DE4192629B4

DE4192629B4 - System und Verfahren zum Bearbeiten von biologischen Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE4192629B4
Application number: DE4192629A
Authority: DE
Inventors: David B. Pall; Thomas C. Gsell; Vlado I. Matkovich; Thomas Bormann
Original assignee: Pall Corp
Current assignee: Pall Corp
Priority date: 1990-11-06
Filing date: 1991-11-06
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2011-11-07

Abstract

Verfahren zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit, die rote Blutkörperchen enthält, umfassend:
das Auftrennen der biologischen Flüssigkeit in eine überstehende Schicht und eine Sedimentschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die überstehende Schicht durch ein erstes poröses Medium geleitet wird, das ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen umfasst, bis das Fließen der Sedimentschicht durch die Barriere verhindert oder blockiert wird und die Sedimentschicht durch ein zweites poröses Medium geleitet wird, das ein Medium zur Entfernung von Leukozyten umfasst.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein System zum Bearbeiten von Spenderblut zum Zweck der therapeutischen Transfusion von Blutkomponenten und insbesondere betrifft die Erfindung verbesserte Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von blutplättchenreichem Plasma (nachstehend kurz PRP), gepackten roten Blutkörperchen (nachstehend PRC), Blutplättchenkonzentrat (nachstehend kurz PC) und Plasma aus dem gespendeten Vollblut. Die Erfindung betrifft auch ein System zum Bearbeiten einer biologischen Flüssigkeit unter Aufarbeitung einer biologischen Flüssigkeit in ihre verschiedenen Komponenten.
Hintergrund der Erfindung
Die Entwicklung von Kunststoffbeuteln zum Sammeln von Blut hat die Auftrennung von gespendetem Vollblut in seine verschiedenen Komponenten und in analoge Produkte erleichtert, wobei diese unterschiedlichen Blutprodukte (z.B. Blutplättchenkonzentrate) als ein Transfusionsprodukt verfügbar gemacht werden.
Im Lauf der Zeit und aufgrund von umfangreichen Forschungen und klinischen Daten haben sich die Transfusionspraktiken stark geändert. Ein Aspekt der gegenwärtigen Praxis ist darin zu sehen, daß Vollblut selten verabreicht wird; vielmehr werden an Patienten, die einen Bedarf an roten Blutkörperchen haben, gepackte rote Blutkörperchen, an Patienten, die einen Bedarf an Blutplättchen haben, ein Blutplättchenkonzentrat, und an Patienten, die einen Bedarf an Plasma haben, Plasma verabreicht. Aus diesem Grund ist die Auftrennung von Blut in seine Bestandteile von wesentlichem therapeutischem und wirtschaftlichem Wert. Dies wird nirgends stärker deutlich, als bei der Behandlung der verstärkten Schädigung des Immunsystems eines Patienten, die durch die derzeit bei der Chemotherapie von Krebspatienten eingesetzten höheren Dosen und stärkeren Arzneimittel hervorgerufen werden. Diese aggressiveren chemotherapeutischen Vorgehensweisen sind direkt mit einer Verringerung des Gehalts an Blutplättchen im Blut bis auf abnormal niedrige Werte verbunden; damit einhergehende innere und äußere Blutungen erfordern zusätzlich häufigere PC-Transfusionen. Dadurch wird von Blutbanken verlangt, die Blutplättchenmenge pro Einheitsmenge an Blut zu erhöhen.
Ein typisches, in den Vereinigten Staaten angewandtes Verfahren zur Auftrennung in die Komponenten besteht im Citrat-Phosphat-Dextrose-Adenin-System (CPDA-1)-System, das sich einer Reihe von Stufen bedient, um das gespendete Blut in drei Komponenten aufzutrennen, wobei jede einzelne Komponente von erheblichem therapeutischem und wirtschaftlichem Wert ist. Das Verfahren bedient sich typischerweise eines Blutsammelbeutels, der einstückig über einen flexiblen Schlauch mit mindestens einem und vorzugsweise zwei oder mehr Satellitenbeuteln verbunden ist. Unter Zentrifugation kann das Vollblut durch differentielle Sedimentation in so wertvolle Blutkomponenten, wie Plasma, gepackte rote Blutkörperchen (PRC) in klarem Plasma suspendierte Blutplättchen (an Blutplättchen reiches Plasma oder PRP), Blutplättchenkonzentrat (PC) und Kryopräzipitat (das eine gesonderte Bearbeitung erfordern kann) aufgetrennt werden.
Ein typisches Sammel- und Verarbeitungsverfahren von Vollblut kann folgende Stufen umfassen:

(1) Eine Einheitsmenge des gespendeten Vollbluts (etwa 450 mg gemäß der Praxis in den Vereinigten Staaten) wird aus der Vene des Spenders entnommen und direkt im Blutsammelbehälter, der das Nährstoffe und Antikoagulationsmittel enthaltende CDPA-1 enthält, gesammelt.
(2) Der Blutsammelbeutel wird zusammen mit seinen Satellitenbeuteln zentrifugiert (Zentrifugation mit langsamer Drehzahl oder "soft-spin"-Zentrifugation), wobei die roten Blutkörperchen sich als PRC im unteren Bereich des Blutsammelbeutels anreichern und im oberen Teil des Beutels eine Suspension von PRP zurückbleibt.
(3) Der Blutsammelbeutel wird sorgfältig ohne Störung der Grenzfläche zwischen der überstehenden PRP-Schicht und der sedimentierten PRC-Schicht in eine als "Plasmaextraktor" bekannte Vorrichtung gebracht. Der Plasmaextraktor oder -expressor umfaßt typischerweise eine Vorder- und eine Hinterplatte. Die beiden Platten sind an ihren unteren Enden miteinander gelenkartig verbunden und durch eine Feder so gegeneinander vorgespannt, daß im Beutel ein Druck von etwa 90 mm Quecksilber entsteht.

Der Blutsammelbeutel wird zwischen die beiden Platten gebracht und ein Ventil, eine Dichtung oder ein Verschluß in oder am flexiblen Schlauch wird geöffnet, wodurch das überstehende PRP in einen ersten Satellitenbeutel fließen kann. Mit dem Ausfließen des PRP aus dem Blutsammelbeutel steigt die Grenzfläche zum PRC an. Bei der gegenwärtigen Praxis muß die Bedienungsperson die Lage der steigenden Grenzfläche genau beobachten und den Verbindungsschlauch abklemmen, wenn nach ihrer Beurteilung möglichst viel PRP übertragen worden ist, ohne daß rote Blutkörperchen in den ersten Satellitenbeutel gelangen können. Dies ist ein arbeits- und zeitaufwendiger Vorgang, bei dem die Bedienungsperson den Beutel visuell überwachen und nach entsprechender Überlegung selbständig entscheiden muß, wann der Verbindungsschlauch zu schließen ist.
Der Blutsammelbehälter, der nunmehr nur PRC enthält, kann abgetrennt und bei 4°C bis zum Bedarf für die Transfusion an einen Patienten gelagert werden, oder es kann ein Ventil oder ein Verschluß im Schlauch geöffnet werden, so daß das PRC in einen Satellitenbeutel übertragen wird, wobei man entweder den durch den Plasmaextraktor erzeugten Druck verwendet oder die Blutsammelvorrichtung in eine Druckmanschette legt oder durch Anheben ein schwerkraftbedingtes Fließen hervorruft.

(4) Der PRP-enthaltende Satellitenbeutel wird dann zusammen mit einem weiteren Satellitenbeutel aus dem Extraktor entnommen und bei einer erhöhten G-Kraft (Hochgeschwindigkeitszentrifugation oder "hard-spin"-Zentrifugation) zentrifugiert, wobei Zeit und Drehzahl so eingestellt werden, daß sich die Blutplättchen im unteren Bereich des PRP-Beutels anreichern. Nach beendeter Zentrifugation enthält der PRP-Beutel die sedimentierten Blutplättchen in seinem unteren Bereich und klares Plasma in seinem oberen Bereich.
(5) Der PRP-Beutel wird sodann in den Plasmaextraktor gebracht. Der Großteil des klaren Plasmas wird in einen Satellitenbeutel gedrückt, wobei der PRP-Beutel dann nur mehr die sedimentierten Blutplättchen und etwa 50 ml Plasma enthält. Sodann wird in einer weiteren Stufe diese Blutplättchenzusammensetzung zur Bildung eines Blutplättchenkonzentrats (PC) dispergiert. Der PRP-Beutel, der nunmehr ein PC-Produkt enthält, wird sodann abgelöst und bis zu 5 Tagen bei 20–24°C gelagert, bis er für eine Blutplättchentransfusion benötigt wird. Bei einer einzigen Blutplättchentransfusion können mehrere Blutplättchen-Einheiten (z.B. von 6 bis 10 Spendern, wenn eine Transfusion an einen erwachsenen Patienten vorgesehen ist) vereinigt werden.
(6) Das Plasma im Satellitenbeutel kann selbst zur Transfusion an einen Patienten verwendet werden oder es kann durch komplexe Verfahren in eine Reihe von weiteren wertvollen Produkten aufgetrennt werden.

Zu den von CPDA-1 abweichenden gebräuchlichen Systemen gehören Adsol, Nutricell und SAG-M. Bei diesen letztgenannten Systemen enthält der Sammelbeutel nur Antikoagulationsmittel, und die Nährstofflösung kann vorher in einem Satellitenbeutel platziert werden. Diese Nährstofflösung wird in das PRC nach Abtrennung des PRP vom PRC übertragen, wodurch man eine höhere Ausbeute an Plasma und eine längere Lagerbeständigkeit für das PRC erzielt.

Im Hinblick darauf besteht ein wachsendes Bedürfnis nach einem wirkungsvollen System und Verfahren zum Auftrennen einer biologischen Flüssigkeit (z.B. Vollblut) in ihre Komponenten. Das Personal von Blutbanken hat auf dieses verstärkte Bedürfnis nach Blutkomponenten durch den Versuch, die PRC- und PC-Ausbeuten auf verschiedenen Wegen zu erhöhen, reagiert. Beim Abtrennen der PRC- und PRP-Fraktionen (z.B. in der vorstehenden Stufe 3) hat das Personal von Blutbanken versucht, mehr PRP vor dem Unterbrechen des Stroms aus dem Blutsammelbeutel herauszudrücken, dies hat sich aber häufig als kontraproduktiv erwiesen, da das PRP und das anschließend daraus extrahierte PC häufig mit roten Blutkörperchen verunreinigt sind, was dem normalerweise hellgelben PC eine rosafarbene oder rote Färbung verleiht. Die Anwesenheit von roten Blutkörperchen im PC ist so sehr unerwünscht, daß rosafarbenes oder rotes PC häufig verworfen oder einer Rezentrifugation unterworfen wird, wobei beide Vorgänge die Bearbeitungskosten erhöhen und arbeitsaufwendig sind. Infolgedessen ist das Personal von Blutbanken zur Übervorsichtigkeit gezwungen, indem es den Fluß des PRP stoppt, bevor es vollständig herausgedrückt ist. Somit bleibt das PC zwar unkontaminiert, jedoch kann es zu einem Verwerfen von nicht herausgedrücktem Plasma, das ein wertvolles Produkt darstellt, kommen.

Dies spiegelt ein weiteres Problem wider, wenn man versucht, die Ausbeute an einzelnen Blutkomponenten zu steigern. Obgleich jede einzelne Komponente wertvoll ist, kann eine Ersparnis, die sich durch eine Steigerung der Ausbeute ergibt, durch erhöhte Arbeitskosten ausgeglichen werden, wenn die Bedienungsperson des Verarbeitungssystems zur Erhöhung der Ausbeute eine ständige und sorgfältige Überwachung des Systems vornehmen muß.

Die Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung mildern die vorstehend beschriebenen Schwierigkeiten und gewährleisten ferner eine höhere Ausbeute an hochwertigerem PRC und PC.

Die Abtrennung der verschiedenen Blutkomponenten unter Anwendung der Zentrifugation ist von einer Anzahl an anderen Schwierigkeiten begleitet. Wird beispielsweise PRP zur Erzielung einer Schicht, die vorwiegend aus am Boden des PRP-enthaltenen Beutels konzentrierten Blutplättchen besteht (z.B. vorstehende Stufe 4), so neigen die auf diese Weise konzentrierten Blutplättchen dazu, ein dichtes Aggregat zu bilden, das im Plasma unter Bildung eines Blutplättchenkonzentrats dispergiert werden muß. Die Dispersionsstufe wird üblicherweise durch mäßiges Mischen vorgenommen, indem man beispielsweise den Beutel auf eine sich bewegende Tafel, die sich mit einer eine Präzession aufweisenden Schrägbewegung dreht, legt. Dieser Mischvorgang erfordert mehrere Stunden, was eine möglicherweise unerwünschte Verzögerung darstellt, und viele Forscher nehmen an, daß dabei ein partiell aggregiertes Blutplättchenkonzentrat gebildet wird. Es wird ferner angenommen, daß die Blutplättchen durch die bei der Zentrifugation angelegten Kräfte beschädigt werden können.

Schließlich besteht ein Problem bei der Abtrennung von verschiedenen Blutkomponenten unter Verwendung eines Mehrbeutelsystems und unter Zentrifugation darin, daß sehr wertvolle Blutkomponenten in den die verschiedenen Beutel verbindenden Leitungen und in den Vorrichtungen, die im System verwendet werden können, zurückgehalten werden.

Herkömmliche Verarbeitungs- und Lagerungstechniken können ebenfalls Schwierigkeiten aufweisen. Beispielsweise kann Luft, insbesondere Sauerstoff, die in gelagertem Blut und Blutkomponenten oder im Lagerungsbehälter vorhanden ist, zu einer Beeinträchtigung der Qualität der Blutkomponenten und zu einer Verringerung von deren Lagerbeständigkeit führen. Insbesondere kann Sauerstoff zu einer erhöhten Stoffwechselrate (während der Glycolyse) führen, woraus sich eine verringerte Lagerbeständigkeit und eine verminderte Brauchbarkeit und Funktion von Vollblutzellen ergeben können. Beispielsweise Verstoffwechseln rote Blutkörperchen während der Lagerung Glucose und bilden Milchsäure und Brenztraubensäure. Diese Säuren verringern den pH-Wert des Mediums, was wiederum die Stoffwechselfunktionen vermindert. Außerdem kann die Anwesenheit von Luft oder Gas im Satellitenbeutel einen Risikofaktor darstellen, wenn ein Patient eine Transfusion einer Blutkomponente erhält. Beispielsweise kann eine geringe Menge von nur 5 ml Luft oder Gas schwere Schädigungen oder den Tod hervorrufen. Trotz des nachteiligen Einflusses von Sauerstoff auf die Lagerbeständigkeit und die Qualität von Blut und Blutkomponenten hat man sich gemäß dem Stand der Technik noch nicht um die Notwendigkeit gekümmert, Gase aus Blutverarbeitungssystemen während der Sammlung und Verarbeitung zu entfernen.

Neben den vorstehend aufgeführten Komponenten enthält Vollblut weiße Blutkörperchen (insgesamt als Leukozyten bekannt) verschiedener Typen, von denen die wichtigsten Typen die Granulozyten und Lymphozyten sind. Weiße Blutkörperchen gewährleisten einen Schutz gegen bakterielle und virale Infektionen. Die Transfusion von Blutkomponenten, deren Leukozytenanteil nicht verringert worden ist, ist nicht ohne Risiko für den Transfusionspatienten. Einige dieser Risiken sind im US-Patent 4,923,620 und im US-Patent 4,880,548, die durch Verweis zum Gegenstand der vorstehenden Ausführungen gemacht werden, näher beschrieben.

Beim vorstehend beschriebenen Zentrifugierverfahren zur Abtrennung von Blut in die drei grundlegenden Fraktionen sind die Leukozyten in wesentlichen Mengen sowohl in der Fraktion der gepackten roten Blutkörperchen als auch in der Fraktion des blutplättchenreichen Plasmas vorhanden. Nunmehr gilt es allgemein als sehr wünschenswert, die Leukozytenkonzentration dieser Blutkomponenten soweit wie möglich zu verringern. Obgleich es kein festes Kriterium gibt, wird im allgemeinen angenommen, daß sich zahlreiche unerwünschte Transfusionswirkungen verringern ließen, wenn der Leukozytenanteil vor der Verabreichung an den Patienten um einen Faktor von etwa 100 oder mehr verringert werden könnte. Dies kommt einer Verringerung des durchschnittlichen Gesamtanteils an Leukozyten in einer einzigen PRC-Einheit auf weniger als etwa 1 × 10⁶ und in einer PRP- oder PC-Einheit auf weniger als etwa 1 × 10⁵ nahe. Bisher gemachte Versuche, dieses Ziel zu erreichen, basieren auf der Verwendung von gepackten Fasern, die im allgemeinen als Filter bezeichnet werden. Es hat jedoch den Anschein, daß Verfahren, die sich der Filtration auf der Basis einer Größentrennung bedienen, aus zwei Gründen nicht zum Erfolg führen können.

Erstens können Leukozyten größer als etwa 15 μm (z.B. Granulozyten und Makrozyten) sein oder auch eine Größe von nur 5 bis 7 μm aufweisen, z.B. Lymphozyten. Zusammen stellen Granulozyten und Lymphozyten den Hauptteil sämtlicher Leukozyten in normalem Blut dar. Rote Blutkörperchen weisen einen Durchmesser von etwa 7 μm auf, d.h. sie haben etwa die gleiche Größe wie Lymphozyten, eine der beiden Hauptklassen von Leukozyten, die entfernt werden müssen. Zweitens können alle diese Zellen einer Deformation unterliegen, so daß sie durch Öffnungen, die kleiner als ihre normale Größe sind, passieren können. Demgemäß hat sich weitgehend die Auffassung durchgesetzt, daß eine Entfernung von Leukozyten vorwiegend durch eine Adsorption an den Innenflächen von porösen Medien und weniger durch eine Filtration erreicht werden kann.

Eine Verminderung der Leukozyten ist besonders in Bezug auf eine Blutkomponente, wie PC, wichtig. Durch differentielle Zentrifugation von Blutkomponenten hergestellte Blutplättchenkonzentrate weisen unterschiedliche Grade der Leukozytenkontamination auf, die in Zusammenhang mit der Zeit und der Größe der während der Zentrifugation entwickelten Kraft stehen. Der Grad der Leukozytenkontamination in unfiltrierten, herkömmlichen Blutplättchenpräparaten von 6 bis 10 gepoolten Einheiten beträgt im allgemeinen etwa 5 × 10⁸ oder mehr. Es wurde nachgewiesen, daß ein Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung von 81 bis 85% ausreichend ist, um das Auftreten von fiebrigen Reaktionen auf Blutplättchentransfusionen zu vermindern. Verschiedene andere, neuere Untersuchungen berichten über eine Verringerung der Alloimmunisierung und der Blutplättchen-Widerstandsfähigkeit bei Konzentrationen einer Leukozytenkontamination unter etwa 1 × 10⁷ pro Einheit. Für eine einzelne Einheit von PC mit einem durchschnittlichen Grad der Leukozytenkontamination (gemäß derzeitiger Praxis) von etwa 7 × 10⁷ Leukozyten liegt das nach der Filtration zu erreichende Ziel bei weniger als 1 × 10⁶ Leukozyten. Die vorliegenden Untersuchungen empfehlen daher, daß eine Verringerung der Leukozytenkontamination von mindestens zwei log (99%) wünschenswert ist. Neuere Untersuchungen empfehlen, daß eine drei log (99,9 %.) oder sogar eine vier log (99,99%)-Verringerung erheblich günstiger sein sollte.

Ein weiteres wünschenswertes Kriterium besteht in einer Verringerung des Verlustes an Blutplättchen auf etwa 15%. oder weniger, bezogen auf die ursprüngliche Blutplättchenkonzentration. Blutplättchen sind für ihre "klebrige" Beschaffenheit bekannt, eine Bezeichnung, die die Tendenz von in Blutplasma suspendierten Blutplättchen zur Haftung an beliebigen nicht-physiologischen Oberflächen, denen sie ausgesetzt sind, widerspiegelt. In zahlreichen Fällen haften sie auch stark aneinander.

