ES2342966T3 - Membrana de separacion de plasma. - Google Patents

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Abstract

Proceso para la fabricación de una membrana asimétrica de fibra hueca, que comprende las etapas de extruir una solución polimérica a través de la rendija anular exterior de una tobera de hilatura de fibras huecas, extruyendo simultáneamente un fluido central a través del agujero interior de la tobera de hilatura de fibras huecas, en un baño de precipitación, con lo cual la solución polimérica contiene entre un 10 y un 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), entre un 8 y un 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y entre un 60 y un 80% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP), el fluido central contiene entre un 60 y un 70% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 30 y un 40% en peso de agua, y el baño de precipitación contiene entre un 70 y un 82% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 18 y un 30% en peso de agua.

Description

Membrana de separación de plasma.
Antecedentes de la invención
La presente invención se refiere a un proceso para la fabricación de una membrana asimétrica de fibra hueca, que, entre otras aplicaciones, resulta particularmente adecuada para la separación de plasma, aunque también se puede usar de forma ventajosa en ciertas aplicaciones técnicas. Además, esta invención se refiere a aquellas membranas que se pueden producir mediante el proceso de la invención, y al uso de dichas membranas para aplicaciones de separación de plasma, filtración de plasma, microfiltración, terapia con plasma o filtración celular.
La separación de plasma o aféresis es una tecnología médica en la que la sangre de un donante o paciente se separa en el plasma, es decir, el componente de la sangre exento de células, y las células sanguíneas. La separación del plasma se puede efectuar por varias razones.
En la plasmaféresis terapéutica, el plasma separado de la sangre de un paciente se descarta y es sustituido por una solución sustitutoria o por plasma de un donante, y se reinfunde en el paciente. Este planteamiento resulta útil en el tratamiento de varias enfermedades y trastornos. Por ejemplo, en enfermedades inmunológicas la plasmaféresis es útil para intercambiar anticuerpos, antígenos, complejos inmunes o globulinas inmunes. En enfermedades no inmunológicas, la plasmaféresis permite la eliminación de metabolitos, productos de degradación, así como toxinas endógenas y exógenas.
En una variante de la plasmaféresis terapéutica, el fraccionamiento plasmático, el plasma separado de la sangre de un paciente se somete a una segunda fase de separación adicional en fracciones plasmáticas de alto peso molecular y bajo peso molecular. La fracción de alto peso molecular se descarta, y la fracción de bajo peso molecular del plasma y los componentes celulares de la sangre se reinfunden en el paciente.
En una aplicación, denominada donación de plasma, el plasma sanguíneo separado proveniente de donantes sanos se usa para un intercambio de plasma terapéutico, o para el aislamiento de componentes plasmáticos con fines farmacéuticos.
La separación de la sangre total en plasma y componentes celulares se puede lograr o bien por centrifugación o bien haciendo pasar la sangre a través de una membrana de separación de plasma. Durante el desarrollo de la plasmaféresis, en primer lugar se han usado centrífugas discontinuas, que a continuación, en el comienzo de los años 70, se han sustituido por sistemas de centrifugación continuos. Las técnicas de centrifugación tienen la ventaja de ser rápidas y rentables, aunque con frecuencia tienen el inconveniente de dejar impurezas de células o residuos celulares en el plasma separado. A finales de los años 70, se introdujeron los primeros sistemas de membrana para que la plasmaféresis superara las desventajas de los sistemas de centrifugación.
Aunque están relacionados con ellas, los requisitos de las membranas de separación de plasma están bastante diferenciados con respecto a los requisitos de las membranas de diálisis. La separación de plasma usa el efecto de la separación por filtración, mientras que la diálisis usa en cambio la osmosis y la difusión.
Algunos de los criterios esenciales de diseño de una membrana de separación de plasma son la velocidad de cizalladura en la pared, la caída de la presión transmembrana y la velocidad de filtración del plasma.
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La velocidad de cizalladura en la pared en un sistema de membrana de fibra hueca se calcula mediante la siguiente ecuación:
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en la que N es el número de fibras huecas, que presentan el radio interno r, en las que se distribuye el flujo sanguíneo Q_{B}. Mediante la disminución de la porción de plasma, el flujo sanguíneo cambia a lo largo de la fibra hueca. En el cálculo de la velocidad de cizalladura en la pared se debe considerar este hecho.
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La presión transmembrana (TMP) es otro parámetro importante, que se define como la diferencia de presión entre los dos lados de la membrana. La presión transmembrana es la fuerza impulsora para la separación en la membrana. En general, un aumento de la presión transmembrana hace que aumente el flujo a través de la membrana. La excepción a esta generalización se produce si en la superficie de la membrana hay presente una torta de filtración compresible. La presión transmembrana se calcula mediante la siguiente ecuación:
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en la que P_{Bi} es la presión en la entrada de sangre, P_{Bo} es la presión en la salida de sangre, y P_{F} es la presión en el lado del filtrado de la membrana (lado del plasma).
El coeficiente de cribado determinado cuánta cantidad de un compuesto será eliminada mediante un proceso de filtración. El coeficiente de cribado se define como la relación de la concentración de un compuesto en el filtrado con respecto a la concentración de este compuesto en la sangre. Un coeficiente de cribado de "0" significa que el compuesto no puede pasar por la membrana. Un coeficiente de cribado de "1" significa que el 100% del compuesto puede pasar por la membrana. Para el diseño de membranas de separación de plasma, se desea que el espectro completo de proteínas plasmáticas pueda pasar por la membrana de filtración mientras que los componentes celulares deben quedar completamente retenidos.
El documento DE 10 2004 008 220 da a conocer membranas semipermeables hidrófilas de fibra hueca para el tratamiento de la sangre, presentando las membranas una estructura asimétrica y produciéndose mediante hilatura de una solución polimérica a través de una tobera de hilatura hacia un baño de precipitación de agua y con el uso de un fluido central que contiene, en aquellos ejemplos pertenecientes a la invención de este documento, un polielectrolito además de NAP y agua. La membrana hueca resultante presentará un coeficiente de cribado muy bajo para la albúmina, no mayor que 0,005, y un coeficiente de cribado para el citocromo C de por lo menos 0,8.
Los requisitos de una membrana de separación de plasma para la plasmaféresis se pueden resumir mediante las siguientes características:
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alta permeabilidad o alto coeficiente de cribado para el espectro completo de proteínas plasmáticas y lipoproteínas;
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alta porosidad superficial y porosidad total de la membrana para lograr un rendimiento elevado de filtración;
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una estructura de membrana espontáneamente humectable, hidrófila;
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propiedades de bajo ensuciamiento para una filtración estable de larga duración;
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baja adsorción de proteínas;
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superficies uniformes en contacto con la sangre;
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tendencia baja o inexistente a la hemólisis durante el procesado de la sangre;
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propiedades de cribado y comportamiento de filtración constantes durante todo el periodo de tratamiento;
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alta biocompatibilidad, no activación del complemento, baja trombogenicidad;
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estabilidad mecánica;
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capacidad de esterilización por vapor, radiación gamma y/o ETO;
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baja cantidad de extraíbles.
