ES2342097T3 - Membrana de separacion de plasma. - Google Patents

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Abstract

Procedimiento de fabricación de una membrana de fibra hueca asimétrica que comprende los pasos de extrusionar una solución de polímeros a través de la rendija anular exterior de una tobera de hilatura de fibra hueca, extrusionando simultáneamente un fluido central a través del taladro interior de la tobera de hilatura de fibra hueca, al interior de un baño de precipitación, donde la solución de polímeros contiene de un 10 a un 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), de un 8 a un 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP), de un 55 a un 75% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 3 a un 9% en peso de agua. El fluido central contiene de un 70 a un 90% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 10 a un 30% en peso de agua, y el baño de precipitación contiene de un 0 a un 20% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 80 a un 100% en peso de agua.

Description

Membrana de separación de plasma.
Antecedentes de la invención
La presente invención está dirigida a un procedimiento de fabricación de una membrana de fibra hueca asimétrica que es, entre otras aplicaciones, particularmente adecuada para la separación de plasma, pero puede también ser ventajosamente usada en ciertas aplicaciones técnicas. Además esta invención está dirigida a las membranas de este tipo que son producibles por el procedimiento de la invención, y al uso de tales membranas para separación de plasma, filtración de plasma, microfiltración, terapia con plasma o aplicaciones de filtración celular.
La separación o aféresis de plasma es una tecnología médica en la cual la sangre de un donante o paciente es separada en plasma, es decir, el componente exento de células en la sangre, y células de la sangre. La separación de plasma puede llevarse a cabo por varias razones.
En la plasmaféresis terapéutica el plasma separado de la sangre de un paciente es desechado y sustituido por una solución sustituta o por plasma de donante que es entonces reinfundida(o) al paciente. Este enfoque es útil en el tratamiento de varios trastornos y enfermedades. 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 depleción de metabolitos, productos de degradación y toxinas endógenas y exógenas.
En una variante de la plasmaféresis terapéutica, el fraccionamiento de plasma, el plasma separado de la sangre de un paciente es sometido a una segunda etapa de separación adicional en fracciones de plasma de alto peso molecular y de bajo peso molecular. La fracción de alto peso molecular es desechada, y la fracción de bajo peso molecular del plasma y los componentes celulares de la sangre son reinfundidos al paciente.
En una aplicación llamada donación de plasma, el plasma sanguíneo separado de donantes sanos es usado para un intercambio terapéutico de plasma, o para el aislamiento de componentes del plasma con finalidades farmacéuticas.
La separación de sangre entera en plasma y componentes celulares puede lograrse ya sea mediante centrifugación o bien pasando la sangre a través de una membrana de separación de plasma. Durante el desarrollo de la plasmaféresis, primeramente se usaron centrífugas discontinuas que luego fueron a comienzos de los 70 sustituidas por sistemas de centrifugación continua. Las técnicas de centrifugación tienen la ventaja de ser rápidas y económicamente rentables, si bien a menudo adolecen del inconveniente de dejar impurezas de células o residuos celulares en el plasma separado. A finales de los 70 fueron introducidos los primeros sistemas de membrana para la plasmaféresis para superar las desventajas de los sistemas de centrifugación.
Si bien están relacionados con los mismos, los requisitos de las membranas de separación de plasma son del todo distintos de los requisitos de las membranas de diálisis. La separación de plasma usa el efecto de separación por filtración, mientras que la diálisis en lugar de ello usa la osmosis y difusión.
Algunos de los criterios de diseño esenciales de una membrana de separación de plasma son la velocidad de cizallamiento en la pared, la caída de la presión transmembrana y la velocidad de filtración de plasma.
La velocidad de cizallamiento en la pared en un sistema de membrana de fibra hueca se calcula mediante la ecuación siguiente:
1
donde N es el número de fibras huecas que tienen el radio interior r, a las cuales se distribuye el caudal de sangre Q_{B}. En virtud de la disminución de la parte de plasma el caudal de sangre varía a lo largo de la fibra hueca. Esto debe tomarse en consideración en el cálculo de la velocidad de cizallamiento en la pared.
La presión transmembrana (TMP) es otro parámetro importante que está definido como la diferencia de presión entre los dos lados de la membrana. La presión transmembrana es la fuerza motriz para la separación con membrana. En general, un incremento de la presión transmembrana incrementa el flujo a través de la membrana. La excepción a esta generalización se da si sobre la superficie de la membrana está presente una torta de filtro compresible. La presión transmembrana se calcula mediante la ecuación siguiente:
2
donde P_{Bi} es la presión a la entrada de la sangre, P_{Bo} es la presión a la salida de la sangre, y P_{F} es la presión en el lado del filtrado de la membrana (lado del plasma).
El coeficiente de tamizado determina qué cantidad de un compuesto será eliminada por un proceso de filtración. El coeficiente de tamizado está definido como la relación de la concentración de un compuesto en el filtrado a la concentración de este compuesto en la sangre. Un coeficiente de tamizado de "0" significa que el compuesto no puede franquear la membrana. Un coeficiente de tamizado de "1" significa que el 100% del compuesto puede franquear la membrana. Para el diseño de membranas de separación de plasma se desea que todo el espectro de proteínas del plasma pueda franquear la membrana de filtración, mientras que los componentes celulares queden completamente retenidos.
El documento DE 10 2004 008 220 da a conocer membranas de fibra hueca semipermeable hidrofílica para el tratamiento de la sangre, teniendo las membranas una estructura asimétrica y siendo las mismas producidas hilando una solución de polímero a través de una tobera de hilatura y al interior de un baño de agua de precipitación y usando un fluido central que contiene, en los ejemplos pertenecientes a la invención de este documento, un polielectrólito además de NAP (NAP = N-alquil-2-pirrolidona) y agua. La membrana hueca resultante tendrá un muy bajo coeficiente de tamizado para albúmina de no más de 0,005 y un coeficiente de tamizado para citocromo C de al menos 0,8.
Los requisitos de una membrana de separación de plasma para plasmaféresis pueden resumirse tal como mediante las características siguientes:
\blacksquare
alta permeabilidad o alto coeficiente de tamizado para todo el espectro de proteínas y lipoproteínas del plasma;
\blacksquare
alta porosidad superficial y porosidad total de la membrana para conseguir un alto rendimiento de filtración;
\blacksquare
una estructura de membrana hidrofílica espontáneamente mojable;
\blacksquare
propiedades de bajo ensuciamiento para una filtración estable a largo plazo;
\blacksquare
baja adsorción de proteínas;
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superficies lisas en contacto con la sangre;
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baja o ninguna tendencia a la hemólisis durante el procesamiento de la sangre;
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propiedades de tamizado y comportamiento de filtración constantes a lo largo de todo el periodo de tratamiento;
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alta biocompatibilidad, no activación del complemento, baja trombogenicidad;
\blacksquare
estabilidad mecánica;
\blacksquare
esterilizabilidad mediante vapor, radiación gamma y/o ETO (ETO = óxido de etileno);
\blacksquare
baja cantidad de extraibles.
\vskip1.000000\baselineskip
Breve descripción de los dibujos
Fig. 1: Micrografías Electrónicas de Barrido (SEM) de la superficie interior de distintas membranas microporosas. Las concentraciones que se indican corresponden al solvente NMP (N-metil-2-pirrolidona) en % en peso en el fluido central. Podría variar la composición polímera usada para hacer estas membranas. Es importante señalar que es distinta la ampliación de las imágenes. 68%: 5000 Aumentos, la barra blanca indica 7 \mum; 75%: 1010 Aumentos, la barra blan-
ca indica 30 \mum; 80%: 5000 Aumentos, la barra blanca indica 7 \mum; 92%: 4020 Aumentos, la barra blanca
\hbox{indica 8  \mu m.}
Fig. 2: Micrografías Electrónicas de Barrido (SEM) que muestran la morfología de la membrana de separación de plasma de la presente invención.
