DE2735453B2

DE2735453B2 - Verfahren zur Lagerung von Blut

Info

Publication number: DE2735453B2
Application number: DE2735453A
Authority: DE
Inventors: Thomas D. Santa Barbara Calif. Talcott (V.St.A.)
Original assignee: Dow Corning Corp
Current assignee: Dow Silicones Corp
Priority date: 1976-08-05
Filing date: 1977-08-05
Publication date: 1979-08-09
Also published as: FR2360248B1; DE2735453A1; GB1538378A; JPS5930684B2; JPS5320683A; DE2735453C3; US4082509A; CA1084414A; FR2360248A1; US4162676A

Description

Die Anatomie und Physiologie von Blut ist für die Menschheit seit langer Zeit von großem Interesse, da das Blutsystem die Flüssigkeitsleitung ist, die das komplexe chemische Gleichgewicht des menschlichen Körpers aufrecht erhält. Das Blutsystem führt Nährstoffe zu anderen lebenden Zellen des Körpers und transportiert gleichzeitig auch die Abfallnebenprodukte der zahlreichen komplexen chemischen Reaktionen ab, die im Körperinneren ablaufen und für das Leben notwendig sind.

Schwere Eingriffe in Körpergewebe und/oder das Blutsystem selbst machen oft eine Ergänzung des Blutsystems durch Blut erforderlich. Ist der Eingriff oder die Schädigung nicht zu ernst oder der Blutverlust nicht zu umfangreich, dann verfügt der Körper im allgemeinen selbst über ein einzigartiges System zur Ergänzung oder zum Ersatz eines Blutverluste.

In denjenigen Fällen, in denen der Körper das benötigte Blut wegen einer Abnahme des Schervolumens oder wegen einer physiologischen Mißbildung des Körpers nicht ersetzen oder ergänzen kann, kann ein solcher Ersatz oder eine derartige Ergänzung auch von einer äußeren Quelle kommen, wie beispielsweise von gelagertem Blut.

Die Lagerung von Blut außerhalb des Körpers ist eine verhältnismäßig neue Entwicklung. Mit Beginn des Zweiten Weltkriegs brachte der Bedarf an großen Volumina Ersatzblut eine Aktivitätsflut bei der Erforschung der besten Methoden zur Lagerung von Blut mit sich.

Seit dem Ende des Zweiten Weltkrieges und bis zu etwa dem Beginn des jetzigen Jahrzehnts entsprachen die Systeme zur Lagerung von Blut denjenigen, wie sie während der Kriegszeit entwickelt wurden. Die Lagerungszeit von Gesamtblut in flüssiger Form beträgt jedoch im Höchstfall 21 Tage.

Bei einem solcher« Lagerungssystem muß das Blut gewöhnlich in einer sauren Citrat-Dextrose-Lösung aufbewahrt werden.

Vor kurzem wurde in Transfusion, Band 11, No. 3, Mai-Juni. 1971, Seiten 123 bis 133, berichtet, daß sich Blut durch gleichzeitige Verwendung von Adenin zusammen mit sauren Citrat-Dextrose-Lösungen 35 Tage aufbewahren läßt, und daß dies in Schweden vorwiegend auch gemacht wird.

Es wird in obiger Veröffentlichung ferner auch ein Verfahren beschrieben, das für die Lagerung von Erythrozyten entwickelt worden ist. Hiernach wird das Plasma vom Gesamtblut entfernt, und die so erhaltenen Erythrozyten werden in einem künstlichen Medium gelagert. Die entsprechenden Arbeiten zeigen, daß sich hierdurch eine zu dem Lagerungssystem aus Adenin und saurer Citrat-Dextrose-Lösung (ACD-Lösung) vergleichbare Lagerung erreichen läßt.

Ein größeres Problem bei der Lagerung von Gesamtblut ist die Tatsache, daß die Erythrozyten aus Glucose große Mengen Milchsäure bilden. Hierzu kommt es sogar auch dann, wenn man das Blut bei niedrigen Temperaturen lagert. Die Gegenwart der Milchsäure trägt unter anderem dazu bei, daß der

to pH-Wert des gelagerten Gesamtbluts ständig niedriger wird.