Breve descripción de los dibujos
Fig. 1: Micrografías Electrónicas de Barrido (SEM) que muestran la morfología de la membrana de separación de plasma del Ejemplo 7
Fig. 2: Micrografía electrónica de barrido de la sección transversal de la pared de la membrana de fibra hueca del Ejemplo 1 [Aumento 1.490; la barra blanca indica 20 \mum] y la superficie interior (contacto con sangre) [Aumento 5.000; la barra blanca indica 7 \mum]
Fig. 3: Índice de generación de TCC para la membrana de Plasmaphan® y Cuprophan® (Membrana, Alemania) y la membrana producida en el Ejemplo 6. El TCC se mide en el plasma filtrado a través de la estructura porosa (o el pool para el Cuprophan) y presenta una buena correlación con un nivel de TCC aumentado en el pool. El experimento simula una terapia con plasma combinada con una reinfunsión del plasma tratado. Puede observarse que tanto la membrana de separación de plasma de Plasmaphan® como la membrana de diálisis de Cuprophan® presentan un fuerte nivel de activación (generación de TCC) en comparación con la membrana del Ejemplo 6 de la presente invención.
Descripción de la invención
El objetivo de la presente invención era proporcionar una membrana novedosa de fibra hueca, particularmente útil en aplicaciones de separación de plasma, que presentase propiedades mejoradas con respecto a las membranas de la técnica anterior, especialmente en relación con las características antes mencionadas, y un proceso de producción de dicha membrana.
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Este y otros objetivos se logran mediante una membrana que se puede obtener o se obtiene con el proceso de la presente invención. De este modo, según la presente invención, se proporciona
un proceso para la fabricación de una membrana asimétrica de fibra hueca, que comprende las etapas de
extruir una solución polimérica a través de la rendija anular exterior de una tobera de hilatura de fibras huecas, extruyendo simultáneamente un fluido central a través del agujero interior de la tobera de hilatura de fibras huecas, en un baño de precipitación, con lo cual
la solución polimérica contiene entre un 10 y un 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), entre un 8 y un 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y entre un 60 y un 80% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP), el fluido central contiene entre un 60 y un 70% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 30 y un 40% en peso de agua, y
el baño de precipitación contiene entre un 70 y un 82% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 18 y un 30% en peso de agua.
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Aun cuando algunas de las membranas de la técnica anterior pueden presentar, en comparación con la membrana producida según la presente invención, características iguales o similares con respecto a una o varias propiedades, la membrana asimétrica de fibra hueca producida según la presente invención es superior en la combinación de propiedades deseadas para una membrana de separación, particularmente una membrana de separación de plasma para plasmaféresis.
La membrana asimétrica de fibra hueca producida según la presente invención presenta una alta permeabilidad para el espectro completo de proteínas plasmáticas y lipoproteínas, reflejada mediante un alto coeficiente de cribado. Preferentemente, el coeficiente de cribado de la membrana asimétrica de fibra hueca de la invención para todas las proteínas plasmáticas es > 0,90, más preferentemente es > 0,95.
La membrana asimétrica de fibra hueca producida según la presente invención presenta una elevada porosidad superficial y porosidad total de la membrana para lograr un elevado rendimiento de filtración. Tiene además una estructura de membrana espontáneamente humectable, hidrófila, unas propiedades de bajo ensuciamiento para una filtración estable de larga duración, y una baja adsorción de proteínas. La membrana asimétrica de fibra hueca producida según la presente invención tiene además superficies lisas en contacto con la sangre, lo cual evita o minimiza la hemólisis durante el procesado de la sangre. La membrana presenta unas propiedades de cribado y un comportamiento de filtración constantes durante el periodo completo de tratamiento. Presenta además una alta biocompatibilidad, sin activación del complemento y una baja trombogenicidad. La estabilidad mecánica de la membrana es excelente, y es esterilizable por vapor, radiación gamma, y/o ETO.
En el proceso de la presente invención, se requiere que la solución polimérica contenga entre un 10 y un 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), con lo cual el más preferido es el uso de poliariletersulfona (PAES). La solución polimérica contiene además entre un 8 y un 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y entre un 60 y un 80% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP).
El uso, en la solución polimérica, de una cantidad menor que el 10% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES) provoca que la membrana se haga muy frágil en comparación con la membrana según la presente invención. Al mismo tiempo, ya no se puede lograr la combinación de propiedades deseadas de la membrana. Además, el uso de más del 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES) da como resultado dificultades para preparar la solución polimérica y para realizar la hilatura de membranas de fibra hueca debido a una viscosidad demasiado elevada de la solución polimérica.
El uso, en la solución polimérica, de una cantidad menor que el 8% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) no da como resultado la hidrofilia (morfología humectable espontáneamente) requerida y la estructura global deseada de la membrana. Además, el uso de más que el 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) provoca una viscosidad extremadamente alta de la solución polimérica y complica la hilatura de la membrana de fibra hueca. Al mismo tiempo, se incrementa muchísimo la cantidad de extraíbles (PVP). Además de esto, unas cantidades demasiado elevadas de PVP reducen las propiedades mecánicas.
El uso, en la solución polimérica, de cantidades menores que el 60% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) provoca dificultades para procesar la solución polimérica con el fin de formar una membrana, debido a una viscosidad extremadamente alta de la solución. Además, el uso de más que el 80% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) da como resultado una baja viscosidad de la solución. El polímero presente en una solución de este tipo no proporcionará una membrana microporosa ideal con fines relacionados con la separación del plasma.
En una realización del proceso de la presente invención, la solución polimérica contiene entre un 15 y un 21% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), entre un 10 y un 12,5% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y entre un 66 y un 76% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP).
En otra realización del proceso de la presente invención, la solución polimérica contiene entre un 17 y un 19% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), entre un 10,75 y un 11,75% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y entre un 69 y un 72,5% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP).
En el proceso de la presente invención se requiere que el fluido central contenga entre un 60 y un 70% en peso de N-aquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 30 y un 40% en peso de agua.
El uso, en el fluido central, de cantidades menores que el 60% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) provoca que la membrana se haga demasiado apretada, es decir, el tamaño de poro selectivo de la membrana se hace demasiado pequeño para permitir que la mayor parte de las proteínas plasmáticas pasen por la estructura de la membrana. Además, el uso de más del 70% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) provoca que la membrana adquiera una superficie rugosa que provoca hemólisis durante el tratamiento sanguíneo.
En una realización del proceso de la presente invención, el fluido central contiene entre un 61 y un 67% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 33 y un 39% en peso de agua.
En otra realización del proceso de la presente invención, el fluido central contiene entre un 63 y un 65% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 35 y un 37% en peso de agua.
En el proceso de la presente invención se requiere que el baño de precipitación contenga entre un 70 y un 82% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 18 y un 30% en peso de agua.
El uso, en el baño de precipitación, de cantidades menores que el 70% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) provoca que la membrana se haga demasiado apretada en el exterior y/o la estructura global de la membrana. Esto da como resultado una reducción drástica de los coeficientes de cribado de las proteínas plasmáticas totales. Además, el uso de más del 82% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) provoca que la membrana resulte inestable durante el procedimiento de formación de la membrana.
En una realización del proceso de la presente invención, el baño de precipitación contiene entre un 73 y un 79% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 21 y un 27% en peso de agua.
