV:

Angelegtes Vakuum: 10 ⁸ mbar

Die Aufladung wurde mit Hilfe einer Flood-Gun kompensiert.

Die XPS- Messungen wurden bei der Fa. Nanoanalytics in Münster, Deutschland durchgeführt. Der Gehalt an PVP in der oberflächennahen Schicht wurde mit Hilfe der ermittelten Werte in Atom % von Stickstoff (N) und Schwefel (S) durch Formel 4 ermittelt. Hierzu werden die bekannten Molekulargewichte der Wederholungseinheit in PVP und Polysulfon herangezogen.

Gehalt des PVP [in Gew- %] = 100 * (N*111)/(N*111+ S*442)

Formel 4

Formel 4 ist gültig für die Verwendung von Polysulfon auf Bisphenol-A- Basis.

Für andere Polysulfone muss das Molekulargewicht der Wederholungseinheit, die den Schwefel enthält, herangezogen und abgeleitet werden. Bei Copolymeren muss der Anteil der schwefelhaltigen Wederholungseinheit im Copolymer berücksichtigt werden.

Der PVP- Gehalt in der oberflächennahen Schicht wird bei drei Hohlfasermembranproben durchgeführt und der Mittelwert dieser Messungen berechnet.

10. Methode zur Bestimmung des Albumins, IgM, LDL - Siebkoeffizienten

[0072] Zur Bestimmung des LDL-Siebkoeffizienten wird ein wie nach Methode 1 beschriebener Hohlfasermembranfilter verwendet. Zur Messung wird Humanvollblut in Anlehnung an die Norm DIN EN ISO 8637-3:2018 verwendet. Für die Messung des LDL Siebkoeffizienten wird eine Apparatur gemäß Fig. 2 verwendet. Vor Beginn der Messung wird das System unter vollständiger Entlüftung mit 2 I physiologischer Kochsalzlösung gefüllt und gespült. Der Hohlfasermembranfilter 2-2 wird nach dem Spülvorgang auf der Filtratseite entleert, dabei muss der Blutausgang 2-3 geschlossen werden. Das Filtrat wird im Messmodus am unteren Filtratausgang 2-4 gesammelt. Für die Messung wird humanes Vollblut der folgenden Zusammensetzung verwendet:

Hämatokritwert (HKT) in %: 40 +/- 2 Totalprotein (TP) in %: 6 +/- 0,5 Triglyceride (mg/ dL): 200-300

Es finden die folgenden Messbedingungen Verwendung:

Nach dem Spülvorgang wird die Blutseite des Hohlfasermembranfilters 2-2 mit humanem Vollblut gefüllt, zur Vermeidung von Verdünnungseffekten werden die ersten 200 ml verworfen. Dann wird das Vollblut in der Apparatur 2-1 zirkuliert. Nach 10 min wird die Filtratpumpe 2-5 zugeschaltet, so dass Blutplasma auf die Filtratseite Übertritt. Nach einer weiteren Zirkulationszeit unter Filtratanfall von 30 min. werden die Drücke protokolliert, die Proben an den Probeentnahmestellen 2-10 (Bluteingang) und 2-20 (Filtrat) entnommen und die jeweiligen Konzentrationen von LDL und IgM und Albumin bestimmt. Dazu wird das automatische Analysengerät „Cobas Integra 400 plus“ der Fa. Roche Diagnostic mit der entsprechenden vorgegebenen Methode verwendet.

Der Siebkoeffizient S wird nach Formel 5 berechnet: 100 [%]

Formel 5 CF = Konzentration des Analyten im Filtrat

C _ein = Konzentration des Analyten im Blut am Filtereingang

Der Transmembrandruck (TMP) wird nach Formel 6 ermittelt:

Formel 6

BEISPIELE

Ausführungsbeispiel: Herstellung einer erfindungsgemäßen Hohlfasermembran

[0073] Für die Herstellung einer erfindungsgemäßen Hohlfasermembran wird eine Spinnmasse A, eine Spinnmasse B und ein inneres Fällmedium bereitgestellt. Die Spinnmasse A wird durch Mischen von 20 Gew. % Polysulfon (Fa. Solvay Udel 3500. LCD), 6 Gew. % Polyvinylpyrrolidon (ISP, PVP K90), 1 Gew. % Wasser, 0,01 Gew. % Vitamin E und 72,99 Gew. % Dimethylacetamid (DMAc) hergestellt. Die Spinnmasse B wird durch Mischen von 10 Gew. % Polysulfon, 5,5 Gew. % Polyvinylpyrrolidon, 0,01 Gew. % Vitamin E und 84,49 Gew. % DMAc hergestellt. Die Spinnmassen werden auf 72 °C temperiert und währenddessen sorgfältig bis zur Konstanz entgast. Die Konstanz ist erreicht, wenn über einen Zeitraum von einer Stunde keine Gasbläschen mehr auftreten. Für den Spinnprozess werden die Spinnmassen auf 70°C temperiert.

Das innere Fällmittel besteht zu 80 Gew. % aus DMAc und zu 20 Gew. % aus Wasser. Für den Spinnprozess wird das Fällmittel auf 60°C temperiert.