Die Erniedrigung des pH-Wertes des Bluts hat einen entscheidenen Einfluß auf die Lebensfähigkeit der Erythrozyten bei der Blutübertragung.

ii Die damit zusammenhängenden Mechanismen werden in Journal of Lab and Clinical Medicine, Band 80, No. 5, Seiten 723 bis 728, beschrieben, wobei unter anderem folgendes festgestellt wird:

»Der Abfall des pH-Wertes der gelagerten Zellen

-'<> führt zuerst zum Verlust ihres 2,3-Diphosphoglycerats (2,3-DPG), das für eine wirkungsvolle Abgabe von Sauerstoff an Gewebe erforderlich ist. Bei den pH-abhängigen Stufen der Hexokinase und Phosphofructokinase wird gegebenenfalls sogar eine Glycolyse un-

-^>r> terbunden, so daß die Erythrozyten bei der Transfusion ihre Lebensfähigkeit und Zirkulationsfähigkeit verlieren. Die Regulierung des pH-Wertes spielt somit bei der Flüssigkonservierung eine Schlüsselrolle.«

In weiteren Ausführungen wird in obiger Abhandln lung dann auf das wesentliche Problem wie folgt verwiesen:

»Die Verwendung sehr alkalischer Lösungen zur Blutkonservierung führt zu keinem befriedigenden Ergebnis. Sehr hohe pH-Werte ergeben eine Reduk-

n tion von NAD zu NADH im Lactat-Pyruvat-System und erschweren oder verhindern hierdurch eine Glycolyse bei der Stufe der Glyceraldehydphosphat-Dehydrogenase. Alkalische Konservierungsmittel führen zwar zu einer guten Beibehaltung von 2,3-DPG, doch

4i) kommt es unter diesen Bedingungen zu einer raschen Erschöpfung an Adenosintriphosphat (ATP), wobei die Lebensfähigkeit zudem schlecht ist. Diesem Effekt kann in gewissem Ausmaß durch Zusatz von Pyruvat zur Reoxidierung von NADH entgegengetreten wer-

4Ί den, doch können sogar auch sehr alkalische Konservierungsmittel nicht genügend viel Wasserstoffionen absorbieren, um den pH-Wert oberhalb der kritischen Werte zu halten, die zu einer Verhinderung des Abbaus von 2,3-DPG gebraucht werden.

><> Es würde daher zweifelsohne eine Hilfe bedeuten, wenn man ein hochwirksames Puffersystem hätte, durch das sich der pH-Wert konservierter Zellen über 7,4 halten ließe, um so die Bildung großer Mengen Milchsäure zu verhindern. Bis heute gibt es jedoch

">^r> kein Pufferion, das zur Absorption dieser großen Säuremenge in der Lage ist und sich auch reinfundieren läßt.«

Die bisherigen Versuche zur Verhinderung des Abbaus von Gesamiblut, die die oben angeführten Nach-

M) teile haben, nämlich im allgemeinen den Nachteil, daß die Pufferlösungen solcher Stärke, wie man sie zur Aufrechterhaltung des erforderlichen pH-Wertes braucht, nicht in dem Maß kompatibel sind, daß sich das Ganze ohne ernsthafte Nebeneffekte wieder in

h> die menschliche Blutbahn einleiten läßt. Es ist in diesem Zusammenhang ferner auch bereits versucht worden, in den größeren Blutlagersack kleinere Säckchen einzuschließen, die ein Absorbens für Kohlendi-

oxid enthalten, doch ist dieses Verfahren äußerst stark davon abhängig, wie das Kohlendioxid das kleine Säckchen durchdringen und so an das Absorbens gelangen kann, und diese kleinen Säckchen sind darüber hinaus auch sehr empfänglich gegenüber einer schleimartigen Ansammlung auf ihrer Oberfläche, wodurch die Übertragung von Kohlendioxid an das darin befindliche Absorbens weiter beeinträchtigt wird.

Die kleinen Säckchen, die das Absorbens für Kohlendioxid enthalten, können ferner auch zu einer starken Kontaminierung des Gesamtbluts führen, wenn sie nicht dicht sind oder sonstwie beschädigt werden.

Eine derartige Konstruktion, bei der sich ein Säckchen in einem anderen Sack befindet, stellt die Hersteller von Blutsäcken ferner auch vor ziemliche fertigungstechnische Probleme.