En otra realización del proceso de la presente invención, el baño de precipitación contiene entre un 75 y un 77% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 23 y un 25% en peso de agua.
En el proceso de la presente invención, la N-alquil-2-pirrolidona (NAP) en la solución polimérica, en el fluido central y en el baño de precipitación puede ser la misma o diferente, aunque de la forma más preferente es la misma en la totalidad de las tres soluciones.
Preferentemente, la N-alquil-2-pirrolidona (NAP) se selecciona del grupo consistente en N-metil-2-pirrolidona (NMP), N-etil-2-pirrolidona (NEP), N-octil-2-pirrolidona (NOP) o mezclas de los mismos, con lo que la más preferida es la N-metil-2-pirrolidona (NMP).
En otra realización del proceso de la presente invención, la polivinilpirrolidona (PVP) en la solución polimérica consiste en una mezcla de por lo menos dos homopolímeros de polivinilpirrolidona con lo cual uno de los homopolímeros de polivinilpirrolidona (=PVP de bajo peso molecular) tiene un peso molecular relativo medio de aproximadamente entre 10.000 g/mol y 100.000 g/mol, de forma preferente aproximadamente entre 30.000 g/mol y 60.000 g/mol, y otro de los homopolímeros de polivinilpirrolidona (=PVP de alto peso molecular) tiene un peso molecular relativo medio de aproximadamente entre 500.000 g/mol y 2.000.000 g/mol, de forma preferente aproximadamente entre 800.000 g/mol y 2.000.000 g/mol. Se prefiere todavía más que la polivinilpirrolidona (PVP) en la solución polimérica consista en una mezcla de solamente dos homopolímeros de polivinilpirrolidona del tipo antes mencionado.
El uso de una mezcla de dos homopolímeros de polivinilpirrolidona de diferentes pesos moleculares relativos medios da como resultado una hidrofilia, estructura y morfología deseadas de la membrana. Sin pretender entrar en disquisiciones teóricas, se supone que durante el proceso de producción la PVP de alto peso molecular permanece incorporada en la membrana de fibra hueca, mientras que la mayor parte de la PVP de bajo peso molecular se elimina por enjuague.
En una realización de la invención, la PVP de bajo peso molecular en la solución polimérica está presente en una cantidad de entre un 5,7 y un 11,7% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de entre un 2,3 y un 4,3% en peso, basándose en el peso total de la solución polimérica. En otra realización, la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de entre un 7,1 y un 8,9% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de entre un 2,9 y un 3,6% en peso, basándose en el peso total de la solución polimérica. En otra realización, la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de aproximadamente el 3,25% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de aproximadamente el 8,0% en peso, basándose en el peso total de la solución polimérica. No obstante, la cantidad total de PVP debería estar dentro de los intervalos indicados anteriormente. Si la concentración de PVP de alto peso molecular es demasiado baja, entonces el grado de hidrofilia de la membrana podría no ser suficiente. Si la concentración de PVP de alto peso molecular es demasiado alta, entonces la viscosidad de la solución polimérica podría ser demasiado alta provocando problemas importantes de procesabilidad. Si la concentración PVP de bajo peso molecular es demasiado baja, entonces esto da como resultado una estructura celular cerrada en lugar de una estructura de membrana abierta. Si la concentración de PVP de bajo peso molecular es demasiado alta, entonces esto requeriría la eliminación de la PVP de bajo peso molecular mediante lavado exhaustivo. Si en el producto de la membrana queda demasiada cantidad de la PVP de bajo peso molecular, la membrana no se podría usar para un tratamiento sanguíneo ya que la PVP extraíble contaminaría la sangre o plasma.
En otra realización del proceso de la presente invención, el baño de precipitación tiene una temperatura en el intervalo de entre 10 y 60ºC, preferentemente entre 20 y 50ºC, más preferentemente entre 30 y 40ºC. Si la temperatura del baño de precipitación es demasiado baja, la precipitación de la membrana podría ser demasiado lenta, lo cual podría dar como resultado una estructura demasiado densa en el exterior. Si la temperatura del baño de precipitación es demasiado alta, la fibra resulta inestable durante el procedimiento de precipitación.
En otra realización del proceso de la presente invención, la tobera de hilatura (matriz; hilera) de fibras huecas se mantiene a una temperatura en el intervalo de entre 40 y 75ºC, preferentemente entre 45 y 70ºC, más preferentemente entre 50 y 65ºC, de la forma más preferente a aproximadamente 50ºC. Si la temperatura de la tobera de hilatura de fibras huecas es demasiado baja, se incrementa la caída de presión en la matriz de hilatura. La caída de presión se incrementa exponencialmente si se disminuye la temperatura de la matriz. Una caída grande de presión da como resultado condiciones inestables en la hilatura, es decir, superficie exterior más rugosa, aumento de variaciones de la dimensión, etcétera. Si la temperatura de la tobera de hilatura de fibras huecas es demasiado alta, la velocidad del flujo de salida del polímero fuera de la matriz podría ser demasiado elevada. Esto daría como resultado condiciones inestables de hilatura.
En otra realización del proceso de la presente invención, la distancia (separación) entre la salida de descarga de la tobera de hilatura (matriz; hilera) de fibras huecas con respecto a la superficie del baño de precipitación está en el intervalo de entre 0,5 y 10 cm, preferentemente de entre 1 y 8 cm, más preferentemente entre 2 y 5 cm. Si la distancia entre la salida de descarga de la tobera de hilatura de fibras huecas con respecto a la superficie del baño de precipitación es demasiado baja, no se lograrán las propiedades deseadas del producto, por ejemplo, superficie interior lisa. Si la distancia entre la salida de descarga de la tobera de hilatura de fibras huecas y la superficie del baño de precipitación es demasiado alta, la hilatura se hace muy difícil o incluso imposible. La estabilidad de la fibra no se alcanza si la distancia se incrementa por encima del límite dado.
En otra realización del proceso de la presente invención, la velocidad de hilatura de la membrana de fibra hueca está en el intervalo de entre 1 y 20 m/min, preferentemente entre 3 y 15 m/min, más preferentemente entre 5 y 10 m/min. Si la velocidad de hilatura de la membrana de fibra hueca es demasiado baja, las condiciones de hilatura se hacen inestables y no se pueden lograr las dimensiones deseadas de la membrana. Si la velocidad de hilatura de la membrana de fibra hueca es demasiado alta, se reduce el tiempo de residencia en el baño de precipitación, lo cual da como resultado capas extremadamente densas en la sección transversal. Estas capas densas no permiten un coeficiente de cribado elevado suficiente para todas las proteínas plasmáticas.
En otra realización del proceso de la presente invención, la solución polimérica tiene una viscosidad, medida a temperatura ambiente, de entre 30.000 y 100.000 mPa x s (Centipoise). Si la viscosidad es menor que 30.000 mPa x s (Centipoise), entonces no se logra la estabilidad de la fibra en el baño de precipitación, lo cual da como resultado rotura de las fibras durante el proceso de hilatura. Si la viscosidad es mayor que 100.000 mPa x s (Centipoise), entonces la manipulación de la solución, es decir, la preparación de la solución y el bombeo de la solución resultan difíciles, y la caída de presión en la matriz de hilatura se hace demasiado alta.
