DE2908722C2 - Filtereinheit zum Abtrennen von Leukozyten - Google Patents

Filtereinheit zum Abtrennen von Leukozyten

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    • A61M2202/0407—Lymphocytes

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Filtereinheit zum Abtrennen von Leukozyten aus einer leukozytenhaltigen Suspension mit einem Filterbehälter, der mit einer Fasermasse dicht gefüllt ist, die aus Synthesefasern, halbsynthetischen Fasern, regenerierten oder natürlichen Proteinfasern besieht, wobei die Fasern keine schädigende Wirkung auf ^eukozyten oder andere Blutbestandteile ausüben.
Unter der hier verwendeten Bezeichnung »leukozytenhaltige Suspension« sollen Blut, Aszites, Knochenmark sowie andere leukozytenhaltige oder Leukozyten-Vorläufer enthaltende Körperflüssigkeiten verstanden werden. Auch schließt dieser Ausdruck physikalisch, chemisch und/oder biologisch behandeltes Blut und andere Körperflüssigkeiten ein, beispielsweise mit physiologischer Lösung verdünntes Blut, Blut, dem Erythrozyten-Agglutinine (wie Dextran oder Hydroxyäthylstärke) zugesetzt sind, Leukozytenfilme aus zentrifugiertem Blut und andere Leukozyten enthaltende Suspensionsschichten die durch Zentrifugieren oder Zellelektrophorese erhalten werden.
In den letzten Jahren wurden häufig Komponenten-Transfusionen anstelle von Gesamtblut-Transfusionen angewendet.
Bei Komponenten-Transfusionen werden die fur die Patienten erforderlichen oder erwünschten spezifischen Blutkomponenten übertragen und sie haben daher den Vorteil, daß die benötigten Komponenten, die von nicht benötigten oder schädlichen Komponenten abgetrennt sind, in einer wünschenswert hohen Konzentration verabreicht werden. Zur Zeit häufig angewendet werden insbesondere Leukozyten- oder Granulozyten-Transfusionen für infizierte leukopenische Patienten und Transfusionen von leukozytenarmem, erythrozytenreichem Blut zum Verhindern von Transplantat/ Wirt(GHV)-Reaktionen als Folge der Unverträglichkeit vonHistokompatibilitäts-Antigenen.
Es ist außerdem übliche Praxis, Leukozyten- oder Erythrozyten-Suspensionen hoher Reinheit zur Unter
suchung von Blutzellen herzustellen.
Zur Durchführung der Leukozytenabtrennung wurden zahlreiche Verfahren angewendet Zu typischen Abtrennverfahren gehören beispielsweise ein Sedimentationsverfahren unter Zugabe eines Agglutinins, das Zentrifugalverfahren und das Filtrationsverfahren unter Verwendung eines Filters, das aus einem Leukozyten zurückhaltenden Material besteht Bei dem Sedimentationsverfahren unter Zugabe eines Agglutinins wird ein ίο Agglutinin für Erythrozyten, wie Dextran oder Hydroxyäthylstärke. einer Leukozyten enthaltenden Suspension zugesetzt und danach wird die mit Agglutinin versehene Flüssigkeit der Sedimentation unterworfen, um die Flüssigkeit in ein Erythrozyten-Sediment und eine Leukozyten enthaltende flüssige Schicht zu trennen. Dieses Verfahren hat verschiedene Nachteile, die darin bestehen, daß es einen großen Zeitaufwand zur vollständigen Abtrennung benötigt, daß die erhaltene Leukozytensuspension niedere Reinheit hat und daß es häufig erforderlich ist das Agglutinin aus der erhaltenen Leukozytensuspension zu entfernen. Bei dem Zentrifugalverfahren werden beispielsweise mehrere Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte in einem Gefäß so angeordnet daß übereinander angeordnete Schichten mit Dichtegradienten vorliegen, Blut auf die oberste Flüssigkeitsschicht aufgegeben und dann die überlagerten Schichten zentrifugiert um das Blut in mehrere Schichten aufzutrennen. Dieses Zentrifugalverfahren eignet sich nicht zur Trennung einer größeren Blutmenge. Bei dem Filtrationsverfahren wird Blut durch ein aus Leukozyten zurückhaltendem Material bestehendes Filter, wie aus Polyamidfasern, Polyesterfasern, siliconbehandelter Glaswolle und Watte, geleitet, wobei die Granulozyten und Monozyten in dem Filter zurückgehalten werden, wonach eine physiologische Lösung durch das Filter geleitet wird, um die zurückgehaltenen Leukozyten-Komponenten zu gewinnen. Dieses Filtrationsverfahren eignet sich nicht zur Abtrennung von Lymphozyten, insbesondere zur Gewinnung einer lymphozytenreichen Suspension hoher Reinheit.