In einem beliebigen System, das von der Filtration zur Entfernung von Leukozyten aus einer Blutplättchensuspension abhängt, besteht ein wesentlicher Kontakt zwischen Blutplättchen und den Innenflächen der Filteranordnung. Die Filteranordnung muß so beschaffen sein, daß die Blutplättchen eine minimale Haftung an den Innenflächen der Filteranordnung aufweisen und diese Flächen beim Kontakt nicht erheblich beeinträchtigen.

Umfaßt die Vorrichtung zur Entfernung von Leukozyten eine poröse Struktur, so besteht die Tendenz, daß sich Mikroaggregate, Gele, Fibrin, Fibrinogen und Fettkügelchen an oder innerhalb der Poren anreichern und diese unter Hemmung des Durchflusses blockieren. Herkömmliche Verfahren, bei denen der Filter zur Entfernung von Leukozyten aus PRC einer Vorkonditionierung durch Durchleiten von Kochsalzlösung durch die Filteranordnung unterzogen wird, wobei gegebenenfalls nach der Filtration eine Spülung mit Kochsalzlösung erfolgt, sind unerwünscht, da der Flüssigkeitsanteil bei der Transfusion übermäßig erhöht wird, was eine mögliche Überbelastung des Kreislaufsystems des Patienten mit Flüssigkeit bedeutet. Eine Aufgabe einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Vorrichtung zur Entfernung von (Verarmung an) Leukozyten, die Leukozyten und die anderen Elemente mit hohem Wirkungsgrad und ohne Verstopfung entfernt und keine Vorkonditionierung vor der Verarbeitung von aus frisch entnommenem Blut abgeleitetem PRC sowie keine Spülung nach der Filtration zur Rückgewinnung von im Filter verbliebenen roten Blutkörperchen erfordert.

Aufgrund der hohen Kosten und der begrenzten Verfügbarkeit von Blutkomponenten soll eine zur Entfernung von Leukozyten aus biologischen Flüssigkeiten verwendete Vorrichtung mit einem porösen Medium den höchstmöglichen Anteil der im gespendeten Blut vorhandenen Komponente liefern. Eine ideale Vorrichtung zur Entfernung von Leukozyten aus PRC oder PRP sollte billig und relativ klein sein, und dazu in der Lage sein, rasch Blutkomponenten, die aus einer oder mehreren Einheiten einer biologischen Flüssigkeit (z.B. Spendervollblut) erhalten worden sind, zu verarbeiten, in beispielsweise weniger als etwa 1 Stunde. Idealerweise soll diese Vorrichtung den Leukozytengehalt auf den geringstmöglichen Grad vermindern, wobei die Ausbeute an einer wertvollen Blutkomponente maximiert, und teure, komplizierte und arbeitsaufwendige Bemühungen durch die zur Bedienung des Systems abgestellte Person minimiert werden sollen. Die Ausbeute der Blutkomponente soll maximiert und gleichzeitig eine beständige und physiologisch aktive Komponente geliefert werden, indem man beispielsweise eine Schädigung aufgrund einer Zentrifugation und/oder die Anwesenheit von Luft oder Gas minimiert. Es kam auch bevorzugt sein, daß das PRC-poröse Medium zur Entfernung von Blutplättchen sowie von Fibrinogen, Fibrinsträngen, kleinen Fettkügelchen und anderen Komponenten, wie Mikroaggregaten, die in Vollblut vorhanden sein können, befähigt ist.

Definitionen

Die folgenden Definitionen werden in Bezug auf die Erfindung verwendet.

(A) Blutprodukt oder biologische Flüssigkeit: antikoaguliertes Vollblut (AWB); aus AWB erhaltene gepackte rote Blutkörperchen; aus AWB erhaltenes blutplättchenreiches Plasma (PRP); aus AWB oder PRP erhaltenes Blutplättchenkonzentrat (PC); aus AWB oder PRP erhaltenes Plasma; aus Plasma abgetrennte und in einer physiologischen Flüssigkeit resuspendierte rote Blutkörperchen; und aus Plasma abgetrennte und in einer physiologischen Flüssigkeit resuspendierte Blutplättchen. Der Ausdruck Blutprodukt oder biologische Flüssigkeit umfaßt auch beliebige behandelte oder unbehandelte Flüssigkeiten in Verbindung mit lebenden Organismen, insbesondere Blut, Vollblut, warmes oder kaltes Blut und gelagertes oder frisches Blut; behandeltes Blut, wie mit einer physiologischen Kochsalzlösung, einschließlich (aber ohne Beschränkung hierauf) einer Kochsalzlösung, Nährlösung und/oder antikoagulierenden Lösungen; eine oder mehrere Blutkomponenten, wie Blutplättchenkonzentrat (PC), blutplättchenreiches Plasma (PRP), blutplättchenfreies Plasma, blutplättchenarmes Plasma, Plasma oder gepackte rote Blutkörperchen (PRC); analoge Blutprodukte, die aus Blut oder einer Blutkomponente oder aus Knochenmark abgeleitet sind. Die biologische Flüssigkeit kann Leukozyten enthalten oder zur Entfernung von Leukozyten behandelt worden sein. Der hier verwendete Ausdruck Blutprodukt oder biologische Flüssigkeit bezieht sich auf die vorstehend beschriebenen Komponenten und auf ähnliche Blutprodukte oder biologische Flüssigkeiten, die auf andere Weise und mit ähnlichen Eigenschaften erhalten worden sind. Erfindungsgemäß werden alle diese Blutprodukte oder biologischen Flüssigkeiten auf die hier beschriebene Weise verarbeitet.
(B) Vollblut-Einheit: Blutbanken in den Vereinigten Staaten nehmen dem Spender üblicherweise etwa 450 ml Blut in einem Behälter, der ein Antikoagulationsmittel zur Verhinderung der Blutgerinnung enthält, ab. Jedoch variiert die abgenommene Menge von Patient zu Patient und von Blutspende zu Blutspende. Die während einer derartigen Blutspende entnommene Menge wird hier als Vollblut-Einheit definiert.
(C) Einheit von gepackten roten Blutkörperchen (PRC), blutplättchenreichem Plasma (PRP) oder Blutplättchenkonzentrat (PC): Hier wird der Ausdruck "Einheit" gemäß der Praxis in den Vereinigten Staaten verwendet. Eine Einheit von PRC, PRP, PC oder roten Blutkörperchen oder Blutplättchen in einer physiologischen Flüssigkeit oder in Plasma ist die Menge, die von einer Vollblut-Einheit abgeleitet ist. Sie kann sich auch auf die während eines einzelnen Blutspendevorgangs abgenommene Menge beziehen. Typischerweise variiert das Volumen einer Einheit. Beispielsweise variiert das Volumen einer Einheit von PRC in erheblichem Maße je nach dem Hämatokrit (Vol.-% der roten Blutkörperchen) des abgenommenen Vollbluts, wobei dieser Wert üblicherweise im Bereich von etwa 37 bis etwa 54% liegt. Der gleichzeitige Hämatokrit von PRC, der im Bereich von etwa 50 bis etwa 80% variiert, hängt teilweise davon ab, ob die Ausbeute an dem einen oder anderen Blutprodukt minimiert werden soll. Die meisten PRC-Einheiten liegen im Bereich von etwa 170 bis etwa 350 ml, jedoch ist eine Abweichung nach unten und nach oben nicht ungewöhnlich. Mehrfacheinheiten von einigen Blutkomponenten, insbesondere Blutplättchen, können gepoolt oder vereinigt werden, typischerweise, indem man 6 oder mehr Einheiten vereinigt.
(D) An Plasma verarmte Flüssigkeit: Eine an Plasma verarmte Flüssigkeit bedeutet eine beliebige biologische Flüssigkeit, aus der eine bestimmte Menge an Plasma entfernt worden ist, beispielsweise auf die blutplättchenreiche Flüssigkeit, die nach Abtrennen von Plasma aus PRP erhalten wird, oder auf die Flüssigkeit, die nach Entfernen von Plasma aus Vollblut zurückbleibt.
(E) Poröses Medium: Dieser Ausdruck bezieht sich auf das poröse Medium, durch das eine oder mehrere Blutkomponenten oder biologische Flüssigkeiten passieren. Das PRC-poröse Medium bewirkt eine Verarmung an Leukozyten in der gepackten Erythrozytenkomponente. Das blutplättchen- oder PRP-poröse Medium bezieht sich allgemein auf beliebige Medien, die eine Verarmung an Leukozyten in Nicht-PRC-Blutkomponenten, d.h. in PRP oder in PC, bewirken. Das Erythrozyten-Barrieremedium blockiert die Passage der roten Blutkörperchen und bewirkt eine Verarmung an Leukozyten in PRP in größerem oder geringerem Umfang, wobei es den Durchgang von Blutplättchen ermöglicht.

Wie nachstehend näher ausgeführt, kann das poröse Medium zur Verwendung in Zusammenhang mit PRC aus beliebigen natürlichen oder synthetischen Fasern (oder aus anderen Materialien von ähnlicher Oberflächengröße und Porengröße), die mit Blut verträglich sind, gebildet sein. Das poröse Medium kann unbehandelt bleiben. Vorzugsweise liegt die kritische Benetzungsoberflächenspannung (CWST) des porösen Mediums innerhalb eines bestimmten Bereichs, wie nachstehend erwähnt ist, und wie vom jeweils beabsichtigten Verwendungszweck diktiert wird. Die porösen Flächen des Mediums können modifiziert oder behandelt werden, um den gewünschten CWST-Wert zu erzielen. Beispielsweise liegt der CWST-Wert eines PRC-porösen Mediums typischerweise etwa oberhalb 53 × 10^–5 N/cm.

Das poröse Medium zur Verwendung mit PRP kann aus beliebigen natürlichen oder synthetischen Fasern oder einem anderen porösen Material, das mit Blut verträglich ist, gebildet werden. Das poröse Medium kann unbehandelt bleiben. Vorzugsweise liegen der CWST-Wert und das Zeta-Potential des porösen Mediums innerhalb bestimmter Bereiche, wie nachstehend beschrieben wird und vom beabsichtigten Verwendungszweck diktiert wird. Beispielsweise liegt der CWST-Wert eines PRP-porösen Mediums typischerweise oberhalb von etwa 70 × 10^–5 N/cm.

Die erfindungsgemäßen porösen Medien können mit einer zwischen den Behältern angeordneten Leitung verbunden sein. Sie können in einem Gehäuse angeordnet sein, das wiederum mit der Leitung verbunden ist. Der hier verwendete Ausdruck Filteranordnung betrifft das poröse Medium, das in einem geeigneten Gehäuse angeordnet ist. Eine beispielhafte Filteranordnung kann eine Anordnung oder Vorrichtung zur Verarmung an Leukozyten oder eine Erythrozyten-Barriereanordnung umfassen. Ein System zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit, beispielsweise ein System zur Gewinnung und Verarbeitung von Blut kann poröse Medien, vorzugsweise Filteranordnungen, umfassen. Vorzugsweise bildet das poröse Medium einen Festsitz an seinen Kanten, wenn es in das Gehäuse eingesetzt wird.

Das poröse Medium kann als eine flache Folie, eine verstärkte Folie, eine Bahn oder eine Membran ausgestaltet sein. Das poröse Medium kann vorgeformt und in Form von Hohlfasern konfiguriert sein, obgleich keine Beschränkung der Erfindung hierauf beabsichtigt ist.

(F) Trennmedium: Ein Trennmedium bezieht sich auf ein poröses Medium, das eine Abtrennung einer Komponente einer biologischen Flüssigkeit von einer anderen Komponente bewirkt. Die Trennmedien eignen sich zum Durchgang von mindestens einer Komponente des Blutprodukts oder der biologischen Flüssigkeit, insbesondere von Plasma, wobei jedoch andere Komponenten des Blutprodukts oder der biologischen Flüssigkeit, insbesondere Blutplättchen und/oder rote Blutkörperchen nicht passieren.

Wie nachstehend näher ausgeführt, kann das Trennmedium zur Verwendung mit einer biologischen Flüssigkeit aus beliebigen natürlichen oder synthetischen Fasern oder aus einer porösen oder durchlässigen Membran (oder aus anderen Materialien von ähnlicher Oberflächengröße und Porengröße), die mit einer biologischen Flüssigkeit verträglich sind, gebildet sein. Die Oberfläche der Fasern oder der Membran kann unmodifiziert oder zur Erzielung einer gewünschten Eigenschaft modifiziert sein. Obgleich das Trennmedium unbehandelt bleiben kann, werden die Fasern oder die Membran vorzugsweise behandelt, um ihnen eine noch größere Wirksamkeit zur Abtrennung einer Komponente einer biologischen Flüssigkeit, z.B. Plasma, von anderen Komponenten einer biologischen Flüssigkeit, z.B. Blutplättchen oder roten Blutkörperchen, zu verleihen. Das Trennmedium wird vorzugsweise behandelt, um die Haftung von Blutplättchen am Medium zu verringern oder zu beseitigen. Eine beliebige Behandlung, die zu einer Verringerung oder Beseitigung der Haftung von Blutplättchen führt, fällt unter den Umfang der vorliegenden Erfindung. Ferner kann das Medium einer Oberflächenbehandlung unterzogen sein, wie sie im US-Patent 4,880,548 (durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht) beschrieben ist, um die kritische Benetzungsoberflächenspannung (CWST) des Mediums zu erhöhen und eine weniger haftende Beschaffenheit für Blutplättchen zu gewährleisten. Bei Definition als CWST-Wert liegt ein bevorzugter CWST-Bereich für ein Trennmedium oberhalb von etwa 70 × 10^–5 N/cm und insbesondere oberhalb von etwa 90 × 10^–5 N/cm. Ferner kann das Medium einer Gasplasmabehandlung unterzogen werden, um die Blutplättchenhaftung zu verringern. Die kritische Benetzungsoberflächenspannung (CWST) des Trennmediums liegt innerhalb eines bestimmten Bereichs, wie nachstehend angegeben ist und durch den beabsichtigten Verwendungszweck diktiert wird. Die Porenflächen des Mediums können modifiziert oder behandelt werden, um den gewünschten CWST-Wert zu erreichen.

Das Trennmedium kann vorgeformt, mehrschichtig und/oder einer Oberflächenbehandlung zur Modifikation der Oberfläche des Mediums unterzogen worden sein. Bei Verwendung eines faserigen Mediums können die Fasern entweder vor oder nach Bildung der Faserauflage behandelt werden. Es wird bevorzugt, die Faseroberflächen vor Bildung der Faserauflage zu modifizieren, da dann nach dem Warmverpressen unter Bildung eines integralen Filterelements ein kohäsiveres, festeres Produkt erhalten wird. Das Trennmedium ist vorzugsweise vorgeformt.

Das Trennmedium kann auf beliebige geeignete Weise konfiguriert sein, beispielsweise als eine flache Folie, eine verstärkte Folie, eine Bahn, Hohlfasern oder eine Membran.

(G) Das Hohlraumvolumen ist das gesamte Volumen sämtlicher Poren innerhalb eines porösen Mediums. Das Hohlraumvolumen wird nachstehend als prozentualer Anteil des scheinbaren Volumens des porösen Mediums angegeben.
(H) Messung der Faseroberfläche und des durchschnittlichen Faserdurchmessers: Vorzugsweise wird eine geeignete Technik zur Messung der Faseroberfläche, beispielsweise durch Gasadsorption, allgemein als "BET"-Messung bezeichnet, verwendet. Die Oberfläche von aus der Schmelze geblasenen Bahnen kann zur Berechnung des durchschnittlichen Faserdurchmessers unter Verwendung von PBT als ein Beispiel berechnet werden: Gesamtvolumen der Faser in 1 g = 1 / 1,38 cm³ (worin 1,38 = Faserdichte von PBT, g/cm³)
Fläche der Faser ist πdL = A_f (2) Division von (1) durch (2):

worin L = Gesamtlänge in cm von 1 g Faser, d = durchschnittlicher Faserdurchmesser in cm, und A_f = Faserfläche in cm²/g.

Wenn es sich bei den Einheiten von d um μm handelt, dann ergeben sich die Einheiten für A_f in m²/g (Quadratmeter/Gramm), was nachstehend verwendet wird.

(I) Kritische Benetzungsoberflächenspannung: Wie im US-Patent 4,880,548 beschrieben, kann der CWST-Wert eines porösen Mediums bestimmt werden, indem man einzeln auf die Oberfläche des Mediums eine Reihe von Flüssigkeiten, deren Oberflächenspannungen von 2 bis 4 × 10^–5 N/cm variieren, ausbringt und die Absorption oder Nichtabsorption der einzelnen Flüssigkeiten im Verlauf der Zeit beobachtet. Der CWST-Wert eines porösen Mediums in der Einheit dyn/cm (10^–5 N/cm) ist definiert als der Mittelwert der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die absorbiert wird und der angrenzenden Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die nicht innerhalb einer vorbestimmten Zeit absorbiert wird. Die Absorptions- und Nichtabsorptionswerte hängen in erster Linie von der Oberflächenspannung des Materials, aus dem das poröse Medium hergestellt ist, und in zweiter Linie von den Porengrößeneigenschaften des porösen Mediums ab.

Flüssigkeiten, deren Oberflächenspannungen unterhalb des CWST-Werts eines porösen Mediums liegen, bewirken eine Benetzung des Mediums spontan beim Kontakt damit, und wenn die Poren des Mediums miteinander verbunden sind, dann fließt die Flüssigkeit leicht durch das Medium. Flüssigkeiten, deren Oberflächenspannungen über dem CWST-Wert des porösen Mediums liegen, fließen bei niederen Druckdifferenzen überhaupt nicht oder können ungleichmäßig fließen, wenn ausreichend hohe Druckdifferenzen, mit denen die Flüssigkeit durch das poröse Medium gedrückt wird, angelegt werden. Um eine angemessene Vorbehandlung (Priming) eines Fasermediums mit einer Flüssigkeit, wie Blut, zu erreichen, weist das Fasermedium vorzugsweise einen CWST-Wert im Bereich von etwa 53 × 10^–5 N/cm oder mehr auf.

Für das poröse Medium, das zur Bearbeitung von PRC verwendet wird, ist es bevorzugt, daß der CWST-Wert in einem Bereich, der geringfügig über dem CWST-Wert von unbehandelter Polyesterfaser (52 × 10^–5 N/cm) liegt, beispielsweise über etwa 53 × 10^–5 N/cm und insbesondere über etwa 60 × 10^–5 N/cm. Beim porösen Medium, das zur Bearbeitung von PRP verwendet wird, ist es bevorzugt, daß der CWST-Wert in einem Bereich von über etwa 70 × 10^–5 N/cm gehalten wird.

(J) Allgemeines Verfahren zur Messung des Zeta-Potentials: Das Zeta-Potential wurde unter Verwendung einer Probe, die aus einem 1/2 Zoll dicken Stapel von Bahnen ausgeschnitten worden war, gemessen.