La presente invención abarca también membranas de fibra hueca que se pueden obtener o se obtienen con el proceso de la invención.
En una realización de la presente invención, la membrana de fibra hueca está caracterizada por un coeficiente de cribado de proteína plasmática total de > 0,90, preferentemente > 0,95. Un coeficiente de cribado alto para la proteína plasmática total es esencial para la membrana si la misma se usa, por ejemplo, como membrana de separación de plasma. En la separación del plasma, se desea tener la proteína plasmática total en la fracción de plasma separada, mientras que los componentes corpusculares más grandes de la sangre, como células sanguíneas y residuos celulares, quedan retenidos por la membrana.
Para aplicaciones de separación de plasma, se prefiere que la membrana de fibra hueca tenga un diámetro interior en el intervalo de entre 100 y 500 \mum, preferentemente entre 150 y 450 \mum, más preferentemente entre 200 y 400 \mum. Diámetros interiores menores son desventajosos ya que dan como resultado velocidades de cizalladura demasiado altas en la pared y un incremento de la caída de presión en la fibra con el módulo de filtración completo. Por otro lado, si los diámetros interiores son demasiado altos, esto daría como resultado velocidades de cizalladura demasiado bajas, que incrementan el riesgo de hemólisis a presiones transmembrana (TMP) bajas.
Se prefiere además para aplicaciones de separación de plasma que la membrana de fibra hueca tenga un espesor de la pared en el intervalo de entre 20 y 150 \mum, preferentemente entre 30 y 125 \mum, más preferentemente entre 40 y 100 \mum. Espesores menores de la pared son desventajosos debido a las propiedades mecánicas reducidas de la fibra durante la producción y durante su uso en el propio módulo de separación de plasma. Espesores mayores de la pared son desventajosos ya que requieren un aumento de los intervalos de tiempo para realizar el proceso de inversión de fase, lo cual da como resultado condiciones inestables del proceso y una membrana inestable.
Se prefiere además para aplicaciones de separación de plasma que la membrana de fibra hueca tenga un diámetro medio de los poros de la capa de separación selectiva en la membrana, en el intervalo de entre 0,1 y 1 \mum, preferentemente entre 0,1 y 0,7 \mum, más preferentemente entre 0,1 y 0,4 \mum. Diámetros medios menores de los poros de la capa de separación selectiva son desventajosos debido al paso incompleto de proteínas plasmáticas totales a través de la estructura porosa. Diámetros medios mayores de los poros de la capa de separación selectiva son desventajosos debido al aumento del riesgo de hemólisis (ruptura celular).
En otra realización de la presente invención, la membrana de fibra hueca está caracterizada por una distribución del tamaño de los poros en la que los tamaños de los poros en la superficie de la pared interior de la membrana (superficie del lumen) son los más pequeños y se incrementan hacia la superficie exterior de la pared de la membrana, en donde los tamaños de los poros son los más grandes. Esta estructura tiene la ventaja de que fracciones celulares no pueden entrar en la subestructura porosa, lo cual podría dar como resultado un bloqueo e incluso ruptura de algunas células. Al mismo tiempo, la superficie lisa que tiene los poros más pequeños en la superficie de contacto con la sangre da como resultado una biocompatibilidad/hemocompatibilidad excepcionales, es decir, no hay activación de fracciones celulares y no celulares del plasma.
El proceso de la presente invención para la fabricación de membranas microporosas, particularmente membranas de separación de plasma, es un procedimiento de separación de fases inducida por difusión (DIPS). El diámetro medio de los poros selectivos de dichas membranas de separación de plasma está en el intervalo de entre 0,1 y 0,4 \mum. La estructura porosa junto a la región de tamaño "selectivo" de los poros tiene poros mayores de hasta varios \mum. Para lograr dichos poros mayores junto a la capa selectiva de la estructura, el proceso de separación de fases se debe realizar lentamente para permitir la generación de los poros comenzando con un tamaño de poro de aproximadamente 0,1 \mum y mayores. Para permitir un proceso de separación lenta de fases, la cantidad de disolvente para el polímero, en nuestro caso NAP (N-alquil-2-pirrolidona), preferentemente NMP (N-metil-2-pirrolidona), debe ser suficientemente alta. No obstante, una concentración alta de disolvente en el fluido central (en el agujero de la fibra hueca) y el baño de precipitación crea una inestabilidad de la fibra. Esto dificulta la obtención de fibras estables en el baño de precipitación y fuera de este baño. El desafío de la presente invención era ajustar una concentración de NAP suficientemente alta durante el procedimiento de precipitación (en el centro y el baño de precipitación) y al mismo tiempo permitir la procesabilidad de la fibra.
Uno de los descubrimientos principales de la presente invención fue que el incremento de la cantidad de NAP en el fluido central conduce a un incremento del tamaño de los poros en la capa interior (selectiva). El tamaño de los poros es evidentemente importante para lograr el paso requerido de proteínas plasmáticas (coeficiente de cribado elevado). La anchura de la distribución de los tamaños de poro es también muy importante para permitir que todas las proteínas plasmáticas pasen por esta membrana. No obstante, el incremento de la concentración de NAP en el fluido central conduce a un procedimiento de separación más lenta de fases (precipitación más lenta y formación más lenta de la estructura de la membrana), lo cual da como resultado una disminución de la estabilidad de la membrana. Además, al mismo tiempo, la concentración de NAP en el fluido central se incrementa por encima de un cierto valor, se incrementa también la rugosidad de la superficie de la membrana interior, lo cual da como resultado nuevamente un incremento de la hemólisis. El desafío fue hallar una ventana de producción que permitiese ajustar (i) una concentración suficientemente alta de NAP en el fluido central para generar una morfología que permita pasar todas las proteínas plasmáticas, (ii) una rugosidad aceptable para tener una hemólisis inexistente o reducida, (iii) una concentración de NAP en el baño de precipitación para obtener una estructura abierta suficiente en el exterior y en la sección transversal, (iv) condiciones estables de hilatura.
Los presentes inventores han identificado en este momento una vía del proceso que permite la producción de membranas de separación de plasma que se ajustan al perfil deseado de las propiedades.
En la Tabla 1 se presenta un ejemplo de condiciones preferidas del proceso para la producción de una membrana de separación de plasma según la presente invención (véase también el ejemplo 7 posteriormente). La solución polimérica se bombea a través de una matriz de hilatura y se forma la fibra hueca líquida. La concentración de NMP en el fluido central conduce a una estructura abierta microporosa en el lado interior de la membrana. Los poroso más pequeños están directamente en el lado del lumen. El aumento de la concentración de NMP en el baño de precipitación conduce a una estructura exterior y global (sección transversal) muy abierta. La estructura global y los poros en el exterior de la membrana son mucho mayores (véase Figura 1). La capa selectiva está, en este caso, en contacto directo con la sangre. El desafío de la invención era ajustar las condiciones de hilatura para cumplir el perfil de la membrana, es decir, biocompatibilidad, hemólisis y alto coeficiente de cribado y velocidad de filtración elevada con el tiempo.