Fig. 3: Micrografías electrónicas de barrido de la sección transversal de la pared de la membrana de fibra hueca del ejemplo 1 [1490 Aumentos; la barra blanca indica 20 \mum] y de la superficie interior (en contacto con la sangre) [1010 Aumentos; la barra blanca indica 30 \mum].
Fig. 4: Micrografía electrónica de barrido de la superficie interior (en contacto con la sangre) de la membrana de fibra hueca del ejemplo 2 [2500 Aumentos; la barra blanca indica 10 \mum].
Fig. 5: Micrografía electrónica de barrido de la superficie interior (en contacto con la sangre) de la membrana de fibra hueca del ejemplo 4 [2500 Aumentos; la barra blanca indica 10 \mum].
Fig. 6: Índice de generación de TCC (TCC = complejo de complemento terminal) para la membrana Plasmaphan® y la membrana Cuprophan® (Membrana, Alemania) y para la membrana producida en el Ejemplo 4. El TCC se mide en el plasma filtrado a través de la estructura porosa (no para Cuprophan; midiéndose aquí en la colección de sangre) y presentaba una buena correlación con un incrementado nivel de TCC en la colección de sangre. El experimento simula una terapia de plasma combinada con una reinfusión del plasma tratado. Puede verse que tanto la membrana de separación de plasma Plasmaphan® como la membrana de diálisis Cuprophan® presentan un alto nivel de activación (generación de TCC) en comparación con la membrana del Ejemplo 4 de la presente invención.
Descripción de la invención
El objeto de la presente invención era el de aportar una nueva membrana de fibra hueca que fuese particularmente útil en las aplicaciones de separación de plasma y tuviese unas propiedades mejoradas en comparación con las membranas del estado de la técnica, especialmente con respecto a las características anteriormente mencionadas, y un procedimiento de producción de una membrana de este tipo.
Este y otros objetos son alcanzados por una membrana que es obtenible u obtenida por el procedimiento de la presente invención. Así, según la presente invención se aporta
un procedimiento de fabricación de una membrana de fibra hueca asimétrica que comprende los pasos de
extrusionar una solución de polímeros a través de la rendija anular exterior de una tobera de hilatura de fibra hueca, extrusionando simultáneamente un fluido central a través del taladro interior de la tobera de hilatura de fibra hueca, al interior de un baño de precipitación, donde
la solución de polímeros contiene de un 10 a un 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), de un 8 a un 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP), de un 55 a un 75% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 3 a un 9% en peso de agua
el fluido central contiene de un 70 a un 90% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 10 a un 30% en peso de agua, y
el baño de precipitación contiene de un 0 a un 20% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 80 a un 100% en peso de agua.
Aunque en comparación con la membrana producida según la presente invención algunas de las membranas del estado de la técnica pueden presentar características iguales o similares con respecto a una o varias propiedades, la membrana de fibra hueca asimétrica producida según la presente invención es superior en cuanto a la combinación de propiedades que se desea para una membrana de separación, y particularmente para una membrana de separación de plasma para plasmaféresis.
La membrana de fibra hueca asimétrica producida según la presente invención presenta una alta permeabilidad para todo el espectro de proteínas y lipoproteínas del plasma, que se refleja en un alto coeficiente de tamizado. Preferiblemente el coeficiente de tamizado de la membrana de fibra hueca asimétrica de la invención para todas las proteínas del plasma es > 0,90, y más preferiblemente es > 0,95.
La membrana de fibra hueca asimétrica producida según la presente invención presenta una alta porosidad superficial y porosidad total de la membrana para así alcanzar un alto rendimiento de filtración. Dicha membrana de fibra hueca asimétrica tiene además una estructura de membrana hidrofílica mojable espontáneamente, propiedades de bajo ensuciamiento para una filtración estable a largo plazo, y una baja adsorción de proteínas. La membrana de fibra hueca asimétrica producida según la presente invención tiene además unas superficies lisas en contacto con la sangre, lo cual evita o minimiza la hemólisis durante el procesamiento de la sangre. La membrana presenta unas propiedades de tamizado y un comportamiento de filtración constantes a lo largo de todo el periodo de tratamiento. Dicha membrana presenta además una alta biocompatibilidad, una baja o ninguna activación del complemento y una baja trombogenicidad. La estabilidad mecánica de la membrana es excelente, y la membrana es esterilizable mediante vapor, radiación gamma y/o ETO.
En el procedimiento de la presente invención se requiere que la solución de polímeros contenga de un 10 a un 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), siendo el más preferido el uso de poliariletersulfona (PAES). La solución de polímeros contiene adicionalmente de un 8 a un 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP), de un 55 a un 75% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 3 a un 9% en peso agua.
Si se usa en la solución de polímeros menos de un 10% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), ello hace que la membrana devenga muy frágil en comparación con la membrana según la presente invención. Al mismo tiempo, ya no puede lograrse la combinación de las deseadas propiedades de la membrana. Y si se usa más de un 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), ello redunda en dificultades para preparar la solución de polímeros y para llevar a cabo la hilatura de las membranas de fibra hueca debido a una viscosidad demasiado alta de la solución de polímeros.
El uso de menos de un 8% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) en la solución de polímeros no proporciona la requerida hidrofilicidad (morfología espontáneamente mojable) ni la deseada estructura general de la membrana. Y si se usa más de un 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP), ello ocasiona una extremadamente alta viscosidad de la solución de polímeros y complica la hilatura de la membrana de fibra hueca. Al mismo tiempo aumenta mucho la cantidad de extraíbles (PVP). Además de esto, las cantidades demasiado altas de PVP hacen que empeoren las propiedades mecánicas.
El uso de menos de un 55% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) en la solución de polímeros ocasiona dificultades para procesar la solución de polímeros para formar una membrana, debido a una extremadamente alta viscosidad de la solución. Y el uso de más de un 75% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) redunda en una baja viscosidad de la solución. El polímero presente en una solución de este tipo no proporcionará una membrana microporosa ideal a efectos de separación de plasma.
En una realización del procedimiento de la presente invención la solución de polímeros contiene de un 15 a un 21% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), de un 10 a un 12,5% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y de un 60 a un 70% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP).
En otra realización del procedimiento de la presente invención la solución de polímeros contiene de un 17 a un 19% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), de un 10,75 a un 11,75% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y de un 63 a un 66,5% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP).
En otra realización del procedimiento de la presente invención la solución de polímeros contiene de un 4 a un 8% en peso de agua. En aun otra realización del procedimiento de la presente invención la solución de polímeros contiene de un 5 a un 7% en peso de agua. En aun otra realización del procedimiento de la presente invención la solución de polímeros contiene aproximadamente un 6% en peso de agua.
En el procedimiento de la presente invención se requiere que el fluido central contenga de un 70 a un 90% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 10 a un 30% en peso de agua.
El uso de menos de un 70% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) en el fluido central hace que la membrana (I) devenga demasiado hermética, es decir que el tamaño de poro selectivo de le membrana deviene demasiado pequeño como para permitir que las de la mayoría de las proteínas del plasma franqueen la estructura de la membrana, o (II) adquiera una alta rugosidad superficial, lo cual redunda en una hemólisis incrementada (inaceptable). Y si se usa más de un 90% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP), ello hace que la membrana adquiera una superficie rugosa que ocasiona hemólisis durante el tratamiento de la sangre.
