用于从血液中分离血浆的中空纤维膜的制作方法

1.本发明的主题涉及一种用于从血液中分离血浆的中空纤维膜。这种中空纤维膜用于患者的体外血液处理疗法。此外，本发明涉及生产这种中空纤维膜的方法。


背景技术：

2.中空纤维膜尤其用于体外血液处理的疗法，以从患者的血液中分离血浆并以合适的治疗形式对其进行处理。因此，这种中空纤维膜也称为质膜。将血浆与血液分离的治疗方法称为血浆置换术。血浆置换术一词代表从血液中提取血浆的医疗程序。
3.几种血浆置换方法之间存在区别。在非特异性血浆置换中，将完整的血浆与细胞血液成分分离。从治疗的角度来看，血浆与血液的非特异性分离需要液体平衡，例如在施术期间用血浆扩容剂替代和/或为患者输入新鲜血浆。
4.选择性血浆置换用于例如治疗自身免疫性疾病。为此目的使用选择性中空纤维膜，其仅分离血浆中的部分血浆蛋白。用于治疗程序中的多级过滤也应在此提及。在此，可以将血浆首先在第一过滤步骤中从血液中非特异性分离，然后在第二过滤步骤中从分离的血浆中选择性地分离。
5.一般来说，血浆一词是指血液的非细胞部分。人血浆由大约90％的水和10％的溶解在其中的物质组成，特别是还胶体地含有血浆蛋白(例如白蛋白、脂蛋白、免疫球蛋白、纤维蛋白原)。由于血浆蛋白的含量，血浆比水更粘稠。血浆粘度主要由高分子蛋白质免疫球蛋白和纤维蛋白原决定。血液体积中的血浆量约为55vol.％，细胞血液成分的量相应约为45vol％。
6.在应用血浆置换术中，在体外血液处理过程中从患者取血液，并经由体外血液回路通过中空纤维膜过滤器。通过在中空纤维膜过滤器中在合适的中空纤维膜上过滤而实现血浆分离。血浆通过对流转运(即通过压力差)流经所述中空纤维膜的膜壁而被转运并被分离。为此目的，将血液引入所述中空纤维膜过滤器中并正常流经所述中空纤维膜的内腔。由该装置调节的跨膜压差使血浆透过膜壁转运，从而血液的细胞成分被膜壁保留。
7.因此，用于血浆分离的中空纤维膜必须满足特定要求，才能实现此处所述的治疗性血浆分离。所述质膜的孔使得血浆成分即血浆蛋白可以穿过所述膜。特别是，某些类型的治疗需要高分子血浆蛋白例如分子量为约2.7mda的“低密度脂蛋白”(ldl)也必须能够穿过所述中空纤维膜的膜壁，但是血液细胞由于所述孔的大小而被保留。对于特定的血浆置换程序，可能还需要不是所有血浆的血浆蛋白都可以通过膜壁，而只是一些较低分子量范围的血浆蛋白可以通过膜壁。
8.因此，用于从血液中分离血浆的中空纤维膜与已知的用于血液透析的中空纤维膜的孔径不同。在体外血液透析治疗中，特别需要从患者血液中分离出低分子量和中分子量的代谢物。然而，这些用于体外血液处理的中空纤维膜是这样的，即分子量为约66kda的白蛋白的几乎完全被所述中空纤维膜保留。相反，血浆分离要求膜选择性层的孔径相对于血液中的细胞成分要尽可能大，这样细胞成分从膜转运被排除，而血浆蛋白可以通过所述膜
壁。
9.通过中空纤维膜从血液中分离血浆通常伴随着有害的溶血现象。怀疑是中空纤维膜的大孔造成的膜结构以及过滤所需的跨膜压差，对血细胞产生机械作用，导致细胞损伤并且破坏红细胞。从治疗的角度来看，在血浆分离期间发生溶血反应是有问题的。在这种情况下，分离的血浆被血红蛋白和细胞碎片污染，因此在这种情况下分离的血浆不能用于进一步的治疗步骤。
10.de 10 2007 019 051 b3揭示了一种用于从血液中分离血浆的两层中空纤维膜，其是通过从两种纺丝物质共挤出而制成。所述中空纤维膜的特征在于粗网眼的选择性血液接触层和多孔支撑层。
11.de 10 2017 201 630 a1描述了通过挤出纺丝物质而生产用于血液处理的中空纤维膜，其中所述纺丝物质含有一定量的维生素e，所述内部沉淀剂含有一定比例的亲水性聚合物。
12.发明目的
13.鉴于上述问题，本发明第一方面是提供了一种用于从血液中分离血浆的中空纤维膜，其表现出降低的溶血活性。
14.在第二方面，本发明的目的是找到一种生产所述用于血浆分离的中空纤维膜的方法。
15.针对基本问题的第三个方面是提供一种用于从血液中分离血浆的无菌中空纤维膜过滤器，其具有如此低的溶血活性，从而可以有利地用于血浆置换术程序中。
16.发明概述
17.在本发明的第一方面，所述基本问题通过具有权利要求1的特征的中空纤维膜得以解决。从属权利要求2至9代表有利的实施方案。
18.在本发明的第二方面，所述基本问题通过具有根据权利要求10的特征的方法得以解决。从属权利要求11至14代表所述方法的有利实施方案。
19.在本发明的第三方面，所述基本问题通过具有根据权利要求15的特征的无菌中空纤维膜过滤器得以解决。
20.发明详述
21.本发明的第一方面涉及用于从血液中分离血浆的中空纤维膜，其包含血液接触层和支撑层，每层均包含疏水性聚合物和亲水性聚合物及维生素e，特别是α-生育酚或生育三烯酚，其中所述维生素e，特别是α-生育酚或生育三烯酚基于所述中空纤维膜的总重量以0.005wt.％至0.25wt.％的比例存在，特征在于所述中空纤维膜的白蛋白筛分系数根据din en iso8637-3:2018确定为50％至100％，或特征在于所述中空纤维膜的免疫球蛋白m筛分系数根据din en iso 8637-3:2018确定为50％至100％，或特征在于所述中空纤维膜的低密度脂蛋白筛分系数根据din en iso8637-3:2018确定为80％至100％。