TABLA 1 Condiciones para la producción de una membrana de separación de plasma de la presente invención
3
Materiales y métodos Medición de la viscosidad
El término "viscosidad" con respecto a la solución polimérica de la presente invención significa la viscosidad dinámica, a no ser que se indique lo contrario. Las Unidades de la viscosidad dinámica de la solución polimérica vienen dadas en Centipoise (cp) ó mPa x s. Para medir la viscosidad de la solución polimérica se usó un Reómetro comercial de Rheometric Scientific Ltd. (SR 2000). La solución polimérica se sitúa entre dos placas controladas por temperatura. La medición se realiza a 22ºC. La totalidad del resto de condiciones de la medición se hacen según las instrucciones del fabricante.
Preparación del haz de membrana a) Preparación de haces de mano
La preparación de haces de membrana después del proceso de hilatura es necesaria para preparar el haz de fibras de una manera adecuada para las pruebas de rendimiento (medición del coeficiente de cribado de la proteína total y determinación de las propiedades de hemólisis de la membrana). La primera etapa del proceso es fijar las fibras cerca de sus extremos mediante un filamento. El haz de fibras se transfiere a un tubo de esterilización y a continuación se esteriliza. Después de la esterilización, el haz de fibras se corta a una longitud definida de 23 cm. La siguiente etapa del proceso consiste en cerrar los extremos de las fibras. Un control óptico garantiza que todas las fibras están bien cerradas. A continuación, los extremos del haz de fibras se transfieren a un capuchón de encapsulado. El capuchón de encapsulado se fija mecánicamente, y sobre los capuchones de encapsulado se coloca un tubo de encapsulado. Después de esto, se realiza el encapsulado con poliuretano. Después del encapsulado, se debe garantizar que el poliuretano se pueda endurecer durante por lo menos un día. En la siguiente etapa del proceso, el haz de membranas encapsulado se corta a una longitud definida. La última etapa del proceso consiste en un control óptico del haz de fibras. Durante esta etapa del proceso, se controlan la calidad del corte (si el corte es liso o se producen daños por el cuchillo) y la calidad del encapsulado (si el número de fibras abiertas del proceso de encapsulado se ha reducido por las fibras que están encapsuladas o si hay algún hueco visible en el que no haya poliuretano). Después del control óptico, los haces de membrana se almacenan en seco antes de que sean usados para las diferentes pruebas de rendimiento.
b) Preparación de minimódulos
Se preparan minimódulos, es decir, haces de fibras en un receptáculo, mediante etapas similares del proceso a las de la preparación de haces de mano. Los minimódulos son necesarios para garantizar una protección de las fibras y un método de fabricación muy limpio ya que las pruebas de biocompatibilidad se llevan a cabo con plasma humano. La fabricación de los minimódulos difiere en los siguientes puntos con respecto a la preparación de haces de mano ya que i) el haz de fibras se corta a una longitud definida de 20 cm, ii) el haz de fibras se transfiere al receptáculo antes de cerrar las fibras, y iii), el minimódulo se coloca en un horno de secado al vacío durante la noche antes del proceso de encapsulado.
Coeficiente de cribado de la proteína total
El coeficiente de cribado de la proteína total de una membrana se determina bombeando sangre bovina con un hematocrito definido bajo condiciones definidas (velocidad de cizalladura [ajustando el Q_{B}], TMP) a través de un haz de membrana y determinando la concentración de la proteína total en el flujo alimentado, en la fracción retenida y en el filtrado. Si la concentración de la proteína total en el filtrado es cero, se obtiene un coeficiente de cribado del 0%. Si la concentración de la proteína total en el filtrado es igual a la concentración de la proteína en el flujo alimentado y la fracción retenida, se obtiene un coeficiente de cribado del 100%. El muestreo tiene lugar en los primeros 10 minutos después de que se ajuste una TMP constante. La prueba se lleva a cabo en el modo de una sola pasada. La sangre bovina es calentada por un intercambiador de calor a 37ºC antes de entrar en el haz de fibras. Las muestras de la fracción retenida y del flujo alimentado se centrifugan antes de la determinación de la concentración de la proteína total. La determinación de la proteína total se realiza de modo fotométrico. La prueba se puede modificar para determinar la estabilidad de larga duración del coeficiente de cribado de proteína total. En este caso, se aplica una TMP constante durante una planificación de tiempo mayor.
Prueba de hemólisis
La prueba de hemólisis se lleva a cabo de una manera similar a la prueba del coeficiente de cribado antes descrita. Las presiones transmembrana aplicadas están en el intervalo de entre 30 y 150 mmHg. Antes del muestreo, se espera por lo menos 10 minutos para garantizar una situación equilibrada. Después de la prueba, las muestras del pool se centrifugan; no se toman muestras de la fracción retenida para la determinación de la hemoglobina libre. La determinación de la hemoglobina libre se realiza de modo fotométrico. El valor de la hemoglobina libre en el filtrado se ajusta con el valor en la muestra del pool para recibir el contenido de hemoglobina libre generada por la membrana. De forma paralela, se crea una curva patrón para obtener la correlación entre la densidad óptica medida y el contenido de hemoglobina libre. La curva patrón se prepara diluyendo 1 ml de sangre bovina directamente en el comienzo con 9 ml de agua destilada. Después de la centrifugación, se toma 1 ml del sobrenadante y el mismo se diluye con 9 ml de solución isotónica de cloruro sódico. Esto representa el patrón del 1%. Comenzando con este patrón del 1%, se produce mediante dilución una serie de otras concentraciones en el intervalo de entre el 0,05 y el 1%. Con el uso de estas concentraciones se crea la curva patrón midiendo la densidad óptica correspondiente. Un nivel de hemoglobina por debajo del 0,2 en la fracción plasmática generada se caracteriza como "no" hemolítico o hemolítico "bajo". Las concentraciones por encima de 0,2 se pueden identificar visualmente (cambio de color) como hemolíticas. Se realizan mediciones detalladas fotométricamente.
Pruebas de biocompatibilidad
Se usan los siguientes dos métodos para caracterizar las propiedades de biocompatibilidad de la membrana:
a) Trombogenicidad
Se miden los niveles de Trombina-Antitrombina III (TAT) y se realizan recuentos de plaquetas después del paso de plasma rico en plaquetas (PRP) por la membrana, a través de la membrana y en el pool como marcador de la trombogenicidad. El experimento se lleva a cabo en un modo recirculante ya que requiere un volumen elevado de plasma para realizar la prueba en el "modo de una sola pasada".
b) Activación del complemento
Se mide la activación del complemento, según generada el complejo terminal del complemento (TCC), antes y después del paso de plasma humano nuevo a través del minimódulo. Adicionalmente, se mide la generación de TCC en el filtrado. El experimento se lleva a cabo en un modo recirculante, ya que se requiere un volumen elevado de plasma para realizar pruebas en el "modo de una sola pasada". Los detalles de la medición de activación del complemento son según describen Deppisch, R., et al., "Fluid Phase Generation of Terminal Complement Complex as a Novel Index of Biocompatibility". Kidney International, 1990. 37: p. 696-706.
La activación del complemento no está relacionada solamente con la activación celular sino también con la activación de la fracción plasmática. En el caso de la separación del plasma y el tratamiento posterior, por ejemplo, adsorción, la activación del complemento con filtración doble se convierte en un punto importante. En el caso de aumento de la activación del complemento, es decir, generación de TCC, el plasma activado puede provocar problemas serios de salud para un paciente, si el mismo se le reinfunde.
