[发明专利]具有改善扩散性能的中空纤维膜

说明书

本发明涉及一种壁厚减小的波纹状热稳定的中空纤维膜，其中，所述壁厚为20μm或更大且30μm或更小，所述中空纤维膜的波形的波长范围为大于1mm且小于5mm。特别地，本发明涉及一种制备具有较低壁厚的波纹状热稳定的中空纤维膜的方法。

发明领域

本发明涉及壁厚减小的波纹状中空纤维膜。本发明还涉及一种制备壁厚较小的波纹状中空纤维膜的方法。此外，本发明涉及具有多个壁厚较小的中空纤维膜的中空纤维膜透析器。本发明还涉及中空纤维膜和具有多个壁厚较小的波纹状中空纤维膜的中空纤维膜透析器的制备。

发明背景

中空纤维膜广泛用于流体过滤。在医疗技术中，中空纤维膜特别用于不同形式的体外血液处理。在体外血液处理，特别是血液透析中，中空纤维膜透析器去除有毒的尿毒症血液成分。一般而言，从患者采集的血液由此传送通过所述中空纤维膜透析器的中空纤维膜的空腔，同时，取决于治疗的形式或体外血液处理的类型，沿着所述中空纤维膜的外部引导的含水流体收集被分离的血液成分并将它们从所述中空纤维膜透析器中运送出来。因此，中空纤维膜透析器包括总共两个入口和两个出口。根据体外血液处理的这一原理，中空纤维膜的内部和外部也被称为血液侧和透析液侧。由此，中空纤维膜的壁被设计为多孔膜，使得血液成分物质可以通过所述中空纤维膜的膜壁从中空纤维膜的血液侧输送到透析液侧。低分子尿毒症毒素(例如尿素)的优选运输机制主要由扩散过程决定，而不超过50kDa的中等范围分子量的毒素则通过对流过程分离，为此需要在透析器操作期间产生所谓的跨膜压差。

可以将有毒血液成分从血液中分离出来的分离效率被称为清除率。确定所述清楚率在例如DIN/EN/ISO 8637：2014标准中定义，并基于其中描述的方法对中空纤维膜透析器进行确定。因此，除了测试程序的参数之外，测量的清除率特别受中空纤维膜和由其制造的中空纤维膜透析器的性质的影响。因此，特别重要的是孔的性质和中空纤维膜的几何形状以及中空纤维膜透析器的几何形状。确定中空纤维膜的特征分离效率只能在具有规定几何结构的中空纤维膜过滤器上进行。当表征膜时，还必须指定测试流体的流动条件。尿素经常被用作最低分子量的特征性尿毒症毒素，用于基于标准的清除率测量。然而，已经表明，对于尿素和钠离子确定得到了类似的清除率值。使用钠离子的清除率测定是更简单且更可靠的方法。

为了改善体外血液治疗，改善清除率是血液透析仪开发中的持续目标。在这方面，在现有技术中提出了例如以波形方式配置中空纤维膜。因此，所述波形取决于两个参数，即波长和波幅。所述波形通常通过适用的波纹工具机械地设置在中空纤维膜上。因此，在中空纤维膜透析器中，所述波形在紧密堆积的中空纤维膜之间产生间隔。这样做可以防止中空纤维膜彼此抵靠，这使得透析液在所述中空纤维膜透析器中的流动相对改善。这增加了跨膜物质转移，因此也增加了待分离的血液成分的清除率。

还已知减小壁厚以改善中空纤维膜的清除率。减小壁厚可缩短待分离的低分子血液成分需要行进以穿过膜壁的扩散路径，因此与扩散阻力的降低相关。用于体外血液处理的壁厚小于15μm的基于纤维素/纤维素衍生物的中空纤维膜(其具有非常紧凑的设计并且以具有高密度的特征)在现有技术中是已知的。目前，基于诸如聚砜的聚合物且通常壁厚为35-45μm的多孔中空纤维膜在医疗技术市场中占主导地位。

然而，已经表明，具有5mm或更大的典型现有技术波形以及减小的中空纤维膜壁厚实际上不会导致清除率增加，相反会导致恶化。特别是对于热法灭菌的中空纤维膜透析器观察到了这一点。其原因在于中空纤维膜透析器的热法灭菌以及相关材料在较高温度下的膨胀和松弛。在热法灭菌中，中空纤维膜透析器通常被加热到高于100℃的温度。热法灭菌过程的热效应明显可导致壁厚减小的中空纤维膜比更大壁厚的中空纤维膜(在相同波长和波幅的的情况下)具有更明显的波形松弛。结果是，在中空纤维膜透析器的透析液侧，相对于中空纤维膜的流动性在非常大的程度上变差，使得尽管膜壁厚度越小扩散阻力越小，但与可替代的具有较大壁厚的中空纤维膜透析器相比，也观察到了清除率的降低。特别是当使用水蒸气作为热法灭菌介质时，会发生这种清除率的降低。热作用和水暴露加强了松弛效应。