Neuartige Hohlfasermembranen für die Blutreinigung

Bei Blutvergiftungen (Sepsis) müssen Ärzte schnell reagieren und das Blut in einem bisher aufwendigen Prozess von Giftstoffen reinigen. Ein am IGB entwickelter Plasmaprozess ermöglicht die Herstellung von Hohlfasermembranen, die eine einstufige Blutwäsche ermöglichen: Die Abtrennung der Blutzellen und die Reinigung des Blutplasmas erfolgen parallel in nur einem Verfahrensschritt.

Hohlfasermembran für Blutreinigung in einem Schritt

© Gambro Dialysatoren GmbH
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.

Kernstück des Verfahrens für eine wirkungsvolle Blutwäsche (Apherese) ist ein neuartiges Trennmembranmodul, das sich aus einem Bündel von Hohlfasermembranen zusammensetzt. Die Membran trennt einerseits die Bestandteile des Bluts größenselektiv in Blutplasma und Blutplättchen. Zudem werden die Hohlfasern regioselektiv so funktionalisiert, dass die empfindlichen Blutzellen ungestört durch das unmodifizierte Lumen der Hohlfaser geschwemmt werden. Das Blutplasma dagegen wird durch die Membranporen filtriert und hier von Giftstoffen befreit. Nach der Membranpassage wird das entgiftete Blutplasma wieder mit den Blutzellen zusammengeführt.

Regioselektive Funktionalisierung

Schema regioselektive Hohlfasermembran
Regioselektiv ausgerüstete Hohlfasermembran.

Die Oberfläche der Membranporen ist so funktionalisiert, dass im Blut enthaltene Giftstoffe wie entzündungsfördernde Endotoxine (z. B. Lipopolysaccharide, LPS) daran haften bleiben. Für diese selektive Membranstruktur wurden die Nanoporen über ein trockenes plasmachemisches Verfahren mit funktionellen Gruppen ausgestattet und anschließend in einer nasschemischen Behandlung mit bioaktiven Molekülen gespickt. Die Moleküle sind selektiv nur in den Poren und an der Außenseite nicht aber an der Innenseite der Hohlfaser verankert.

Vorteile

Eine derartige Trennung schützt die Blutkörperchen vor chemischen Angriffen und sorgt für ein unverändertes Blutbild. Die Abtrennung der Blutzellen und die Plasmareinigung in nur einem Verfahrensschritt würde die Handhabung der Apherese erleichtern und durch den geringeren apparativen Aufwand Kosten senken. Das neue Verfahren würde zudem auch den Patienten erheblich entlasten, weil sich ein wesentlich kleinerer Anteil des Blutvolumens außerhalb des Körpers befindet als in den herkömmlichen zweistufigen Blutreinigungsverfahren.

Förderung und Partner

Wir danken dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) für die Förderung des Projekts und unserem Partner Gambro Dialysatoren GmbH für die gute Zusammenarbeit.