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Ejemplos
Ejemplo 1
Se preparó una solución polimérica disolviendo un 18,0% en peso de polietersulfona (PES; BASF Ultrason 6020), un 3,25% en peso de polivinilpirrolidona de bajo peso molecular (PVP; BASF K30) y un 8,0% en peso de polivinilpirrolidona de alto peso molecular (PVP; BASF K85 ó K90) en un 70,75% en peso de N-Metilpirrolidona (NMP). La viscosidad de la solución polimérica a temperatura ambiente era de 64.250 mPa x s.
Para preparar la solución, se colocó NMP en un matraz de tres bocas con un agitador de dedos-paletas (finger-paddle agitator) en la boca central. A continuación, se adicionó la PVP a la NMP y se agitaron a 50ºC hasta que se formó una solución clara homogénea. Finalmente, se adicionó la polietersulfona (PES). La mezcla se agitó a 50ºC hasta que se obtuvo una solución clara altamente viscosa. La solución caliente se enfrió a 20ºC y se desgasificó. Para desgasificar completamente la solución, la solución polimérica altamente viscosa se transfirió a un recipiente estable de acero inoxidable, el recipiente se cerró herméticamente y se aplicó vacío al mismo. La solución se desgasificó a 50 mmHg durante 6 horas. Durante este procedimiento de desgasificación, el recipiente se movió para crear una mayor superficie y un espesor pelicular menor de la solución polimérica en el recipiente con el fin de mejorar el procedimiento de desgasificación.
Para formar una membrana, la solución polimérica se calentó a 50ºC y se hizo pasar a través de una matriz de hilatura a un baño de precipitación. Como fluido central se usó una mezcla de un 38,50% en peso de agua y un 61,50% en peso de NMP. La temperatura de la matriz era de 50ºC. La membrana de fibra hueca se formó a una velocidad de hilatura de 5 m/min. El capilar líquido que salía de la matriz se hizo pasar a un baño de precipitación que consistía en un 81% en peso de NMP y un 19% en peso de agua y tenía una temperatura de 40ºC. La distancia entre la salida de la matriz y el baño de precipitación era de 4 cm. La membrana formada de fibra hueca se guió a través de 5 baños diferentes de agua que tenían una temperatura de 65ºC.
La membrana resultante de fibra hueca presentaba un diámetro interior de 263 \mum, un diámetro exterior de 347 \mum y una estructura de membrana totalmente asimétrica. El coeficiente de cribado medido de la proteína total fue del 95% a una presión transmembrana (TMP) de 110 mmHg (Flujo Sanguíneo medio Q_{B}: 2,3 ml/min, velocidad de cizalladura media: 200 1/s). El grado de hemoglobina libre como el valor de filtrado corregido (véase descripción de los métodos) estaba por debajo de la frontera de inicio de la hemólisis de 0,2 para el valor sometido a prueba de 110 mmHg.
En la Figura 2 se muestran micrografías electrónicas de barrido de la superficie interior y la sección transversal de la membrana. La pared de la membrana presenta una estructura asimétrica que tiene una estructura global de tipo esponja. La superficie exterior presenta un tamaño de poro muy grande.
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Ejemplo 2
En el Ejemplo 2 se usaron las mismas composiciones de la solución polimérica y el fluido central que en el Ejemplo 1. La viscosidad de la solución polimérica a temperatura ambiente era de 64.250 mPa x s. El baño de precipitación consistía en un 82% en peso de NMP y un 18% en peso de agua. El procedimiento de formación de la membrana fue el mismo que en el Ejemplo 1 con las excepciones de que la distancia entre la matriz y el baño de precipitación fue de 0,5 cm, y la velocidad de hilatura fue de 10 m/min.
La membrana resultante de fibra hueca presentaba un diámetro interior de 257 \mum, un diámetro exterior de 337 \mum y una estructura de membrana completamente asimétrica. El coeficiente de cribado de la proteína total fue del 97% a una presión transmembrana (TMP) de 30 y 70 mmHg y del 96% a una presión transmembrana (TMP) de 110 mmHg (Flujo Sanguíneo medio Q_{B}: 2,3 ml/min, velocidad de cizalladura media: 190 1/s). El grado de hemoglobina libre como el valor de filtrado corregido estaba por debajo de la frontera de inicio de hemólisis de 0,2 para los valores sometidos a prueba de 30, 70 y 110 mmHg.
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Ejemplo 3
En el Ejemplo 3 se usaron las mismas composiciones de la solución polimérica y el fluido central que en el Ejemplo 1. La viscosidad de la solución polimérica a temperatura ambiente era de 64.250 mPa x s. El baño de precipitación consistía en un 82% en peso de NMP y un 18% en peso de agua. El procedimiento de formación de la membrana fue el mismo que en el Ejemplo 1 con las excepciones de que la distancia entre la matriz y el baño de precipitación fue de 10 cm, y la velocidad de hilatura fue de 10 m/min.
La membrana resultante de fibra hueca presentaba un diámetro interior de 257 \mum, un diámetro exterior de 335 \mum y una estructura de membrana completamente asimétrica. El coeficiente de cribado de la proteína total fue del 98% a una presión transmembrana (TMP) de 30 mmHg (Flujo Sanguíneo medio Q_{B}: 2,5 ml/min, velocidad de cizalladura media: 200 1/s). El grado de hemoglobina libre como el valor de filtrado corregido (compárese descripción del método) estaba por debajo de la frontera de inicio de hemólisis de 0,2 para el valor sometido a prueba de 30 mmHg.
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Ejemplo 4
En el Ejemplo 4 se usaron las mismas composiciones de la solución polimérica y el fluido central que en el ejemplo 1. La viscosidad de la solución polimérica era de 73.850 mPa x s. La variación de la viscosidad del polímero en comparación con los Ejemplos 1 a 3 es un resultado de las ligeras variaciones entre diferentes lotes de materiales sin procesar dentro de intervalos especificados. No obstante, dichas variaciones son normales y deben aceptarse para las calidades de producto que se usan en los procesos de producción de membranas. Sin embargo, para la reproducibilidad del proceso, las viscosidades se miden con el fin de garantizar que las mismas están dentro de los intervalos aceptables de la presente invención. El baño de precipitación consistía en un 76% en peso de NMP y un 24% en peso de agua. El procedimiento de formación de la membrana fue el mismo que en el Ejemplo 1 con las excepciones de que la velocidad de hilatura fue de 10 m/min, la temperatura de la matriz fue de 66%, y la temperatura del baño de precipitación fue de 24ºC.
La membrana resultante de fibra hueca presentaba un diámetro interior de 257 \mum, un diámetro exterior de 339 \mum y una estructura de membrana completamente asimétrica. El coeficiente de cribado de la proteína total fue del 100% a una presión transmembrana (TMP) de 30 mmHg, del 98% a una presión transmembrana (TMP) de 70 mmHg y del 97% a una presión transmembrana (TMP) de 110 y 150 mmHg (Flujo Sanguíneo medio Q_{B}: 2,3 ml/min, velocidad de cizalladura media: 190 1/s). El grado de hemoglobina libre como el valor de filtrado corregido (comparar descripción del método) estaba por debajo de la frontera de inicio de hemólisis de 0,2 para los valores sometidos a prueba de 30, 70, 110 y 150 mmHg.