22.根据本发明的中空纤维膜具有有利地较低的溶血活性，因此优于不含维生素e的可比较的中空纤维膜。此外，根据本发明的中空纤维膜还显示出降低的血液凝固趋势及降低甘油三酯浓度的改进性能，因此也优于不含维生素e的可比较的中空纤维膜。甘油三酯优先吸附在亲水性不足的表面上，从而在治疗过程中永久性地劣化所述过滤器的渗透和选择性质。
23.假设所述中空纤维膜中维生素e的含量导致聚乙烯吡咯烷酮在膜表面的固定，从而导致在用于从血液中分离血浆的大孔中空纤维膜的改良性质，即其溶血活性降低。在这种情况下，术语“大孔”是指具有对于白蛋白或免疫球蛋白m(igm)或低密度脂蛋白(ldl)上述筛分系数的中空纤维膜。优选地，血液接触层表面的开口可以具有0.1μm至10μm的宽度，以有效地将血浆与血液分离。在现有技术已知的实施方案中，这些开口非常大，以至于在血浆与血液的分离过程中，血细胞可以透入所述中空纤维膜的膜表面的开口中并由于所述过程相关的跨膜压差导致破裂。如通过扫描电子显微镜所确定的，较少的血细胞透过根据本发明的中空纤维膜的膜表面中的开口，从而观察到所述中空纤维膜的溶血活性降低。在有利的实施方案中，所述中空纤维膜中维生素e，特别是α-生育酚或生育三烯酚的比例基于所述中空纤维膜的总重量为0.01wt.％至0.15wt.％，更优选0.03wt.％至0.1wt.％。
24.出于本技术的目的，“白蛋白筛分系数”是指所述中空纤维膜对白蛋白的渗透率，根据din en iso 8637-3:2018确定。白蛋白是一种血浆蛋白，分子量为66kda。根据这个实施方案，可以从血液中分离一部分血浆蛋白，或者在多级过滤过程中，从血浆中分离出选择范围的血浆蛋白。所述中空纤维膜的白蛋白筛分系数优选为60％至100％，更优选为70％至100％。
25.在本技术的含义内，术语“免疫球蛋白m筛分系数”应理解为是根据din en iso 8637-3:2018方法确定的所述中空纤维膜对免疫球蛋白m(igm)的渗透率。igm是一种血浆蛋白，分子量为950kda。根据这个实施方案，可以从血液中分离一部分血浆蛋白，或者在多级过滤的情况下，从血浆中分离出更大特定分子量范围的血浆蛋白。根据这个实施方案提供的中空纤维膜可用于治疗，例如特异性血浆置换术，其需要根据预定的分子量范围分离血浆。所述中空纤维膜优选地具有60％至100％，更优选为70％至100％的igm筛分系数。
26.在本技术的含义内，术语“低密度脂蛋白筛分系数”应理解为是根据din en iso 8637-3:2018方法确定的所述中空纤维膜对低密度脂蛋白(ldl)的渗透率。ldl是一种血浆蛋白，分子量为2,700kda。根据这个实施方案，可以在分离过程例如非特异性血浆置换术中从血液中分离血浆蛋白的全部部分。根据这个实施方案提供的中空纤维膜可用于需要将血浆与血液完全分离的治疗中。所述中空纤维膜优选地具有80％至100％，更优选为90％至100％的ldl筛分系数。
27.在本技术的含义内，“血液接触层”应理解为是所述中空纤维膜的一层，其构成在体外血液处理中暴露于患者血液的那层。有利地，所述血液接触层的厚度为1μm至15μm，优选2μm至10μm，更优选3μm至6μm，并且其多孔结构被设计为允许血浆与血液的有效分离。优选地，所述血液接触层中的孔径可以是0.1μm至10μm。在本技术的含义内，“支撑层”应理解为是为所述中空纤维膜被进一步加工成中空纤维膜过滤器及在灭菌过程中提供所需的机械稳定性的那层。所述支撑层的厚度优选为25μm至79μm，或30μm至77μm，或34μm至74μm。优选地，所述血液接触层和支撑层的孔结构不同。血液接触层的孔径也优选小于支撑层的孔径。不同的孔结构可以通过在非溶剂诱导的相转化过程中所述中空纤维膜的生产工艺来选择性地调整，例如通过“干湿法”纺丝工艺。温度诱导的相转化过程也是可以设想的。
28.在本技术的含义内，“疏水性聚合物”应理解为是在水中的溶解度小于0.1g/l的聚合物。出于本发明的目的，可以使用的疏水性聚合物是聚砜(psu)、聚醚砜(pes)、聚苯砜、含砜基团的共聚物、聚醚酰亚胺(pei)、聚酰胺(pa)、聚碳酸酯(pc)、聚苯乙烯(ps)、聚甲基丙
烯酸甲酯(pmma)、聚丙烯腈(pan)、聚酰亚胺(pi)和聚氨酯(pu)。在本技术的含义内，“亲水性聚合物”被理解为是在水中具有至少1g/l的溶解度的聚合物。出于本发明的目的，聚乙烯吡咯烷酮(pvp)或聚乙二醇及其共聚物可用作亲水性聚合物。在本技术的上下文中，术语“在水中的溶解度”是指疏水性/亲水性聚合物溶解在水中并产生在可见光波长范围内通过目视观察是光学透明的溶液，没有发生任何浊度、溶胶凝胶形成、絮凝或沉淀。
29.在本技术的含义内，术语“维生素e”应理解为是具有抗氧化作用的脂溶性物质的通用术语。特别是，该术语包含经常出现的生育酚、生育三烯酚、生育单烯酚(t1)和mdt(海洋来源的生育酚)等维生素e形式。
30.在根据第一方面的实施方案中，本发明的特征在于所述中空纤维膜由至少两个共挤出层组成，所述至少两个共挤出层之一形成血液接触层，并且所述至少两个共挤出层的另一层形成支撑层。根据这个实施方案，可以提供具有两层的中空纤维膜，从而改良各层作为血液接触层和作为支撑层的功能。特别地，所述血液接触层和支撑层的层厚度、组成和孔结构可以不同地加工。所述实施方案提供的优点是所述血液接触层在溶血活性方面被优化，而支撑层在机械稳定性、尤其是所述中空纤维膜的灭菌抗性方面有利地设计。