Das Zeta-Potential wurde gemessen, indem man die Probe in einen Acryl-Filterhalter legte, in dem die Probe kompakt zwischen zwei Platindrahtsieben (100 × 100 mesh, d.h. 100 Drähte in beiden Richtungen pro Zoll) gehalten wurde. Die Maschen wurden unter Verwendung eines Kupferdrahts mit den Klemmen eines Spannungsmeßgeräts, Triplett Corporation Modell 3360 Volt-Ohm Meter, verbunden, wobei die Zulaufseite mit der positiven Klemme des Meßgeräts verbunden war. Man ließ eine Lösung mit gepuffertem pH-Wert durch die Probe bei einer Druckdifferenz von 45 Zoll Wassersäule über den Filterhalter hinweg fließen. Das ausströmende Produkt wurde gesammelt. Zur Messung beim pH- Wert 7 wurde eine gepufferte Lösung hergestellt, indem man 6 ml Puffer vom pH-Wert 7 (Fisher Scientific Co., Katalog Nr. SB108-500) und 5 ml Puffer vom pH-Wert 7,4 (Fisher Scientific Co., Katalog Nr. SB110-500) zu 1 Liter pyrogenfreiem, entionisiertem Wasser gab. Für Messungen beim pH-Wert 9 wurde eine gepufferte Lösung hergestellt, indem man 6 ml Puffer vom pH-Wert 9 (Fisher Scientific Co., Katalog Nr. SB114-500) und 2 ml Puffer vom pH-Wert 10 (Fisher Scientific Co., Katalog Nr. SB116-500) zu 1 Liter pyrogenfreiem, entionisiertem Wasser gab. Das elektrische Potential quer zum Filterhalter wurde bei Strömung (etwa 30 Sekunden Strömungszeit waren zur Stabilisierung des Potentials erforderlich) gemessen und auf die Zellpolarisierung korrigiert, indem man davon das beim Beenden des Stroms gemessene elektrische Potential subtrahierte. Während der Strömungsdauer wurde der pH-Wert der Flüssigkeit unter Verwendung eines pH-Meßgeräts, Cole-Parmer Modell J-5994-10, das mit einem eingebauten pH-Fühler, Modell J-5993-90, ausgerüstet war, gemessen. Die Leitfähigkeit der Flüssigkeit wurde unter Verwendung eines Leitfähigkeitsmeßgeräts, Cole-Parmer, Modell J-1481-60, das mit einer Leitfähigkeits-Fließzelle, Modell J-1481-66, ausgerüstet war, gemessen. Sodann wurde das Spannungsmeßgerät umgepolt, und man ließ das ausströmende Produkt rückwärts durch den Filterhalter unter Anwendung einer Druckdifferenz von 45 Zoll Wassersäule fließen. Wie beim ersten Mal wurde das bei Strömung gemessene elektrische Potential auf die Zellpolarisierung korrigiert, indem man davon das bei unterbrochenem Strom gemessene elektrische Potential subtrahierte. Der Mittelwert der beiden korrigierten Potentiale wurde als Strömungspotential genommen.

Das Zeta-Potential des Mediums wurde aus dem Strömungspotential unter Anwendung der folgenden Beziehung abgeleitet (J. T. Davis et al., Interfacial Phenomena, Academic Press, New York, 1963):
zeta-Potential = 4πη / DP·E_S·λ
worin η die Viskosität der strömenden Lösung bedeutet, D die Dielektrizitätskonstante bedeutet, 1 die Leitfähigkeit bedeutet, E_S das Strömungspotential bedeutet und P den Druck in Querrichtung zur Probe während der Strömungsdauer bedeutet. Bei diesen Tests betrug der Wert für 4πη/DP 0,800. (K) Tangentiale Fließfiltration: Der hier verwendete Ausdruck "tangentiale Fließfiltration" bezieht sich auf das Durchleiten oder Zirkulieren einer biologischen Flüssigkeit in im allgemeinen paralleler oder tangentialer Richtung in Bezug auf die Oberfläche des Trennmediums.

Zusammenfassende Darstellung der Erfindung

In den Vorrichtungen und Verfahren der vorliegenden Erfindung wird eine Verarmung an Leukozyten in einer biologischen Flüssigkeit (z.B. PRC oder PRP) zum Zeitpunkt der Verarbeitung, die in den Vereinigten Staaten im allgemeinen innerhalb von etwa 6 bis 8 Stunden nach der Blutentnahme erfolgt, vorgenommen. Somit werden beim Übertragen einer biologischen Flüssigkeit aus dem Beutel, in dem sie enthalten ist, Leukozyten durch das entsprechende poröse Medium entfernt und eine an Leukozyten verarmte biologische Flüssigkeit wird im Satellitenbeutel gewonnen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der Figurenbeschreibung.

Erfindungsgemäße Verfahren und Systeme umfassen ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen, das die Passage einer Komponente der biologischen Flüssigkeit ermöglicht, jedoch die Passage von weiteren Komponenten durch das Medium verhindert, wodurch die Notwendigkeit einer kontinuierlichen Überwachung durch eine Bedienungsperson entfällt und der Wirkungsgrad der Trennung der biologischen Flüssigkeit, wie Vollblut, in eine oder mehrere Komponenten erhöht wird.

Vorzugsweise wird ein System bereitgestellt, bei dem eine biologische Flüssigkeit, wie Vollblut, zur Bildung von PRP und PRC verarbeitet wird. PRP erfährt eine Verarmung an Leukozyten, indem man zwischen dem Blutsammelbeutel und einem ersten Satellitenbeutel mindestens ein poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRP anordnet; PRC erfährt eine Verarmung an Leukozyten, indem man zwischen dem Blutsammelbeutel und einem zweiten Satellitenbeutel mindestens ein poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRC anordnet.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt auch ein Zentrifugationssystem, bei dem eine (oder beide) der zwischengeschalteten Filteranordnungen zur Verarmung an Leukozyten in Zusammenwirkung mit einem Zentrifugenbecher so angeordnet wird oder werden, daß die Filteranordnung, das poröse Medium in der Filteranordnung und die Blutbeutel nicht durch die während des Zentrifugationsverfahrens erzeugten sehr großen Kräfte beschädigt werden.

Ferner können vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verfahren und Systeme einen Gasauslaß umfassen, der einen Austritt des im System möglicherweise vorhandenen Gases aus dem System ermöglicht. Solche Verfahren und Systeme können vorzugsweise auch einen Gaseinlaß umfassen, der den Zutritt von Gas in das System ermöglicht, um eine biologische Flüssigkeit zu gewinnen, die während der Verarbeitung eingeschlossen oder festgehalten worden sein kann.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung umfaßt auch die Behandlung einer biologischen Flüssigkeit unter nicht-zentrifugaler Abtrennung von mindestens einer Komponente aus der biologischen Flüssigkeit, z.B. die Behandlung von PRP zur Bildung von Plasma und PC oder die Abtrennung von Plasma aus Vollblut. Erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtungen bedienen sich eines Trennmediums, das die Passage einer Komponente der biologischen Flüssigkeit, wie Plasma, ermöglicht, jedoch die Passage von anderen Komponenten, wie Blutplättchen oder roten Blutkörperchen, durch das Medium verhindert, wodurch die Notwendigkeit einer scharfen ("hard-spin") Zentrifugation als Verarbeitungsstufe entfällt. Ein tangentialer Strom einer biologischen Flüssigkeit parallel zur Zulaufoberfläche des Trennmediums ermöglicht die Passage von Plasma durch das Medium, wobei die Tendenz von zellulären Komponenten oder Blutplättchen zur Haftung an der Oberfläche des Mediums vermindert wird, was eine Verhinderung der Passage von Blutplättchen durch das Trennmedium unterstützt. Von der Hydrodynamik eines Stroms parallel zu einer Oberfläche wird tatsächlich angenommen, daß sie so beschaffen ist, daß während des Fließvorgangs parallel zur Oberfläche die Blutplättchen einen Spin entwickeln, der bewirkt, daß sie an der Oberfläche gewonnen werden können.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verarbeitungssystems für eine biologische Flüssigkeit, wobei die biologische Flüssigkeit durch zentrifugale Abtrennung in Komponenten aufgetrennt wird.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verarbeitungssystems für eine biologische Flüssigkeit, das eine Vorrichtung zur nicht-zentrifugalen Abtrennung umfaßt.

3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform, die einen Gaseinlaß und einen Gasauslaß umfaßt.

4 zeigt eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Filteranordnung, eines Zentrifugenbechers und einer Haltevorrichtung, um die Filteranordnung in geeigneter Stellung am Becher zu halten.

5 zeigt einen Aufriß einer Ausführungsform der Erfindung.

6 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform der Erfindung, wobei der erste Flüssigkeits-Fließweg in einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung dargestellt ist.

7 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A--A von 6.

8 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie B--B von 6.

9 zeigt einen Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform, wobei der zweite Flüssigkeits-Fließweg in einer erfindungsgemäßen Trennvorrichtung dargestellt ist.

10 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie C--C von 9.

11 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie D--D von 9.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung beinhaltet eine Anordnung zum Sammeln und Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit, vorzugsweise Blut, umfassend einen ersten Behälter und einen zweiten Behälter, sowie eine Leitung zur Verbindung des ersten Behälters mit dem zweiten Behälter; und mindestens einen dritten Behälter und eine Leitung zur Verbindung des ersten Behälters mit dem dritten Behälter; wobei zwischen dem ersten Behälter und einem zweiten Behälter mindestens ein erstes poröses Medium angeordnet ist; und wobei zwischen dem ersten Behälter und einem dritten Behälter mindestens ein zweites poröses Medium angeordnet ist. Beim ersten porösen Medium kam es sich um ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen, oder um eine Anordnung, die ein Medium zur Verarmung an Leukozyten und ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen umfaßt, handeln. Beim zweiten porösen Medium kann es sich um ein Medium zur Verarmung an Leukozyten handeln, das gegebenenfalls ein Mikroaggregat-Filterelement und/oder ein Gel-Vorfilterelement umfaßt. Wie nachstehend ausführlicher gezeigt, kann die Anordnung ferner weitere Behälter, poröse Medien und Leitungen zur Verbindung der Behälter und der porösen Medien umfassen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Blutsammel- und Verarbeitungsanordnung miteinander mit einer Leitung verbundene Behälter und ein in der Leitung zwischengeschaltetes poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRC, wobei das poröse Medium einen CWST-Wert von mehr als etwa 53 × 10^–5 N/cm aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Blutsammel- und Verarbeitungsanordnung miteinander mit einer Leitung verbundene Behälter und ein in der Leitung zwischengeschaltetes poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRP, wobei das poröse Medium einen CWST-Wert von mehr als etwa 70 × 10^–5 N/cm aufweist.

Die Erfindung umfasst vorzugsweise auch ein System zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit, umfassend einen ersten Behälter; ein erstes poröses Medium mit einem Barrieremedium für rote Blutkörperchen, das mit dem ersten Behälter in Verbindung steht und einen ersten Fließweg definiert; und ein zweites poröses Medium mit einem Medium zur Entfernung von Leukozyten, das mit dem ersten Behälter in Verbindung steht und einen zweiten Fließweg definiert.

Wie nachstehend ausführlicher gezeigt, kann das System auch weitere Behälter, Fließwege und poröse Medien umfassen.

Die Erfindung umfasst vorzugsweise auch ein Verfahren zum Gewinnen und Verarbeiten von Blut, umfassend das Sammeln von Vollblut in einem Behälter; das Zentrifugieren des Vollbluts; das Durchleiten der überstehenden Schicht des zentrifugierten Bluts durch ein erstes poröses Medium, wobei das erste poröse Medium mindestens ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen und ein Medium zur Entfernung von Leukozyten in Kombination mit einem Barrieremedium für rote Blutkörperchen umfaßt; und das Durchleiten der Sedimentschicht des zentrifugierten Bluts durch ein zweites poröses Medium, wobei das zweite poröse Medium ein Medium zur Entfernung von Leukozyten umfaßt.

Die Erfindung umfasst vorzugsweise auch ein Verfahren zum Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit, umfassend das Auspressen einer biologischen Flüssigkeit aus einem ersten Behälter in ein erstes poröses Medium, das ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen umfaßt; und das Auspressen einer biologischen Flüssigkeit aus dem ersten Behälter in ein zweites poröses Medium. Wie nachstehend ausführlicher gezeigt, kann das Verfahren auch das Verarbeiten der Flüssigkeit durch zusätzliche Behälter, Fließwege und poröse Medien umfassen.