En una realización del procedimiento de la presente invención el fluido central contiene de un 73 a un 87% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 23 a un 27% en peso de agua.
En otra realización del procedimiento de la presente invención el fluido central contiene de un 75 a un 85% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 15 a un 25% en peso de agua.
En el procedimiento de la presente invención se requiere que el baño de precipitación contenga de un 0 a un 20% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 80 a un 100% en peso de agua. Si se usa más de un 20% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) en el baño de precipitación, ello hace que la membrana devenga inestable durante la formación de la membrana.
En una realización del procedimiento de la presente invención el baño de precipitación contiene de un 0 a un 10% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 90 a un 100% en peso de agua.
En otra realización del procedimiento de la presente invención el baño de precipitación contiene de un 0 a un 5% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 95 a un 100% en peso de agua.
En otra realización del procedimiento de la presente invención el baño de precipitación consta de agua pura. En este contexto, la frase "consta de agua pura" significa que al menos al comienzo de la operación de la hilatura el baño de precipitación consta de agua pura sin NAP, y significa además que todo líquido sin usar que sea introducido en el baño de precipitación también consta de agua pura. Sin embargo, también está claro que durante la operación de hilatura es introducida en el baño de precipitación desde la solución de polímeros y desde el fluido central NAP que es disuelta en el baño de precipitación y permanece ahí en cierta medida. En dependencia del tamaño del baño de precipitación y de la tasa de renovación, es decir, de la tasa de introducción de agua pura sin usar en el baño, y del tiempo de funcionamiento, la concentración de NAP puede aumentar hasta un 10% en peso en el baño de precipitación.
En otra realización del procedimiento de la presente invención la solución de polímeros extrusionada desde la tobera de hilatura es expuesta a una atmósfera de una mezcla de vapor y aire húmedo. La atmósfera de una mezcla de vapor y aire húmedo, a la que aquí se llama también vapor de agua, que rodea a la solución de polímeros extrusionada desde la tobera de hilatura estabiliza la membrana desde el exterior de la fibra hueca (precipitación del polímero) y proporciona al mismo tiempo una estructura muy abierta en el exterior de la membrana. Tal estructura de la superficie en el exterior de la membrana de fibra hueca se consigue modificando la composición de la solución de polímeros de hilatura solamente en la parte exterior de la pared de la membrana de fibra hueca mediante una penetración de agua de la atmósfera de una mezcla de vapor y aire húmedo en las primeras 1 a 15 \mum de capa de solución de polímeros justo antes de que la precipitación desde el interior llegue a esta capa. La penetración se produce en menos de 0,5 segundos. Las condiciones de precipitación permiten lograr la deseada estructura de membrana.
Técnicamente hay tres opciones para proporcionar una atmósfera de vapor de agua que rodee a la fibra que sale de la tobera de hilatura: (A) usar el vapor de agua generado por el baño de agua caliente y tener la matriz de hilatura encima y solamente a unos pocos centímetros de la superficie del baño de precipitación; (B) usar un conducto de hilatura, es decir, un pequeño alojamiento de metal o de plástico que rodea a la fibra que sale de la matriz de hilatura, cuyo alojamiento parte de la matriz de hilatura o de la cabeza de hilatura, respectivamente, y termina a poca distancia encima de la superficie del baño de precipitación para tener el vapor parcialmente concentrado en el volumen de en torno a la fibra que pasa de la matriz de hilatura al baño de precipitación; o (C) usar vapor suministrado desde una fuente externa, opcionalmente en combinación con un conducto de hilatura como el descrito para la opción (B).
Así, en otra realización del procedimiento de la presente invención el vapor y/o el aire húmedo es aportado desde una fuente externa e introducido en la atmósfera que rodea a la solución de polímeros extrusionada desde la tobera de hilatura.
Además, en otra realización del procedimiento de la presente invención se prevé un conducto de hilatura que parte de la tobera de hilatura o de la cabeza de hilatura y termina (desemboca) a una distancia encima de la superficie del taño del precipitación, con lo cual el conducto de hilatura rodea a lo largo de su longitud a la solución de polímeros que es extrusionada desde la tobera de hilatura y se traslada al baño de precipitación.
En otra realización del procedimiento de la presente invención el conducto de hilatura tiene una forma cilíndrica o una forma rectangular.
En otra realización del procedimiento de la presente invención el conducto de hilatura tiene una longitud de 1 a 20 cm, preferiblemente de 3 a 13 cm, y con la máxima preferencia de 5 a 7 cm.
En otra realización del procedimiento de la presente invención la temperatura de la mezcla de vapor y aire húmedo es de al menos 15ºC, preferiblemente de al menos 30ºC y como máximo de 75ºC, y preferiblemente como máximo de 60ºC.
En otra realización del procedimiento de la presente invención la humedad en la atmósfera de la mezcla de vapor y aire húmedo es de entre un 60 y un 100%.
En otra realización del procedimiento de la presente invención la atmósfera de la mezcla de vapor y aire húmedo comprende un solvente en una cantidad de entre un 0,5 y un 5%. Tal contenido de solvente en la atmósfera puede ser proporcionado por la evaporación de solvente en el baño de precipitación o por la evaporación de solvente en la solución de polímeros durante la formación de la fibra.
En el procedimiento de la presente invención la N-alquil-2-pirrolidona (NAP) en la solución de polímeros, en el fluido central y en el baño de precipitación, de estar presente, puede ser la misma o distinta, si bien con la máxima preferencia es la misma en las tres soluciones.
Preferiblemente, la N-alquil-2-pirrolidona (NAP) es seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de N-metil-2-pirrolidona (NMP), N-etil-2-pirrolidona (NEP), N-octil-2-pirrolidona (NOP) o mezclas de las mismas, siendo la más preferida la N-metil-2-pirrolidona (NMP).
En otra realización del procedimiento de la presente invención la polivinilpirrolidona (PVP) en la solución de polímeros consta de una mezcla de al menos dos homopolímeros de polivinilpirrolidona, teniendo uno de los homopolímeros de polivinilpirrolidona (= PVP de bajo peso molecular) un peso molecular relativo medio de aproximadamente 10.000 g/mol a 100.000 g/mol, y preferiblemente de poco más o menos 30.000 g/mol a 60.000 g/mol, y teniendo otro de los homopolímeros de polivinilpirrolidona (= PVP de alto peso molecular) un peso molecular relativo medio de aproximadamente 500.000 g/mol a 2.000.000 g/mol, y preferiblemente de poco más o menos 800.000 g/mol a 2.000.000 g/mol. Se prefiere aun más que la polivinilpirrolidona (PVP) de la solución de polímeros conste de una mezcla de solamente dos homopolímeros de polivinilpirrolidona del tipo anteriormente mencionado.
El uso de una mezcla de dos homopolímeros de polivinilpirrolidona de distintos pesos moleculares relativos medios redunda en una deseada hidrofilicidad, estructura y morfología de la membrana. Sin pretender que ésta constituya la única teoría válida, 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 molecular es eliminada.