31.在根据第一方面的实施方案和上述实施方案中，本发明的特征在于所述血液接触层是中空纤维膜的内层，支撑层是中空纤维膜的外层。通过这样的实施方案，所述血液接触层可以在分离性能方面特别精确地设计。
32.在根据第一方面的另一个实施方案中，本发明的特征在于疏水性聚合物包含聚砜或由聚砜组成，和/或亲水性聚合物包含聚乙烯吡咯烷酮或由聚乙烯吡咯烷酮组成。术语“聚砜”应理解为是在聚合物的主链或侧链中具有砜基团的聚合物。在本技术的含义内，术语聚砜(psu)应理解为是所有含有磺酸基的聚合物的通用术语。基于聚砜的材料的典型代表是聚砜(psu)、聚醚砜(pes)、聚苯砜和含有砜基团的共聚物。聚砜材料已被证明在生产血液处理膜方面优于其它材料，因为其可被蒸汽消毒并具有良好的血液相容性。
[0033][0034][0035]
在根据第一方面的进一步方案中，所述中空纤维膜的特征在于所述中空纤维膜中的聚乙烯吡咯烷酮含量为4wt.％至9wt.％，优选5wt.％至8wt.％，更优选5wt.％至7wt.％。由于聚乙烯吡咯烷酮的含量，因此所述中空纤维膜对血液具有亲水性。在这种情况下，术语“亲水性中空纤维膜”是指所述中空纤维膜可以被血液完全润湿，而不需要预先的亲水化处理，例如用水加压冲洗所述中空纤维膜。所述中空纤维膜容易被血液润湿，从而能够在血浆
分离过程中有效地分离血浆或血浆的一部分。
[0036]
术语“聚乙烯吡咯烷酮”定义为含有乙烯基吡咯烷酮的重复单元的聚合物或其衍生物。pvp是一种水溶性聚合物，提高了由聚砜制成的中空纤维膜的血液相容性，因为pvp使疏水性聚砜材料亲水化，从而使所述材料更易被血液润湿。可以将其它共聚单体加入乙烯基吡咯烷酮中，例如乙酸乙烯酯聚合物。这些共聚物具有形成特别稳定的水凝胶的优点。令人惊讶的是，发现当pvp含量设置得如此高时，其溶血倾向特别降低。
[0037][0038]
在根据第一方面的另一实施方案中，所述中空纤维膜的特征在于其内径为250μm至400μm，优选280μm至380μm，更优选300μm至360μm。如果内径太小，则跨膜压力增加，因此溶血倾向增加，如果内径太大，则过滤性能下降。
[0039]
在根据第一方面的进一步实施方案或上述第一方面的实施方案之一中，所述中空纤维膜的特征在于其壁厚在40μm至80μm的范围内。所述壁厚导致中空纤维膜的良好强度。壁厚大于约80μm对中空纤维膜的过滤性能有负面影响。有利的壁厚为50μm至70μm，更优选60μm至70μm。
[0040]
在根据上述第一方面的至少一个上述实施方案的进一步实施方案中，所述中空纤维膜的特征在于通过xps测量确定在血液接触层的近表面层中的聚乙烯吡咯烷酮含量为30wt.％至60wt.％，优选35wt.％至55wt.％，更优选40wt.％至50wt.％。在所述中空纤维膜的生产中，血液接触层近表面层中的聚乙烯吡咯烷酮含量可以通过纺丝物质中疏水性聚合物优选psu与亲水性聚合物优选pvp的预设比例来调节。在一个实施方案中，对从中获得血液接触层的纺丝物质的组成成分加以选择，由此使得与支撑层相比存在更高比例的pvp。假设在中空纤维膜的生产过程中，形成中空纤维膜的血液接触层的纺丝物质中维生素e的比例将pvp固定在近表面层，从而导致在血液接触层、特别是血液接触层的近表面中的高pvp比例。根据图4和图5的电子显微镜图像显示，与不含维生素e的可比较的中空纤维膜相比，在根据本发明的中空纤维膜中透入血液接触层开口的血细胞较少。令人惊讶的不同发现与观察到根据本发明的中空纤维膜与参考中空纤维膜相比更低的溶血活性相关。显然，血细胞渗透入所述血液接触层的开口中是在将血浆与血液分离的中空纤维膜上观察到的溶血的决定性因素。
[0041]
在根据第一方面的至少一个上述实施方案的进一步实施方案中，所述中空纤维膜的特征在于所述中空纤维膜的与血液接触层相对的近表面层的聚乙烯吡咯烷酮含量为25wt.％至50wt.％，优选30wt.％至45wt.％，更优选30wt.％至40wt.％，通过xps测量确定。这个实施方案确保了即使在与血液接触侧相对的表面上也较低的血浆成分吸附。
[0042]
在根据第一方面的至少一个上述实施方案的进一步的实施方案中，所述中空纤维膜的特征在于通过xps测量确定所述中空纤维膜的血液接触侧的近表面层与所述中空纤维膜的与血液接触侧相对的表面的近表面层之间的pvp含量不同，所述差值为至少5wt.％，优
选至少7wt.％，更优选至少10wt.％。这个实施方案例具有特别低的总计血液和血浆成分吸附。
[0043]
在另一个实施方案中，所述中空纤维膜的特征在于血液接触层形成中空纤维膜的内层。与血液接触层形成中空纤维膜的外层的实施方案相比，这个实施方案相应地降低了溶血倾向。此外，这样的实施方案在治疗结束后在过滤器中积聚一定量的残余血液的倾向较低。
[0044]
在根据第一方面的进一步方案中，所述中空纤维膜的特征在于血液接触层的厚度为1μm至15μm。由于其高多孔性，所述血液接触层的层厚度对中空纤维膜的机械稳定性的贡献很小。血液接触层的层厚度与支撑层相比不应太大，以免损害中空纤维膜的强度。