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Ejemplo 5
En el Ejemplo 5 se usó la misma composición de la solución polimérica que en el ejemplo 1. La viscosidad de la solución polimérica fue de 65.500 mPa x s. Como fluido central se usó una mezcla del 34,0% en peso de agua y el 66,0% en peso de NMP. El baño de precipitación consistía en un 78% en peso de NMP y un 22% en peso de agua. El procedimiento de formación de la membrana fue el mismo que en el Ejemplo 1 con las excepciones de que la velocidad de hilatura fue de 10 m/min, la temperatura de la matriz fue de 45ºC, y la temperatura del baño de precipitación fue de 27ºC.
La membrana resultante de fibra hueca presentaba un diámetro interior de 323 \mum, un diámetro exterior de 423 \mum y una estructura de membrana completamente asimétrica. El coeficiente de cribado de la proteína total fue del 100% a una presión transmembrana (TMP) de 30 mmHg (Flujo Sanguíneo medio Q_{B}: 2,4 ml/min, velocidad de cizalladura media: 190 1/s). El grado de hemoglobina libre como el valor de filtrado corregido (compárese descripción del método) estuvo por debajo de la frontera de inicio de hemólisis de 0,2 para el valor sometido a prueba de
30 mmHg.
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Ejemplo 6
En el Ejemplo 6 se usaron las mismas composiciones de la solución polimérica y el fluido central que en el ejemplo 1. La viscosidad de la solución polimérica fue de 70.700 mPa x s. El baño de precipitación consistió en un 76% en peso de NMP y un 24% en peso de agua. El procedimiento de formación de la membrana fue el mismo que en el Ejemplo 1 con las excepciones de que la velocidad de hilatura fue de de 10 m/min, la temperatura de la matriz fue de 64ºC, y la temperatura del baño de precipitación fue de 30ºC.
La membrana resultante de fibra hueca presentaba un diámetro interior de 261 \mum, un diámetro exterior de 343 \mum y una estructura de membrana completamente asimétrica. El coeficiente de cribado de la proteína total fue del 100% a una presión transmembrana (TMP) de 30, 70, 110 y 150 mmHg (Flujo Sanguíneo medio Q_{B}: 2,5 ml/min, velocidad de cizalladura media: 200 1/s). El grado de hemoglobina libre como el valor de filtrado corregido (compárese descripción del método) estaba por debajo de la frontera de inicio de la hemólisis de 0,2 para los valores sometidos a prueba de 30, 70, 110 y 150 mmHg.
Se midió la activación del complemento con minimódulos en comparación con las membranas de Plasmaphan® y Cuprophan® (Membrana, Alemania). La Figura 3 muestra claramente los resultados. Los valores de TCC de la membrana producida en el Ejemplo 6 son muy bajos en comparación con las membranas de Plasmaphan® y Cuprophan®.
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Ejemplo 7
En el Ejemplo 7 se usó la misma composición de la solución polimérica que en el ejemplo 1. La viscosidad de la solución polimérica fue de 58.900 mPa x s. Como fluido central se usó una mezcla del 36,0% en peso de agua y el 64,0% en peso de NMP. El baño de precipitación consistió en un 78% en peso de NMP y un 22% en peso de agua. El procedimiento de formación de la membrana fue el mismo que en el Ejemplo 1 con las excepciones de que la distancia entre la matriz y el baño de precipitación fue de 3 cm, la temperatura de la matriz fue de 60ºC, y la temperatura del baño de precipitación fue de 30ºC.
La membrana resultante de fibra hueca presentaba un diámetro interior de 320 \mum, un diámetro exterior de 418 \mum y una estructura de membrana completamente asimétrica. El coeficiente de cribado de la proteína total fue del 100% a una presión transmembrana (TMP) de 30, 70 y 110 mmHg (Flujo Sanguíneo medio Q_{B}: 3,1 ml/min, velocidad de cizalladura media: 250 1/s). El grado de hemoglobina libre como el valor de filtrado corregido (compárese descripción del método) estaba por debajo de la frontera de inicio de la hemólisis de 0,2 para los valores sometidos a prueba de 30, 70 y 110 mmHg.
Se llevaron a cabo mediciones de la trombogenicidad, y la membrana producida presentó unas excelentes propiedades de trombogenicidad (no se muestran los datos).
La Figura 1 muestra una micrografía electrónica de barrido de una sección transversal y de las superficies interior y exterior de la membrana producida en el Ejemplo 7. La pared interior de la membrana presenta una superficie muy lisa en la capa de separación selectiva. La pared exterior de la membrana presenta también una superficie muy lisa, aunque tiene poros grandes del orden de las micras.

Claims (20)

1. Proceso para la fabricación de una membrana asimétrica de fibra hueca, que comprende las etapas de
extruir una solución polimérica a través de la rendija anular exterior de una tobera de hilatura de fibras huecas, extruyendo simultáneamente un fluido central a través del agujero interior de la tobera de hilatura de fibras huecas, en un baño de precipitación, con lo cual
la solución polimérica contiene entre un 10 y un 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), entre un 8 y un 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y entre un 60 y un 80% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP),
el fluido central contiene entre un 60 y un 70% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 30 y un 40% en peso de agua, y
el baño de precipitación contiene entre un 70 y un 82% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 18 y un 30% en peso de agua.
2. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la solución polimérica contiene entre un 15 y un 21% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), entre un 10 y un 12,5% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y entre un 66 y un 76% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP), preferentemente entre un 17 y un 19% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), entre un 10,75 y un 11,75% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y entre un 69 y un 72,5% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP).
3. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el fluido central contiene entre un 61 y un 67% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 33 y un 39% en peso de agua, preferentemente entre un 63 y un 65% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 35 y un 37% en peso de agua.
4. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el baño de precipitación contiene entre un 73 y un 79% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 21 y un 27% en peso de agua, preferentemente entre un 75 y un 77% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y entre un 23 y un 25% en peso de agua.
5. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la N-alquil-2-pirrolidona (NAP) en la solución polimérica, en el fluido central y en el baño de precipitación, si está presente, es la misma o diferente, de la forma más preferente es la misma, y se selecciona del grupo consistente en N-metil-2-pirrolidona (NMP), N-etil-2-pirrolidona (NEP), N-octil-2-pirrolidona (NOP) o mezclas de los mismas.
6. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la N-alquil-2-pirrolidona (NAP) en la solución polimérica, en el fluido central y en el baño de precipitación, si está presente, es la misma y es N-metil-2-pirrolidona (NMP).
7. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la polivinilpirrolidona (PVP) en la solución polimérica consiste en una mezcla de por lo menos dos homopolímeros de polivinilpirrolidona con lo cual uno de los homopolímeros de polivinilpirrolidona (=PVP de bajo peso molecular) tiene un peso molecular relativo medio de aproximadamente entre 10.000 g/mol y 100.000 g/mol, de forma preferente aproximadamente entre 30.000 g/mol y 60.000 g/mol, y otro de los homopolímeros de polivinilpirrolidona (=PVP de alto peso molecular) tiene un peso molecular relativo medio de aproximadamente entre 500.000 g/mol y 2.000.000 g/mol, de forma preferente aproximadamente entre 800.000 g/mol y 2.000.000 g/mol.