En una realización de la invención la PVP de bajo peso molecular en la solución de polímeros está presente en una cantidad de un 5,7 a un 11,7% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de un 2,3 a un 4,3% en peso, sobre la base del peso total de la solución de polímeros. En otra realización la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de un 7,1 a un 8,9% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de un 2,9 a un 3,6% en peso, sobre la base del peso total de la solución de polímeros. En una realización adicional la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de aproximadamente un 3,25% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de aproximadamente un 8,0% en peso, sobre la base del peso total de la solución de polímeros. La cantidad total de PVP debería sin embargo estar dentro de las gamas de cantidades anteriormente indicadas. Si la concentración de PVP de alto peso molecular es demasiado baja, entonces puede no ser suficiente el grado de hidrofilicidad de la membrana. Si la concentración de PVP de alto peso molecular es demasiado alta, entonces podría ser demasiado alta la viscosidad de la solución de polímeros, ocasionando serios problemas de procesabilidad. Si la concentración de PVP de bajo peso molecular es demasiado baja, entonces esto redunda en una estructura de celdas cerradas en lugar de una estructura de membrana abierta. Si la concentración de PVP de bajo molecular es demasiado alta, entonces esto requeriría la eliminación de la PVP de bajo peso molecular mediante lavado exhaustivo. Si en el producto en forma de membrana quedase una excesiva cantidad de PVP de bajo peso molecular, la membrana no podría ser usada para el tratamiento de sangre porque la PVP extraíble contaminaría la sangre o el plasma.
En otra realización de la invención el baño de precipitación (PB) tiene una temperatura situada dentro de la gama de temperaturas que va desde 30 hasta 100ºC, preferiblemente desde 40 hasta 90ºC, y con la máxima preferencia desde 50 hasta 80ºC. Si la temperatura del baño de precipitación en esta realización es demasiado baja, la precipitación de la membrana podría ser demasiado lenta, lo cual podría redundar en una estructura demasiado densa en el exterior. Si la temperatura del baño de precipitación en esta realización es demasiado alta, la fibra deviene inestable durante el proceso de precipitación.
En otra realización del procedimiento de la presente invención la tobera (matriz, hilera) de hilatura de fibra hueca es mantenida a una temperatura situada dentro de la gama de temperaturas que va desde 10 hasta 90ºC, preferiblemente desde 20 hasta 80ºC y más preferiblemente desde 40 hasta 60ºC, y con la máxima preferencia a una temperatura de aproximadamente 50ºC. Si la temperatura de la tobera de hilatura de fibra hueca es demasiado baja, aumenta la caída de presión en la matriz de hilatura. La caída de presión aumenta exponencialmente si se reduce la temperatura de la matriz. Una gran caída de presión redunda en unas inestables condiciones de hilatura, es decir, en una superficie exterior más rugosa, un incremento de las variaciones dimensionales, etc. Si la temperatura de la tobera de hilatura de fibra hueca es demasiado alta, podría ser excesiva la velocidad del flujo de salida de polímero que sale de la matriz. Esto redundaría en unas inestables condiciones de hilatura.
En otra realización del procedimiento de la presente invención la distancia (separación) entre la salida de descarga de la tobera (matriz, hilera) de hilatura de fibra hueca y la superficie del baño de precipitación está situada dentro de la gama de distancias que va desde 0,5 hasta 20 cm, preferiblemente desde 1 hasta 15 cm, más preferiblemente desde 5 hasta 10 cm, y con la máxima preferencia desde 7 hasta 9 cm. Si la distancia entre la salida de descarga de la tobera de hilatura de fibra hueca y la superficie del baño de precipitación es demasiado pequeña, no se conseguirán las deseadas propiedades del producto, como p. ej. una superficie exterior lisa y abierta en combinación con una estructura abierta en la pared de la membrana. Si la distancia entre la salida de descarga de la tobera de hilatura de fibra hueca y la superficie del baño de precipitación es demasiado grande, la hilatura deviene difícil o incluso imposible. No se logra la estabilidad de la fibra si la distancia es incrementada hasta sobrepasar el límite establecido.
En otra realización del procedimiento de la presente invención la velocidad de hilatura de la membrana de fibra hueca está situada dentro de la gama de velocidades que va desde 1 hasta 40 m/min. preferiblemente desde 3 hasta 40 m/min. y más preferiblemente desde 5 hasta 20 m/min., y es con la máxima preferencia de aproximadamente 13 m/min. Si la velocidad de hilatura de la membrana de fibra hueca es demasiado baja, las condiciones de hilatura devienen inestables y no pueden lograrse las deseadas dimensiones de la membrana. Si la velocidad de hilatura de la membrana de fibra hueca es demasiado alta, disminuye el tiempo de permanencia para que la fibra sea sometida a un ambiente de vapor o aire húmedo, lo cual redunda en unas capas extremadamente densas en la sección transversal. Estas capas densas no permiten alcanzar un coeficiente de tamizado lo suficientemente alto para todas las proteínas del plasma.
En otra realización del procedimiento de la presente invención la solución de polímeros tiene una viscosidad, medida a temperatura ambiente, de 30.000 a 100.000 mPa x seg. (centipoises). Si la viscosidad es de menos de 30.000 mPa x seg. (centipoises), entonces no se consigue la estabilidad de la fibra en el baño de precipitación, lo cual redunda en que la fibra se rompe durante el proceso de hilatura. Si la viscosidad es de más de 100.000 mPa x seg. (centipoises), entonces deviene difícil la manipulación de la solución, es decir, la preparación de la solución y el bombeo de la solución, y deviene demasiado alta la caída de presión en la matriz de hilatura.
La presente invención también incluye a las membranas de fibra hueca que son obtenibles u obtenidas por el procedimiento de la invención.
En una realización de la presente invención la membrana de fibra hueca está caracterizada por un coeficiente de tamizado de las proteínas totales del plasma de > 0,90, y preferiblemente > 0,95. Un alto coeficiente de tamizado para las proteínas totales del plasma es esencial para la membrana si la misma se usa por ejemplo como membrana de separación de plasma. En la separación de plasma se desea tener las proteínas totales del plasma en la fracción de plasma separada, mientras que se desea que los componentes corpusculares de mayor tamaño de la sangre, tales como las células de la sangre y los residuos celulares, queden retenidos por la membrana.
Para las aplicaciones de separación de plasma se prefiere que la membrana de fibra hueca tenga un diámetro interior situado dentro de la gama de diámetros que va desde 100 hasta 500 \mum, preferiblemente desde 150 hasta 450 \mum, y más preferiblemente desde 200 hasta 400 \mum. Los diámetros interiores más pequeños son desventajosos porque redundan en unas excesivas velocidades de cizallamiento en la pared y en una incrementada caída de presión en la fibra o en todo el módulo de filtración. Por otro lado, si los diámetros interiores son demasiados grandes, ello redundaría en unas velocidades de cizallamiento demasiado bajas, que incrementan el riesgo de hemólisis a bajas presiones transmembrana (TMP).
Se prefiere adicionalmente para las aplicaciones de separación de plasma que la membrana de fibra hueca tenga un espesor de pared situado dentro de la gama de espesores que va desde 20 hasta 150 \mum, preferiblemente desde 30 hasta 125 \mum, y más preferiblemente desde 40 hasta 100 \mum. Los espesores de pared menores son desventajosos debido al empeoramiento de las propiedades mecánicas de la fibra durante la producción y durante el uso en el propio módulo de separación de plasma. Los espesores de pared mayores son desventajosos porque requieren unos incrementados intervalos de tiempo para llevar a cabo el proceso de inversión de fase, lo cual redunda en unas inestables condiciones de elaboración y una membrana inestable.
Se prefiere adicionalmente para las aplicaciones de separación de plasma que la membrana de fibra hueca tenga un diámetro de poro medio de la capa de separación selectiva en la membrana situado dentro de la gama de diámetros que va desde 0,1 hasta 1 \mum, preferiblemente desde 0,1 hasta 0,7 \mum, y más preferiblemente desde 0,1 hasta 0,4 \mum. Los menores diámetros de poro medios de la capa de separación selectiva son desventajosos debido al incompleto franqueo de las proteínas totales del plasma a través de la estructura porosa.