[0045]
在第二方面中，本发明涉及一种生产根据本发明的中空纤维膜的方法，其中所述方法包括以下工艺步骤：
[0046]
提供纺丝物质a，其包含15wt.％至25wt.％的疏水性聚合物，4wt.％至8wt.％的亲水性聚合物，0.2％至2％的极性质子物质和0.001wt.％至0.05wt.％的维生素e，特别是α-生育酚或生育三烯酚，83.799wt.％至64.95wt.％的极性非质子溶剂，
[0047]
提供纺丝物质b，其包含8wt％至12wt.％的疏水性聚合物，3wt％至7.5wt.％的亲水性聚合物，0.001wt％至0.05wt.％的维生素e，特别是α-生育酚或生育三烯酚，88.999wt％至81.95wt.％的极性非质子溶剂，
[0048]
提供内部沉淀剂，其包含70wt％至90wt.％的极性非质子溶剂和10wt％至30wt.％的极性质子混合液，
[0049]
将纺丝物质a、纺丝物质b和内部沉淀剂通过纺丝喷嘴共挤出以形成纺纱，所述内部沉淀剂通过纺丝喷嘴的中心孔挤出，纺丝物质b通过围绕中心孔的第一同心环形狭缝挤出，纺丝物质a通过围绕纺丝喷嘴的第一同心环形狭缝和中心孔的第二同心环形狭缝挤出，
[0050]
使纺纱通过纺丝间隙，
[0051]
将纺纱引入沉淀浴中，并且
[0052]
使纺纱沉淀以形成中空纤维膜。
[0053]
所述生产工艺基于所谓的“干-湿法”纺丝工艺。在“干-湿法”工艺中，将纺丝物质通过纺丝喷嘴挤出，通过干纺丝间隙，随后被引入沉淀浴中。“纺丝间隙”是指在纺丝喷嘴的出口和沉淀浴之间的垂直截面，挤出的纺纱在被引入沉淀浴之前通过该截面。“纺丝物质”是一种均质聚合物溶液。“纺纱”应理解为是从喷嘴挤出的纺丝物质，其尚未形成最终的膜结构。在本发明的中空纤维膜的生产方法中，纺丝工序是通过共挤出两种纺丝物质和内部沉淀剂来进行的。纺丝物质a形成中空纤维膜的支撑层。纺丝物质b形成中空纤维膜的血液接触层。纺丝物质a和b的组成成分和内部沉淀剂的组成成分以及如纺丝物质的温度控制、纺丝喷嘴的温度控制、纺丝速度、纺丝间隙高度等纺丝参数的选择导致所述中空纤维膜的多孔特性。在本文中，“极性非质子”溶剂应理解为是溶解纺丝物质中的疏水性和亲水性聚合物但仅具有低ch酸度的溶剂。极性非质子溶剂的典型代表是二甲基亚砜(dmso)、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基乙酰胺(dmac)和n-甲基吡咯烷酮(nmp)。“极性质子物质”应理解为是ch-酸性物质。优选的代表是水、乙醇或甲醇。
[0054]
将沉淀浴的温度调节至50℃至80℃，特别是调节至60℃至70℃。沉淀浴的温度控制使得可以调节纺丝间隙中的大气湿度，从而支持纺纱外部的孔隙形成。所述沉淀浴优选
由水溶液组成，特别优选的是含有少于5wt.％的所述非质子极性溶剂之一的水。
[0055]
所述纺丝物质中各个组分的比例对纺丝物质的粘度具有决定性作用。纺丝物质溶液a的粘度为7000mpa.s至18000mpa.s，特别是9000mpa.s至14000mpa.s。纺丝溶液a通常含有15wt.％至25wt.％、优选18wt.％至23wt.％、更优选19wt.％至21wt.％的疏水性聚合物，特别是聚砜(psu)，4wt.％至8wt.％、优选5wt.％至7wt.％、更优选5wt.％至6wt.％的亲水性聚合物，特别是聚乙烯吡咯烷酮(pvp)，0.02wt.％至2wt.％、优选0.5wt.％至1.5wt.％、更优选0.8wt.％至1.2wt.％的极性质子物质，优选水，0.001wt.％至0.05wt.％、优选0.005wt.％至0.03wt.％、更优选0.008wt.％至0.02wt.％的维生素e，特别是α-生育酚或生育三烯酚，以及80.799wt.％至64.95wt.％、或76.495wt.％至64.95wt.％、或75.192wt.％至64.95wt.％的极性非质子溶剂，优选dmac。优选是例如17.5wt.％至22.5wt.％的psu，5wt.％至8wt.％的pvp，0.008wt.％至0.02wt.％的维生素e，特别是α-生育酚或生育三烯酚，其余直至100wt.％的是dmac。
[0056]
纺丝物质溶液a的粘度是使用旋转粘度计(德国haake的vt 550)在40℃在步骤r.2(6rpm)中使用来自haake的旋转体“mv1(mv-din)”(剪切速率7.7/s)测定的。
[0057]
纺丝物质溶液b的粘度优选小于1000mpa.s并且含有8wt.％至12wt.％、优选9wt.％至11wt.％、更优选9.5wt.％至10.5wt.％的疏水性聚合物，优选psu，3wt.％至7.5wt.％、优选4.5wt.％至7wt.％、更优选5wt.％至6wt.％的亲水性聚合物，优选pvp，0.001wt.％至0.05wt.％、优选0.005wt.％至0.03wt.％、更优选0.008wt.％至0.02wt.％的维生素e，特别是α-生育酚或生育三烯酚，以及88.999wt.％至81.95wt.％、或86.495wt.％、或85.492wt.％的极性非质子溶剂，优选dmac。优选9wt.％至10wt.％的psu、5wt.％至6wt.％的pvp、0.008wt.％至0.02wt.％的维生素e，尤其是α-生育酚或生育三烯酚，其余直至100wt.％是dmac。