8. Proceso de la reivindicación 7, en el que, en la solución polimérica, basándose en el peso total de la solución polimérica, la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de entre un 5,7 y un 11,7% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de entre un 2,3 y un 4,3% en peso, preferentemente la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de entre un 7,1 y un 8,9% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de entre un 2,9 y un 3,6% en peso, de la forma más preferente la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de aproximadamente el 3,25% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de aproximadamente el 8,0% en peso.
9. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el baño de precipitación tiene una temperatura en el intervalo de entre 10 y 60ºC, preferentemente entre 20 y 50ºC, más preferentemente entre 30 y 40ºC.
10. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la tobera de hilatura (hilera) de fibras huecas se mantiene a una temperatura en el intervalo de entre 40 y 75ºC, preferentemente entre 45 y 70ºC, más preferentemente entre 50 y 65ºC, de la forma más preferente a aproximadamente 50ºC.
11. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la distancia entre la salida de descarga de la tobera de hilatura (hilera) de fibras huecas con respecto a la superficie del baño de precipitación está en el intervalo de entre 0,5 y 10 cm, preferentemente entre 1 y 8 cm, más preferentemente entre 2 y 5 cm.
12. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la velocidad de hilatura de la membrana de fibra hueca está en el intervalo de entre 1 y 20 m/min, preferentemente entre 3 y 15 m/min, más preferentemente entre 5 y 10 m/min.
13. Proceso de cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la solución polimérica tiene una viscosidad, medida a temperatura ambiente, de entre 30.000 y 100.000 mPa x s (Centipoise).
14. Membrana de fibra hueca obtenible mediante el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.
15. Membrana de fibra hueca de la reivindicación 14, caracterizada por un coeficiente de cribado de proteína plasmática total de > 0,90, preferentemente > 0,95.
16. Membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 14 y 15, caracterizada por un diámetro interior en el intervalo de entre 100 y 500 \mum, preferentemente entre 150 y 450 \mum, más preferentemente entre 200 y 400 \mum.
17. Membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizada por un espesor de la pared en el intervalo de entre 20 y 150 \mum, preferentemente entre 30 y 125 \mum, más preferentemente entre 40 y 100 \mum.
18. Membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizada por un diámetro medio de los poros de la capa de separación selectiva en la membrana, en el intervalo de entre 0,1 y 1 \mum, preferentemente entre 0,1 y 0,7 \mum, más preferentemente entre 0,1 y 0,4 \mum.
19. Membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, caracterizada por una distribución del tamaño de los poros en la que los tamaños de los poros en la superficie de la pared interior de la membrana (superficie del lumen) son los más pequeños y se incrementan hacia la superficie exterior de la pared de la membrana, en donde el tamaño de los poros es el mayor.
20. Uso de la membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19 ó preparada mediante el proceso de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, para la separación de plasma, la filtración de plasma, una microfiltración, una terapia con plasma, o una filtración celular.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110108478A1 (en) * 2008-04-11 2011-05-12 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Hydrophilic Polyethersulfone Filtration Membrane, Process for Producing the Same, and Dope Solution
ES2422162T3 (es) 2008-04-30 2013-09-09 Gambro Lundia Ab Membrana de fibra hueca para hemodiálisis con permeabilidad y selectividad mejoradas
EP2285475A4 (en) * 2008-06-10 2012-10-10 Aquatech Int Corp MANUFACTURE OF A HIGH PERFORMANCE ULTRAFILTRATION MEMBRANE IN HOLLOW FIBERS
EP2556849A1 (en) 2011-08-08 2013-02-13 Gambro Lundia AB Separation material
EP2556848A1 (en) 2011-08-08 2013-02-13 Gambro Lundia AB Separation material comprising saccharide ligands
EP2604331B1 (en) * 2011-12-15 2017-01-25 Gambro Lundia AB Doped membranes
PL2735360T3 (pl) 2012-11-26 2017-09-29 Gambro Lundia Ab Urządzenie adsorbujące łączące granulki i membrany z włókien kanalikowych
EP2735359B1 (en) 2012-11-26 2017-02-08 Gambro Lundia AB Integrated device for liver support systems
EP2735326B1 (en) 2012-11-26 2017-03-08 Gambro Lundia AB Liver support system
WO2016182015A1 (ja) * 2015-05-13 2016-11-17 東洋紡株式会社 多孔質中空糸膜及びその製造方法
CN110776642A (zh) * 2018-07-30 2020-02-11 天津大学 一种共混物、共混物膜及其制备方法和在超级电容器中的应用
EP3669888A1 (en) 2018-12-20 2020-06-24 Gambro Lundia AB Extracorporeal devices for methods for treating diseases associated with anti-neutrophil cytoplasmic antibodies
KR20210136035A (ko) 2019-03-06 2021-11-16 감브로 룬디아 아베 알칼리성 포스파타제를 포함하는 혈액 처리 장치

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3584562D1 (de) * 1984-06-13 1991-12-05 Inst Nat Rech Chimique Verfahren zur herstellung von hohlfasern und ihre verwendung in membrantrennverfahren.
US5151227A (en) * 1991-03-18 1992-09-29 W. R. Grace & Co.-Conn. Process for continuous spinning of hollow-fiber membranes using a solvent mixture as a precipitation medium
JP3232117B2 (ja) * 1991-11-19 2001-11-26 鐘淵化学工業株式会社 ポリスルホン多孔質中空糸
JPH07258915A (ja) * 1994-03-14 1995-10-09 Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd 多孔質ポリスルホン中空糸
DE69527961T2 (de) * 1994-06-07 2003-04-10 Mitsubishi Rayon Co Poröse polysulfonmembrane und verfahren zu deren herstellung
US6355730B1 (en) * 1995-06-30 2002-03-12 Toray Industries, Inc. Permselective membranes and methods for their production
US5938929A (en) * 1995-06-30 1999-08-17 Toray Industries, Inc. Polysulfone hollow fiber semipermeable membrane
US6165363A (en) * 1995-12-18 2000-12-26 Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha Hollow fiber type filtration membrane
US6890435B2 (en) * 2002-01-28 2005-05-10 Koch Membrane Systems Hollow fiber microfiltration membranes and a method of making these membranes
MXPA05002747A (es) * 2002-09-12 2005-06-06 Asahi Medical Co Membrana de purificacion de plasma y sistema de purificacion de plasma.
DE102004008221B4 (de) * 2004-02-19 2006-01-26 Membrana Gmbh Dialysemembran mit verbesserter Mittelmolekülentfernung
DE102004008220B4 (de) * 2004-02-19 2006-01-12 Membrana Gmbh High-Flux Dialysemembran mit verbessertem Trennverhalten
JP3642065B1 (ja) * 2004-03-22 2005-04-27 東洋紡績株式会社 選択透過性分離膜および選択透過性分離膜の製造方法
EP1658889A1 (en) * 2004-11-19 2006-05-24 "VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK", afgekort "V.I.T.O." Longitudinal reinforced self-supporting capillary membranes and method for manufacturing thereof

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