In der Veröffentlichung von A. Fleming, Br. J. Exp. Path, 7, 281 (1926) wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Leukozyten durch Filtration durch einen Stopfen aus Baumwollwatte entfernt werden. Dieses sehr lange bekannte Verfahren ist mit zahlreichen Nachteilen behaftet, die seine praktische Anwendung unmöglich machen. Der erste Nachteil besteht darin, daß Baumwollwatte Hämolyse verursacht. Zweitens ist der so Grad der Entfernung von Leukozyten niedrig. Drittens ist ein hoher Druck erforderlich, um das Blut durch den fest gepreßten Baumwollwattestopfen zu pressen, so daß dieses Verfahren nicht während des Verlaufs einer Transfusion angewendet werden kann.
Aus der Veröffentlichung von T. J. Greenwalt et al. »A
New Method for Preparing Buffy Coat - Poor Blood«, Transfusion 2, 221 (1962) ist ein Verfahren zum Entfernen von Leukozyten aus Blut bekannt, bei dem als Filtermedium eine mit Nylonfasern gefüllte Säule
verwendet wird. Es werden auch Hinweise auf die entsprechende Anwendung von Acrylfaser, Polyesterfaser, PelyfluoFäthylenfaser und Baumwolle gegeben. Bei den bekanntermaßen eingesetzten Fasern handelt es sich offensichtlich um handelsübliche Fasern für
Textilzwecke, die relativ großen Durchmesser besitzen. Die erreichte Rate der Entfernung von Leukozyten, insbesondere Lymphozyten ist bei diesem Verfahren demnach auch relativ gering (Tabelle 1 auf Seite 224 der
Literaturstelle). Ferner kann bei diesem Verfahren keine wesentliche Entfernung von Leukozyten aus ACD-Blut erreicht werden.
In I. Djerassi et al. »Filtration Leukophoresis for Separation and Concentration of Transfusable Amounts of Normal Human Granulocytes« J, Med. 1, 358—364 (1970) wird die Abtrennung und Gewinnung von Granulozyten aus heparinisiertem Gesamtblut durch Filtration des Blutes durch ein Nylonwolle-Filter beschrieben. In dieser Veröffentlichung findet sich keinerlei Hinweis auf die Abtrennung von im wesentlichen allen Leukozyten-Bestandteilen. Darüber hinaus wird offensichtlich Nylonwolle verwendet, die den für Textilfaden üblichen Faserdurchmesser aufweist
Aus der Veröffentlichung von M. Langfelder et al. »Comparison of Different Methods Used in the Preparation of Leukocyte-Free-Whole Blood and Erythrocyte Concentrates« Vox. Sang. 19,57—63 (1970) geht die Verwendung einer mit Danulon-Fasern, d.h. Fasern aus regenerierter Cellulose, gefüllten Säule zur Abtrennung von Leukozyten aus Blut hervor. Wie Tabelle 1 auf Seite 59 dieser Literaturstelle zeigt, ist die prozentuale Leukozyten-Abtrennung, die mit Hilfe dieser Fasern erreicht wird, zu gering.
Die Verwendung einer mit Baumwollwatte gefüllten Filterkolonne zur Abtrennung von Leukozyten aus Blut oder Zellsuspensionen wird von P. Diepenhorst et al. in der Veröffentlichung »Removal of Leukocytes from Whole Blood and Erythrocyte Suspensions by Filtration through Cotton Wool«, Vox. Sang. 23, 308-320 (1972) beschrieben. Dieses bekannte Verfahren hat naturgemäß die gleichen Nachteile, wie die vorstehend beschriebene Verwendung eines Baumwollwatte-Stopfens.