[0058]
纺丝物质溶液b的粘度是使用旋转粘度计(德国haake的vt 550)在40℃在步骤r.3(30rpm)中使用来自haake的旋转体“mv1(mv-din)”(剪切速率38.7/s)测定的。
[0059]
两种纺丝物质a和b的不同粘度导致在两个共挤出层中不同的多孔性。纺丝物质a形成中空纤维膜的支撑层，纺丝物质b形成中空纤维膜的血液接触层。
[0060]
关于纺丝物质溶液b的粘度，一般不应低于300mpa.s，否则纺丝物质b不再能均匀地挤出。
[0061]
在本发明的上下文中，可以改变中空纤维膜的膜壁厚度和内径。本发明的中空纤维膜的膜壁厚度通常为40μm至80μm，优选为50μm至70μm，更优选为60μm至70μm。
[0062]
使用包含70wt.％至90wt.％、优选75wt.％至85wt.％、更优选78wt.％至82wt.％的极性非质子溶剂、优选dmac以及10wt.％至30wt.％、优选25wt.％至15wt.％、更优选22wt.％至18wt.％的极性混合液体、优选水的内部沉淀剂，或使用由70wt.％至90wt.％、优选75wt.％至85wt.％、更优选78wt.％至82wt.％的极性非质子溶剂、优选dmac以及10wt.％至30wt.％、优选25wt.％至15wt.％、更优选22wt.％至18wt.％的极性混合液体、优选水组成的内部沉淀剂，层b的所需多孔结构是通过根据本发明的方法形成的。对于本发明的目的，“极性质子混合液”是ch-酸性液体，优选水、乙醇或甲醇。
[0063]
在根据第二方面的一个方案中，所述工艺方法的特征在于将纺丝物质a和b加温至60℃至80℃，优选65℃至75℃，和/或将内部沉淀剂加温至50℃至70℃，优选55℃至65℃。
[0064]
所述纺丝工艺中成膜的速度受纺丝速度的影响。纺丝速度为300mm/s至500mm/s，优选350mm/s至480mm/s，更优选380mm/s至430mm/s。“纺丝速度”是指纺纱通过纺丝间隙的速度。此外，纺丝间隙的高度在所述纺丝工艺中对于膜形成有影响。在根据本发明的工艺方法中，所述纺丝间隙为5mm至80mm，优选10mm至50mm，进一步优选15mm至40mm。
[0065]
此外，将所述中空纤维膜的冲洗过程与纺丝过程相结合。使沉淀的中空纤维膜通过几个漂洗浴并在此过程中漂洗。所述漂洗浴的温度通常在60至80℃的范围内。在漂洗浴中，使所述中空纤维膜去除溶剂和沉淀后未固定在中空纤维膜中的过量pvp。使所述中空纤维膜尽可能地去除这部分聚乙烯吡咯烷酮，因为否则可以从中空纤维膜洗脱的pvp在治疗处理中可以进入血流。
[0066]
在漂洗过程之后，使所述中空纤维膜干燥。这优选在90℃至160℃、优选100℃至150℃、更优选120℃至140℃下进行。
[0067]
在根据第二方面的另一个实施方案中，所述方法的特征在于：
[0068]
纺丝物质a的疏水性聚合物包含聚砜或由聚砜组成，和/或
[0069]
纺丝物质a的亲水性聚合物包含聚乙烯吡咯烷酮或由聚乙烯吡咯烷酮组成，和/或
[0070]
纺丝物质a的极性质子物质包含水或由水组成，和/或
[0071]
纺丝物质a的极性非质子溶剂包含二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮或其混合物或由二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮或其混合物组成，和/或
[0072]
纺丝物质b的疏水性聚合物含有聚砜或由聚砜组成，和/或
[0073]
纺丝物质b的亲水性聚合物包含聚乙烯吡咯烷酮或由聚乙烯吡咯烷酮组成，和/或
[0074]
纺丝物质b的极性非质子溶剂包含二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮或其混合物或由二甲亚砜、二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮或其混合物组成，和/或
[0075]
内部沉淀剂的极性质子混合液具有水或由水组成。
[0076]
在根据第二方面的另一个方案中，所述工艺的特征在于内部沉淀剂不含有亲水性聚合物。令人惊讶地发现，根据本发明的方法，高浓度的亲水性聚合物例如pvp可以在血液接触层的近表面层中产生，而在内部沉淀剂中无需加入相应的亲水性聚合物例如pvp。
[0077]
将所述中空纤维膜在其生产后进行消毒。中空纤维膜首先用于生产中空纤维膜过滤器。中空纤维膜过滤器的生产是本领域技术人员已知的，在此不再详细解释。在此上下文中，还参考了本文所含的方法描述，其描述了实验性中空纤维膜过滤器的生产。
[0078]
对根据本发明的中空纤维膜过滤器进行灭菌的方法也是本领域已知的。本文描述的中空纤维膜的灭菌是根据de102016224627 a1中详细描述的方法进行的。
[0079]
在第三方面，本发明涉及一种无菌中空纤维膜过滤器，其包含多个根据本发明第一方面的或通过根据本发明第二方面的方法生产的中空纤维膜过滤器，其中所述中空纤维膜过滤器已通过蒸汽灭菌方法灭菌。
[0080]