Ein beispielhaftes System zum Gewinnen und Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit ist in 1 gezeigt. Das System zur Verarbeitung der biologischen Flüssigkeit ist allgemein mit 10 bezeichnet. Es kann folgendes umfassen: einen ersten Behälter oder Sammelbeutel 11, eine Nadel oder Kanüle 1, die zur Einführung in den Spender geeignet ist; eine fakultative Barriereanordnung 12 für rote Blutkörperchen; eine erste Anordnung 13 zur Entfernung von Leukozyten; einen zweiten Behälter (erster Satellitenbeutel) 41; einen fakultativen vierten Behälter (dritter Satellitenbeutel) 42; eine zweite Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten; und einen dritten Behälter (zweiter Satellitenbeutel) 18. Die einzelnen Anordnungen oder Behälter können durch Schläuche, vorzugsweise flexible Schläuche 20, 21, 25, 26, 27 oder 28 in Flüssigkeitsverbindung miteinander stehen. Die erste Anordnung zur Entfernung von Leukozyten umfaßt vorzugsweise ein poröses Medium zur Passage von PRP; die zweite Anordnung zur Entfernung von Leukozyten umfaßt vorzugsweise ein poröses Medium, das zur Passage von PRC geeignet ist. Ferner können im oder am Schlauch oder in den Sammel- und/oder Satellitenbeuteln ein Verschluß, Ventil, Klemme oder Übertragungs-Schenkelverschluß oder Kanüle (nicht abgebildet) angeordnet sein. Der Verschluß (oder die Verschlüsse) wird geöffnet, wenn Flüssigkeit zwischen den Beuteln transportiert werden soll.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Konfiguration handelt es sich bei dem in 2 gezeigten Blutverarbeitungssystem um das gleiche System wie in 1, mit der Ausnahme, daß der Bereich des Systems, der sich stromabwärts von der Anordnung 13 zur Entfernung von Leukozyten befindet, eine Trennanordnung 14 umfaßt, vorzugsweise eine nicht-zentrifugale Trennanordnung.
Gemäß einer in 3 gezeigten weiteren beispielhaften Konfiguration kann die Erfindung ferner mindestens einen Gaseinlaß 51, 53 und/oder mindestens einen Gasauslaß 52, 54 umfassen. Das System von 3 umfaßt einen ersten Behälter oder Sammelbeutel 11, der in Flüssigkeitsverbindung mit einer fakultativen Barriereanordnung 12 für rote Blutkörperchen, einem Gaseinlaß 53, einer Anordnung 13 zur Entfernung von Leukozyten und einem Gasauslaß 54 steht. Der erste Behälter 11 kann ebenfalls in Flüssigkeitsverbindung mit einem Gaseinlaß 51, einer Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten und einem Gasauslaß 52 stehen. Wie nachstehend ausführlicher gezeigt, kann die Anordnung auch zusätzliche Behälter, Fließwege und poröse Medien umfassen.
Eine beliebige Anzahl und Kombinationen von Anordnungen, porösen Medien, Behältern und Leitungen sind geeignet. Der Fachmann erkennt, daß die hier beschriebene Erfindung in unterschiedlichen Kombinationen, die ebenfalls unter die Erfindung fallen, neu verwirklicht werden kann.
Nachstehend werden die einzelnen Komponenten der Anordnung näher beschrieben.
Die Behälter, die in der Anordnung zur Verarbeitung von biologischen Flüssigkeiten verwendet werden, können aus beliebigen Materialien gefertigt sein, die mit einer biologischen Flüssigkeit, wie Vollblut, oder einer Blutkomponente verträglich sind und die eine Zentrifugations- und Sterilisationsumgebung aushalten können. Eine Vielzahl von derartigen Behältern ist aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise werden Sammel- und Satellitenbeutel für Blut typischerweise aus weichgemachtem Polyvinylchlorid hergestellt, z.B. aus mit Dioctylphthalat, Diethylhexylphthalat oder Trioctyltrimellitat weichgemachtem PVC. Die Beutel können auch aus einem Polyolefin, Polyurethan, Polyester und Polycarbonat hergestellt sein.
Beim hier verwendeten Ausdruck "Schlauch" kann es sich um eine beliebige Leitung oder eine Einrichtung handeln, die eine Flüssigkeitsverbindung zwischen den Behältern herstellt. Typischerweise wird der Schlauch aus dem gleichen flexiblen Material, wie er für die Behälter verwendet wird, hergestellt, vorzugsweise aus weichgemachtem PVC. Der Schlauch kann sich in das Innere des Behälters erstrecken und kann beispielsweise als Siphon verwendet werden. Es kann eine Anzahl von Schläuchen vorliegen, die eine Flüssigkeitsverbindung mit sämtlichen einzelnen Behältern gewährleisten. Die Schläuche können in verschiedener Weise eingerichtet sein. Beispielsweise können mindestens zwei Schläuche am Kopf des Sammelbeutels oder am Boden des Beutels oder jeweils ein Schlauch an jedem Ende des Beutels eingerichtet sein.
Zusätzlich können die Schläuche, Anordnungen, poröse Medien und Behälter so eingerichtet sein, daß sie unterschiedliche Fließwege definieren. Beispielsweise kann bei Verarbeitung von Vollblut das PRP entlang eines ersten Fließwegs fließen, z.B. durch die Barriereanordnung für rote Blutkörperchen (falls vorhanden), eine PRP-Leukozytenentfernungsanordnung und in einen Satellitenbeutel (z.B. einen zweiten Behälter). In ähnlicher Weise kann das PRC entlang eines zweiten Fließwegs fließen, z.B. durch die PRC-Leukozytenentfernungsanordnung und in einen Satellitenbeutel (z.B. einen dritten Behälter). Da unabhängige Fließwege vorhanden sein können, können biologische Flüssigkeiten (z.B. PRP und PRC) gleichzeitig oder nacheinander darin fließen.
Ein Verschluß, Ventil, Klemme, Übertragungsschenkelverschluß oder dgl. befindet sich typischerweise in oder am Schlauch. Die vorliegende Erfindung soll nicht auf den zur Fertigung der Behälter- oder der Behälter-Verbindungsleitung verwendeten Materialtyp beschränkt sein.
Die Zusammensetzung der verschiedenen porösen Medien hängt teilweise von der gewünschten Funktion, z.B. Blockierung von roten Blutkörperchen oder Leukozytenentfernung, ab. Eine bevorzugte Zusammensetzung der verschiedenen porösen Medien ist eine Matte oder Bahn aus Fasern, die vorzugsweise thermoplastisch sind. Die Fasern der porösen Medien können beliebige Fasern umfassen, die mit biologischen Flüssigkeiten verträglich sind. Es kann sich entweder um natürliche oder synthetische Fasern handeln. Erfindungsgemäß werden die Fasern vorzugsweise behandelt oder modifiziert, um den CWST-Wert zu erreichen oder zu erhöhen. Beispielsweise können die Fasern einer Oberflächenmodifikation unterzogen worden sein, um die kritische Benetzungsoberflächenspannung (CWST) der Fasern zu erhöhen. Beispielsweise weisen die behandelten oder unbehandelten Fasern, die im porösen PRC-Medium verwendet werden, einen CWST-Wert von mehr als etwa 53 × 10^–5 N/cm auf; für das poröse PRP-Medium liegt der Wert oberhalb von etwa 70 × 10^–5 N/cm. Ferner können die Fasern verklebt, verschmolzen oder anderweitig aneinander befestigt sein, oder sie können mechanisch verwoben sein. Weitere poröse Medien, z.B. geschäumte Kunststoffe mit offener Zellstruktur, die gemäß den vorstehenden Ausführungen einer Oberflächenmodifikation unterzogen worden sind, können in ähnlicher Weise verwendet werden.
Obgleich die porösen Medien aus beliebigen Materialien, die mit biologischen Flüssigkeiten verträglich sind, hergestellt werden können, kommt aus praktischen Erwägungen vor allem die Verwendung von handelsüblichen Materialien in Frage. Die erfindungsgemäßen porösen Medien werden vorzugsweise beispielsweise aus beliebigen synthetischen Polymeren gebildet, die zur Bildung von Fasern befähigt sind und als Substrat zum Pfropfen dienen können. Vorzugsweise soll das Polymere in der Lage sein, mit mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren unter dem Einfluß einer ionisierenden Strahlung zu reagieren, ohne daß die Matrix durch die Strahlung in erheblichem Umfang oder übermäßig nachteilig beeinflusst wird. Zu geeigneten Polymeren zur Verwendung als Substrat gehören ohne Beschränkung hierauf Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polysulfone, Acrylharze, Polyacrylnitrile, Polyaramide, Polyarylenoxide und -sulfide und Polymere und Copolymere aus halogenierten Olefinen und ungesättigten Nitrilen. Zu Beispielen gehören (ohne Beschränkung hierauf) Polyvinylidenfluorid, Polyethylen, Polypropylen, Celluloseacetat sowie Nylon 6 und 66. Bevorzugte Polymere sind Polyolefine, Polyester und Polyamide. Das am meisten bevorzugte Polymere ist Polybutylenterephthalat (PBT).
Die Oberflächeneigenschaften einer Faser können unmodifiziert oder nach einer Anzahl von Verfahren modifiziert sein, beispielsweise durch chemische Reaktion unter Einschluß einer nassen oder trockenen Oxidation; durch Beschichten der Oberfläche durch Abscheidung eines Polymeren darauf- oder durch Pfropfreaktionen, wobei die Substrat- oder Faseroberfläche vor oder während der Benetzung der Faseroberfläche mit einer Monomerlösung aktiviert wird, indem man sie einer Energiequelle, wie Wärme, einem Van der Graff-Generator, UV-Licht oder verschiedenen anderen Strahlungsformen aussetzt; oder indem man sie einer Gasplasmabehandlung unterwirft. Ein bevorzugtes Verfahren besteht in einer Pfropfreaktion unter Verwendung einer Gamma-Strahlung, beispielsweise aus einer Kobaltquelle.
Eine beispielhafte Strahlung-Pfropftechnik bedient sich mindestens eines Monomeren aus einer Vielzahl von Monomeren, die jeweils einen Ethylen- oder Acrylrest und eine zweite Gruppe umfassen, bei der es sich vorzugsweise um eine hydrophile Gruppe (z.B. -COOH oder -OH) handelt. Eine Pfropfung des faserigen Mediums kann auch durch Verbindungen erreicht werden, die eine ethylenisch ungesättigte Gruppe, z.B. einen Acrylrest, in Kombination mit einer Hydroxylgruppe enthalten, vorzugsweise mit Monomeren, wie Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) oder Acrylsäure. Die Verbindungen mit einem Gehalt an einer ethylenisch ungesättigten Gruppe können mit einem zweiten Monomeren kombiniert werden, wie Methylacrylat (MA), Methylmethacrylat (MMA) oder Methacrylsäure (MAA). MA oder MMA werden vorzugsweise dem zur Behandlung von PRC verwendeten Medium einverleibt. MAA wird vorzugsweise dem zur Behandlung von PRP verwendeten Medium einverleibt. Vorzugsweise beträgt das Monomeren-Gewichtsverhältnis von MAA zu HEMA im modifizierenden Gemisch etwa 0,01:1 bis etwa 0,5:1. Vorzugsweise beträgt das Monomeren-Gewichtsverhältnis von MA oder MMA zu HEMA im modifizierenden Gemisch etwa 0,01:1 bis etwa 0,4:1. Die Verwendung von HEMA trägt zu einem sehr hohen CWST-Wert bei. Analoge mit ähnlichen funktionellen Eigenschaften können ebenfalls verwendet werden, um die Oberflächeneigenschaften von Fasern zu modifizieren.
Es wurde beobachtet, daß poröse Medien, die einer Oberflächenbehandlung unter Verwendung von bestimmten pfropfenden Monomeren oder Kombinationen von Monomeren unterzogen worden sind, sich beim Bestimmen des CWST-Werts in Bezug auf die Spanne zwischen der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die absorbiert wird, und der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, die nicht absorbiert wird, unterschiedlich verhalten. Diese Spanne kann von weniger als 3 bis zu 20 oder mehr × 10^–5 N/cm variieren. Vorzugsweise weisen die Medien eine Spanne zwischen den Absorptions- und Nichtabsorptionswerten von etwa 5 oder weniger × 10^–5 N/cm auf. Diese Wahl spiegelt die größere Genauigkeit wider, mit der der CWST-Wert bei der Auswahl von engeren Spannen kontrolliert werden kann, obgleich auch Medien mit breiteren Spannen verwendet werden können. Die Anwendung einer engeren Spanne wird zur Verbesserung der Qualtitätskontrolle des Produkts bevorzugt.
Eine Strahlungspfropfung kann die Faser-Faser-Bindung in einem faserigen Medium verstärken. Infolgedessen kann ein faseriges Medium, das in unbehandeltem Zustand eine geringe oder keine Faser-Faser-Bindung aufweist, nach einer Strahlungspfropfung zur Erhöhung des CWST-Werts des Mediums eine beträchtliche Faser-Faser-Bindung aufweisen.
Für poröse Medien zur Verwendung mit einer biologischen Flüssigkeit, wie PRP, liegt ein bevorzugter Bereich des CWST-Werts der Faser vorzugsweise etwa oberhalb 70 × 10^–5 N/cm und typischerweise im Bereich von etwa 70 bis 115 × 10^–5 N/cm; ein besonders bevorzugter Bereich ist 90 bis 100 × 10^–5 N/cm und ein ganz besonders bevorzugter Bereich ist 93 bis 97 × 10^–5 N/cm. Ein bevorzugter Bereich für das Zeta-Potential (beim pH-Wert von Plasma (7,3)) beträgt etwa –3 bis etwa –30 Millivolt, ein stärker bevorzugter Bereich etwa –7 bis etwa –20 Millivolt und ein ganz besonders bevorzugter Bereich etwa –10 bis etwa –14 Millivolt.
In gepackten roten Blutkörperchen sowie in Vollblut sind die roten Blutkörperchen in Blutplasma, das eine Oberflächenspannung von etwa 73 × 10^–5 N/cm aufweist, suspendiert. Zur Verringerung des Leukozytengehalts von PRC ist ein CWST-Wert von mehr als etwa 53 × 10^–5 N/cm erwünscht. Der CWST-Wert kann typischerweise im Bereich von mehr als etwa 53 × 10^–5 N/cm bis etwa 115 × 10^–5 N/cm liegen, wobei die Erfindung aber dadurch nicht beschränkt sein soll. Ein bevorzugterer CWST-Wert liegt oberhalb von 60 × 10^–5 N/cm und ein ganz besonders bevorzugter CWST-Bereich beträgt etwa 62 × 10^–5 N/cm bis weniger als etwa 90 × 10^–5 N/cm.
Gegebenenfalls kann die Fließgeschwindigkeit der biologischen Flüssigkeit durch den Filter zur Erzielung einer Gesamtfließdauer von etwa 10 bis 40 Minuten eingestellt werden, indem man den Elementdurchmesser, die Elementdicke, den Faserdurchmesser und die Dichte entsprechend wählt und/oder indem man den Durchmesser des Schlauchs stromaufwärts und/oder stromabwärts vom Filter variiert. Bei diesen Fließgeschwindigkeiten kann ein Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung von mehr als 99,9% erreicht werden. Wenn es sich bei der verarbeiteten biologischen Flüssigkeit um PRP handelt, können diese Wirkungsgrade zu einem PC-Produkt mit weniger als etwa 0,1 × 10⁶ Leukozyten pro PC-Einheit, verglichen mit dem Zielwert von weniger als etwa 1 × 10⁶, führen.
Das poröse Medium zur Leukozytenentfernung aus PRC ist vorwiegend zur Anwendung an PRC, das aus gespendetem Blut innerhalb von etwa 8 Stunden nach der Blutentnahme erhalten worden ist, bestimmt. Es kann auch zur Filtration von PRC, das bei 4°C bis zu mehreren Wochen gelagert worden ist, verwendet werden; da aber die Gefahr einer Verstopfung während der Filtration mit der Lagerungsdauer ansteigt, kann diese Gefahr beispielsweise unter Anwendung von Vorfiltern, die den beschriebenen Medien vorausgehen, verringert werden.
Ein erfindungsgemäßes poröses PRC-Medium kann so hergestellt werden, daß es einen breiten Wirkungsgradbereich für die Leukozytenentfernung aufweist. Ist das poröse Medium aus Fasern von 2,6 μm zusammengesetzt und wiegt etwa
wobei rho = Faserdichte, g/cm³
und V = Hohlraumvolumen, %,
dann kann, wenn es zur Leukozytenentfernung aus PRC verwendet wird, der log des Wirkungsgrads, der definiert ist als das Verhältnis der Leukozytenkonzentration im Zufluß zur Leukozytenkonzentration im Abfluß, aus folgender Gleichung berechnet werden:
Bei den meisten Anwendungen ist es wünschenswert, die Fließzeit einer Einheit von PRC durch das poröse Medium bei Arbeiten unter Druck von etwa 30 bis 300 mg Hg auf weniger als etwa 30 bis 40 Minuten zu halten; um diese Fließgeschwindigkeit zu erreichen, soll die Vorrichtung vorzugsweise so konfiguriert sein, daß sich eine Fließfläche von etwa 30 bis 60 cm² ergibt.
Beispielsweise würde ein poröses Medium von 8,63 cm Durchmesser (Fläche = 58,5 cm²), das unter Verwendung von 7,7 g Fasern von 2,6 μm Durchmesser und 1,38 g/cm³ Dichte sowie einem Hohlraumvolumen von 76,5% hergestellt ist, die Bedingungen von Gleichung (3) erfüllen. Es ergäbe sich gemäß Gleichung (4) ein Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung von log 6. Somit ergäbe sich bei einer Konzentration im Zufluß von 10⁹ Leukozyten/Einheit eine Konzentration im Ausfluß von
In entsprechender Weise wäre bei einer Durchführung mit V = 88,2% unter Verwendung von Fasern von 2,6 μm Durchmesser und 1,38 g/cm³ Dichte das Gewicht des porösen Mediums gemäß Gleichung (3)
und für log Wirkungsgrad ergäbe sich gemäß Gleichung (4):
Somit ergäbe sich bei einer Leukozytenkonzentration im Zufluß von 10⁹ pro PRC-Einheit eine Konzentration im Ausfluß von
Die Gleichungen (3) und (4) sind auf Hohlraumvolumina im Bereich von etwa 73 bis 88,5% anwendbar, wobei die Spanne des Wirkungsgrads von etwa log 3 bis log 7 reicht.

Die Gleichungen (3) und (4) ergeben eine sehr nützliche Richtlinie zum Entwurf und Bau von optimalen oder nahezu optimalen PRC-Filtern bei begrenztem Experimentieraufwand; jedoch erkennt der Fachmann, daß Variationen an diesen Formeln und Modifikationen an den porösen Medien unter Erzielung von wertvollen Produkten vorgenommen werden können. Beispielhafte Modifikationen und ihre Wirkung auf das Verhalten der porösen Medien sind nachstehend zusammengestellt:

Gewünschte Filtereigenschaften	Veränderungen von Gleichungen (3) und (4)
Erhöhter Wirkungsgrad	– Verringerung Faserdurchmessers
der Leukozytenentfernung	– Erhöhung des Fasergewichts
	– Verringerung des Hohlraumvolumens
Abnahme der Wahrscheinlichkeit	– Vergrößerung der Fläche
einer Verstopfung	des Filterelements
	– Durchführung einer Vorfiltration
	– Erhöhung des Hohlraumvolumens
Verringerung des inneren	– Verringerung des Hohlraumvolumens
Ruhevolumens	– Weglassen der Vorfiltration
	– Verwendung von feineren Fasern
Erhöhung der Fließgeschwindigkeit
des PRC	– Bearbeitung des Bluts in der Weise, daß
	das PRC einen niederen Hämatokrit und
	somit eine geringere Viskosität aufweist
	– Anwendung eines höheren Gefälles beim
	Filtrieren
	– Erhöhung der Filterfläche bei
	gleichzeitiger Verringerung der Dicke
	– Vergrößerung des Hohlraumvolumens des
	Filterelements
Beständigkeit gegen	– Verringerung des Hohlraumvolumens
höhere angelegte	des Elements
Druckdifferenzen	– Verwendung von gröberen Fasern
	(unter Inkaufnahme eines verminderten
	Wirkungsgrads)
	– Verwendung von Fasern mit einem
	höheren Modul