En otra realización de la presente invención la membrana de fibra hueca está caracterizada por una distribución de tamaños de poro en la que los tamaños de poro a una distancia entre la superficie de la pared interior de la membrana (la superficie del lumen) y la superficie de la pared exterior de la membrana son los más pequeños y aumentan hacia la superficie de la pared interior y la superficie de la pared exterior, respectivamente.
El procedimiento de la presente invención para la fabricación de membranas microporosas, y en particular de membranas de separación de plasma, es un procedimiento de separación de fases inducida por difusión (DIPS). El diámetro medio de los poros selectivos de tales membranas de separación de plasma está situado dentro de la gama de diámetros que va desde 0,1 hasta 0,4 \mum. La estructura porosa junto a la zona de tamaños de poro "selectivos" tiene poros mayores de hasta varias \mum. Para lograr tales poros mayores junto a la capa selectiva de la estructura, el proceso de separación de fases tiene que ser llevado a cabo lentamente para permitir la generación de los poros comenzando con un tamaño de poro de aproximadamente 0,1 \mum y más o usando vapor en un lado de la pared de la membrana. Para permitir un lento proceso de separación de fases, la cantidad de solvente para el polímero, que es en nuestro caso NAP (N-alquil-2-pirrolidona) y preferiblemente NMP (N-metil-2-pirrolidona), tiene que ser lo suficientemente grande en el fluido central.
Uno de los descubrimientos importantes de la presente invención fue el de que el incrementar la cantidad de NAP en el fluido central conduce a un incremento del tamaño de poro en la capa interior. Además se descubrió que el incrementar la cantidad de NAP en el fluido central, pasando de p. ej. un 60% en peso o menos a aproximadamente un 68% en peso, conduce a un incremento de la rugosidad de la superficie interior de la membrana de fibra hueca. Sorprendentemente, el incrementar adicionalmente la cantidad de NAP en el fluido central conduce de nuevo a una disminución de la rugosidad. Entonces, por encima de una determinada concentración de NAP de aproximadamente un 90% en peso, la rugosidad aumenta extremadamente de nuevo. Éste es un fenómeno que no sería normalmente de esperar. Así, en una estrecha ventana de la gama de concentraciones de entre un 70 y un 90% en peso de NAP en el fluido central puede conseguirse una superficie lisa (véase la Figura 1).
El tamaño de poro y la rugosidad superficial son dos parámetros esenciales de la membrana de separación de la presente invención. Un tamaño de poro lo suficientemente grande es importante para lograr el requerido franqueo de las proteínas del plasma (un alto coeficiente de tamizado). La anchura de la distribución de tamaños de poro es también de gran importancia para permitir que todas las proteínas del plasma franqueen esta membrana. Sin embargo, el incrementar la concentración de NAP en el fluido central para lograr unos mayores tamaños de poro conduce a un más lento proceso de separación de fases (una precipitación más lenta y una más lenta formación de la estructura de membrana), lo cual redunda en una disminución de la estabilidad de la membrana. Además, la rugosidad de la superficie interior de la membrana deberá mantenerse lo más baja posible para minimizar o evitar la hemólisis. El reto era el de encontrar una ventana de producción que permita ajustar (I) una concentración de NAP en el fluido central lo suficientemente alta como para generar una morfología que permita que pasen todas las proteínas del plasma, (II) una rugosidad aceptable para que no se produzca hemólisis o bien se produzca tan sólo una hemólisis reducida, (III) una composición del baño de precipitación y de la atmósfera de vapor o aire húmedo encima del baño de precipitación adecuada para obtener una estructura lo suficientemente abierta en el exterior y en la sección transversal, (IV) unas estables condiciones de hilatura.
Los presentes inventores han identificado ahora una ruta de elaboración que permite la producción de membranas de separación de plasma que se ajustan al deseado perfil de propiedades.
Se presenta en la Tabla 1 un ejemplo de condiciones de elaboración preferidas para la producción de una membrana de separación de plasma según la presente invención. Se bombea a través de una matriz de hilatura la solución de polímeros y se forma así la fibra hueca líquida. La concentración de NMP en el fluido central conduce a la formación de una estructura microporosa abierta en la parte interior de la membrana. Los poros más pequeños (capa selectiva) no están en la superficie que establece contacto con la sangre, sino en algún sitio en la sección transversal de la membrana. La composición del baño de precipitación junto con la atmósfera de vapor de agua que rodea a la solución de polímeros que es extrusionada desde la tobera de hilatura conduce a la formación de una estructura exterior y general (sección transversal) muy abierta. La estructura general y los poros en el exterior de la membrana son mucho mayores (véase la Figura 2). El reto de la invención era el de ajustar las condiciones de hilatura para lograr el perfil de propiedades de la membrana, es decir, las propiedades relativas a la biocompatibilidad, a la hemólisis y al alto coeficiente de tamizado y a la alta tasa de filtración referida al tiempo.
TABLA 1 Condiciones para la producción de una membrana de separación de plasma de la presente invención
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Materiales y Métodos Medición de la viscosidad
El vocablo "viscosidad" con respecto a la solución de polímeros de la presente invención significa la viscosidad dinámica, sino se indica otra cosa. Las unidades de la viscosidad dinámica de la solución de polímeros son los centipoises (cp) o mPa x seg. Para medir la viscosidad de la solución de polímeros se usó un Reómetro comercial de la Rheometric Scientific Ltd (SR 2000). La solución de polímero se pone entre dos placas de temperatura controlada. La medición se lleva a cabo a 22ºC. Todas las otras condiciones de medición son según las instrucciones del fabricante.
Preparación de los haces de membranas a) Preparación de los haces hechos a mano
La preparación de haces de membranas después del proceso de hilatura es necesaria para preparar el haz de fibras de una manera adecuada para los ensayos de rendimiento (medición del coeficiente de tamizado de las proteínas totales y determinación de las propiedades de hemólisis de la membrana). El primer paso de elaboración es el de fijar las fibras cerca de sus extremos mediante un filamento. El haz de fibras es transferido al interior de un tubo de esterilización y es entonces esterilizado. Tras la esterilización se corta el haz de fibras a una longitud definida de 23 cm. El siguiente paso de elaboración consiste en cerrar los extremos de las fibras. Un control óptico asegura que estén bien cerradas todas las fibras. Entonces se transfieren los extremos del haz de fibras al interior de sendos tapones de encapsulación. Se fija mecánicamente el tapón de encapsulación y se acopla a los tapones de encapsulación por sobre los mismos un tubo de encapsulación. A continuación de ello se hace la encapsulación con poliuretano. Tras la encapsulación debe asegurarse que el poliuretano pueda endurecerse por espacio de al menos un día. En el siguiente paso de elaboración se corta a una longitud definida el haz de membranas encapsulado. El último paso de elaboración consiste en un control óptico del haz de fibras. Durante este paso de elaboración se comprueban la calidad del corte (si el corte es liso o si hay cualesquiera daños producidos por la cuchilla) y la calidad de la encapsulación (si ha quedado reducido el número de fibras abiertas del proceso de hilatura debido a la encapsulación de fibras o si hay vacíos visibles donde no hay poliuretano). Tras el control óptico se almacenan en seco los haces de membranas antes de ser los mismos usados para los distintos ensayos de rendimiento.
b) Preparación de minimódulos
Los minimódulos, es decir los haces de fibras en una caja, se preparan mediante pasos de elaboración similares a los de la preparación de manojos hechos a mano. Los minimódulos son necesarios para asegurar una protección de las fibras y un método de fabricación muy limpio, dado que los ensayos de biocompatibilidad se realizan con plasma humano. La fabricación de los minimódulos se diferencia en los aspectos siguientes con respecto a la preparación de los haces hechos a mano: I) el haz de fibras se corta a una longitud definida de 20 cm, II) el haz de fibras es transferido al interior de la caja antes de ser cerradas las fibras, y III) el minimódulo se pone en un horno de secado al vacío durante la noche antes del proceso de encapsulación.