基于附图的本发明描述
[0081]
方法
[0082]
在下文中，描述了用于表征根据本发明的中空纤维膜和对比中空纤维膜的方法。
[0083]
1.中空纤维膜过滤器的生产
[0084]
内径330μm、壁厚65μm的中空纤维膜用于生产中空纤维膜过滤器。所述中空纤维膜在中空纤维膜过滤器外罩的末端处用可固化的灌封材料捆扎和密封，从而形成包围中空纤维膜内部的第一空间(“血液侧”)，及形成包围中空纤维膜之间的空间的第二空间(“过滤侧”)。使用的灌封材料是来自basf(elastogran)的聚氨酯(多元醇c6947和异氰酸酯13620)。外罩直径、在捆扎端的灌封高度及中空纤维膜的有效长度对应于来自德国bad homburg的fresenius medical care的市售等离子过滤器“plasmaflux p1”和“plasmaflux p2”。中空纤维膜的有效长度是未灌封的中空纤维膜的长度，可用于测定如筛分系数、血液相容性数据和超滤系数等渗透性能。在两个不同的实施方案中，得自所研究的中空纤维膜过滤器的有效中空纤维膜长度的有效膜面积为0.3m2和0.6m2。根据de102016224627对所述过滤器进行蒸汽灭菌。
[0085]
2.确定中空纤维膜中聚乙烯吡咯烷酮含量的测量方法
[0086]
从无菌中空纤维膜过滤器中，如方法1中所述，取出1g膜并将其置于等温发生器(porotec，hofheim/ts，germany)中。所述测量在0％相对湿度开始，等待直至重量恒定。之后，湿度以10％逐步增加，等待直至重量恒定，直至达到60％的相对湿度。所述测量在25℃和40℃下进行。
[0087]
为了确定pvp含量，确定如在所述实施方案中使用的聚砜颗粒和pvp粉末的吸水率以进行比较。结果如下表所示：
[0088] 无pvp纯聚砜中空纤维膜纯pvp在25℃/60％相对湿度的吸水率0.55wt.％24.80wt.％在40℃/60％相对湿度的吸水率0.54wt.％20.70wt.％
[0089]
根据式1所示进行中空纤维膜样品的pvp含量的测定，在25℃的测试温度检验：
[0090][0091]
根据式2所示进行中空纤维膜样品的pvp含量的测定，在40℃的测试温度检验：
[0092][0093]
3.测试血液的暴露(溶血试验)
[0094]
为了确定正在研究的中空纤维膜的血液相容性，将人体测试血液与所述中空纤维膜接触。这种情况中的血液相容性代表所述中空纤维膜的溶血和吸附性质(甘油三酯和血小板吸附)。为此，使用17g(1.5mm)针头从未服用任何可能影响血液凝固或血小板性质的药物的健康献血者采集500ml人全血。将采集的血液如下所述进行肝素化。将用50ml生理盐水溶液稀释的750iu肝素置于血袋中。将全血加入提供的肝素溶液中并混合以得到肝素浓度为1.5iu/ml混合物。在献血后30分钟内，开始测定所述中空纤维膜的血液相容性的方法。
[0095]
所研究的中空纤维膜在图1中示意性示出的设备中的中空纤维膜过滤器中进行检验。如图1所示，设备1-1包括所研究的用于血浆分离的中空纤维膜过滤器1-2，具有如方法1中所述的构造。该设备还包含管道系统1-3、蠕动泵1-4、血液采样点1-5、血液储存器1-6、在中空纤维膜过滤器1-2的血液出口1-8处的压力传感器1-7和在中空纤维膜过滤器1-2的血液入口1-10处的压力传感器1-9。将如上所述的113ml肝素化血液用于测定。借助于蠕动泵1-4(制造商：fresenius medical care,germany)，将血液通过管道系统1-3(材料：pvc，制
造商：fresenius medical care,germany)泵送通过中空纤维膜过滤器1-2通过设备1-1。每次测量都使用新的软管系统。在测量前将整个设备1-1用0.9％(w/v)生理盐水溶液冲洗30分钟。为了用血液填充所述设备，将冲洗溶液以低泵速用引入该设备的血液置换并排出，直至该设备充满纯血或中空纤维膜过滤器的过滤侧充满血浆。充血量为113ml。弃去置换的溶液。
[0096]
过滤后的血浆从中空纤维膜过滤器排出，重新导入中空纤维膜过滤器1-2的血液出口1-8下游的血液中。暴露试验在37℃下进行，例如在温育器(memmert,germany)中持续进行预定的时间。在测量开始时和预定时间之后，在采血点1-5采集样本。测量血液出口1-8和血液入口1-10处的压力以确保测定期间的恒定条件。在压力发生显著变化的情况下，则必须放弃测量。血液以200ml/min的流速泵送通过该设备。
[0097]
4.确定过滤试验期间跨膜压的测量方法
[0098]
跨膜压(tmp)根据图1所示的压力表p1、p2、p3确定。应用式3进行：
[0099][0100]
5.确定血液中血小板浓度的测量方法
[0101]
为了确定血液中的血小板浓度，对在暴露试验前后预定时间采集的血样进行评估。分析数据是使用symex的k-4500装置根据电阻测量原理确定的(血细胞计数测定)。适用于红细胞和血小板的毛细管用于该装置的测量单元中。将测量用变压器和电极浸入导电液体中，以便恒定电流可以在内电极和外电极之间流动。不导电的血小板通过测量转换器的开口被吸入。如果细胞通过，则其会置换稀释溶液。由于细胞的电阻高于稀释溶液的电阻，因此会发生与电阻变化成比例的电压变化。电压增加与细胞体积成正比，因此也可以区分红细胞和血小板。确定的血小板计数是对在中空纤维膜的血液接触层发生的血液凝固的测量结果。血小板高吸附损失增加了凝固的趋势，从而增加了在过滤器中形成堵塞的趋势。
