Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Neue Wege in der Blutreinigung

16.08.2005


Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart hat jetzt gemeinsam mit der Firma Gambro Dialysatoren GmbH aus Hechingen und dem Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik IGVT der Universität Stuttgart eine neuartige Hohlfasermembran für die Blutreinigung entwickelt. Deren besondere Qualität besteht darin, dass die Blutzellen vor der Reinigung des Plasmas nicht mehr gesondert abgetrennt werden müssen, was bisher häufig bei Apheresebehandlungen (Blutwäsche) notwendig ist. Die Laborphase des neuen Systems ist weitgehend abgeschlossen, klinische Tests sind nun der nächste Schritt.


Der Außendurchmesser der hohlen Kunststofffaser beträgt 0,4 Millimeter. Blutzellen strömen im Inneren, während Plasma durch die Poren austritt und dort von Toxinen befreit wird. © Gambro Dialysatoren GmbH



Blutreinigungsverfahren, die außerhalb des Körpers vorgenommen werden, stellen in der modernen Medizin eine unverzichtbare Therapieform dar. Angesichts von weltweit jährlich circa 150 Millionen Dialyse-Patienten mit chronischem oder akutem Nierenversagen und jährlich etwa 200.000 Menschen allein in Deutschland, die eine oft tödlich verlaufende Blutvergiftung (Sepsis) erleiden, wird das mehr als deutlich. Nun sind neben dem konventionellen Verfahren der Nierendialyse neue Therapien, die so genannten Apherese-Verfahren entwickelt worden. Diese können spezifisch giftige Substanzen aus dem Blut entfernen. Gemeinsam mit der Hechinger Gambro Dialysatoren GmbH und dem Institut für Grenzflächenverfahrenstechnik IGVT der Universität Stuttgart arbeiten die Forscher des Fraunhofer IGB an neuartigen Hohlfasermembranen für die Blutreinigung. Mit diesem neuen medizintechnischen Verfahren sollen Giftstoffe aus dem Blut herausgefiltert werden, ohne dass das Blutbild verändert wird.



Ein Problem bei der Blutreinigung bestand bisher darin, dass häufig vor dem eigentlichen Filtervorgang die empfindlichen Blutkörperchen in einem apparativ aufwändigen und somit teuren zweistufigen Prozess vom Blutplasma getrennt werden mussten. Ziel der beteiligten Wissenschaftler war es nun, eine Membranstruktur zu schaffen, die beide Schritte integrieren kann. In einem dreijährigen Entwicklungsprojekt gelang es, mittels eines trockenen Niederdruckplasma-Gasphasenverfahrens, die Oberfläche einer Hohlfasermembran so zu modifizieren, dass das Plasma ohne einen vorgeschalteten Plasmafilter in einem Prozessschritt abgetrennt werden kann und Giftstoffe spezifisch herausgefiltert werden können. "Der revolutionäre Schritt dabei ist, dass nicht die Gesamtoberfläche der Filtermembran verändert wird, sondern eine regioselektive Modifizierung erfolgt", erklärt Projektleiter Dr. Michael Müller vom Fraunhofer IGB. Nur so könne die Blutverträglichkeit der von Gambro speziell für diese Anwendung entwickelten Hohlfasermembran erhalten bleiben. "Oberflächen, die Giftstoffe binden, sind häufig nicht blutverträglich." Deshalb sei in der herkömmlichen medizinischen Verfahrenstechnik bei der Apherese die Trennung und gesonderte Behandlung von Blutzellen und Plasma meist erforderlich. "Dieser Widerspruch wird aufgelöst durch den Erhalt der Blutverträglichkeit für die Bereiche der Membran, die in Kontakt mit den Blutzellen stehen. Die Oberfläche wird nur dort funktionalisiert, wo ausschließlich das Blutplasma strömt", so Müller.