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Coeficiente de tamizado de las proteínas totales
El coeficiente de tamizado de las proteínas totales de una membrana se determina bombeando sangre bovina con un definido hematócrito bajo condiciones definidas (velocidad de cizallamiento [ajustando el Q_{B}], TMP) a través de un haz de membranas y determinando la concentración de proteínas totales en la corriente de alimentación, en el retenido y en el filtrado. Si la concentración de proteínas totales en el filtrado es de cero, se obtiene un coeficiente de tamizado del 0%. Si la concentración de proteínas totales en el filtrado es igual a la concentración de proteínas en la corriente de alimentación y en el retenido, se obtiene un coeficiente de tamizado del 100%. El muestreo tiene lugar como muy pronto a los 10 minutos de haber sido ajustada una TMP constante. El ensayo se realiza en el modo de una sola pasada. La sangre bovina es calentada mediante un intercambiador de calor hasta 37ºC antes de entrar en el haz de fibras. Las muestras de retenido y de corriente de alimentación son centrifugadas antes de la determinación de la concentración de proteínas totales. La determinación de las proteínas totales se hace fotométricamente. El ensayo puede ser modificado para determinar la estabilidad a largo plazo del coeficiente de tamizado de las proteínas totales. En este caso se aplica una TMP constante a lo largo de un programa de mayor duración.
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Ensayo de Hemólisis
El ensayo de hemólisis se realiza de una manera similar a cómo se lleva a cabo el ensayo del coeficiente de tamizado anteriormente descrito. Las presiones transmembrana que se aplican están situadas dentro de la gama de presiones transmembrana que va desde 30 hasta 150 mm Hg. Antes del muestreo se espera por espacio de al menos 10 minutos para asegurar que se dé una situación equilibrada. Después del ensayo las muestras de colección de sangre son centrifugadas, y no se toman muestras de retenido para la determinación de la hemoglobina libre. La determinación de la hemoglobina libre se hace fotométricamente. El valor de la hemoglobina libre en el filtrado es ajustado con el valor de la muestra de colección de sangre para obtener el contenido de hemoglobina libre generada por la membrana. En paralelo 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 un ml de sangre bovina directamente al comienzo con 9 ml de agua destilada. Tras centrifugación se toma 1 ml del supernatante y se diluye con 9 ml de solución isotónica de cloruro sódico. Esto representa el patrón del 1%. Partiendo de este patrón del 1% se hace mediante dilución una serie de adicionales concentraciones situadas dentro de la gama que va desde el 0,05 hasta el 1%. Usando estas concentraciones se crea la curva patrón midiendo la correspondiente densidad óptica. Un nivel de hemoglobina de menos de 0,2 en la fracción de plasma generada está caracterizado como "no" hemolítico o "poco" hemolítico. Las concentraciones de más de 0,2 pueden ser identificadas visualmente (cambio de color) como hemolíticas. Las mediciones detalladas se llevan a cabo fotométricamente.
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Ensayos de Biocompatibilidad
Se usan los dos métodos siguientes para caracterizar las propiedades de biocompatibilidad de la membrana:
a) Trombogenicidad
Se miden los niveles de trombina-antitrombina III (TAT) y se hacen cuentas de plaquetas tras el paso de plasma rico en plaquetas (PRP) por junto a la membrana, a través de la membrana, y en la colección de sangre como marcador de la trombogenicidad. El experimento se realiza en un modo recirculante puesto que para realizar el ensayo en el "modo de una sola pasada" se requiere un gran volumen de plasma.
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b) Activación del complemento
La activación del complemento, tal como es generada por el complejo de complemento terminal (TCC), es medida antes y después del paso de plasma humano fresco a través del minimódulo. Adicionalmente se mide la generación de TCC en el filtrado. El experimento se realiza en un modo recirculante, puesto que para efectuar el ensayo en el "modo de una sola pasada" se requiere un gran volumen de plasma. Los detalles de la medición de la activación del complemento son como los descritos por Deppisch, R. et al., Fluid Phase Generation of Terminal Complement Complex as a Novel Index of Biocompatibility. Kidney International. 1990. 37: pp. 696-706.
La activación del complemento está relacionada no tan sólo con la activación celular, sino también con la activación de la fracción plasmática. En el caso de la separación de plasma y subsiguiente tratamiento, como por ejemplo adsorción, la activación del complemento por doble filtración se convierte en una cuestión importante. En caso de una incrementada activación del complemento, es decir, en caso de una incrementada generación de TCC, el plasma activado puede ocasionarle graves problemas de salud al paciente si le es reinfundido al paciente.
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Ejemplos Ejemplo 1
Se preparó una solución de polímeros disolviendo un 18,0% en peso de polietersulfona (PES; Ultrason 6020 de BASF), un 3,25% en peso de polivinilpirrolidona de bajo peso molecular (PVP; K30 de BASF) y un 8,0% en peso de polivinilpirrolidona de alto peso molecular (PVP; K85 o K90 de BASF) y un 6,0% en peso de agua en un 70,75% en peso de N-metilpirrolidona (NMP). La viscosidad de la solución de polímeros a temperatura ambiente era de
61810 mPa x seg.
Para preparar la solución, la NMP y el agua se pusieron en un matraz de tres cuellos con agitador de rastrillo en el cuello central. Entonces se procedió a añadir la PVP a la NMP y se efectuó agitación a 50ºC hasta haberse formado una solución clara homogénea. Finalmente fue añadida la polietersulfona (PES). La mezcla fue agitada a 50ºC hasta haberse obtenido una solución clara altamente viscosa. La solución caliente fue enfriada hasta 20ºC y desgasificada. Para desgasificar completamente la solución, la solución de polímeros altamente viscosa fue transferida al interior de un recipiente de acero inoxidable estable, el recipiente fue cerrado herméticamente, y se aplicó vacío al recipiente. La solución fue desgasificada a 50 mm Hg por espacio de 6 horas. Durante este proceso de desgasificación el recipiente fue movido para crear una mayor superficie y un menor espesor de película de la solución de polímeros en el recipiente para mejorar el proceso de desgasificación.
Para formar una membrana la solución de polímeros fue calentada hasta 50ºC y pasada a través de una matriz de hilatura al interior de un baño de precipitación. Se usó como fluido central una mezcla de un 25,0% en peso de agua y un 75,0% en peso de NMP. La temperatura de la matriz era de 45ºC. La membrana de fibra hueca fue formada a una velocidad de hilatura de 13 m/min. El capilar líquido que salía de la matriz fue pasado al interior de un baño de agua calentada (baño de precipitación) que tenía una temperatura de 85ºC. El vapor creado por el baño de calentamiento rodeaba a la fibra. La distancia entre la salida de la matriz y el baño de precipitación era de 5 cm. La membrana de fibra hueca formada fue guiada a través de 5 distintos baños de agua que tenían una temperatura de 65ºC. Finalmente, la membrana fue bobinada en un equipo de bobinado. Las fibras fueron puestas en haces y lavadas con agua a 75ºC para eliminar las trazas de NMP y los residuos de polímeros hidrosolubles.