Aus obigen Ausführungen ergibt sich, daß die Lagerung von Blut bisher in keiner Weise befriedigend gelöst ist. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die damit zusammenhängenden Probleme zu überwinden. Es soll hierdurch die Lagerungszeit für Blut erhöht und gleichzeitig dafür gesorgt werden, daß sich Gesamtblut reinfundieren läßt. Ferner soll eine Zusammensetzung geschaffen werden, die sich in einem Lagersack für Gesamtblut verwenden läßt, und durch die die Lebensfähigkeit des darin gelagerten Gesamtbluts verlängert werden kann. Weiter soll hierdurch ein Verfahren bereitgestellt werden, durch das sich ein Blutlagersack leichter herstellen läßt, der Zusammensetzungen enthält, die zu einer Verlängerung der Lebensfähigkeit des darin gelagerten Bluts führen. Schließlich soll erfindungsgemäß ein Blutlagersack geschaffen werden, durch den sich die Lebensfähigkeit von Gesamtblut verlängern läßt und der nur wenig oder überhaupt nicht zu einer Kontamination von Gesamtblut aus der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beiträgt.

Die obige Aufgabe läßt sich nun überraschenderweise durch das im Anspruch näher bezeichnete Verfahren erfindungsgemäß lösen.

Der Kern des vorliegendne Verfahrens ist hiernach somit darin zu sehen, daß man Blut während der Lagerung mit einem gehärteten Siliconkautschuk in Berührung läßt, der praktisch reines Ca(OH)₂ enthält. Da der mit Ca(OH)₂ versehene Siliconkautschuk als Kohlendioxidfänger wirkt, ist die Oberfläche des Siliconkautschuks vorliegend natürlich ein wesentlicher Faktor bei der Auswahl der physikalischen Form des verwendeten Kautschuks. Damit sich die erforderliche Oberfläche ergibt, muß dieser Kautschuk die Form von Folien, Bändern, Kernen, Granulaten, Klümpchen oder kleinen Blöcken haben, die Auswahl der jeweiligen Konfiguration muß jedoch mit einer gewissen Sorgfalt getroffen werden. Werden beispielsweise Granulate verwendet, um so für eine große Oberfläche zur Absorption großer Mengen Kohlendioxid zu sorgen, dann dürfen diese Granulate nicht so klein sein, daß sie die Infusionsschläuche und dergleichen des Lagersacks verstopfen. Sehr große Blöcke oder Kügelchen aus solchem Kautschuk ergeben andererseits wiederum nicht die für eine ausreichende Kohlendioxidabsorption erforderliche Oberfläche. Die Auslegung der jeweils verwendeten Siliconteilchen ist daher abhängig von der jeweils gewünschten Menge an Kohlendioxidabsorption, und die damit zusammenhängenden Dinge müssen gegen mögliche mechanische Mißfunktionen ausgewogen werden, wie gegen das oben beschriebene Verstopfen der Schläuche.

Als erfindungsgemäß geeignete Siliconkautschuke kommen solche Siliconkautschuke in Frage, die leicht

ί härtbar sind. Die Härtung erfolgt dabei vorzugsweise unter Verwendung von Peroxiden oder Platinkatalysatoren, durch die sich eine Härtung von = SiH-Gruppen enthaltenden Siloxanen mit = Si-Alkenyl-Gruppen enthaltenden Siloxanen ergibt.

ι» Hierzu geeignete Siliconkautschuke sind bekannt, so daß sich weitere Erörterungen erübrigen.

Bei dem erfindungsgemäß geeigneten Ca(OH)₂ handelt es sich um praktisch reines Ca(OH)₂. Schlechtere Sorten von Ca(OH)₂ sollen nicht verwendet wer-

den, da sonst die Gefahr einer Kontaminierung besteht. Vorzugsweise wird mit einem Ca(OH)₂ gearbeitet, das im Gegensatz zu CaO mehr als 95 % Ca(OK)₂ enthält. Am besten verwendet man ein Ca(OH)₂, das über die höchste, mit gewöhnlichen

.'ο Mitteln erzielbare Reinheit verfügt und bei dem die nicht von Calcium herrührenden Verunreinigungen im Bereich von nur Teilen pro Million vorliegen.