Dazu wurde am Fraunhofer IGB ein trocken arbeitendes plasmachemisches Behandlungsverfahren entwickelt, durch das ausschließlich die Oberfläche der Außenwand der Hohlfaser und die innere Oberfläche der Membranporen funktionalisiert wird, die Oberflächeneigenschaften des Lumens, des inneren Kanals der Hohlfaser, aber unverändert bleiben: Wenn im Filterprozess das Blut durch die porösen Hohlfasern fließt, dringt nur das Plasma durch die feineren Poren. Die empfindlichen größe-ren Blutzellen bleiben im blutverträglichen Lumen, so dass Zellen und Plasma getrennte Wege gehen. An den durch das spezielle Gasphasenverfahren funktionalisierten Oberflächenbereichen ziehen Bindemoleküle die Giftstoffe aus dem Plasma. Am Ende jeder Faser werden das entgiftete Plasma und die Blutzellen aus dem Lumen wieder zusammengeführt. Eine wichtige Voraussetzung für diese Erfindung ist die Niederdruckplasmatechnologie des Fraunhofer IGB für die chemische Oberflächenmodifizierung der Membran. Mit dieser Technologie kommt ein weiterer großer Vorteil dieses Verfahrens zum Tragen: die Möglichkeit, innerhalb sehr kurzer Zeit auf umweltverträgliche Weise große Oberflächen funktionalisieren zu können.

In der Laborphase hat das neuartige Blutwäschesystem einen Großteil der Tests erfolgreich bestanden. "Im nächsten Schritt geht es darum, den Laborbetrieb in eine vorhandene Produktionslinie zu integrieren", sagt Müller. Von der Membranherstellung über die Integration der Niederdruckplasmabehandlung bis zum fertigen Modul muss alles automatisch in einer vorgegebenen Geschwindigkeit ablaufen. Nach der chemischen Ausrüstung werden die hauchdünnen Kapillarmembranen in einem Kunststofffiltermodul mit circa fünf Zentimeter Durchmesser zusammen geführt, das dann bis zu 3.000 der parallel angeordneten Fasern enthalten kann. Klinische Tests des neuen Apherese-Verfahrens sind dann der nächste Schritt.

Die medizintechnische Forschungs- und Entwicklungsarbeit ist stets langwierig und teuer, in der Regel verstreichen von der ersten Idee bis zum zugelassenen Produkt rund zehn Jahre. Das Marktpotenzial für das neue Blutwäscheverfahren schätzt Dr. Michael Müller indes als sehr gut ein. Das Spektrum der potenziellen Anwendungen für die neuartige modifizierte Hohlfasermembran ist immens. Der neue Filterungsprozess könnte über die Blutvergiftung hinaus auch bei Medikamentenvergiftungen, Leukämie oder anderen Immunkrankheiten Anwendung finden. Grundsätzlich sei die enge Zusammenarbeit von Forschung, Industrie und Kliniken in der medizinischen Entwicklungsarbeit unerlässlich, so Müller. "Wir haben zwar die modifizierte Hohlfaser entwickelt, aber damit ein Mediziner etwas damit anfangen kann, braucht er das fertige, in eine Apparatur integrierte Modul." Kooperationen wie die zwischen dem Fraunhofer IGB, der Gambro Dialysatoren GmbH und einer medizinischen Einrichtung sind typisch für die BioRegion STERN und für Dr. Müller ideal: "In dieser Region haben wir optimale Synergien, da wir in allen Bereichen das nötige Know-how vorfinden und die Wege kurz sind."

Dr. Klaus Eichenberg | idw
Weitere Informationen:
http://www.bioregio-stern.de

Weitere Berichte zu: Blutreinigung Blutzelle Giftstoffe Hohlfasermembran IGB Plasma

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur
17.08.2017 | Deutsches Krebsforschungszentrum

nachricht Magenkrebs: Auch Bakterien können Auslöser sein
17.08.2017 | Charité – Universitätsmedizin Berlin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Im Focus: Exotic quantum states made from light: Physicists create optical “wells” for a super-photon

Physicists at the University of Bonn have managed to create optical hollows and more complex patterns into which the light of a Bose-Einstein condensate flows. The creation of such highly low-loss structures for light is a prerequisite for complex light circuits, such as for quantum information processing for a new generation of computers. The researchers are now presenting their results in the journal Nature Photonics.

Light particles (photons) occur as tiny, indivisible portions. Many thousands of these light portions can be merged to form a single super-photon if they are...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

Sensibilisierungskampagne zu Pilzinfektionen

15.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Scharfe Röntgenblitze aus dem Atomkern

17.08.2017 | Physik Astronomie

Fake News finden und bekämpfen

17.08.2017 | Interdisziplinäre Forschung

Effizienz steigern, Kosten senken!

17.08.2017 | Messenachrichten