Barrieremedium für rote Blutkörperchen
Barriereanordnungen für rote Blutkörperchen, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt sind und beispielsweise zwischen dem Blutsammelbeutel und dem PRP-Beutel angeordnet sind, entfernen im allgemeinen etwa 85 bis 99% oder mehr der eintretenden Leukozyten, was eine Entfernungsrate darstellt, die möglicherweise nicht ausreicht, in zuverlässiger Weise auf eine Restleukozytenzahl von weniger als 10⁶ Leukozyten pro PC-Einheit zu gelangen. Eine Hauptfunktion dieser Anordnung ist jedoch die Wirkung als ein automatisches "Ventil" während des Dekantiervorgangs durch augenblickliches Beenden des Stroms einer biologischen Flüssigkeit, z.B. der überstehenden Schicht (wie PRP), zum Zeitpunkt, an dem die roten Blutkörperchen in Kontakt mit dem eine poröse Oberfläche aufweisenden porösen Medium gelangen. Der Mechanismus dieser ventilähnlichen Wirkung ist nicht ganz klar, es kann sich jedoch um eine Aggregation der roten Blutkörperchen beim Erreichen der porösen Oberfläche handeln, wobei eine Barriere gebildet wird, die ein weiteres Fließen der überstehenden Schicht durch das poröse Medium verhindert oder blockiert.
Eine Aggregation der roten Blutkörperchen beim Kontakt mit dem porösen Filter scheint im Zusammenhang mit dem CWST-Wert und/oder mit anderen, weniger klaren Oberflächeneigenschaften der Faser, die durch das hier beschriebene Verfahren zum Modifizieren der Fasern auftreten, zu stehen. Diese Theorie für den vorgeschlagenen Mechanismus wird durch die Tatsache gestützt, daß es Filter gibt, die hochwirksam für die Entfernung von Leukozyten aus Suspensionen von menschlichen roten Blutkörperchen sind und Porengrößen von 0,5 μm aufweisen, durch die rote Blutkörperchen frei und vollständig ohne Verstopfung hindurchgehen, wenn ein Druck in einer gleichen Größenordnung, wie er erfindungsgemäß angewandt wird, angelegt wird.
Andererseits bewirken die erfindungsgemäßen Filter, die typischerweise Porendurchmesser von mehr als etwa 0,5 μm aufweisen, ein abruptes Abbrechen des Stroms der roten Blutkörperchen, wenn das poröse Medium in Kontakt mit den roten Blutkörperchen kommt. Dies läßt darauf schließen, daß die ventilähnliche Wirkung nicht mit der Porengröße oder einem Filtrationsmechanismus in Beziehung steht oder durch diese verursacht wird. Der Mechanismus dieser ventilähnlichen Wirkung ist nicht ganz klar, es kann sich jedoch um eine mit dem Zeta-Potential in Zusammenhang stehende Aggregation von roten Blutkörperchen handeln, wenn diese die Filteroberfläche erreichen und eine Barriere bilden, die ein weiteres Fließen einer biologischen Flüssigkeit mit einem Gehalt an roten Blutkörperchen durch das poröse Medium verhindert oder blockiert.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Filteranordnung für rote Blutkörperchen einen bevorzugten Bereich für die Faseroberfläche von etwa 0,04 bis etwa 0,3 m² und insbesondere von etwa 0,06 bis etwa 0,20 m². Ein bevorzugter Bereich für die Strömungsfläche des porösen Mediums beträgt etwa 3 bis etwa 8 cm² und insbesondere etwa 4 bis etwa 6 cm². Ein bevorzugter Bereich für das Hohlraumvolumen beträgt etwa 71 bis etwa 83% und ein besonders bevorzugter Bereich etwa 73 bis etwa 80%. Aufgrund ihrer geringen Größe weist eine bevorzugte Vorrichtung gemäß dieser Variation der Erfindung typischerweise ein niedriges Ruhevolumen auf. Beispielsweise hält bei Verarbeitung von PRP als biologischer Flüssigkeit die Vorrichtung gemäß dieser Abänderung der Erfindung intern nur etwa 0,5 bis etwa 1 cm³ PRP zurück, was einen Verlust von weniger als 0,5% Blutplättchen bedeutet.
Gemäß einer weiteren Abänderung der Vorrichtungen der Erfindung wird das von einer einzigen Einheit von etwa 450 cm³ Humanblut abgeleitete PRP typischerweise während einer Fließzeit von etwa 10 bis 40 Minuten durch einen Filter mit einem porösen Medium, der vorzugsweise gepfropfte Fasern umfaßt, bei einer Oberfläche im Bereich von etwa 0,08 bis etwa 1,0 m² und insbesondere etwa 0,1 bis 0,7 m² und einem Hohlraumvolumen im Bereich von etwa 50 bis etwa 89% und insbesondere von etwa 60 bis etwa 85% durchgeleitet. Das Filterelement weist vorzugsweise eine echte Zylinderform mit einem Verhältnis von Durchmesser zu Dicke von vorzugsweise im Bereich von etwa 7:1 bis etwa 40:1 auf. Der Bereich des Faserdurchmessers beträgt etwa 1,0 bis etwa 4 μm und liegt insbesondere im Bereich von etwa 2 bis etwa 3 μm. Im Bezug auf die vorstehende Abänderung der Erfindung wird diese Abänderung mit einer höheren Faseroberfläche, einer höheren Strömungsfläche des porösen Mediums, einer geringeren Dichte des porösen Mediums und einem erhöhten Hohlraumvolumen durchgeführt.
Alle diese Parameter können variiert werden; beispielsweise können der Durchmesser des porösen Mediums verringert und die Dicke erhöht werden, wobei die Gesamtmenge der Fasern beibehalten wird, oder der Faserdurchmesser kann unter Steigerung der Gesamtmenge der Fasern vergrößert werden, oder die Fasern können anstelle einer Vorformung zu einer zylindrischen Scheibe gepackt werden. Derartige Abänderungen fallen unter den Bereich der Erfindung.
Eine weitere Abänderung der Erfindung kann ein poröses Medium umfassen, bei dem der stromaufwärts gelegene Bereich eine höhere Dichte als der stromabwärts gelegene Bereich aufweist. Beispielsweise kann das poröse Medium eine stromaufwärts gelegene Schicht von höherer Dichte, um den Durchgang von roten Blutkörperchen zu blockieren, und eine stromabwärts gelegene Schicht von geringerer Dichte zur Entfernung von Leukozyten aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Fasern einer Oberflächenmodifikation entsprechend den vorstehenden Versionen unterzogen worden, wobei aber die Fläche des Faserelements erhöht und gleichzeitig die Dichte etwas verringert ist. Auf diese Weise wird das automatische Blockieren des Stroms beim Kontakt mit roten Blutkörperchen mit einem sehr hohen Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung kombiniert.
Ein bevorzugter Bereich für die Faserfläche bei dieser Abänderung der Erfindung beträgt etwa 0,3 bis etwa 2,0 m² und insbesondere etwa 0,35 bis etwa 0,6 m². Die Obergrenze der Faserfläche spiegelt das Bedürfnis zur Beendigung der Filtration innerhalb einer relativ kurzen Zeitspanne wider und kann erhöht werden, wenn längere Filtrationszeiten akzeptabel sind. Ein bevorzugtes Hohlraumvolumen für die Barriereanordnung für rote Blutkörperchen liegt im Bereich von etwa 71 bis etwa 83% und insbesondere von etwa 75 bis etwa 80%. Ein bevorzugter Strömungsquerschnitt liegt im Bereich von etwa 2,5 bis etwa 10 cm² und insbesondere von etwa 3 bis etwa 6 cm². Wirkungsgrade der Leukozytenentfernung von mehr als etwa 99,9%, was einem durchschnittlichen restlichen Leukozytengehalt pro Einheit von weniger als etwa 0,5 × 10⁶ entspricht, lassen sich erreichen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein poröses Medium zur Anwendung an einer biologischen Flüssigkeit, wie einer überstehenden Schicht (z.B. PRP), den im US-Patent 4,880,548 beschriebenen Vorrichtungstyp, der hier durch Verweis zum Gegenstand der Beschreibung gemacht wird, umfassen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann ein poröses Medium zur Anwendung an einer biologischen Flüssigkeit, wie einer Sedimentschicht (z.B. PRC) den Vorrichtungstyp umfassen, der im US-Patent 4,925,572 und im US-Patent 4,923,620, die beide durch Verweis zum Gegenstand der Beschreibung gemacht werden, beschrieben ist.
Wie vorstehend erwähnt, kann die Sedimentschicht, wie PRC, beim Auspressen aus dem Sammelbeutel durch eine Vorrichtung mit einem Element zur Leukozytenentfernung bearbeitet werden, um den Leukozytengehalt der Sedimentschicht zu verringern. Erfindungsgemäß umfaßt das poröse Medium zur Entfernung von Leukozyten aus der gepackten Erythrozytenkomponente einer biologischen Flüssigkeit ein Element zur Entfernung von Leukozyten oder poröses Medium. Das bevorzugte Element ist typischerweise unter Verwendung von durch Bestrahlung gepfropften, schmelzgeblasenen Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 1 bis etwa 4 μm und vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 3 μm hergestellt. Eine Polybutylenterephthalat (PBT)-Bahn, die ein bevorzugtes Material darstellt, kann unter Wärme auf ein Hohlraumvolumen von etwa 65 bis etwa 90% und vorzugsweise von etwa 73 bis etwa 88,5% gepreßt werden.
Trennanordnung
Die vorliegende Erfindung umfasst vorzugsweise die Abtrennung von einer oder mehreren Komponenten aus einer biologischen Flüssigkeit. Erfindungsgemäß kann eine biologische Flüssigkeit, insbesondere Blut, einem Trennmedium ausgesetzt werden, das sich zum Durchleiten von mindestens einer Komponente der biologischen Flüssigkeit, insbesondere von Plasma, nicht aber von anderen Komponenten der biologischen Flüssigkeit, insbesondere von Blutplättchen und/oder roten Blutkörperchen eignet. Eine Verstopfung des Trennmediums durch diese anderen Komponenten wird minimiert oder verhindert.
Bei der Ausführungsform der Erfindung, die eine Trennanordnung 14, vorzugsweise eine nicht-zentrifugale Trennvorrichtung, umfaßt, kann die überstehende Schicht (z.B. PRP) durch eine Anordnung zur Entfernung von Leukozyten geleitet werden und anschließend durch die nicht-zentrifugale Trennvorrichtung 14 geleitet werden, wo sie verarbeitet und in Komponenten aufgetrennt werden kann, die dann getrennt in einem Behälter 15 und einem Behälter 16 gewonnen werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann PRP als überstehende Flüssigkeit in Plasma und Blutplättchenkonzentrat aufgetrennt werden, wenn das PRP die nicht-zentrifugale Trennvorrichtung passiert.
Wie in 5 gezeigt, umfaßt eine bevorzugte Trennvorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Gehäuse 210 mit ersten und zweiten Bereichen 210a, 210b, die auf beliebige zweckmäßige Weise miteinander verbunden sind. Beispielsweise können die ersten und zweiten Gehäusebereiche 210a, 210b mittels eines Klebstoffs, eines Lösungsmittels oder einer oder mehrerer Verbindungsstücke verbunden sein. Das Gehäuse 210 weist auch einen Einlaß 211 und einen ersten und zweiten Auslaß 212 bzw. 213 auf, so daß ein erster Flüssigkeits-Fließweg 214 zwischen dem Einlaß 211 und dem ersten Auslaß 212 und einer zweiter Flüssigkeits-Fließweg 215 zwischen dem Einlaß 11 und dem zweiten Auslaß 13 entstehen. Ein Trennmedium 216 mit ersten und zweiten Flächen 216a, 216b ist im Innern des Gehäuses 210 zwischen den ersten und zweiten Gehäusebereichen 210a, 210b, angeordnet. Ferner ist das Trennmedium 216 parallel zum ersten Flüssigkeits-Fließweg 214 und quer zum zweiten Flüssigkeits-Fließweg 215 angeordnet.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auf verschiedene Weise ausgebildet sein, um einen maximalen Kontakt der biologischen Flüssigkeit mit der ersten Oberfläche 216a des Trennmediums 216 zu gewährleisten und eine Verstopfung an der ersten Oberfläche 216a des Trennmediums zu vermindern oder zu beseitigen. Beispielsweise kann die Trennvorrichtung eine erste flache Kammer umfassen, die der ersten Oberfläche 216a des Trennmediums 216 gegenüberliegt. Die erste Kammer kann eine Anordnung von Rippen umfassen, die den Fluß der biologischen Flüssigkeit über die gesamte erste Oberfläche 216a des Trennmediums 216 verteilen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die erste Kammer eine oder mehrere Kanäle, Rillen, Leitungen, Durchgänge oder dgl. umfaßt, die serpentinenförmig, parallel oder gekrümmt sein können oder verschiedene andere Konfigurationen aufweisen können.
Die Flüssigkeits-Fließkanäle können eine beliebige geeignete Bauweise und Konstruktion aufweisen. Beispielsweise können die Kanäle einen rechteckigen, dreieckigen oder halbkreisförmigen Querschnitt und eine konstante Tiefe aufweisen. Vorzugsweise weisen die Kanäle einen rechteckigen Querschnitt auf und variieren in der Tiefe, beispielsweise zwischen dem Einlaß 211 und dem Auslaß 212.
In der in den 6, 7 und 8 gezeigten Ausführungsform ist der Einlaß 211 des Gehäuses 210 mit den serpentinenförmigen Flüssigkeits-Fließkanälen 220, 221 und 222 verbunden, die der ersten Oberfläche 216a des Trennmediums 216 gegenüberliegen. Diese Kanäle 220–222 trennen den eintretenden Strom der biologischen Flüssigkeit in getrennte Fließwege, die tangential zur ersten Oberfläche 216a des Trennmediums 216 verlaufen. Die sich entlang der ersten Oberfläche 216a erstreckenden serpentinenförmigen Flüssigkeits-Fließkanäle 220, 221 und 222 können am ersten Auslaß 212 des Gehäuses 210 wiedervereinigt werden.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch verschiedenartig angeordnet sein, um den Gegendruck auf das Trennmedium 216 zu minimieren und eine ausreichend hohe Fließgeschwindigkeit zum zweiten Auslaß 212 zu gewährleisten, mit dem Ziel, eine Belagbildung an der Oberfläche 216a unter Minimierung des Ruhevolumens zu verhindern. Die Trennvorrichtung umfaßt eine zweite flache Kammer, die der zweiten Oberfläche 216b des Trennmediums 216 gegenüberliegt. Wie die erste Kammer kann auch die zweite Kammer eine Anordnung von Rippen umfassen oder kann einen oder mehrere Kanäle, Rillen, Leitungen, Durchgänge oder dgl, aufweisen, die serpentinenförmig, parallel oder gekrümmt sein können oder verschiedene andere Anordnungen aufweisen können.
Die Flüssigkeits-Fließkanäle können eine beliebige geeignete Bauweise und Konstruktion aufweisen. Beispielsweise können sie einen rechteckigen, halbkreisförmigen oder dreieckigen Querschnitt und eine konstante oder variable Tiefe aufweisen. In der in den 9-11 gezeigten Ausführungsform liegen mehrere serpentinenförmige Flüssigkeits-Fließkanäle 231, 232, 233, 234 und 235 der zweiten Oberfläche 216b des Trennmediums 216 gegenüber. Die sich entlang der zweiten Oberfläche 216b erstreckenden serpentinenförmigen Flüssigkeits-Fließkanäle 231–235 können am zweiten Auslaß 213 wiedervereinigt werden.
Rippen, Wände oder Vorsprünge 241, 242 können zur Definition der Kanäle 220–222, 231–235 der ersten und zweiten Kammer herangezogen werden und/oder können das Trennmedium 216 innerhalb des Gehäuses 210 tragen oder in Position halten. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind in der zweiten Kammer mehr Wände 242 als in der ersten Kammer vorhanden, um eine Deformation des Trennmediums 216 aufgrund des Druckunterschieds im Separationsmedium zu verhindern.
Beim Einsatz wird eine biologische Flüssigkeit, z.B. Vollblut oder PRP, unter ausreichendem Druck in den Einlaß 211 des Gehäuses 210 aus einer beliebigen geeigneten Quelle für die biologische Flüssigkeit eingeführt. Beispielsweise kann die biologische Flüssigkeit aus einer Spritze in den Einlaß 211 eingespritzt werden oder sie kann in den Einlaß 211 aus einem flexiblen Beutel unter Anwendung eines Schwerkraftgefälles, einer Druckmanschette oder einer Auspreßvorrichtung gepreßt werden. Aus dem Einlaß 211 gelangt die biologische Flüssigkeit in die Kanäle 220–222 der ersten Kammer und passiert tangential oder parallel die erste Oberfläche 216a des Trennmediums 216 auf dem Weg zum ersten Auslaß 212 über den ersten Flüssigkeits-Fließweg 214. Mindestens eine Komponente der biologischen Flüssigkeit, z.B. Plasma, passiert das Trennmedium 216, gelangt in die Kanäle 231–235 der zweiten Kammer und wird über den zweiten Flüssigkeits-Fließweg 215 zum zweiten Auslaß 213 geleitet. Mit Fortbewegung der biologischen Flüssigkeit entlang des Fließwegs 214 tangential oder parallel zur ersten Oberfläche 216a des Trennmediums 216 tritt immer mehr Plasma durch das Trennmedium 216 hindurch. Eine plasmaverarmte Flüssigkeit tritt sodann aus dem Gehäuse 210 am ersten Auslaß 212 aus und wird in einem Behälter 217 gesammelt, während Plasma das Gehäuse 210 am zweiten Auslaß 213 verläßt und in einem weiteren Behälter 218 gewonnen wird.
Obgleich beliebige biologische Flüssigkeiten mit einem Gehalt an Plasma erfindungsgemäß verwendet werden können, ist die vorliegende Erfindung besonders gut geeignet zur Anwendung auf Blut und Blutprodukte, insbesondere Vollblut oder PRP. Behandelt man PRP nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können PC und blutplättchenfreies Plasma ohne Zentrifugation des PRP und die damit verbundenen, vorstehend erörterten Nachteile erhalten werden. In ähnlicher Weise kann blutplättchenfreies Plasma aus Vollblut erhalten werden. Die biologische Flüssigkeit kann in einer beliebigen geeigneten Menge, die dem Fassungsvermögen der gesamten Vorrichtung entspricht, und durch beliebige geeignete Mittel zugeführt werden, z.B. in einem absatzweisen Betrieb, indem man beispielsweise einen mit einer Auspreßvorrichtung (Expressor) oder einer Spritze verbundenen Blutbeutel verwendet, oder in einem kontinuierlichen Betrieb, beispielsweise als Teil eines Aphäresesystems. Zu Beispielen für eine Quelle von biologischen Flüssigkeiten gehören eine Spritze 219 gemäß 5 oder ein System zur Gewinnung oder Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit, wie es beispielsweise in der US-Anmeldung 07/609,654, Einreichetag 6. November 1990, die durch Verweis zum Gegenstand der vorliegenden Beschreibung gemacht wird, beschrieben ist. Eine Quelle für eine biologische Flüssigkeit kann auch ein Aphärese-System umfassen und/oder kann ein System umfassen, bei dem eine biologische Flüssigkeit durch das System im Kreislauf geführt wird.
Das Trennmedium und das Gehäuse können aus beliebigen geeigneten Materialien und von beliebiger geeigneter Formgebung sein, und das Trennmedium kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf beliebige geeignete Weise angeordnet sein, sofern der Strom der biologischen Flüssigkeit in tangentialer oder paralleler Richtung zum Trennmedium so weitgehend aufrechterhalten wird, daß eine wesentliche Haftung von Blutplättchen an der Trennmembran vermieden oder minimiert wird. Von der Hydrodynamik des parallel zu einer Oberfläche verlaufenden Stroms wird tatsächlich angenommen, daß sie so beschaffen ist, daß während des parallel zu der Oberfläche verlaufenden Flusses die Blutplättchen einen Spin entwickeln, der sie von der Oberfläche fernhält. Während die bevorzugte Vorrichtung einen Einlaß und zwei Auslässe aufweist, können andere Gestaltungen herangezogen werden, ohne die einwandfreie Funktionsweise der Vorrichtung nachteilig zu beeinflussen. Beispielsweise können Mehrfacheinlässe für eine biologische Flüssigkeit eingesetzt werden, sofern die biologische Flüssigkeit tangential zur Fläche des Trennmediums fließt. Das Plasma kann vorzugsweise in einem Bereich, der vom Trennmedium abgetrennt ist, gelagert werden, um einen möglichen Rückfluß des Plasmas durch das Trennmedium hindurch in die an Plasma verarmte Flüssigkeit zu vermeiden.
Der Fachmann erkennt, daß die Haftung von Blutplättchen durch Einwirkung auf beliebige von zahlreichen Faktoren gesteuert oder beeinflusst werden kann: Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms, Gestaltung des Kanals, Tiefe des Kanals, Variation der Kanaltiefe, Oberflächeneigenschaften des Trennmediums, glatte Beschaffenheit der Oberfläche des Mediums und/oder Winkel, mit dem die Flüssigkeit durch die Fläche des Trennmediums fließt sowie andere Faktoren. Beispielsweise ist vorzugsweise die Geschwindigkeit des ersten Flüssigkeitsstroms ausreichend hoch, um Blutplättchen von der Oberfläche des Trennmediums zu entfernen. Ohne damit eine Beschränkung vornehmen zu wollen, hat sich eine Geschwindigkeit von mehr als etwa 30 cm/s als angemessen erwiesen.
Die Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms kann auch durch das Volumen der biologischen Flüssigkeit, durch Variation der Kanaltiefe und durch die Kanalbreite beeinflußt werden. Beispielsweise kann die Kanaltiefe von etwa 0,25 Zoll bis etwa 0,001 Zoll variieren, wie in 7 gezeigt ist. Der Fachmann erkennt, daß eine gewünschte Geschwindigkeit durch Einwirken auf diese und andere Elemente erreicht werden kann. Ferner haften möglicherweise Blutplättchen an einem Trennmedium mit einer glatten Oberfläche nicht so leicht wie an einer Membran mit einer rauheren Oberfläche.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Trennmedium eine poröse Membran, die zum Durchtritt von Plasma geeignet ist. Das hier verwendete Trennmedium kann (ohne Beschränkung hierauf) polymere Fasern (einschließlich Hohlfasern), polymere Fasermatrices, polymere Membranen und feste poröse Medien umfassen. Die bevorzugten Trennmedien entfernen Plasma aus einer biologischen Lösung mit einem Gehalt an Blutplättchen, typischerweise Vollblut oder PRP, ohne daß sie proteinhaltige Blutkomponenten entfernen und ohne daß sie einer wesentlichen Menge an Blutplättchen den Durchgang erlauben.
Ein bevorzugtes Trennmedium weist vorzugsweise eine durchschnittliche Porengröße auf, die allgemein oder eigentlich kleiner als die durchschnittliche Größe von Blutplättchen ist, und vorzugsweise haften Blutplättchen nicht an der Oberfläche des Trennmediums, wodurch eine Blockierung von Poren vermindert wird. Das Trennmedium soll ferner eine geringe Affinität für proteinhaltige Komponenten in der biologischen Flüssigkeit, wie PRP, aufweisen. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, daß die an Blutplättchen arme Lösung, z.B. blutplättchenfreies Plasma, eine normale Konzentration an proteinhaltigen Gerinnungsfaktoren, Wachstumsfaktoren und anderen erforderlichen Bestandteilen aufweist. Zur Trennung von etwa einer Einheit Vollblut kann eine typische bevorzugte Trennvorrichtung eine effektive Porengröße aufweisen, die kleiner als die Durchschnittsgröße von Blutplättchen ist, typischerweise weniger als etwa 4 μm und vorzugsweise weniger als etwa 2 μm. Die Durchlässigkeit und die Größe der Trennvorrichtung ist vorzugsweise ausreichend groß, daß sie etwa 160 cm³ bis etwa 240 cm³ Plasma bei vernünftigen Drücken (z.B. weniger als etwa 1,38 bar) in einer vernünftigen Zeitspanne (z.B. weniger als etwa 1 Stunde) ergibt. Es können alle diese typischen Parameter variiert werden, um ein gewünschtes Ergebnis zu erreichen, d.h. sie können vorzugsweise variiert werden, um den Verlust an Blutplättchen zu minimieren und die Bildung an blutplättchenfreiem Plasma zu optimieren.
Vorzugsweise kann ein aus Fasern gebildetes Trennmedium aus Endlosfasern, Stapelfasern oder durch einen Schmelzblasvorgang erhaltene Fasern gebildet sein. Die Fasern können aus beliebigen geeigneten Materialien, die mit einer biologischen Flüssigkeit mit einem Gehalt an Blutplättchen, z.B. Vollblut oder PRP, verträglich sind, hergestellt sein, und sie können verschiedenen Behandlungen unterzogen worden sein, um das Medium wirksamer zu machen. Ferner können die Fasern verklebt, verschmolzen oder anderweitig aneinander befestigt sein oder sie können einfach mechanisch verwoben sein. Ein aus einer Membran gebildetes Trennmedium (der hier verwendete Ausdruck) bezieht sich auf eine oder mehrere poröse polymere Lagen, wie eine gewobene oder nichtgewobene Bahn von Fasern mit oder ohne ein flexibles poröses Substrat, oder es kann eine Membran umfassen, die aus einer Polymerlösung in einem Lösungsmittel durch Fällung eines Polymeren gebildet worden ist, wenn die Polymerlösung mit einem Lösungsmittel, in dem das Polymere nicht löslich ist, in Kontakt gebracht wird. Die poröse, polymere Lage weist typischerweise eine im wesentlichen gleichmäßige, kontinuierliche Matrixstruktur mit einer Unzahl von kleinen, weitgehend miteinander verbundenen Poren auf.