Die Kompoundierung des Ca(OH)₂ in dem ungehärteten Siliconkautschuk erfolgt in üblicher Weise,

r> beispielsweise durch einen Zweiwalzenstuhl.

Die höchste Menge an Ca(OH)₂, die verwendet werden kann, wird begrenzt durch diejenige Menge, die sich in Siliconkautschuk einarbeiten läßt, ohne daß hierdurch die Härtung oder die physikalischen Eigen-

iii schäften des Siliconkautschuks nachteilig beeinflußt werden. Die kleinste verwendbare Menge an Ca(OH)₂ wird bestimmt von den praktischen Effekten der Absorptionskraft und der Menge an Kohlendioxid, die absorbiert werden soll. Bezogen auf 100 Gewichtsteile

r> Siliconkautschuk macht die Menge an Ca(OH)₂ gewöhnlich S bis 30 Gewichtsteile aus. Der auf diese Weise kompoundierte Kautschuk wird anschließend in herkömmlicher Weise gehärtet, wobei die Härtung jeweils vorn eingesetzten Härtungssystem und dem

ad erforderlichen Katalysator abhängt.

Der ungehärtete Kautschuk läßt sich in die jeweils gewünschte Form bringen oder kann zu Blöcken oder Folien geformt werden, aus denen sich dann die jeweils geeignete physikalische Form ausschneiden oder

;-> ausstanzen läßt.

Vom Gesichtspunkt der funktionellen Oberfläche und einer physikalischen Mißfunktion her werden derzeit als physikalische Form Materialstücke mit einer Größe von 3 X 3 cm und einer Stärke von 1 cm

κι bevorzugt, deren Ecken oder Kanten leicht abgerundet sind.

Die Stückchen gibt man während der Herstellung des Blutsacks einfach in einen Blutlagersack, in dem man ihnen freie Bewegung läßt.

V) Die Siliconkautschukstückchen lassen sich sehr gut sterilisieren.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels weiter erläutert.

_w, Beispiel

Aus mit 17 Gewichtsprozent reinem Ca(OH)₂ kompoundiertem und gehärtetem Siliconkautschuk werden 3,0 x 3,0 x 1 cm große Blöcke hergestellt.

Im Anschluß daran setzt man einen Block jeweils h--i in einen Blutsammeisack ein, indem man den Boden eines leeren 650 ml fassenden Bluttransfusionssacks (Fenwal PL 130 Plastik) öffnet, dann den Block einführt und schließlich den Sack mit einem Bügeleisen

wieder verschließt und 20 Minuten bei 121 ° C in einem Autoklaven behandelt.

Von einem gesunden erwachsenen Spender sammelt man hierauf 450 ml Blut in 67,5 ml ACD (NIH Formel A). Man läßt das Blut dann 15 bis 30 Minuten bei Raumtemperatur stehen, vorauf man es bei einer Temperatur von 4° C unter einer Geschwindigkeit von 4500 g 5 bis 10 Minuten in einer Zentrifuge mit Schwingrotor (Sorval RC-3 Zentrifuge) zentrifugiert. Im Anschluß daran preßt man das Plasma sowie eine lede; artige Überzugsschicht ab und versetzt dann jedes Volumen an abgepreßtem Plasma mit 200 ml einer Konservierungslösung (BAGPM), die 101,4 mMol Natriumbicarbonat (NaHCO₃) 14,3 mMol Natriumcarbonat (Na₂CO₃), 1 mMol Binatriumphosphat (Na₂HPO₄), 1 mMol Adenin, 55 mMol Glucose und 0,5% Mannit enthält. Nach leichtem jedoch gründlichem Durchmischen überträgt man die rote Zellsuspension aseptisch in den Blutsack, der die oben angegebenen Blöcke enthält. Die roten Zellen werden hierauf 42 Tage bei 4° C gelagert, wobei man sie entweder einmal zur Zeit der Bildung der Probe 1 Minute durchmischt oder 5mal wöchentlich, um für eine gründliche Durchmischung zu sorgen.

Die quantitative Bestimmung des Erythrozyten ATP erfolgt nach der Hexokinase-Methode (siehe E. Beutler, »Red Cell Metabolism«, A Manual of Biochemical Methods, 2. Auflage, New York, 1975, Greene und Stratton), und die Konzentration an 2,3-DPG bestimmt man nach einer Abwandlung des Verfahrens von Krimsky, das ebenfalls in obigem Buch beschrieben ist. Der pH-Wert wird nach einer Technik bestimmt, die eine anaerobe Messung bei 0 bis 4° C erlaubt (Amer. J. din. Path. 63, 264 bis 268, 1975).

