DE1090821B - Verfahren zum gesteuerten chemischen Aufschluss von organischen Stoffen und biologischen Geweben fuer therapeutische Zwecke - Google Patents

Description

• Verfahren zum gesteuerten chemischen Aufschluß von organischen Stoffen und biologischen Geweben für therapeutische Zwecke Vorliegendes Verfahren wurde entwickelt für eine besonders schonende Aufschließung von Organtrockensubstanzen. Es werden dabei ganze Zellen und korpuskuläre Zellbestandteile (Kerne, Mitochondrien, Mikrosomen) durch Dämpfe von chemischen Reagenzien im Vakuum oberflächlich mazeriert und dadurch die Inhaltsstoffe in eine optimal wasserlösliche Form gebracht.
• Bei Anwendung der sonst üblichen Hydrolyseverfahren in feuchtem Milieu ist eine so schonende Behandlung der Substrate nicht möglich, da hierbei auch autolytische Vorgänge gleichzeitig mit ablaufen; es sei denn, daß man zusätzlich Fermentgifte anwendet.
• Diese beeinträchtigen aber die biologische und therapeutische Wirkung. Auch ist es bei den bisherigen Hydrolyseverfahren nicht zu vermeiden, daß die gewonnenen Bruchstücke des Substrates untereinander in ungewollter Weise reagieren.
• Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, bei welchem die Substrate in getrocknetem wie auch in noch nicht trockenem, jedoch eingefrorenem und pulverisiertem Zustand eingesetzt werden, ist aber die Gefahr für solche ungewollte Reaktionen beseitigt, und es brauchen deshalb auch keine Fermentgifte zugesetzt werden.
• Es wurde festgestellt, daß die nach dem beanspruchten Verfahren behandelten Organsubstanzen, bezogen auf die Gewichtsmenge der Trockensubstanz, 240/0 wasserlösliches Protein enthalten, während nach einer Veröffentlichung von H. S c h m i dt (Med. Klinik, 1/1958, S. 20) in Frischgeweben, ebenfalls bezogen auf deren Trockengewicht, nur 6,20/a und bei sogenannten »Trockenzellen« 3,1 °/o lösliches Protein enthalten sind. Die beträchtliche Erhöhung der Löslichkeit der Proteine kann vielleicht dadurch erklärt werden, daß die vorher unlöslichen makromolekularen Komplexe aus den korpuskulären Zellbestandteilen aufgespalten werden unter Beibehaltung ihrer Eiweißnatur und wasserunlösliche Proteine durch Salzbildung mit dem verwendeten chemischen Reagenz in wasserlösliche Form gebracht werden. Es ist jedenfalls nunmehr möglich, die vorher unlöslichen Zellbestandteile unmittelbar zur Resorption und biologischen Wirkung innerhalb der Zellen zu bringen.
• Die bisherigen bekannten Methoden der Hydrolyse durch Einwirkung von Flüssigkeiten besitzen darüber hinaus aber auch noch den Nachteil, daß die Reagenzien nach getaner Wirkung durch andere chemischen Stoffe neutralisiert und die entstandenen Salze dann durch Dialyse und andere eingreifende Verfahren beseitigt werden müssen, wodurch ebenfalls unübersehbare Möglichkeiten einer ungewollten chemischen Beeinflussung des Substrates gegeben sind. Auch lassen sich die gewünschten Vorgänge der Hydrolyse oder chemischen Beeinflussung des Substrates nicht in dem Maße quantitativ steuern wie bei vorliegendem Verfahren. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn man für die Hydrolyse die Reagenzien bei Normaldruck erhitzt, da dann die heißen Dämpfe eine unkontrollierbare thermische Veränderung des Substrates hervorrufen.
• Vorliegendes Verfahren ist auch nicht zu vergleichen mit der Begasung von Casein mit Ammoniak, wie es in Hager, Hdb. d. pharm. Praxis. ., unter »Casein« beschrieben ist, weil dieses Reagenz einen bei atmosphärischem Druck unter der Normaltemperatur liegenden Siedepunkt besitzt, so daß eine Kondensation des Reagenzes auf dem Substrat für die Hydrolyse nur durch eine extreme Absenkung der Temperatur und Erhöhung des Druckes möglich wird. Im übrigen handelt es sich dort auch nicht um eine Aufschließung von korpuskulären makromolekularen Agglomeraten verschiedenartiger Stoffe, sondern um die Beeinflussung einer einheitlichen chemischen Substanz.
• Zudem ist hier auch noch zu berücksichtigen, daß Ammoniak und in gleicher Weise z. B. Chlorwasserstoffgas unter Normalbedingungen schon gasförmig sind, wodurch nur eine oberflächliche Hydrolyse des Substrates bei ausreichender Einwirkungszeit möglich ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren tritt jedoch, wie bereits oben erwähnt, eine umfassende Hydrolyse ein, weil das hohe Vakuum die Durchdringung des Substrates mit den Reagenzien ermöglicht. Bei Reagenzien, die normalerweise schon gasförmig sind, würde aber das Anlegen eines hohen Vakuums die Hydrolyse verhindern.