[0102]
6.确定血红蛋白(hgb)值的测量方法
[0103]
对在暴露实验前后预定时间采集的血浆样本进行评估。使用十二烷基硫酸钠(sls)方法测量hgb。血红蛋白浓度是在hgb比色皿中在555nm波长确定的。为此，在“游离血红蛋白”测量方法中使用带有7折比色皿支架的分光光度计evolution 210(thermo fisher scientific，dreieich)。使用来自德国brand,gieβen的1.5ml一次性半微量pmma比色皿。血红蛋白来自血细胞，尤其是红细胞，其在血浆分离期间被破坏。确定的血红蛋白值是对所研究的中空纤维膜的溶血活性的测量结果。确定的血红蛋白值越低，则所述中空纤维膜的溶血活性越低。游离血红蛋白是对红细胞破坏的测量结果。
[0104]
7.确定甘油三酯浓度的测量方法
[0105]
对在暴露试验前后预定时间采集的血样进行评估，并确定血液中的甘油三酯浓度。由差值确定甘油三酯的百分比损失。甘油三酯浓度通过以下方法确定：将全血样品吸入1.2ml的li-heparin monovette(ref.no.06.1666.001，sarstedt公司，n
ü
mbrecht)并以4000rpm离心10分钟。将血浆转移到样品容器中。转化甘油三酯并使其可用于显色反应。根据wahlefeld的方法，使用脂蛋白脂肪酶将甘油三酯完全水解成甘油，随后氧化为磷酸二羟丙酮和过氧化氢。所得过氧化氢在过氧化物酶的催化作用下与4-氨基安替比林和4-氯苯酚在根据trinder的终点反应中形成红色染料，这可以与甘油三酯成比例地光度测定。为此目
的使用cobas integra 400plus分析仪(roche diagnostic，mannheim，germany)及“trigl”方法。
[0106]
所述方法可用于计算暴露时间后甘油三酯浓度的下降(以mg/dl为单位)。
[0107]
8.通过扫描电子显微镜确定所述膜表面上红细胞的测量方法
[0108]
在暴露试验结束时，提高泵速直至达到所需的跨膜压(tmp)。在下述的中空纤维膜的比较实施例的情况下，将tmp设定为130mmhg，在下述的工作实施例的情况下，将tmp设定为183mmhg。然后中断实验，用等渗盐水溶液洗涤过滤器。将各个中空纤维膜从中空纤维膜过滤器中取出。将取出的中空纤维膜打开，以使中空纤维膜的内表面露出，并且可以用扫描电子显微镜检验。扫描电子显微镜在5kv的加速电压和3000倍的放大倍率下进行。对红细胞透入膜的渗透行为进行定性描述。
[0109]
9.确定近表面层中聚乙烯吡咯烷酮的测量方法(xps)
[0110]
血液接触层的近表面层中聚乙烯吡咯烷酮的含量通过光电子能谱法(xps或esca)确定。这种方法用于确定与所述中空纤维膜的血液接触层表面相邻的5至10nm层中聚乙烯吡咯烷酮的含量。对于本技术的目的，通过xps方法检验的这个层被称为“近表面层”。为了检验所述近表面层，为此目的设置预定的测量条件。
[0111]
下文解释了所述方法。用手术刀纵向切割中空纤维膜，由此暴露所述中空纤维膜的内表面，在这种情况下代表血液接触层的表面。将这个样品固定在样品板上并放置在样品室中。设置以下测量条件：
[0112]-设备：thermo vg scientific，type k-alpha
[0113]-激发辐射：单色x射线辐射，al kα，75w
[0114]-样品点直径：200μm
[0115]-通能：30ev
[0116]-辐射源和分析仪之间的角度：54
°
。
[0117]-ag3d信号的光谱分辨率：0.48ev：
[0118]-真空：10-8
mbar
[0119]-借助于泛射式电子枪补偿电荷。
[0120]
在德国m
ü
nster的nanoanalytics进行xps测量。使用通过式4以氮(n)和硫(s)的原子百分比％确定的值来确定近表面层中pvp的含量。使用pvp和聚砜中的重复单元的已知的分子量。
[0121]
pvp含量[wt.％] ＝ 100 * (n*111)/(n*111+ s*442)
ꢀꢀ
式4
[0122]
式4适用于使用基于双酚a的聚砜。
[0123]
对于其它聚砜，必须使用含硫重复单元的分子量。在共聚物的情况下，必须考虑共聚物中含硫重复单元的比例。
[0124]
对三个中空纤维膜样品进行近表面层中的pvp含量测定，并计算这些测量的平均值。
[0125]
10.确定白蛋白、igm、ldl-筛分系数的方法
[0126]
如方法1中描述的中空纤维膜过滤器用于确定ldl筛分系数。根据标准din en iso 8637-3:2018，使用人全血进行测量。为了测量ldl筛分系数，使用了图2中描述的设备。在开始测量之前，将该系统在完全通风的条件下充填2l生理盐水溶液并漂洗。将中空纤维膜过
滤器2-2在漂洗过程之后在过滤侧排空，因此必须关闭血液出口2-3。在下方的滤液出口2-4以测量模式收集滤液。具有以下组成成分的人全血用于测量：
[0127]
血细胞比容值(hkt)，以百分比％计：40+/-2
[0128]