Es werden vier Einheiten Blut in BAGPM mit den Blöcken gelagert und einmal wöchentlich durchmischt. Am siebten Tag beträgt der pH-Wert 7,82 + 0,2, und er liegt am 42. Tag bei 7,41 ±0,03. Sieben Einheiten, die das BAGPM und Blöcke enthalten, werden fünfmal wöchentlich durchmischt, und der pH-Wert dieser Einheiten liegt am Tag 0 bei 7,86±0,03, während er am 42. Tag bei 7,55 ±0,08 liegt.

Die Konzentration an intracellulärem 2,3 DPG beträgt am Tag O 13,16 ±0,88 uMe!/g Hgb, während sie am 42. Tag bei den mit BAGPM und Blöcken gelagerten Einheiten, die fünfmal wöchentlich durch mischt werden, 10,22 ±2,35 uMol/g Hgb ausmacht. ■ Bei dem einmal wöchentlich durchmischten System, dessen Konzentration an 2,3-DPG z. Zt. der Herstellung 15,3 ± 1,6 μΜοΙ/g beträgt, liegt die Konzentration an 2,3-DPG am 42. Tag bei 10,13 ± 1,20 μΜοΙ/g Hgb. Bei einmal wöchentlich durchmischten Einhei-

i» ten ergibt sich am 42. Tag eine ATP-Konzentration von 2,40 ±0,64 μΜοΙ/g Hgb. Das 5mal wöchentlich durchmischte Blut hat eine ATP-Konzentration von 2,40 ± 0,64 uMol/g Hgb. Nach 42tägiger Lagerung hat das 5mal wöchentlich durchmischte Blut eine

ii ATP-Konzentration von 1,88 ± 0,26 uMol/g Hgb.

Zusammenfassend kann man sagen, daß sich nach dem vorliegenden Verfahren gemäß diesen Versuchsdaten Blut über eine Zeitdauer von wenigstens 42 Tagen stabil halten läßt. Nach eingangs diskutierten Me-

2" thoden zur Konservierung von Gesamtblut ergibt sich demgegenüber eine maximale Lagerungszeit von nur 21 Tagen bzw. von maximal 35 Tagen (siehe oben). Demgegenüber ermöglicht das vorliegende Verfahren nun eine Blutkonservierung von wenigstens 42 Tagen,

2-j und somit eine gegenüber dem bisher besten bekannten Verfahren um 20% erhöhte Lagerungszeit. Das erfindungsgemäße Verfahren stellt gegenüber dem Stand der Technik somit einen unerwarteten technischen Fortschritt dar. Neben einer gegenüber den be-

i(i kannten Konservierungsverfahren längeren Lagerungszeit führt es jedoch insbesondere auch zu einem Blut, das sich infolge seiner besonders stabilen Lagerung, d. h. praktisch keine Veränderungseiner Eigenschaftenwährend der Lagerungszeit, auch reinfundies') ren läßt. Dies ist insbesondere deswegen von Bedeutung, weil nach der vorliegenden Konservierungsmethode der pH-Wert von Gesamtblut selbst nach der relativ langen Lagerungszeit von 42 Tagen noch immer oberhalb des als kritisch erachteten pH-Wertes von etwa 7,4 liegt. Gleichzeitig läßt sich daraus entnehmen, daß auch die anderen entscheidenden biochemischen Eigenschaften von Gesamtblut, wie Konzentration von 2,3-DPG und ATP, selbst bei 42tägiger Lagerung in überraschender Weise noch j praktisch unverändert sind.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Lagerung von Blut, dadurch gekennzeichnet,daß man einen härtbaren Siliconkautschuk mit S bis 30 Gewichtsteilen Ca(OH)₂ auf 100 Gewichtsteile Siliconkautschuk versieht, den auf diese Weise behandelten Siliconkautschuk in einen Blutlagerungssack einbringt, der ein künstliches Medium zur Lagerung von Blut enthält, und in diesen Sack dann Gesamtblut infundiert.