Ein bevorzugtes Trennmedium kann beispielsweise aus beliebigen synthetischen Polymeren, die zur Bildung von Fasern oder einer Membran geeignet sind, hergestellt sein. Obgleich es für die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das Verfahren nicht erforderlich ist, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Polymere befähigt, als Substrat zum Pfropfen mit ethylenisch ungesättigten monomeren Materialien zu dienen. Vorzugsweise soll das Polymere befähigt sein, mit mindestens einem ethylenisch ungesättigten Monomeren unter dem Einfluß einer ionisierenden Strahlung oder eines anderen Aktivierungsmittels zu reagieren, ohne daß die Matrix nachteilig beeinflußt wird. Zu geeigneten Polymeren zur Verwendung als Substrat gehören (ohne Beschränkung hierauf) Polyolefine, Polyester, Polyamide, Polysulfone, Polyarylenoxide und -sulfide sowie Polymere und Copolymere aus halogenierten Olefinen und ungesättigten Nitrilen. Bevorzugte Polymere sind Polyolefine, Polyester und Polyamide, z.B. Polybutylenterephthalat (PBT) und Nylon. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann eine polymere Membran aus einem fluorierten Polymeren, wie Polyvinylidendifluorid (PVDF), gebildet sein. Besonders bevorzugte Trennmedien sind eine mikroporöse Polyamidmembran oder eine Polycarbonatmembran.
Die Oberflächeneigenschaften einer Faser oder Membran können, wie vorstehend erwähnt, zur Erzielung eines porösen Mediums beeinflußt werden. Die beispielsweise angewandte Pfropftechnik unter Bestrahlung bedient sich mindestens eines Monomeren aus einer Vielzahl von Monomeren, die jeweils einen Ethylen- oder Acrylrest und eine zweite Gruppe, die unter hydrophilen Gruppen (z.B.-COOH oder -OH) oder hydrophoben Gruppen (z.B. einer Methylgruppe oder gesättigten Ketten, wie -CH₂CH₂CH₃) ausgewählt sein können, umfassen. Ein Pfropfen der Faser oder Membranoberfläche kann auch mit Verbindungen mit einem Gehalt an einer ethylenisch ungesättigten Gruppe, z.B. einem Acrylrest, kombiniert mit einer Hydroxylgruppe, z.B. Hydroxyethylmethacrylat (HEMA) erreicht werden. Der Einsatz von HEMA als Monomerem trägt zu einem sehr hohen CWST-Wert bei. Analoge mit ähnlichen Eigenschaften können ebenfalls zum Modifizieren der Oberflächeneigenschaften von Fasern herangezogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Trennmedium einer Oberflächenbehandlung unterzogen worden sein, typischerweise durch Pfropfen unter Bestrahlung, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen, wobei Blutplättchen unter minimaler Blockierung des Mediums eingeengt werden, und wobei die erhaltene Plasmalösung im wesentlichen sämtliche nativen proteinhaltigen Bestandteile enthält. Beispielhafte Membranen mit einer geringen Affinität für proteinhaltige Substanzen sind in den US-Patenten 4,886,836, 4,906,374, 4,964,989 und 4,968,533, auf die hier durch Verweis Bezug genommen wird, beschrieben.
Bei gemäß einer Ausführungsform der Erfindung geeigneten Membranen, kann es sich um mikroporöse Membranen handeln, die durch ein Lösungsgießverfahren gebildet werden können.
Wie vorstehend erwähnt, minimiert die Gewährleistung eines tangentialen Stroms der zu verarbeitenden biologischen Flüssigkeit parallel oder tangential zur Fläche des Trennmediums eine Ansammlung von Blutplättchen im Trennmedium oder deren Durchgang. Es kann der tangentiale Strom durch eine beliebige mechanische Gestaltung des Fließwegs, die eine hohe lokale Flüssigkeitsgeschwindigkeit unmittelbar an der Membranoberfläche induziert, herbeigeführt werden. Der Druck, der die biologische Flüssigkeit durch das Trennmedium führt, kann durch beliebige geeignete Mittel erzeugt werden, beispielsweise durch Schwerkraftgefälle oder durch eine Auspreßvorrichtung.
Der tangentiale Fluß der biologischen Flüssigkeit kann auf beliebige geeignete Weise tangential oder parallel zur Fläche des Trennmediums ausgerichtet werden, wobei man sich vorzugsweise eines wesentlichen Anteils der Fläche des Trennmediums bedient, wobei ein ausreichender Strom aufrechterhalten wird, um zu gewährleisten, daß die Blutplättchen die Poren des Trennmediums nicht verstopfen oder blockieren. Der Strom der biologischen Flüssigkeit wird vorzugsweise tangential oder parallel zur Fläche des Trennmediums unter Verwendung von mindestens einem serpentinenförmigen Flüssigkeits-Fließkanal ausgerichtet, der so gestaltet ist, daß das Trennmedium maximal ausgenutzt wird, ein im wesentlichen vollständiger Flächenkontakt zwischen der biologischen Flüssigkeit und dem Trennmedium gewährleistet wird und ein ausreichender Strom der biologischen Flüssigkeit aufrechterhalten wird, um die Haftung von Blutplättchen am Trennmedium zu minimieren oder zu verhindern. Vorzugsweise werden mehrere (z.B. drei oder mehr) Flüssigkeits-Fließkanäle herangezogen, um das Trennmedium an Ort und Stelle zu fixieren und ein Durchbiegen der Membran aufgrund des angelegten Drucks zu verhindern. Die Flüssigkeits-Fließkanäle können von beliebiger geeigneter Gestaltung und Konstruktion sein. Vorzugsweise sind sie im Bezug auf die Tiefe variabel und weisen beispielsweise eine solche Tiefe auf, daß ein optimaler Druck und Flüssigkeitsstrom über die Fläche des Trennmediums aufrechterhalten wird. Flüssigkeits-Fließkanäle können auch auf der Seite des Trennmediums, die der Seite des tangentialen Flusses der biologischen Flüssigkeit gegenüberliegt, eingesetzt werden, um die Fließgeschwindigkeit und den Druckabfall einer an Blutplättchen verarmten Flüssigkeit, wie Plasma, zu steuern.
Die Vorrichtung kann auch Teil eines Apharesesystems sein. Die zu verarbeitende biologische Flüssigkeit, die blutplättchenreiche Lösung und/oder die an Blutplättchen arme Lösung können entweder absatzweise oder kontinuierlich gehandhabt werden. Größe, Art und Gestaltung der Vorrichtung können so eingestellt werden, um das Fassungsvermögen an die gewünschte Umgebung anzupassen.
Gaseinlaß/Gasauslaß
Unter bestimmten Umständen kam es wünschenswert sein, die Gewinnung einer biologischen Flüssigkeit, die in verschiedenen Elementen von Verarbeitungssystemen für biologische Flüssigkeiten zurückgehalten oder eingeschlossen worden sind, zu maximieren. Beispielsweise läuft unter typischen Bedingungen unter Verwendung einer typischen Vorrichtung die biologische Flüssigkeit durch das System, bis der Strom angehalten wird, wobei ein gewisser Anteil der Flüssigkeit im System verbleibt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann die zurückgehaltene Flüssigkeit gewonnen werden, indem man sich mindestens eines Gaseinlasses und/oder mindestens eines Gasauslasses bedient. Eine beispielhafte Gestaltung dieser Ausführungsform ist in 3 gezeigt.
Beim Gasauslaß handelt es sich um ein poröses Medium, das einem Gas, das in einem System zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit vorhanden sein kann, wenn die biologische Flüssigkeit in diesem System verarbeitet wird, den Austritt aus dem System ermöglicht. Beim Gaseinlaß handelt es sich um ein poröses Medium, das den Zutritt von Gas in ein System zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit erlaubt. Der hier verwendete Ausdruck Gas bezieht sich auf ein beliebiges gasförmiges Fluid, wie Luft, sterilisierte Luft, Sauerstoff, Kohlendioxid und dergl.; die Erfindung soll nicht auf den verwendeten Gastyp beschränkt sein.
Der Gaseinlaß und der Gasauslaß sind so gewählt, daß die sterile Beschaffenheit des Systems nicht beeinträchtigt wird. Der Gaseinlaß und der Gasauslaß eignen sich insbesondere zum Einsatz in geschlossenen Systemen oder sie können später eingesetzt werden, wobei ein System beispielsweise innerhalb von 24 Stunden geöffnet wird. Der Gaseinlaß und der Gasauslaß umfassen jeweils mindestens ein poröses Medium, das so beschaffen ist, daß es einen Gasdurchlaß ermöglicht. Eine Vielzahl von Materialien können eingesetzt werden, vorausgesetzt, daß die erforderlichen Eigenschaften des speziellen porösen Mediums erreicht werden. Dazu gehören die erforderliche Festigkeit zur Handhabung von bei der Verwendung auftretenden Druckdifferenzen und die Fähigkeit zur Erzielung des gewünschten Filtrationsvermögens, wobei die gewünschte Durchlässigkeit ohne Anwendung eines übermäßigen Drucks gewährleistet wird. In einem sterilen System soll das poröse Medium vorzugsweise eine Porengröße von etwa 0,2 μm oder weniger aufweisen, um den Durchtritt von Bakterien auszuschließen.
Der Gaseinlaß und der Gasauslaß können ein poröses Medium umfassen, beispielsweise ein poröses faseriges Medium, wie einen Tiefenfilter oder eine poröse Membran oder Lage. Mehrlagige poröse Medien können angewandt werden, beispielsweise eine mehrlagige mikroporöse Membran, wobei eine Schicht liquophob und die andere Schicht liquophil ist.
Bevorzugte Ausgangsmaterialien sind synthetische Polymere unter Einschluß von Polyamiden, Polyestern, Polyolefinen, insbesondere Polypropylen und Polymethylpenten, perfluorierten Polyolefinen, wie Polytetrafluorethylen, Polysulfonen, Polyvinylidendifluorid, Polyacrylnitril und dergl. sowie von verträglichen Gemischen von Polymeren. Polyvinylidendifluorid wird als Polymeres besonders bevorzugt. Innerhalb der Klasse von Polyamiden gehören zu den bevorzugten Polymeren Polyhexamethylenadipamid, Poly-ε-caprolactam, Polymethylensebacamid, Poly-7-aminoheptanamid, Polytetramethylenadipamid (Nylon 46) oder Polyhexamethylenazelainamid, wobei Polyhexamethylenadipamid (Nylon 66) besonders bevorzugt wird. Besonders bevorzugt sind hautfreie, im wesentlichen in Alkohol unlösliche, hydrophile Polyamidmembranen, wie sie beispielsweise im US-Patent 4,340,479 beschrieben sind.
Weitere Ausgangsmaterialien können zur Bildung der porösen Medien der Erfindung verwendet werden, einschließlich Cellulosederivate, wie Celluloseacetat, Cellulosepropionat, Celluloseacetopropionat, Celluloseacetobutyrat und Cellulosebutyrat. Nicht-harzartige Materialien, wie Glasfasern, können ebenfalls verwendet werden.
Die Geschwindigkeit des Luftstroms durch den Gasauslaß oder den Gaseinlaß kann auf die spezielle biologische Flüssigkeit oder die interessierenden Flüssigkeiten abgestellt werden. Die Geschwindigkeit des Luftstroms variiert direkt in Abhängigkeit von der Fläche des porösen Mediums und des angelegten Drucks. Im allgemeinen ist die Fläche des porösen Mediums so beschaffen, daß das System zur Verarbeitung der biologischen Flüssigkeit in einer erforderlichen Zeit unter den Anwendungsbedingungen vorbereitet werden kann. Beispielsweise ist es für medizinische Anwendungen wünschenswert, ein intravenöses Besteck in etwa 30 bis etwa 60 Sekunden vorzubereiten. Bei derartigen Anwendungen sowie bei anderen medizinischen Anwendungen handelt es sich beim typischen porösen Medium μm eine Membran, die in Form einer Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 1 mm bis etwa 100 mm, vorzugsweise etwa 2 mm bis etwa 80 mm und insbesondere etwa 3 mm bis etwa 25 mm vorliegt.
Vorzugsweise kann das Verarbeitungssystem mit einem Gaseinlaß versehen sein, um die Zufuhr von Gas in das System zu ermöglichen, und/oder es kann mit einem Gasauslaß versehen sein, um die Abtrennung von Gasen in verschiedenen Elementen des Systems aus der zu verarbeitenden biologischen Flüssigkeit zu ermöglichen. Der Gaseinlaß und der Gasauslaß können zusammen in Verbindung mit mindestens einer Anordnung, einem porösen Medium oder einem Behälter im System verwendet werden, oder sie können getrennt verwendet werden.
Hierzu können ein Gaseinlaß und ein Gasauslaß an beliebigen der verschiedenen Elemente des Systems zur Verarbeitung der biologischen Flüssigkeit vorhanden sein. Beispielsweise können ein Gaseinlaß oder Gasauslaß an mindestens einer der Leitungen, die die unterschiedlichen Behälter verbinden, in einer Wand des Behälters, der die verarbeitete biologische Flüssigkeit aufnimmt oder in einer Öffnung an oder in einem dieser Behälter vorgesehen sein. Der Gaseinlaß oder Gasauslaß können auch an oder in einer Kombination der vorstehend erwähnten Elemente vorgesehen sein. Ferner kann eine Anordnung oder ein poröses Medium einen oder mehrere Gaseinlässe oder Gasauslässe, wie vorstehend beschrieben, umfassen.
Im allgemeinen ist es jedoch bevorzugt, einen Gaseinlaß oder Gasauslaß in den Leitungen, die die Behälter verbinden, oder in der funktionellen medizinischen Vorrichtung vorzusehen. Unter die Erfindung fällt auch die Verwendung von mehr als einem Gaseinlaß oder Gasauslaß in einer beliebigen Leitung, Aufnahmebehälter, Anordnung oder porösem Medium.
Der Fachmann erkennt, daß die Positionierung eines Gaseinlasses oder eines Gasauslasses zur Erzielung eines gewünschten Ergebnisses optimiert werden kann. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, den Gaseinlaß stromaufwärts zu einem porösen Medium und im oder so nahe am ersten Behälter, wie es zur Maximierung der Gewinnung der biologischen Flüssigkeit zweckmäßig ist, anzuordnen. Ferner kann es erwünscht sein, den Gasauslaß stromabwärts zum porösen Medium und so nahe wie möglich am Aufnahmebehälter, um das Volumen des aus dem System entfernten Gases zu maximieren, anzuordnen. Eine derartige Positionierung des Gaseinlasses oder Gasauslasses ist besonders erwünscht, wenn es im System nur einen einzigen Gaseinlaß oder Gasauslaß gibt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Gewinnung von verschiedenen Elementen aus dem System zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit maximiert werden. Beispielsweise wird Vollblut einer Verarbeitungsstufe unterzogen, was zu getrennten PRP- und PRC-Schichten führt. Sodann werden die getrennten Fraktionen der Blutkomponenten durch die entsprechenden Leitungen und gegebenenfalls vorhandenen porösen Medien in die entsprechenden Aufnahmebehälter gepreßt. Blutprodukt, das während der Verarbeitung in diesen Elementen eingeschlossen worden ist, kann gewonnen werden, indem man entweder Spülgas durch die Leitungen und porösen Medien leitet und zumindest ein partielles Vakuum im System erzeugt, um das zurückgehaltene Blutprodukt herauszusaugen und es in den entsprechenden Aufnahmebehälter oder Anordnung laufen zu lassen. Das Spülgas kann aus beliebigen Quellen stammen. Beispielsweise kann das System zur Verarbeitung der biologischen Flüssigkeit mit einem Lagerbehälter zur Lagerung von Spülgas versehen sein; beim Spülgas kann es sich um ein Gas handeln, das während der Verarbeitung aus dem System entfernt worden ist; oder das Spülgas kann aseptisch in das System aus einer Quelle von außen (z.B. durch eine Spritze) eingespritzt werden. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, ein steriles Spülgas zu verwenden, das in einem getrennten Behälter außerhalb des Systems zur Verarbeitung der biologischen Flüssigkeit sterilisiert worden ist.
Vorzugsweise können eine Klemme, Verschluß oder dgl. an oder in beliebigen oder sämtlichen Leitungen angeordnet sein, um eine gewünschte Funktion zu erleichtern, z.B. um einen gewünschten Fließweg für eine biologische Flüssigkeit oder ein Gas zu gewährleisten. Beispielsweise kann es bei Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit (z.B. PRP) durch ein System der in 3 gezeigten Art während der Entfernung der Gase aus den Leitungen und der Vorrichtung zur Entfernung von Leukozyten wünschenswert sein, die Leitung unmittelbar unterhalb des Gasauslasses 54 abzuklemmen. Wenn es erwünscht ist, den Gaseinlaß 53 zur Maximierung der Gewinnung einer biologischen Flüssigkeit zu verwenden, dann wird die Klemme unterhalb des Gasauslasses 54 gelöst und eine Klemme in der Leitung neben dem Gaseinlaß 53 geöffnet. Wie in 3 beispielhaft dargestellt, können weitere Gaseinlässe und Gasauslässe (z.B. 51 und 52) in ähnlicher Weise betätigt werden. Wie ebenfalls in 3 gezeigt, strömt eine Säule einer biologischen Flüssigkeit (z.B. PRP) aus dem ersten Behälter 11 durch die Leitung und die Vorrichtung zur Entfernung von Leukozyten 13 zum Satellitenbeutel 41 und treibt das Gas in diesen Elementen zum Gasauslaß 54.
Der Gasauslaß kann ein Verzweigungselement mit drei Schenkeln umfassen. Ein Schenkel kann ein liquophobes poröses Medium umfassen, das vorzugsweise eine Porengröße von nicht mehr als 0,2 μm aufweist, enthalten. Beim Verzweigungselement bewegt sich Gas vorwärts von der Säule der biologischen Flüssigkeit in einen Schenkel des Verzweigungselements. Da das Gas das liquophobe poröse Medium durchläuft, was für die biologische Flüssigkeit nicht gilt, wird es aus dem PRP abgetrennt und von einem Eintritt in den Satellitenbeutel 15 abgehalten.
Die durch den Gasauslaß 54 abgetrennten Gase können aus dem System abgelassen werden oder sie können in einem (nicht gezeigten) Gasbehälter gesammelt und in das System als Spülgas zurückgeleitet werden, um die Gewinnung von biologischer Flüssigkeit, die in den verschiedenen Komponenten des Systems eingefangen worden ist, zu erleichtern.
Nach dem Vorbereiten (Primen) des Systems und Inaktivieren des Gasauslasses wird die Klemme neben den Behältern oder der Anordnung geöffnet, um ein Füllen der Behälter mit der bearbeiteten biologischen Flüssigkeit zu ermöglichen. Dies läuft ab, bis der Sammelbeutel 11 zusammenfällt. Um die im System zurückgehaltene, sehr wertvolle biologische Flüssigkeit zu gewinnen, kann Umgebungsluft oder ein steriles Gas durch den Einlaß 51 oder 53 in das System gelangen. Handelt es sich beim Gaseinlaß 51 oder 53 um eine manuelle Einlaßeinrichtung, wird ein Verschluß geöffnet oder eine Klemme gelöst; ist der Gaseinlaß 51 oder 53 automatisch, so bewirkt der Druckunterschied zwischen dem Gaseinlaß und den Behältern, daß Luft oder Gas durch die Leitungen, durch das poröse Medium und in die jeweiligen Behälter strömen. Bei dem Verfahren wird zurückgehaltene biologische Flüssigkeit, die in diesen Elementen bei der Verarbeitung eingefangen worden ist, aus diesen Komponenten gewonnen und in den Behältern gesammelt. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Luft oder das Gas zum Spülen vorzugsweise am Gasauslaß 52 oder 54 abgetrennt werden, so daß wenig oder gar kein Spülgas von den Behältern aufgenommen werden. Dieses kann erreicht werden, indem man die Leitung stromabwärts zum Gasauslaß 52 oder 54 abklemmt. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Luft oder das Gas zum Spülen aus dem System durch einen Gasauslaß, der im Beutel selbst angeordnet ist, abgetrennt werden.
Klammer
In einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Erfindung ferner eine Klammer, die eine Filteranordnung, die ein poröses Medium umfaßt, oder eine oder mehrere Komponenten einer Anordnung während der Zentrifugation an Ort und Stelle festhält, so daß sie durch die während der Zentrifugation erzeugten Beanspruchungen nicht beschädigt werden.
Die Vorrichtung 10 zum Sammeln und Verarbeiten von Blut mit einem oder mehreren Satellitenbeuteln, die über eine Leitung befestigt oder verbunden sind, kann als Einheit zur Abtrennung von Komponenten aus Vollblut verwendet werden. Diese Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die in 4 gezeigte beispielhafte Ausgestaltung näher erläutert. Während der Zentrifugationsstufe, bei der die roten Blutkörperchen am Boden des Sammelbeutels konzentriert werden, können Kräfte bis zum etwa 5000-fachen der Schwerkraft (5000 G) oder mehr erzeugt werden. Daher ist der Sammelbeutel vorzugsweise flexibel, was auch für die anderen Beutel gilt, wodurch sie sich am Boden und an den Wänden eines Zentrifugenbechers 120 anlegen können, so daß die Beutel selbst nur einer geringen oder gar keiner Beanspruchung unterzogen werden.
Im Gegensatz zur flexiblen und biegsamen Beschaffenheit der Beutel und Schläuche, ist das poröse Medium typischerweise in einem starren Kunststoffgehäuse enthalten (die Kombination wird als Filteranordnung bezeichnet). Das PRC-Gehäuse weist typischerweise größere Abmessungen als das PRP-Gehäuse auf, so daß die Wahrscheinlichkeit einer Beeinträchtigung oder Beschädigung beim Zentrifugieren erhöht ist. Beispielsweise kann eine typische PRC-Filteranordnung etwa 20 g (etwa 0,04 Ib) wiegen, jedoch ist ihr effektives Gewicht unter Zentrifugationsbedingungen von 5000 G etwa 5000-fach größer oder etwa 91 kg. Bei herkömmlichen Zentrifugationssystemen ist es daher schwierig, ein Brechen des Kunststoffgehäuses zu vermeiden. Auch wenn man die PRC-Filteranordnung sehr vorsichtig in den Zentrifugenbecher bringt, besteht die Gefahr einer Beschädigung des Kunststoffschlauchs oder der Beutel. Ferner ist es unerwünscht, den Zentrifugenbecher so zu vergrößern, daß er die Filteranordnung während der Zentrifugationsstufe aufnimmt, da dies nicht nur den Einsatz einer größeren und kostspieligeren Zentrifuge erfordern würde, sondern es auch notwendig machen würde, tausende von Bedienungspersonen bei der Blutverarbeitung umzuschulen, um sie in die Lage zu versetzen, die Blutbeutel fachgerecht in einen neuartigen Zentrifugenbecher einzusetzen.
Demzufolge ist es wünschenswert, daß ein verbessertes System oder Garnitur zur Gewinnung und Verarbeitung von Blut mit bereits vorliegenden Zentrifugenbechern eingesetzt werden kann. Erfindungsgemäß ist es bevorzugt, die PRC-Filteranordnung an einer Stelle anzubringen, die in Entfernung von der größten G-Kraft liegt; diese Stelle befindet sich vorzugsweise außerhalb oder teilweise außerhalb des herkömmlicherweise verwendeten Zentrifugenbechers, der in 4 gezeigten Art.