总蛋白质(tp)，以百分比％计：6+/-0.5
[0129]
甘油三酯(mg/dl)：200-300
[0130]
设置以下测量条件：
[0131]
参数有效膜面积0.3m2有效膜面积0.6m2血容量[ml]5001000血流量qb[ml/min]100+/-3200+/-3滤液流量qf(ml/min)30+/-360+/-3测量时间(min.)3030布置温度(℃)37+/-137+/-1
[0132]
在漂洗过程之后，将中空纤维膜过滤器2-2的血液侧充填人全血。为避免稀释效应，弃去前200ml人全血。然后全血在设备2-1中循环。10分钟后，启动过滤泵2-5，以将血浆转移至过滤侧。在滤液积聚下再循环30分钟后，记录压力值，在采样点2-10(血液入口)和2-20(滤液)处采集样品并确定ldl和igm和白蛋白的各自浓度。为此，以相应的指定方法使用roche diagnostic的自动分析仪“cobas integra 400plus”。
[0133]
根据式5计算筛分系数s：
[0134][0135]cf
＝滤液中分析物的浓度
[0136]cin
＝过滤器入口处血液中分析物的浓度
[0137]
根据式6确定跨膜压(tmp)：
[0138]
实施例
[0139]
工作实施例：根据本发明的中空纤维膜的生产方法
[0140]
提供纺丝物质a、纺丝物质b和内部沉淀介质以生产根据本发明的中空纤维膜。通过混合20wt.％聚砜(solvay udel 3500，lcd)、6wt.％聚乙烯吡咯烷酮(isp，pvp k90)、1wt.％水、0.01wt.％维生素e和72.99wt.％二甲基乙酰胺(dmac)制备纺丝物质a。通过混合10wt.％聚砜、5.5wt.％聚乙烯吡咯烷酮、0.01wt.％维生素e和84.49wt.％的dmac制备纺丝物质b。将纺丝物质加温至72℃，同时小心地将其脱气直至恒定。当在超过1小时的时间不再出现气泡时，就实现了一致性。对于所述纺丝工艺，将所述纺丝物质加温至70℃。
[0141]
所述内部沉淀剂由80wt.％的dmac和20wt.％水组成。对于所述纺丝工艺，将所述沉淀剂加温至60℃。
[0142]
使用如de10211051中描述的纺丝喷嘴。对于所述纺丝工艺，将所述内部沉淀剂、纺丝物质a和纺丝物质b通过纺丝喷嘴共挤出以形成纺纱。将所述沉淀剂通过纺丝喷嘴的中心孔挤出。纺丝物质b通过围绕纺丝喷嘴的中心孔的第一同心环形狭缝挤出。纺丝物质a通过
围绕第一同心环形狭缝和纺丝喷嘴的中心孔的第二同心环形狭缝挤出。选择所述环形狭缝的狭缝宽度和中心孔的直径，以可以获得具有本文所述几何尺寸的中空纤维膜。
[0143]
将纺丝模块及因此的纺丝喷嘴加温至60℃以进行所述纺丝工艺。将挤出的纺纱以400mm/s的纺丝速度通过20mm的纺丝间隙。沉淀浴(水)的温度为65℃。
[0144]
将通过在沉淀浴中沉淀获得的中空纤维膜在6个水浴中漂洗并在130℃干燥10分钟。所述中空纤维膜的内径为330μm，壁厚为65μm，得自纺丝物质b的选择性内层的层厚为4μm，其也是血液接触层。将所述中空纤维膜卷绕成束，加工成具有1296或2592个中空纤维膜的中空纤维膜束。
[0145]
比较实施例：中空纤维膜的生产
[0146]
与工作实施例的生产相比，纺丝物质a和纺丝物质b没有提供有维生素e。因此，纺丝物质a中dmac的比例为73wt.％，纺丝物质b中dmac的比例为85wt.％。维持纺丝物质a和b中psu、pvp和水的各自比例。工作实施例的中空纤维膜生产的所有其它参数也保持不变。
[0147]
将来自实施例1和比较实施例1的中空纤维膜加工成具有方法1中描述的构造的中空纤维膜过滤器，并且也通过如工作实施例中的蒸汽灭菌法灭菌。
[0148]
结果
[0149]
根据上述方法检验所述实施例和比较实施例的中空纤维膜。结果如表1所示：
[0150]
表1
[0151][0152]
与比较实施例相比，工作实施例的中空纤维膜中pvp的总含量显著增加。此外，与比较实施例相比，工作实施例中关于甘油三酯浓度、溶血试验中的血小板浓度和游离血红蛋白的降低的值显著改良。基于该结果，显然根据工作实施例的中空纤维膜与比较实施例的中空纤维膜相比，其溶血活性更低以及血小板和甘油三酯的吸附倾向更小。
[0153]
这些结果也通过扫描电子显微镜图像得到证实，这些图像分别对工作实施例和比较实施例的中空纤维膜进行溶血试验之后拍摄。图3示出通过根据比较实施例的中空纤维膜的横截面，该中空纤维膜经受了溶血试验。图中示出支撑层3-1和血液接触层3-2。在血液接触层上可以看到来自溶血试验的吸附的血细胞。识别的血细胞是红细胞。图3还示出一些
血细胞已经穿透了血液接触层。
[0154]
图4示出根据工作实施例生产的并经受溶血试验的中空纤维膜的横截面。图4示出了支撑层4-1和血液接触层4-2。此外，如图4所示，可以看到来自溶血试验的吸附在血液接触层表面的血细胞。然而，与图3相反，在图4中没有看到已经透入血液接触层4-2的血细胞。显然，根据本发明的中空纤维膜与比较实施例的中空纤维膜相比，血细胞透入血液接触层的过程没有以相同程度发生。推测血细胞透入血液接触层的这一过程对于血细胞的破坏是决定性的，以及如用于血浆置换术的大孔的中空纤维膜的溶血活性在很大程度上是基于这个过程。