Es wurde eine Spinndüse verwendet, wie sie in der DE10211051 beschrieben ist. Für den Spinnprozess wurden das innere Fällmittel, Spinnmasse A und Spinnmasse B durch die Spinndüse zu einem Spinnfaden coextrudiert. Das Fällmittel wurde durch die zentrale Bohrung der Spinndüse extrudiert. Die Spinnmasse B wurde durch den ersten konzentrischen Ringspalt extrudiert, der die zentrale Bohrung der Spinndüse umgibt. Die Spinnmasse A wurde durch den zweiten konzentrischen Ringspalt extrudiert, der den ersten konzentrischen Ringspalt und die zentrale Bohrung umgibt. Die Spaltweite der Ringspalte und der Durchmesser der zentralen Bohrung sind so gewählt, dass eine Hohlfasermembran mit den hierin beschriebenen geometrischen Maßen erhalten werden kann.

Der Spinnblock und damit die Spinndüse wurden für den Spinnprozess auf 60°C temperiert. Der extrudierte Spinnfaden wurde durch einen Fällspalt von 20 mm bei einer Spinngeschwindigkeit von 400 mm pro Sekunde geführt. Die Temperatur des Fällbades (Wasser) betrug 65°C.

Die durch Ausfällung im Fällbad erhaltene Hohlfasermembran wird in 6 Wasserbädern gespült und bei 130°C für 10 Minuten getrocknet. Die Hohlfasermembran hat einen Innendurchmesser von 330 pm, die Wandstärke betrug 65 pm, die Schichtdicke der aus der Spinnmasse B erhaltenen selektiven Innenschicht, die auch die Blutkontaktschicht darstellt, betrug 4pm. Die Hohlfasermembran wird aufgehaspelt und gebündelt und zu Hohlfasermembranbündel mit 1296 bzw. 2592 Hohlfasermembranen verarbeitet.

Vergleichsbeispiel: Herstellung einer Hohlfasermembran

[0074] Gegenüber der Herstellung des Ausführungsbeispiels wurden die Spinnmasse A und die Spinnmasse B ohne Vitamin E bereitgestellt. Der Anteil von DMAc in der Spinnmassse A betrug demzufolge 73 Gew. %, der Anteil von DMAc in der Spinnmasse B betrug 85 Gew. %. Die jeweiligen Anteile von PSU, PVP und Wasser in den Spinnmassen A und B wurden beibehalten. Alle weiteren Parameter der Hohlfasermembranherstellung des Ausführungsbeispiels wurden ebenfalls beibehalten.

Die Hohlfasermembranen aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 wurden zu Hohlfasermembranfiltern, mit dem gemäß Methode 1 beschriebenen Aufbau verarbeitet und ebenfalls durch Dampfsterilisation wie im Ausführungsbeispiel sterilisiert.

Ergebnisse

[0075] Die Hohlfasermembranen des Beispiels und des Vergleichsbeispiel wurden gemäß den vorab beschriebenen Methoden untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 wiedergegeben: Tabelle 1 Der Gesamtgehalt an PVP in der Hohlfasermembran des Ausführungsbeispiels ist gegenüber dem Vergleichsbeispiel deutlich erhöht. Weiterhin sind die Werte bezüglich des Abfalls der Triglyceridkonzentration, derThrombocytenkonzentration im Hämolyseversuch und dem freien Hämoglobin beim Ausführungsbeispiel gegenüber dem Vergleichsbeispiel deutlich verbessert. Basierend auf den Ergebnissen ist deutlich, dass die nach dem Ausführungsbeispiel gearbeitete Hohlfasermembran eine geringere Hämolyseaktivität sowie eine geringere Neigung zur Thrombozyten- und Triglyceridadsorption aufweist als die nach dem Vergleichsbeispiel gearbeitete Hohlfasermembran.

[0076] Diese Ergebnisse werden auch durch rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen bestätigt, die nach dem Hämolyseversuch an Hohlfasermembranen des Ausführungsbeispiels bzw. des Vergleichsbeispiels durchgeführt wurden. Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch eine Hohlfasermembran gemäß Vergleichsbeispiel, die einem Hämolyseversuch unterzogen wurde. In der Figur sind die Stützschicht 3-1 und die Blutkontaktschicht 3-2 zu erkennen. An der Blutkontaktschicht sind die aus dem Hämolyseversuch anhaftenden Blutzellen zu sehen. Bei den zu erkennenden Blutzellen handelt es sich um Erythrozyten. Die Figur 3 zeigt weiterhin, dass ein Teil der Blutzellen in die Blutkontaktschicht eingedrungen ist. [0077] Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch eine gemäß dem Ausführungsbeispiel hergestellte Hohlfasermembran, die einem Hämolyseversuch unterzogen wurde. In Figur 4 sind die Stützschicht 4-1 und die Blutkontaktschicht 4-2 zu erkennen. Weiterhin sind wie in Figur 4 die aus dem Hämolyseversuch an der Oberfläche der Blutkontaktschicht anhaftenden Blutzellen zu sehen. Im Gegensatz zu Figur 3 sind in Figur 4 jedoch keine Blutzellen zu erkennen, die in die Blutkontaktschicht 4-2 eingedrungen sind. Offensichtlich findet der Vorgang des Eindringens von Blutzellen in die Blutkontaktschicht bei den erfindungsgemäßen Hohlfasermembranen nicht in dem ausgeprägten Maße statt wie bei der Hohlfasermembran des Vergleichsbeispiels. Es wird vermutet, dass dieser Vorgang des Eindringens der Blutzellen in die Blutkontaktschicht maßgeblich für die Zerstörung der Blutzellen ist und dass die Hämolyseaktivität großporiger Hohlfasermembranen, wie sie in der Plasmapherese Verwendung finden, zu einem signifikanten Teil auf diesem Vorgang beruhen.