• Auch die Imprägnierungsverfahren, wie sie z. B. in der Histologie und der Elektronenmikroskopie angewandt werden, lassen sich mit vorliegendem Verfahren nicht vergleichen. Dort erfolgt nämlich nach einer Vakuumtrocknung die Imprägnierung ebenfalls durch Einwirkung heißer Dämpfe.
• Vorliegendes Verfahren hat aber auch keine Beziehungen zu den Vakuumtrocknungsmethoden, denn bei diesen kommt es darauf an, ein möglichst gutes Vakuum zu erzeugen, während bei vorliegendem Verfahren dessen Höhe auf den Dampfdruck des jeweils verwendeten chemischen Reagenzes abgestimmt wird.
• Die Anpassung der Höhe des Vakuums an den Ablauf des chemischen Prozesses ist hier also kennzeichnend.
• Für die Anwendung des beanspruchten Verfahrens ist die Differenz des Dampfdruckes zwischen dem chemischen Reagenz und dem damit zu beeinflussenden Substrat entscheidend. Der Dampfdruck des Reagenzes sollte dabei größer sein als derjenige des Substrates.
• Dadurch findet das Verfahren seine Begrenzung, da hierfür Reagenzien nicht in Betracht kommen, die keinen ausreichend hohen Dampf- oder Sättigung druck besitzen. NaO H oder K OH beispielsweise sind dafür also ungeeignet.
• Ist der Dampfdruck erreicht, so verdampft so lange Substanz, als der Dampf aus der Umgebung entfernt werden kann oder sich auf dem Substrat niederschlägt bzw. dort durch chemische Reaktion gebunden wird.
• Auch der Dampfdruck des Reaktionsproduktes z. B. bei einer Salzbildung von dem entstehenden Wasser muß hier berücksichtigt werden. Im Vergleich zum Wasser beträgt z. B. der Dampfdruck des Diäthylamin bei -12,40C 35 mm Hg, bei 00 C 70 Torr, bei 11,60 C 127,3 Torr und bei 20,70 C 194,4 Torr. Man kann damit also auch nicht entwässerte gefrorene Substrate beeinflussen. Das gleiche gilt auch für wasserfreie Ameisensäure, die bei 0° C einen Dampfdruck von 10,6 Torr und bei 100 C von 19,7 Torr besitzt. Hingegen kann ein wasserhaltiges Substrat auch in gefrorenem Zustand von konz. Schwefelsäure bei wenigen Kältegraden nicht beeinflußt werden, weil diese als 900/oige Säure bei 200 C nur einen Dampfdruck von 0,005 Torr besitzt. Um einen Aufschluß des Substrates mit Schwefelsäure zu erzielen, muß der Dampfdruck des Substrates also unter dem der Schwefelsäure liegen. Eine Beeinflussung eines auf 1000 C gefrorenen Substrates, das nicht entwässert ist und bei dem der Dampfdruck 10-5 Torr beträgt, durch den Dampf einer 900/obigen Schwefelsäure mit 200 C wäre indessen möglich.
• Durch Veränderung des Vakuums wie auch der Temperaturen von Substrat und chemischem Reagenz lassen sich also das Verdampfen und Kondensieren beliebig steuern. Wird das Vakuum erniedrigt, dann kondensieren die Dämpfe aus und lagern sich auch auf dem Substrat ab. Das Substrat läßt sich also sowohl durch Dämpfe als auch durch Kondensate beeinflussen.
• Wird nun das Vakuum wieder erhöht, so verdampft erneut das Hydrolysemittel.
• Auf diese Weise können die nicht verbrauchten Reagenzien aus dem Substrat wieder entfernt und abgesaugt werden. Eine Neutralisierung ist hier also nicht erforderlich. Zur vollkommenen Beseitigung ist es jedoch notwendig, daß aus dem ursprünglichen Reservoir der Reagenzien keine weitere Verdampfung erfolgt. Dies läßt sich verhindern, indem man nur eine bestimmte Menge der chemischen Reagenzien benutzt, die während der chemischen Beeinflussung des Substrates vollkommen verdampft wird, bzw. die Reagenzien abkühlt, so daß ihre Dampfdichte absinkt, wobei das Vakuum dann diesen Druck nicht mehr erreichen darf, oder aber, indem man die chemischen Reagenzien in einem kommunizierenden Vakuumgefäß deponiert, das von dem Gefäß, in welchem sich das zu verändernde Substrat befindet, abgeschlossen wird.
• Beispiel I 100 g feinpulverisiertes Trockenpulver aus Leber soll durch Schwefelsäure im Vakuum aufgeschlossen werden.
• Das Trockenpulver wird verteilt auf einer Petrischale in einer Schichtdicke von 0,5 cm in einen Exsikkator gebracht, der wahlweise mit einem Kältekondensator über ein Pumpensystem für Hochvakuum, gleichzeitig aber auch mit einem kommunizierenden Vakuumgefäß in Verbindung steht, das durch ein Ventil sich von dem Hauptexsikkator absperren läßt.