In 4 stellt der Becher 120 einen Zentrifugenbecher der, der gegenwärtig in Blutbanken üblich ist. Diese Becher weisen typischerweise starke Wände aus hochfestem Stahl auf. Die Wände umschließen einen Freiraum 121, in die Blutbeutel, deren Satellitenbeutel und die dazwischen angeordneten Schläuche gebracht werden können. Die zum Festhalten einer Filteranordnung verwendete Klammer 122 kann aus einem beliebigen hochfesten Material hergestellt sein, vorzugsweise aus Metall oder einer Metallegierung, wobei Titan oder rostfreier Stahl aufgrund ihrer Festigkeit und der einfachen Handhabbarkeit unter hygienischen Bedingungen bevorzugt werden. Der untere Bereich 123 der Klammer 122 ist so ausgestaltet, daß er in den Hohlraum 121 hineinpaßt, vorzugsweise in einer Tiefe von etwa 0,5 bis etwa 1 cm. Federklammern oder andere Mittel können dazu verwendet werden, die Klammer 122 im Becher 120 zu positionieren und/oder festzuhalten. Eine im oberen Bereich der Klammer 122 angeordnete Rille 124 ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß sie die Auslaßöffnung der Filteranordnung 114 aufnimmt und es ermöglicht, daß der Bodenbereich der Filteranordnung 114 auf den flachen oberen Flächen der Klammer 122 neben der Rille 124 verbleibt. Der zentrale Bereich 126 der Rille 124 kann so proportioniert sein, daß die Öffnung 125 der Filteranordnung 114 in zumindest einen Teil der Rille 124 unter Erzielung eines Reibungssitzes paßt. Die Enden der Rille 124 sind vorzugsweise auf eine solche Breite reduziert, daß ein mit dem Einlaß und dem Auslaß der Filteranordnung 114 verbundener flexibler Schlauch 112 festgehalten wird, was die Stabilisierung der Filteranordnung 114 beim Aufsetzen auf die Klammer 122 erleichtert. Die nicht-unterstützten Bereiche des flexiblen Schlauchs 112 fallen dann in den Becher und stehen in Verbindung mit dem Rest der damit enthaltenen Blutsammelgarnitur. Vorzugsweise hält die Klammer 122 die Filteranordnung 114 in der Weise, daß die Ebene des porösen Mediums im wesentlichen senkrecht zu der während des Betriebs der Zentrifuge gehaltenen G-Kraft liegt. Ferner sollen die Klammer und die Filteranordnung an oder im Zentrifugenbecher so angeordnet sein, daß sie die normale, freischwingende Bewegung des Bechers 120 in der Zentrifuge während der Rotation nicht beeinträchtigen.
Da der PRP-Filter typischerweise relativ klein und sehr leicht ist, kann er im Becher zusammen mit den Beuteln und dem Schlauch angeordnet werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann jedoch die Rille 124 so ausgestaltet sein, daß sie mehr als eine Filteranordnung aufnimmt, z.B. sowohl eine PRC-als auch eine PRP-Filteranordnung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann eine größere Klammer eingesetzt werden, um eine erste Filteranordnung zu halten, und eine zweite Klammer, die eine zweite Filteranordnung hält, kann oben auf die erste Klammer und Filteranordnung aufgesetzt werden. Der Fachmann erkennt, daß verschiedene Konstruktionen, Ausgestaltungen und/oder Einrichtungen verwendet werden können, um diese Funktionen zu erreichen.
Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung liegt in der Positionierung und der Art und Weise, in der das poröse Medium, insbesondere das PRC-Medium während des Zentrifugenbetriebs am Zentrifugenbecher befestigt wird. Versuche mit einer Anzahl von Testfiltergehäusen, die so gebaut waren, daß sie in den Zentrifugenbecher paßten, haben in überzeugender Weise gezeigt, daß das Gehäuse beim Zentrifugieren häufig die Ursache von Perforationen der Schlauchleitungen ist. Ferner ist es sehr schwierig, ein Gehäuse so zu konstruieren, daß es in zuverlässiger Weise bruchsicher ist. Außerdem sind herkömmliche Zentrifugenbecher so konstruiert, daß sie die herkömmlichen Blutsammelgarnituren aufnehmen, die keine Filterelemente aufweisen. Eine Einpassung des zusätzlichen Volumens einer PRC-Filteranordnung in einen herkömmlichen Becher war daher sehr schwierig. Diese ernsthaften Probleme wurden beseitigt, indem man die PRC-Filteranordnung an einer Klammer außerhalb des Bechers befestigte. Dies gewährleistet eine angemessene Unterstützung der Filteranordnung, indem man einen unterstützenden Flanschbereich 127 der Klammer 122 (4) anordnet, der die Umfangslinien des Zentrifugenbechers aufnimmt. Ferner ist die Klammer 122 vorzugsweise oberhalb des Becherkopfes angeordnet, eine Stelle, die sich wesentlich näher am Rotationszentrum der Zentrifuge befindet, so daß die Kraft, der die Filteranordnung unterworfen wird, nur etwa 40 bis etwa 60%. der Kraft am Boden des Bechers 120 beträgt. Ferner halten die engen Schlitze an den beiden Enden der Klammer die Schlauchverbindungen fest und gestatten es, den Schläuchen, in die Schale zu fallen. Überraschenderweise halten die hängenden Bereiche der Schläuche den Zentrifugationsvorgang sehr gut aus.
Ein erfindungsgemäßes System kann in Verbindung mit anderen Anordnungen oder porösen Medien verwendet werden, einschließlich Filtrations- und/oder Trennvorrichtungen, z.B. einer Vorrichtung zum Entfernen von Leukozyten aus einer Blutplättchen enthaltenden Lösung oder Konzentrat. Beispielhafte Vorrichtungen sind im US-Patent 4,880,548 und im US-Patent 4,925,572, die hier vollinhaltlich durch Verweis zum Gegenstand der Beschreibung gemacht werden, beschrieben.
Gehäuse lassen sich aus einem beliebigen geeigneten undurchlässigen Material, unter Einschluß eines undurchlässigen thermoplastischen Materials, herstellen. Zum Beispiel kann das Gehäuse vorzugsweise durch Spritzgießen aus einem durchsichtigen oder durchscheinenden Polymeren, wie einem Acryl-, Polystyrol- oder Polycarbonatharz, hergestellt werden. Ein derartiges Gehäuse läßt sich nicht nur leicht und wirtschaftlich herstellen, sondern ermöglicht auch die Beobachtung der Passage der Flüssigkeit durch das Gehäuse.
Das Gehäuse, in dem das poröse Medium eingeschweißt oder fest sitzend eingepaßt ist, ist so konstruiert, daß es eine zweckmäßige Anwendung, eine rasche Vorbereitung und einen wirksamen Luftausschluß ermöglicht. Obgleich es für das Gehäuse eine Vielzahl von Gestaltungsmöglichkeiten gibt, umfaßt das erfindungsgemäße Gehäuse für das poröse Medium vorzugsweise ein Gehäuse, wie es in den US-Patenten 4,880,548, 4,923,620 und 4,925,572 beschrieben ist, das im allgemeinen ähnlich der Ausgestaltung des Gehäuses 114 in 4 ist.
Eine Anzahl von zusätzlichen Behältern können in Verbindung mit dem System zur Bearbeitung der biologischen Flüssigkeit stehen und zur Definition von unterschiedlichen Fließwegen verwendet werden. Beispielsweise kann ein zusätzlicher Satellitenbeutel mit einem Gehalt an einer physiologischen Lösung in Verbindung mit dem System zur Bearbeitung der biologischen Flüssigkeit stromaufwärts zur Anordnung zur Entfernung von Leukozyten (z.B. durch den Gaseinlaß) angeordnet werden, und die Lösung kann durch die Anordnung zur Entfernung von Leukozyten geleitet werden, so daß die biologische Flüssigkeit, die in der Anordnung festgehalten worden ist, gewonnen werden kann.
In ähnlicher Weise kann ein Satellitenbeutel mit einem Gehalt an einer physiologischen Lösung in Verbindung mit dem System zur Verarbeitung der biologischen Flüssigkeit stromabwärts von der Anordnung zur Entfernung von Leukozyten (z.B. durch den Gasauslaß) stehen, und die Lösung kann durch die Anordnung zur Entfernung von Leukozyten geleitet werden, so daß die biologische Flüssigkeit, die in der Anordnung festgehalten worden ist, später gewonnen werden kann.
Es ist darauf hinzuweisen, daß beim Auspressen der biologischen Flüssigkeit aus dem Sammelbeutel 11 in die Behälter ein Teil der biologischen Flüssigkeit in den Leitungen und/oder den porösen Medien festgehalten werden kann. Beispielsweise werden typischerweise 8 bis 35 cm³ im System zurückgehalten; jedoch können bei einigen Typen von Systemen auch nur 2 cm³ bis zu 150 cm³ zurückgehalten werden.
Bei einer (nicht gezeigten) Ausführungsform der Erfindung können Luft oder Gas in mindestens einem Gasbehälter gelagert werden; beim Öffnen der Ventil- oder Klemmeneinrichtung in den Leitungen kann Gas durch diese eingespeist werden, um die Leitungen und Anordnungen zu spülen, wodurch die Gewinnung der biologischen Flüssigkeit, die während der Verarbeitung festgehalten worden ist, erleichtert wird.
Vorzugsweise wird die Luft oder Gas zum Spülen in die Leitungen an einer Stelle, die möglichst nahe am Behälter 11 liegt, zugeführt, um das Volumen der gewonnenen biologischen Flüssigkeit zu maximieren. Der Behälter für Luft oder Gas ist vorzugsweise flexibel, so daß das darin enthaltene Gas dem System durch einfache Druckausübung zugeführt werden kann. Die Behälter für die biologische Flüssigkeit und die Behälter für Luft oder Gas können aus dem gleichen Material bestehen. Der hier verwendete Ausdruck "Vorbereiten" (Priming) bezieht sich auf das Benetzen oder Priming der Innenfläche einer Vorrichtung oder Anordnung vor ihrer tatsächlichen Verwendung, wobei man ein getrenntes Produkt in das System einspritzt. Ein Ventil oder Klemme wird geöffnet, um Flüssigkeit durch die Anordnung fließen zu lassen; anschließend wird beim Durchgang der Flüssigkeit durch die Anordnung Gas stromabwärts von der Flüssigkeit durch den Gasauslaß ausgetrieben, bis die Flüssigkeit ein Verzweigungselement erreicht, wo dann die Klemme geschlossen wird. Bei geschlossener Klemme kann das Verbindungsglied stromabwärts zum Gasauslaß geöffnet oder zur Verwendung ohne Flüssigkeit in der Anordnung, die durch das Verbindungsglied tropft, bereitgestellt werden.
Vorzugsweise soll die Anordnung zum Sammeln und Verarbeiten der biologischen Flüssigkeit in der Lage sein, drastischen Sterilisations- und Zentrifugationsumgebungen standzuhalten, die typischerweise aus einer Strahlungssterilisation (bei etwa 25 kGy) und/oder Autoklavisierung (bei etwa 110 bis etwa 120°C für etwa 15 bis 60 Minuten) und/oder einer Zentrifugation (typischerweise etwa 2500 bis 3500 G für etwa 5 bis 15 Minuten; jedoch kann je nach der Komponente der biologischen Flüssigkeit, für die eine maximale Gewinnung vorgesehen ist, die Zentrifugation bei etwa 5000 G für etwa 10 bis 20 Minuten erfolgen) bestehen.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zum Gewinnen und Verarbeiten von Blut, das folgendes umfaßt: Sammeln von Vollblut in einem Behälter; Zentrifugieren des Vollbluts; Durchleiten der überstehenden Flüssigkeit des zentrifugierten Bluts durch ein erstes poröses Medium, wobei dieses erste poröse Medium mindestens ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen und ein Medium zur Entfernung von Leukozyten in Kombination mit einem Barrieremedium für rote Blutkörperchen umfaßt; und Durchleiten der Sedimentschicht des zentrifugierten Bluts durch ein zweites poröses Medium, wobei das zweite poröse Medium ein Medium zur Entfernung von Leukozyten umfaßt.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung kann auch ein Verfahren zum Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit beinhalten, das folgendes umfaßt: Durchleiten einer biologischen Flüssigkeit aus einem ersten Behälter zu einem ersten porösen Medium, das ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen enthält, wobei die biologische Flüssigkeit in einen ersten Fließweg gelangt; und Durchleiten der biologischen Flüssigkeit aus einem ersten Behälter zu einem zweiten porösen Medium, das ein Medium zur Entfernung von Leukozyten umfaßt, wobei die biologische Flüssigkeit einen zweiten Fließweg durchläuft.
Im allgemeinen wird gespendetes Vollblut baldmöglichst verarbeitet, um eine wirksamere Verringerung oder Beseitigung von kontaminierenden Faktoren, unter Einschluß (ohne Beschränkung hierauf) von Leukozyten und Mikroaggregaten zu ermöglichen.
Eine Entfernung von Leukozyten wurde bisher typischerweise während der Transfusion bettseitig durchgeführt, jedoch wird erfindungsgemäß die Verarmung an Leukozyten während der anfänglichen Verarbeitung des Vollbluts erreicht, die gemäß der Praxis in den Vereinigten Staaten im allgemeinen innerhalb von 8 Stunden nach der Gewinnung des Spendenbluts erfolgt. Nachdem die roten Blutkörperchen durch Zentrifugieren sedimentiert worden sind, wird das überstehende PRP aus dem Blutsammelbeutel in einen ersten Satellitenbeutel durch eine oder mehrere poröse Medien gepreßt, wobei diese Medien den Anteil an Leukozyten und/oder Blöcken von roten Blutkörperchen verringern. Das im Blutsammelbeutel verbleibende PRC wird sodann durch ein poröses Medium, das Leukozyten entfernt, in einen zweiten Satellitenbeutel geleitet.
Im allgemeinen wird unter Hinweis auf die Figuren die biologische Flüssigkeit (z.B. Spendenvollblut) direkt im Sammelbeutel 11 aufgenommen. Der Sammelbeutel 11 (mit oder ohne weitere Elemente des Systems) kann dann zentrifugiert werden, um die biologische Flüssigkeit in eine überstehende Schicht 31 und eine Sedimentschicht 32 aufzutrennen. Nach der Zentrifugation handelt es sich bei Verwendung von Vollblut bei der überstehenden Schicht vorwiegend um PRP und bei der Sedimentschicht vorwiegend um PRC. Die biologische Flüssigkeit kann dann aus dem Sammelbeutel als getrennter Überstand bzw. Sedimentschichten ausgepreßt werden. Es kann eine Klemme oder dgl. zwischen dem Sammelbeutel 11 und dem flexiblen Schlauch 25 oder innerhalb des Schlauchs vorhanden sein, um die überstehende Flüssigkeit am Fließen und am Eintritt in die falsche Leitung zu hindern.
Eine Bewegung der biologischen Flüssigkeit durch das System wird erreicht, indem man einen Druckunterschied zwischen dem Sammelbeutel und dem Bestimmungsort der biologischen Flüssigkeit (z.B. ein Behälter, wie ein Satellitenbeutel oder eine Nadel am Ende einer Leitung) aufrechterhält. Das erfindungsgemäße System eignet sich zur Verwendung mit herkömmlichen Vorrichtungen zum Erreichen des Druckunterschieds, z.B. einer Auspreßvorrichtung (Expressor). Als Beispiele für Einrichtungen zum Erreichen dieses Druckunterschieds kommt ein Schwerkraftgefälle, das Anlegen von Druck an den Sammelbeutel (z.B. von Hand oder mit einer Druckmanschette) oder das Einbringen des weiteren Behälters (z.B. Satellitenbeutels) in eine Kammer (z.B. eine Vakuumkammer), die einen Druckunterschied zwischen dem Sammelbeutel und dem anderen Behälter herstellt, in Frage. Es fällt auch unter die Erfindung, Expressoren zu verwenden, die über den gesamten Sammelbeutel hinweg einen im wesentlichen gleichen Druck erzeugen.
Beim Übergang der biologischen Flüssigkeit aus einem Beutel in den nächsten Beutel kann diese mindestens ein poröses Medium passieren. Typischerweise kann die biologische Flüssigkeit, wenn es sich dabei um die überstehende Schicht (z.B. PRP) handelt, aus dem Sammelbeutel durch eine oder mehrere Vorrichtungen oder Anordnungen treten, die eine oder mehrere poröse Medien umfassen, z.B. ein Medium zur Entfernung von Leukozyten, ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen, ein poröses Medium, das die Barriere für rote Blutkörperchen mit der Entfernung von Leukozyten in einem porösen Medium vereinigt oder ein Medium zur Entfernung von Leukozyten mit einem Barrieremedium für rote Blutkörperchen in serieller Anordnung. Die überstehende Schicht 31 wird aus dem ersten Behälter 11 ausgepreßt, bis der Fluß unterbrochen wird, typischerweise durch Verschließen einer Klemme in der Leitung 20 oder automatisch, wenn die Anordnung ein Barrieremedium 12 für rote Blutkörperchen umfaßt. Vorzugsweise gelangt die überstehende Schicht durch ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen und sodann durch ein Medium zur Entfernung von Leukozyten. Die überstehende Schicht ist sodann nach Passage durch das Medium zur Entfernung von Leukozyten in Bezug auf Leukozyten verarmt. Eine weitere Verarbeitung kann gegebenenfalls stromabwärts vom Medium zur Entfernung von Leukozyten erfolgen, entweder in Verbindung mit dem System oder nach Abtrennung aus dem System.
Die Sedimentschicht 32 im Sammelbeutel 11 kann durch eine Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten und in einen Behälter 18, z.B. eine Satellitenbeutel, geleitet werden. Typischerweise wird der Sammelbeutel 11, der nunmehr vorwiegend rote Blutkörperchen enthält, einem Druckunterschied unterworfen, wie vorstehend erwähnt, um die Anordnung 17 zur Entfernung von Leukozyten vorzubereiten und den Fließvorgang einzuleiten.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem die Gewinnung von verschiedenen biologischen Flüssigkeiten, die in verschiedenen Elementen des Systems eingeschlossen oder zurückgehalten sind, maximiert, indem man entweder dafür sorgt, dass ein hinter der eingeschlossenen oder zurückgehaltenen biologischen Flüssigkeit vorliegendes Gasvolumen die Flüssigkeit durch diese Elemente und in den vorgesehenen Behälter, Anordnung oder poröses Medium drückt oder indem man die eingeschlossene oder zurückgehaltene Flüssigkeit in den vorgesehenen Behälter, Anordnung oder poröses Medium durch einen Druckunterschied (z.B. durch Schwerkraftgefälle, eine Druckmanschette, Saugen und dgl.) zieht. Dies gewährleistet eine vollständigere Entleerung des Behälters, der Anordnung oder des porösen Mediums. Nachdem sich der Behälter vollständig entleert hat, wird der Fluß automatisch unterbrochen.
Um ein besseres Verständnis der hier beschriebenen Erfindung zu gewährleisten, werden die folgenden Beispiele, die sich mit der Anwendung der vorliegenden Erfindung befassen, vorgelegt. Diese Beispiele dienen nur Erläuterungszwecken und sollen die Erfindung in keiner Weise beschränken.
Beispiel 1
Das zur Ausführung des ersten Beispiels verwendete System zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit umfaßt einen Blutsammelbeutel, getrennte PRP- und PRC-Anordnungen zur Entfernung von Leukozyten sowie getrennte PRP- und PRC-Satellitenbeutel. Ferner verhindert ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen zwischen dem Sammelbeutel und der PRP-Anordnung zur Entfernung von Leukozyten den Fluß von roten Blutkörperchen in den PRP-Satellitenbeutel.
Die Barriereanordnung für rote Blutkörperchen umfaßt ein poröses Medium zum Blockieren des Flusses bei Kontakt mit roten Blutkörperchen, wenn das PRP aus dem Sammelbeutel austritt. Die Barriereanordnung für rote Blutkörperchen wurde aus PBT-Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2,6 μm hergestellt, die gemäß den im US-Patent 4,880,548 beschriebenen Verfahren einer Oberflächenmodifikation unter Verwendung von Hydroxyethylmethacrylat und Methacrylsäure in einem Monomerenverhältnis von 0,35:1 unter Erzielung eines CWST-Werts von 95 × 10^–5 N/cm und eines Zeta-Potentials von –11,4 Millivolt unterzogen worden waren. Das poröse Element wies einen effektiven Durchmesser von 2,31 cm, eine Filterfläche von 4,2 cm², eine Dicke von 0,051 cm, ein Hohlraumvolumen von 75% (Dichte 0,34 g/cm³) und eine Faseroberfläche von 0,08 m² auf.
Das im Gehäuse gehaltene Volumen an PRP betrug < 0,4 cm³, was einen PRP-Verlust als Betriebsinhalt von weniger als 0,2% bedeutete. Der Strom wurde plötzlich abgebrochen, sobald die roten Blutkörperchen die stromaufwärts gelegene Oberfläche der Barriereanordnung für rote Blutkörperchen erreichte. Es gab keine sichtbaren Anzeichen für stromabwärts auftretende rote Blutkörperchen oder Hämoglobin.
Die PRP-Anordnung zur Entfernung von Leukozyten, die ein poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRP nach Passage des PRP durch die Barriereanordnung für rote Blutkörperchen umfaßt, ist im US-Patent 4,880,548 beschrieben. in ähnlicher Weise ist die PRC-Anordnung zur Entfernung von Leukozyten, die ein poröses Medium zur Entfernung von Leukozyten aus der PRC-Einheit umfaßt, im US-Patent 4,925,572 beschrieben. in diesem Beispiel wurde eine einzige Einheit von Vollblut eines freiwilligen Spenders verwendet. Die Bluteinheit wurde in einem Sammelbeutel, der vorher mit 63 ml CPDA-Antikoagulationsmittel gefüllt war, gesammelt. Das gesammelte Blut wurde einer Zentrifugation bei niedriger Drehzahl gemäß üblicher Blutbankpraxis unterzogen. Der Sammelbeutel wurde vorsichtig ohne Aufwirbeln seines Inhalts in einen Plasmaextraktor gebracht, der mit einer Feder auf einen Druck von etwa 90 mm Hg gebracht wurde.
Der Druck des Expressors preßte das PRP aus dem Sammelbeutel durch die Barriereanordnung für rote Blutkörperchen, die PRP-Filteranordnung (wo eine Verarmung an Leukozyten stattfand) und sodann in den Satellitenbeutel. Beim Austreten des PRP aus dem Sammelbeutel entstand die Grenzfläche zwischen PRC und PRP. Sobald die roten Blutkörperchen (die in der Front der PRC-Schicht vorhanden waren) in Kontakt mit der Barriereanordnung für rote Blutkörperchen kam, wurde der Fließvorgang automatisch und ohne Überwachung beendet.
Das im Sammelbeutel verbleibende PRC wurde ebenfalls verarbeitet. Der Sammelbeutel wurde aufgehängt und sodann ausgepreßt, um den PRC-Filter zur Entfernung von Leukozyten vorzubereiten. Das PRC wurde einer Verarmung in Bezug auf Leukozyten unterzogen. Nachdem der aufgehängte Sammelbeutel leer war, wurde der Vorgang automatisch abgebrochen. Das nunmehr in Bezug auf Leukozyten verarmte Erythrozytenprodukt wurde schließlich im Satellitenbeutel gesammelt und stand bei Bedarf zur Transfusion an einen Patienten zur Verfügung.
Das vorher im Satellitenbeutel gesammelte PRP wurde sodann gemäß normaler Blutbankpraxis (Zentrifugation bei hoher Drehzahl) unter Bildung von PC und Plasma unterworfen.
Beispiel 2
Vollblut wurde in einem Adsol^®-Spenderset gewonnen und unter Standardbedingungen zu einer PRP-Einheit verarbeitet. Das PRP wurde sodann zur Entfernung von Leukozyten unter Verwendung einer im US-Patent 4,880,548 beschriebenen Filtervorrichtung filtriert. Der Entfernungswirkungsgrad betrug > 99,9%.
Die filtrierte PRP-Einheit wurde sodann in eine Druckmanschette gelegt, auf die ein Druck von 300 mm Hg angelegt wurde. Der den Beutel verlassende Schlauch (an dieser Stelle abgeklemmt) wurde mit der Einlaßöffnung einer in 5, 6 und 9 gezeigten Trennvorrichtung verbunden. Eine mikroporöse Polyamidmembran mit einer Porengröße von 0,65 μm wurde sodann als Trennmedium in der Vorrichtung verwendet. Die Membranfläche betrug etwa 17,4 cm². Die Tiefe der Kanäle des ersten Flüssigkeits-Fließwegs nahm von etwa 0,03 cm in der Nähe des Einlasses auf etwa 0,01 cm in der Nähe des Auslasses ab. Die Tiefe der Kanäle des zweiten Flüssigkeits-Fließwegs betrug etwa 0,025 cm. Die Auslaßöffnungen der Vorrichtungen wurden mit einem Schlauch verbunden, der es ermöglichte, das Volumen der die Vorrichtung verlassenden Flüssigkeit zu messen und zur Analyse aufzubewahren.
Der erfindungsgemäße Test wurde begonnen, indem man die Klemme öffnete und das PRP in die Vorrichtung gelangen ließ. Man beobachtete, dass eine klare Flüssigkeit (Plasma) an einer Öffnung und eine trübe Flüssigkeit (Blutplättchenkonzentrat) an der anderen Öffnung austraten. Die Testdauer betrug 42 Minuten, wobei während dieser Zeit 154 ml Plasma und 32 ml Blutplättchenkonzentrat gewonnen wurden. Die Blutplättchenkonzentration im Plasma betrug 1,2 × 10⁴/μl, während die Blutplättchenkonzentration im Blutplättchenkonzentrat 1,43 × 10⁶/μl betrug.
Die vorstehenden Ergebnisse zeigen, daß mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung Blutplättchen auf eine geeignete Konzentration eingeengt werden können und Plasma in einer vernünftigen Zeitspanne gewonnen werden kann.
Beispiel 3
Vollblut wurde gewonnen und gemäß Beispiel 2 zu Blutkomponenten verarbeitet und mit dem durch herkömmliche Verarbeitung gebildeten Produkt verglichen. Die Ergebnisse unter Vergleich der Blutkomponentenvolumina mit den entsprechenden Leukozytenzählungen sind in Tabelle I aufgeführt, die den erhöhten Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung gegenüber herkömmlichen Verfahren belegt. Tabelle I zeigt auch die erhöhte Plasmaausbeute und die dementsprechend verringerte PRC-Ausbeute, die sich bei Anwendung der Erfindung ergibt.