La membrana de fibra hueca resultante tenía un diámetro interior de 328 \mum, un diámetro exterior de 426 \mum y una estructura de membrana totalmente asimétrica. El coeficiente de tamizado de las proteínas totales medido fue de un 100% a presiones transmembrana (TMP) de 30, 70 y 110 mm Hg (caudal de sangre medio Q_{B}: 4,1 ml/min., velocidad de cizallamiento media: 260 l/seg.). El grado de hemoglobina libre como valor del filtrado corregido (véase la descripción de los métodos) estaba por debajo del límite de comienzo de la hemólisis de 0,2 para los valores sometidos a ensayo de 30, 70 y 110 mm Hg.
Se muestran en la Figura 3 micrografías electrónicas de barrido de la superficie interior y de la sección transversal de la membrana. La pared de la membrana presenta una estructura asimétrica que tiene una estructura general del tipo de la de una esponja. La superficie interior es una superficie relativamente lisa.
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Ejemplo 2
En el Ejemplo 2 se usaron las mismas composiciones de la solución de polímeros y del baño de precipitación como en el Ejemplo 1. La viscosidad de la solución de polímeros a temperatura ambiente era de 62500 mPa x seg. Se usó como fluido central una mezcla de un 20,0% en peso de agua y un 80,0% en peso de NMP. El proceso de formación de la membrana era el mismo como en el Ejemplo 1, exceptuando que la temperatura de la matriz era de 50ºC, la distancia entre la matriz y el baño de precipitación era de 4 cm, y la temperatura del baño de precipitación era de 50ºC.
La membrana de fibra hueca resultante tenía un diámetro interior de 320 \mum, un diámetro exterior de 420 \mum y una estructura de membrana totalmente asimétrica. El coeficiente de tamizado de las proteínas totales fue de un 100% a una presión transmembrana (TMP) de 50 mm Hg (caudal de sangre medio Q_{B}: 3,1 ml/min., velocidad de cizallamiento media: 255 l/seg.). El grado de hemoglobina libre como valor del filtrado corregido estaba por debajo del límite del comienzo de la hemólisis de 0,2 para el valor sometido a ensayo de 50 mm Hg.
Se muestra en la Figura 4 una micrografía electrónica de barrido de la superficie interior. La superficie interior es una superficie muy lisa.
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Ejemplo 3
En el Ejemplo 3 se usaron las mismas composiciones de la solución de polímeros y del baño de precipitación como en el Ejemplo 1. La viscosidad de la solución de polímeros a temperatura ambiente era de 62500 mPa x seg. Se usó como fluido central una mezcla de un 22,0% en peso de agua y un 78,0% en peso de NMP. El proceso de formación de la membrana fue el mismo como en el Ejemplo 1, exceptuando que la temperatura de la matriz era de 50ºC, la distancia entre la matriz y el baño de precipitación era de 8 cm, y la temperatura del baño de precipitación era de 50ºC. Además, como añadidura con respecto a los ejemplos 1 y 2, la fibra líquida que salía de la matriz de hilatura pasaba por un conducto de hilatura de 6 cm de longitud que discurría desde la salida de la matriz hasta una distancia de aproximadamente 2 cm de la superficie del baño de precipitación encima de la misma. El conducto de hilatura proporcionaba un espacio de atmósfera acondicionada de vapor o aire húmedo que rodeaba a la fibra al trasladarse la misma desde la salida de la matriz de hilatura hacia el interior del baño de precipitación. El vapor o aire húmedo era ahí generado por la evaporación del agua del baño de precipitación. En este ejemplo no fue aportado vapor adicional desde una fuente externa.
La membrana de fibra hueca resultante tenía un diámetro interior de 318 \mum, un diámetro exterior de 422 \mum y una estructura de membrana totalmente asimétrica. El coeficiente de tamizado de las proteínas totales fue de un 100% a presiones transmembrana (TMP) de 50, 100 y 150 mm Hg (caudal de sangre medio Q_{B}: 3,0 ml/min., velocidad de cizallamiento media: 250 l/seg.). Adicionalmente se determinó a una TMP de 50 mm Hg la estabilidad a largo plazo del coeficiente de tamizado de las proteínas totales. El coeficiente de tamizado de las proteínas totales era de un 100% al cabo de 15 minutos y de un 95% al cabo de 60 minutos. El grado de hemoglobina libre como valor del filtrado corregido (véase la descripción del método) estaba por debajo del límite del comienzo de la hemólisis de 0,2 para el valor sometido a ensayo de 30 mm Hg.
Fueron realizadas mediciones de la trombogenicidad, y la membrana producida presentaba excelentes propiedades de trombogenicidad (datos no ilustrados).
Ejemplo 4
En el Ejemplo 4 se usaron las mismas composiciones de la solución de polímeros y del baño de precipitación como en el Ejemplo 1. La viscosidad de la solución de polímeros a temperatura ambiente era de 51400 mPa x seg. Se usó como fluido central una mezcla de un 22,0% en peso de agua y un 78,0% en peso de NMP. El proceso de formación de la membrana fue el mismo como en el Ejemplo 1, exceptuando que la temperatura de la matriz era de 55ºC, la distancia entre la matriz y el baño de precipitación era de 4 cm, y la temperatura del baño de precipitación era de 80ºC. Además, como añadidura con respecto a los ejemplos 1 y 2, el capilar líquido que salía de la matriz pasaba por un conducto de hilatura que tenía una longitud de 2 cm al interior del baño de precipitación.
La membrana de fibra hueca resultante tenía un diámetro interior de 319 \mum, un diámetro exterior de 417 \mum y una estructura de membrana totalmente asimétrica. El coeficiente de tamizado de las proteínas totales fue de un 97% a una presión transmembrana (TMP) de 50 mm Hg y de un 100% a una presión transmembrana (TMP) de 100 mm Hg (caudal de sangre medio Q_{B}: 3,2 ml/min., velocidad de cizallamiento media: 265 l/seg.). El grado de hemoglobina libre como valor del filtrado corregido (véase la descripción del método) estaba por debajo del límite del comienzo de la hemólisis de 0,2 para los valores sometidos a ensayo de 50 y 100 mm Hg.
Se muestra en la Figura 5 una micrografía electrónica de barrido de la superficie interior. La superficie interior es una superficie muy lisa.
La activación del complemento fue medida con micromódulos en comparación con las membranas Plasmaphan® y Cuprophan® (Membrana, Alemania). La Figura 6 presenta gráficamente los resultados. Los valores del TCC de la membrana producida en el Ejemplo 4 eran muy bajos en comparación con las membranas Plasmaphan® y Cuprophan®.
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Referencias citadas en la descripción Esta lista de referencias que cita el solicitante se aporta solamente en calidad de información para el lector y no forma parte del documento de patente europea. A pesar de que se ha procedido con gran esmero al compilar las referencias, no puede excluirse la posibilidad de que se hayan producido errores u omisiones, y la OEP se exime de toda responsabilidad a este respecto.
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\bullet DE 102004008220 [0012]
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Literatura no de patentes que se cita en la descripción
\bulletDEPPISCH, R. et al. Fluid Phase Generation of Terminal Complement Complex as a Novel Index of Biocompatibility. Kidney International, 1990, vol. 37, 696-706 [0072]

Claims (29)

1. Procedimiento de fabricación de una membrana de fibra hueca asimétrica que comprende los pasos de
extrusionar una solución de polímeros a través de la rendija anular exterior de una tobera de hilatura de fibra hueca, extrusionando simultáneamente un fluido central a través del taladro interior de la tobera de hilatura de fibra hueca, al interior de un baño de precipitación, donde
la solución de polímeros contiene de un 10 a un 26% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), de un 8 a un 15% en peso de polivinilpirrolidona (PVP), de un 55 a un 75% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 3 a un 9% en peso de agua.