Es war demnach bereits bekannt, zur Filtration von leukozytenhaltigen Suspensionen Filter aus üblichen Textilfasern einzusetzen. Dabei hat man festgestellt, daß die Trennwirkung dieser üblichen Fasermaterialien unzureichend ist
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Filtereinheit zur Verfügung zu stellen, weld"J eine wirksamere Abtrennung von Leukozyten einschließlich Lymphozyten aus leukozytenhaltigen Suspensionen in der Weise ermöglicht, daß die Leukozyten-Komponenten in besserer Ausbeute und Reinheit als bisher gewonnen werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit Hilfe einer Filtüreinheit gelöst, in der die als Filtermaterial vorliegenden Fasern einen speziellen, sehr geringen Faserdurchmesser aufweisen und einen bestimmten Wert der Schüttdichte besitzen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Filtereinheit zum Abtrennen von Leukozyten aus einer leukozytenhaltigen Suspension mii einem Filterbehälter, der mit einer Fasermenge dicht gefüllt ist, die aus Synthesefasern, halbsynthetischen Fasern, regenerierten oder natürlichen Proteinfasern besteht, wobei die Fasern keine schädigende Wirkung auf Leukozyten oder andere Blutbestandteile ausüben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Filterbehälter mit einer Fasermasse gepackt ist, die einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 3 bis 10 μπι hat und die Fasermasse eine Schüttdichte von 0,02 bis 0,40 g pro cm3 aufweist.
Die im Behälter der Filtereinheit vorliegenden Fasern werden ausgewählt aus synthetischen Fasern, halbsynthetischen Fasern, regenerierten Fasern sowie natürlichen preuinhaltigen Fasern. Entweder kann einer dieser erwähnten Fasertypen allein oder eine Kombination der genannwn verschiedenen Typen verwendet werden. Bei den verwendeten Fasern ist darauf zu achten, daß diese keinerlei schädliche Auswirkungen auf Leukozyten oder andere Blutbestandteile haben. Dem-) zufolge sollten Fasern nicht aus Polymeren bestehen, die Einheiten aufweisen, die beispielsweise hämoiytische Wirkung haben, ferner sollten diese nicht mit ölhaltigen Bestandteilen behandelt werden, die dem Blut abträglich sind. Geeignete Fasern können aus der Gruppe der
ίο synthetischen Fasern gewählt werden, wie z. B. Acrylnitril-Polymer-(Homopolymer- und Copolymer)-Fasern, Polyamid-Fasern und Polyester-Fasern, halbsynthetischen Fasern, wie z. B. Zellulose-Azetat-Fasern und natürlichen proteinhaltigen Fasern, wie z. B. Seide. Der
is hier verwendete Begriff »Faserdurchmesser« wird durch nachfolgende Gleichung definiert:
D=I
[I
n- p-y
worin D den Durchmesser der Fasern in cm, .v das Gewicht der Fasern in Gramm, y die Länge der Fasern in cm und ρ die Dichte der Fa.« .:n in g/cm3 bedeutet Die Fasern haben im allgemeine.■ !rreisförrnigen Querschnitt, jedoch ist die obenerwähnte Definition für den Faserdurchmesser ebenfalls auf Fasern mit nichtkreisförmigem Querschnitt anzuwenden. Der die Fasermasse f'jfnehmende Behälter hat mindestens eine Einführleitung und eine Ausführleitung, durch die eine leukozyt-
jo haltige Suspension sowie andere zu behandelnde Körperflüssigkeiten bzw. physiologische Lösungen eingeführt und aus dem Behalte, herausgeführt werden können.
Der Behälter besteht aus nicht gesundheitsschädlichem Material. Mil dem hier verwendeten Ausdruck »Schüttdichte« wird der in g/cm3 ausgedrückte numerische Wert bezeichnet, der sich durch Division des Gewichts (in Gramm) der Masse der Fasern durch das Volumen der Masse der Fasern ergibt, d. h. das innere Volumen des Behälters, wenn der Behälter völlig mit der Fasermasse angefüllt ist.