* w/Adsol^R

Beispiele 4 bis 8
Die zur Ausführung der Beispiele verwendeten Blutsammelsets entsprachen im allgemeinen 1 ohne die fakultative Anordnung des Barrieremediums für rote Blutkörperchen. Das Verfahren entsprach dem vorstehend beschriebenen Verfahren unter Verwendung der Vorrichtung von 4 für die erste Zentrifugationsstufe.
Das poröse Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRP wurde zu einem zylindrischen Filterelement von 2,5 cm Durchmesser und 0,33 cm Dicke vorgeformt, wobei man PBT-Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 2,6 μm und einer Dichte von 1,38 g/cm³ einsetzte, die einer Oberflächenbehandlung gemäß dem im US-Patent 4,880,548 beschriebenen Verfahren unter Verwendung eines Gemisches aus Hydroxyethylmethacrylat- und Methacrylsäure-Monomeren in einem Gewichtsverhältnis von 0,3:1 unterzogen worden waren. Das poröse Medium wies einen CWST-Wert von 95 × 10^–5 N/cm und ein Zeta-Potential von –11,4 Millivolt beim pH-Wert des Plasmas (7,3) auf. Die Faseroberfläche betrug 0,52 m² und das Hohlraumvolumen 80%.
Das poröse Medium zur Entfernung von Leukozyten aus PRC wurde gemäß den Gleichungen (3) und (4) so berechnet, daß sich ein Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung von besser als log 3 (d.h. > 99,9% Verringerung des Leukozytengehalts) ergab. Dies wurde unter Verwendung von 3,4 g PBT-Fasern von 2,6 μm erreicht, d.h. etwa 13%. mehr Fasern als gemäß den Gleichungen (3) und (4) erforderlich waren. Um den Wirkungsgrad der Leukozytenentfernung weiter zu erhöhen, wurde das Hohlraumvolumen auf 81% vermindert. Diese Veränderungen führten zu einer Anhebung des Wirkungsgrads auf mehr als log 4 (d.h. > 99,99%). Wenn das PRC durch dieses in einem Gehäuse von 6,4 cm Durchmesser befindliche Filtermedium gepreßt wurde, ergaben sich bei einem angelegten Druck von 90 mm Hg Fließzeiten im gewünschten Bereich von 10 bis 40 Minuten. Die Faseroberflächen waren gemäß US-Patent 4,925,572 unter Verwendung eines Gemisches aus Hydroxyethylmethacrylat und Methylmethacrylat in einem Gewichtsverhältnis von 0,27:1 modifiziert worden; das poröse Medium wies einen CWST-Wert von 66 × 10^–5 N/cm auf.
Dem vorstehend beschriebenen porösen PRC-Medium ging ein Vorfilter voraus, der aus fünf Schichten von durch Schmelzblasen hergestellten PBT-Bahnen bestand, die in der nachstehend angegebenen Reihenfolge zu einer Gesamtdicke von 0,25 cm übereinandergelegt waren.
In den einzelnen Beispielen wurde eine einzelne Bluteinheit von freiwilligen Blutspendern verwendet. Die Bluteinheit wurde in einem Blutsammelset der in 1 gezeigten Art (ohne die fakultative Anordnung mit dem Barrieremedium für rote Blutkörperchen) gesammelt, wobei der Sammelbeutel des Sets vorher mit 63 ml CPDA-Antikoagulationsmittel gefüllt war.
Das von den verschiedenen Spendern gewonnene Blutvolumen ist in Spalte I von Tabelle II angegeben. Das Sammelset wurde in den Zentrifugenbecher von 4 gemäß üblicher Blutbankpraxis eingesetzt, mit der Ausnahme, daß der PRC-Filter an der Klammer angebracht wurde, die wiederum am oberen Bereich des Zentrifugenbechers angebracht wurde, wodurch der PRC-Filter außerhalb und oberhalb des Zentrifugenbechers befestigt wurde.
Die Zentrifuge wurde sodann 3 Minuten mit einer 2280 G (am Boden des Bechers) entsprechenden Drehzahl rotiert, wodurch die roten Blutkörperchen im unteren Bereich des Sammelbeutels sedimentierten. Sodann wurde die Klammer entfernt und der Sammelbeutel wurde vorsichtig ohne Aufwirbeln des Inhalts in einen Plasmaextraktor übertragen, der mit einer Feder auf einen Druck von etwa 90 mm Hg gebracht worden war. Durch Aufbrechen des Verschlusses, der den Sammelbeutel mit dem PRP-Filter verband, und durch anschließendes Aufbrechen des Verschlusses, der den PRP-Filter mit dem Satellitenbeutel verband, konnte die überstehende PRP-Schicht aus dem Sammelbeutel durch den PRP-Filter in den Satellitenbeutel fließen. Beim Austritt des PRP stieg die Grenzfläche zwischen PRC und PRP im Sammelbeutel an, wobei der Fließvorgang etwa 10 bis 20 Minuten andauerte, bis das gesamte PRP durch den PRP-Filter getreten war; zu diesem Zeitpunkt wurde der Fließvorgang abrupt und automatisch abgebrochen, als die Front der PRC-Schicht den PRP-Filter erreichte. Der Schlauch wurde sodann neben dem Sammelbeutel und neben dem Satellitenbeutel abgeklemmt. Der Schlauch zwischen den beiden Klemmen und dem PRP-Filter wurde abgeschnitten. Das im Satellitenbeutel gesammelte PRP wurde sodann gemäß üblicher Blutbankpraxis unter Bildung von an Leukozyten verarmtem PC und Plasma verarbeitet. Die Volumina an PC und Plasma sind in Tabelle II zusammen mit der Anzahl der restlichen Leukozyten im PC angegeben.
Der Sammelbeutel, der nunmehr nur die sedimentierten roten Blutkörperchen enthielt, wurde aus dem Plasmaextraktor entnommen. 100 ml AS3-Nährlösung, die vorher in den anderen Satellitenbeutel gegeben worden waren, wurden durch den PRC-Filter in den Sammelbeutel übertragen. Der Inhalt des Sammelbeutels wurde sodann gründlich vermischt. Bei einem durch Schwerkraftgefälle angelegten Druck von etwa 120 mm Hg wurde das PRC im Sammelbeutel zunächst einer Verarmung an Leukozyten unterzogen, indem man es durch den PRC-Filter zum Satellitenbeutel leitete. Das PRC stand nun mehr je nach Bedarf für die Transfusion an einen Patienten zur Verfügung. Volumina, Hämatokritwerte und die Anzahl der restlichen Leukozyten im PRC sind in Tabelle II aufgeführt.
Die in der Tabelle angegebenen Leukozytenzahlen spiegeln die Empfindlichkeit der Verfahren wider, die zur Bestimmung der Anzahl der restlichen Leukozyten in den PRC- und PC-Ausflußprodukten verwendet wurden. Tatsächlich wurden keine Leukozyten in den einer Leukozytenverarmung unterzogenen Abflußprodukten sämtlicher Proben nachgewiesen. Parallele Versuche unter Verwendung von empfindlicheren (aber arbeitsaufwendigeren) Testverfahren zeigen, daß der Wirkungsgrad der Leukozytenverarmung etwa um den Faktor 10 bis 100 besser ist als es die Daten in der Tabelle anzeigen. Tabelle II

* pro Einheit

Vorstehend wurde die Erfindung ausführlich beschrieben und durch Beispiele erläutert. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die Erfindung verschiedenen Modifikationen und alternativen Ausführungsformen zugänglich ist und nicht auf die speziellen Ausführungsformen der Beispiele beschränkt ist. Ferner ist darauf hinzuweisen, daß diese speziellen Ausführungsformen die Erfindung nicht beschränken sollen, sondern im Gegenteil die Erfindung sämtliche Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die unter den Geist und den Umfang der Erfindung fallen, umfassen soll.

Claims

Verfahren zur Verarbeitung einer biologischen Flüssigkeit, die rote Blutkörperchen enthält, umfassend: das Auftrennen der biologischen Flüssigkeit in eine überstehende Schicht und eine Sedimentschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die überstehende Schicht durch ein erstes poröses Medium geleitet wird, das ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen umfasst, bis das Fließen der Sedimentschicht durch die Barriere verhindert oder blockiert wird und die Sedimentschicht durch ein zweites poröses Medium geleitet wird, das ein Medium zur Entfernung von Leukozyten umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die überstehende Schicht durch ein erstes poröses Medium geleitet wird, das ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen in Kombination mit einem Medium zur Entfernung von Leukozyten umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen der überstehenden Schicht, die Sedimentschicht durch ein zweites poröses Medium geleitet wird, das ein Medium zur Entfernung von Leukozyten umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die überstehende Schicht anschließend durch ein Trennmedium geleitet wird.
Vorrichtung zum Verarbeiten einer biologischen Flüssigkeit mit roten Blutkörperchen, umfassend: einen ersten Behälter; ein erstes poröses Medium, das mit dem ersten Behälter in Verbindung steht, wobei das erste poröse Medium ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen umfasst; und ein zweites poröses Medium, das mit dem ersten Behälter in Verbindung steht, wobei das zweite poröse Medium ein Medium zur Entfernung von Leukozyten umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste poröse Medium ein Barrieremedium für rote Blutkörperchen in Kombination mit einem Medium zur Entfernung von Leukozyten umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem ersten porösen Medium ein Trennmedium vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste poröse Medium und das zweite poröse Medium Fasern umfassen, die durch Behandeln mit einem Monomeren mit einer polymerisierbaren Gruppe und einer hydroxylhaltigen Gruppe modifiziert worden sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern des ersten porösen Mediums mit einem Gemisch aus Mo nomeren mit einem Gehalt an Hydroxyethylmethacrylat und Methacrylsäure modifiziert worden sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis der Monomeren Methacrylsäure zu Hydroxyethylmethacrylat im modifizierenden Gemisch 0,01:1 bis 0,5:1 beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste poröse Medium den Blutplättchen einen Durchgang ermöglicht, aber die roten Blutkörperchen blockiert.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste poröse Medium ein faseriges Medium umfasst, und wobei die Faseroberfläche des ersten porösen Mediums 0,3 bis 2,0 m² beträgt.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste poröse Medium ein faseriges Medium umfasst und wobei die Faseroberfläche des ersten porösen Mediums 0,35 bis 0,6 m² beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste poröse Medium ein faseriges Medium umfasst, wobei die Faseroberfläche des ersten porösen Mediums 0,04 bis 0,3 m² beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste poröse Medium ein faseriges Medium umfasst, wobei die Faseroberfläche des ersten porösen Mediums 0,08 bis 1,0 m² beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsfläche des ersten porösen Mediums 2,5 bis 10 cm² beträgt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste poröse Medium ein Zeta-Potential von –3 bis –30 mV bei einem pH-Wert von 7,3 aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das erste poröse Medium einen CWST-Wert von mehr als 70 × 10^–5 N/cm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite poröse Medium einen CWST-Wert von mehr als 53 × 10^–5 N/cm aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 19, aufweisend einen zweiten Behälter und einen dritten Behälter, wobei das erste poröse Medium zwischen dem ersten und dem zweiten Behälter, und das zweite poröse Medium zwischen dem ersten und dem dritten Behälter angeordnet ist.