El fluido central contiene de un 70 a un 90% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 10 a un 30% en peso de agua, y
el baño de precipitación contiene de un 0 a un 20% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 80 a un 100% en peso de agua.
2. El procedimiento de la reivindicación 1, donde la solución de polímeros contiene de un 15 a un 21% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), de un 10 a un 12,5% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y de un 60 a un 70% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP), y preferiblemente de un 17 a un 19% en peso de polisulfona (PSU), polietersulfona (PES) o poliariletersulfona (PAES), de un 10,75 a un 11,75% en peso de polivinilpirrolidona (PVP) y de un 63 a un 66,5% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP).
3. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la solución de polímeros contiene de un 4 a un 8% en peso de agua, y preferiblemente de un 5 a un 7% en peso de agua.
4. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el fluido central contiene de un 73 a un 87% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 23 a un 27% en peso de agua, y preferiblemente de un 75 a un 85% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 15 a un 25% en peso de agua.
5. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el baño de precipitación (PB) contiene de un 0 a un 10% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 90 a un 100% en peso de agua, preferiblemente de un 0 a un 5% en peso de N-alquil-2-pirrolidona (NAP) y de un 95 a un 100% en peso de agua, y con la máxima preferencia el baño de precipitación (PB) consta de agua pura.
6. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde La N-alquil-2-pirrolidona (NAP) en la solución de polímeros, en el fluido central y en el baño de precipitación, de estar presente, es la misma o distinta, con la máxima preferencia es la misma, y es seleccionada de entre los miembros del grupo que consta N-metil-2-pirrolidona (NMP), N-etil-2-pirrolidona (NEP), N-octil-2-pirrolidona (NOP) o mezclas de las mismas.
7. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la N-alquil-2-pirrolidona (NAP) en la solución de polímeros, en el fluido central y en el baño de precipitación, de estar presente, es la misma y es N-metil-2-pirrolidona (NMP).
8. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la polivinilpirrolidona (PVP) en la solución de polímeros consta de una mezcla de al menos dos homopolímeros de polivinilpirrolidona, teniendo uno de los homopolímeros de polivinilpirrolidona (= PVP de bajo peso molecular) un peso molecular relativo medio de aproximadamente 10.000 g/mol a 100.000 g/mol, y preferiblemente de poco más o menos 30.000 g/mol a 60.000 g/mol, y teniendo otro de los homopolímeros de polivinilpirrolidona (= PVP de alto peso molecular) un peso molecular relativo medio de aproximadamente 500.000 g/mol a 2.000.000 g/mol, y preferiblemente de poco más o menos 800.000 g/mol a 2.000.000 g/mol.
9. El procedimiento de la reivindicación 7, donde en la solución de polímeros y sobre la base del peso total de la solución de polímeros, la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de un 5,7 a un 11,7% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de un 2,3 a un 4,3% en peso, preferiblemente la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de un 7,1 a un 8,9% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de un 2,9 a un 3,6% en peso, y con la máxima preferencia la PVP de bajo peso molecular está presente en una cantidad de aproximadamente un 3,25% en peso y la PVP de alto peso molecular está presente en una cantidad de aproximadamente un 8,0% en peso.
10. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el baño de precipitación (PB) tiene una temperatura que está situada dentro de la gama de temperaturas que va desde 30 hasta 100ºC, preferiblemente desde 40 hasta 90ºC, y con la máxima preferencia desde 50 hasta 80ºC.
11. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la tobera (hilera) de hilatura de fibra hueca es mantenida a una temperatura situada dentro de la gama de temperaturas que va desde 10 hasta 90ºC, preferiblemente desde 20 hasta 80ºC y más preferiblemente desde 40 hasta 60ºC, siendo dicha temperatura con la máxima preferencia de aproximadamente 50ºC.
12. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la distancia entre la salida de descarga de la tobera (hilera) de hilatura de fibra hueca y la superficie del baño de precipitación está situada dentro de la gama de valores que va desde 0,5 hasta 20 cm, preferiblemente desde 1 hasta 15 cm, más preferiblemente desde 5 hasta 10 cm, y con la máxima preferencia desde 7 hasta 9 cm.
13. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la velocidad de hilatura de la membrana de fibra hueca está situada dentro de la gama de valores que va desde 1 hasta 40 m/min., preferiblemente desde 3 hasta 40 m/min. y más preferiblemente desde 5 hasta 20 m/min., siendo dicha velocidad de hilatura con la máxima preferencia de aproximadamente 13 m/min.
14. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la solución de polímeros tiene una viscosidad, medida a temperatura ambiente, de 30.000 a 100.000 mPa x seg. (centipoises).
15. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la solución de polímeros que es extrusionada desde la tobera de hilatura es expuesta a una atmósfera de una mezcla de vapor y aire húmedo.
16. El procedimiento la reivindicación 15, donde la temperatura de la mezcla de vapor y aire húmedo es de al menos 15ºC, preferiblemente de al menos 30ºC, y como máximo de 75ºC, y preferiblemente como máximo de 60ºC.
17. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 15 y 16, donde la humedad en la atmósfera de la mezcla de vapor y aire húmedo es de entre un 60 y un 100%.
18. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, donde la atmósfera de la mezcla de vapor y aire húmedo comprende un solvente contenido en un porcentaje de entre un 0,5 y un 5%.
19. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, donde el vapor y/o aire húmedo es aportado desde una fuente externa e introducido en la atmósfera que rodea a la solución de polímeros extrusionada desde la tobera de hilatura.
20. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde se prevé un conducto de hilatura que parte de la tobera de hilatura o cabeza de hilatura y termina (desemboca) a una distancia de la superficie del baño de precipitación encima de la misma, con lo cual a lo largo de su longitud el conducto de hilatura rodea a la solución de polímeros que es extrusionada desde la tobera de hilatura y se traslada al baño de precipitación.
21. El procedimiento de la reivindicación 20, donde el conducto de hilatura tiene una forma cilíndrica o una forma rectangular.
22. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 20 y 21, donde el conducto de hilatura tiene una longitud de 1 a 20 cm, preferiblemente de 3 a 13 cm, y con la máxima preferencia de 5 a 7 cm.
23. Membrana de fibra hueca obtenible por el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.
24. La membrana de fibra hueca de la reivindicación 23, caracterizada por un coeficiente de tamizado de las proteínas totales del plasma de > 0,90, y preferiblemente > 0,95.
25. La membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 23 y 24, caracterizada por un diámetro interior situado dentro de la gama de diámetros que va desde 100 hasta 500 \mum, preferiblemente desde 150 hasta 450 \mum, y más preferiblemente desde 200 hasta 400 \mum.
26. La membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 25, caracterizada por un espesor de pared situado dentro de la gama de valores que va desde 20 hasta 150 \mum, preferiblemente desde 30 hasta 125 \mum, y más preferiblemente desde 40 hasta 100 \mum.
27. La membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, caracterizada por un diámetro de poro medio de la capa de separación selectiva de la membrana situado dentro de la gama de diámetros que va desde 0,1 hasta 1 \mum, preferiblemente desde 0,1 hasta 0,7 \mum, y más preferiblemente desde 0,1 hasta 0,4 \mum.
28. La membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 27, caracterizada por una distribución de tamaños de poro en la que los tamaños de poro a una distancia entre la superficie de la pared interior de la membrana (superficie del lumen) y la superficie de la pared exterior de la membrana son los más pequeños y aumentan hacia la superficie de la pared interior y la superficie de la pared exterior, respectivamente.
29. Uso de la membrana de fibra hueca de cualquiera de las reivindicaciones 23 a 28 o preparada por el procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21 para la separación de plasma, filtración de plasma, microfiltración, terapia con plasma o filtración celular.
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