• Es wird nun zunächst in das kommunizierende Vakuumgefäß konz. Schwefelsäure bei Zimmertemperatur eingefüllt und das Verbindungsventil zum Exsikkator abgesperrt. Um eine etwaige Restfeuchtigkeit durch hygroskopische Wirkung des Trockenpulvers zu beseitigen, wird nun zunächst mit Hilfe des Kältekondensators, der mit Aceton-Kohlensäure-Schnee unterkühlt wird, Wasser aus dem Gewebepulver sublimiert und anschließend unter Abschaltung dieses Kondensators mit Hilfe eines Hochvakuumaggregates so lange abgesaugt, bis der Druck im Exsikkator 10-4Torr erreicht. Danach wird das Ventil zu dem kommunizierenden Gefäß geöffnet, so daß nun Schwefelsäure in dampfförmigem Zustand in den Exsikkator eindringen kann.
• Das Vakuum fällt jetzt auf den Dampfdruck der Schwefelsäure ab. Nun wird die Verbindung zum Rezipienten der Säure unterbrochen, vorher aber die kommunizierenden Rezipienten von dem Pumpenaggregat getrennt. Durch Einblasen von Stickstoff in den Exsikkator wird das Vakuum über dem Leberpulver nun geringgradig weiter verschlechtert. Dadurch kondensiert der Schwefelsäure dampf der Leber.
• Nach einer gewissen Einwirkungszeit wird die Verbindung zum Pumpensystem und zum Rezipienten für die Säure wieder geöffnet und nach Erreichen des Dampfdruckes der Schwefelsäure der Vorgang zweimal wiederholt. Zum Schluß wird dann die Verbindung zwischen den beiden kommunizierenden Gefäßen nichtwiederhergestellt, sondern lediglich zwischen Exsikkator und dem Pumpensystem. Es wird nun so lange abgepumpt, bis alle Schwefelsäure aus dem Exsikkator entfernt ist, die nicht chemisch zur Reaktion gekommen ist. Auf diese Weise kann auch die Wasserstoffionenkonzentration des Trockenpulvers aus Leber auf der sauren Seite beliebig verändert werden. Je intensiver und länger die Absaugung erfolgt, um so mehr wird das PH neutral.
• Beispiel II 50 g tiefgefrorene, feinzerkleinerte Partikeln von frischer Kalbsniere sollen unter Ausschluß von Sauerstoff durch Diäthylamin gesteuert, ehemisch aufgeschlossen und dann getrocknet werden.
• Die Temperatur des tiefgefrorenen Nierensubstrates beträgt - 1800 C. Das Pulver wird in dünner Schicht auf einer Petrischale verteilt und in einen Exsikkator gebracht, in welchem ein zweites Gefäß mit 10 ccm Diäthylamin ebenfalls offen eingebracht wird. Das Diäthylamin hat eine Temperatur von 0° C. Während des Vorganges der Beschickung steigt die Temperatur des Nierenpulvers auf - 1000 C. Es wird nun durch ein leistungsfähiges Pumpensystem in dem Exsikkator ein Vakuum erzeugt. Dieses erreicht 70 Torr, weil der Dampfdruck des Diäthylamins bei 0° C 70 Torr beträgt. Nun wird die Verbindung zum Pumpensystem getrennt. Durch Erhöhung der Temperatur des Diäthylamins verdampft dieses weiter. Das Gas kommt zur Reaktion mit den gefrorenen Partikeln der Niere und wird dort verbraucht. Nachdem nun die gesamte Menge des Diäthylamins auf diese Weise verdampft ist, wird die Verbindung mit der Vakuumpumpe wiederhergestellt und zunächst über eine Kühlfalle das Substrat entwässert und das restliche Diäthylamin abgesaugt. Zum Schluß wird durch Vorschaltung einer Diffusionspumpe unter Umgehung der Kühlfalle die Resttrocknung durchgeführt.

Claims (3)

1. PATENTANSPRUCHE: 1. Verfahren zum gesteuerten chemischen Aufschluß von organischen Stoffen und biologischen Geweben für therapeutische Zwecke unter Verwendung von Dämpfen chemischer Reagenzien, dadurch gekennzeidhnet, daß man die pulverförmigen Substrate mit dem den Aufschluß bewirkenden Reagenz, dessen Siedepunkt bei atmosphärischem Druck über der Normaltemperatur liegt, vorzugsweise konz. Schwefelsäure, Essigsäure, Ameisensäure oder Diäthylamin, in einem abgeschlossenen System zusammen, aber getrennt voneinander einem solchen Vakuum aussetzt, welches die Überführung des aufschließenden Mittels in die dampfförmige Phase ermöglicht, und, nachdem der gewünschte Aufschluß des Substrates erreicht ist, das nicht verbrauchte Reagenz wieder entfernt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man von tiefgekühlten pulverisierten organischen Geweben ausgeht.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das dampfförmige chemische Reagenz aus einer vorbestimmten Menge durch Absenken des Vakuums zunächst auf dem Substrat niederschlägt und nach der gewünschten Einwirkung das überschüssige Reagenz durch Erhöhung des Vakuums wieder entfernt.