Die Masse der im Behälter vorhandenen Fasern hat möglichst die gleiche Schüttdichte in jeglichem Teil der Fasermasse. Es ist günstig, wenn sich die Fasern im ungebundenen Zustand als Einzelfasern befinden, bevor sie in die Behälter überführt werden. Darüber hinaus sollten die Fasern eine besondere Länge aufweisen, die es ermöglicht, die Fasern in Form einer verflochtenen oder verwirrten Masse zu halten. Ist die Faserlänge zu gering, zeigen diese die Neigung aus dem Behälter auszutreten, zusammen mit der den Behälter durchfließenden Flüssigkeit. Aus diesem Grunde sollen die Fasern insbesondere eine Länge besitzen, die zumindest gleich der der im Handel verfügbaren Fasern ist, die in der Textilindustrie Verwendung fnden. Insbesondere Fasern einer Mindestlänge von 30 cm, die aus durchlaufenden Fäden geschnitten werden, sind günstig. Die Menge der einzubringenden Fasern wird im wesentlichen bestimmt durch die zu behrndelnde spezielle leukozytenhaltige Flüssigkeit, die zu bearbeiten ist sowie deren Strömungsrate. Fasern verschiedener Werkstoffe und/oder verschiedener Durchmesser können in Kombination unter der Voraussetzung verwendet werden, daß der durchschnittliche Durchmesser nicht über 10 μπι liegt. Darüber hinaus kann ein kleiner Anteil von Fasern mit Durchschnittsdi-rchmessern über 10 μπι in die Fasermasse eingebracht werden, um die Fasermasse während des Betriebs bei
konstanter Schüttdichte zu halten. Die Federmasse sollte möglichst in Form einer Masse aus miteinander verflochtenen oder verwirrten Fasern vorliegen, diese Masse kann jedoch auch in Form eines gewebten, vliesartigen oder gewirkten Stoffes vorliegen.
Die beiliegenden Zeichnungen verdeutlichen die kritische Bedeutung des Faserdurchmessers sowie der Schüttsichte der in der Filtereinheit enthaltenen Fasermasse. Dabei bedeuten:
Fig. 1 ein Schaubild, das die Abhängigkeit des Prozentsatzes der eingeschlossenen Bliitzcllen vom Faserdurchmesser zeigt, besiinvnt bei einer Schüttdichte von 0.085 g/cm!;
Fig 2 und 3 sind graphische Darstellungen tier Abhängigkeit des Prozentsatzes der eingeschlossenen Blutzellen vom durchschnittlichen Faserduiclimesser, bei einer Schüttdichte der Fasen von 0.15 g/cm';
Fig. 4 ist ein Schaubild zur Darstellung der Abhängigkeit der prozentualen Ausbeute der Leukozyten von der Schüttdichte der Fasermasse und
F i g. 5 ist ein Schaubild zur Darstellung der -. Abhängigkeit der prozentualen Lymphozytenausbeute von der Schüttdichte der Fasermasse.
Die Abhängigkeit der von dem Filter zurückgehaltenen prozentualen Menge der Leukozyt-Komponenten vom durchschnittlichen Durchmesser der Fasern in dem in Filter wird anhand der Fig. 1, 2 und 3 erläutert. In den Fig. 1, 2 und 3 jr-ben die Kurven Lc. G.Mund l.y den prozentualen Anteil von Leukozyten.Granulozyten plus Monozyten und l.ymphuzyten an. die in dem Filter zurückgehalten werden.
'.'< Die prozentualen Anteile der jeweiligen Leukozyten Komponenten sind durch nachstehende Gleichung definiert:
zurückgehaltene I.euk<>'\leii-Komponente· (Λ/.-Ι) ■ IMO
worin A die Anzahl der /eilen jeder Leukozyten-Komponente in der ursprünglichen (d. h. unbenandelten) lcukoz.wenhaitigcn Suspension und Ii die Anzahl der Zellen jeder l.eukozvien-Komponcnte. die durch das ί liter zurückgehalten werden, bedeuten.
Die Kurven Lc. CiMund /.v in F i g. I und 2 wurden in folgender Weise erhalten
Polyacrylnitrilfasern nut verschiedenen Durch schnittsdurchnessern wurden gesondert in eine zylindrische Polyvinylchlorid-Säule mit Schüttdichten von 0.085 gern- (in Fig. 1) und 0.15 g/cm1 (in F i g. 2) eingebracht. Die zylindrische Polyvinylchlorid-Säule hatte einen Innendurchmesser von 1,0cm und eine Lange von 10 cm. 20 ml Blut wurden in die mit Polvacrvlnitri -Fasern gefüllte Säule gepumpt. Das Blut strömt durch die Säule mit einer Durchflußrate von 2 ml min. Während der Durchflußdauer wurden die l.eukozvtenkomponenien von der Masse der PolyacryinitnlFasern zurückgehalten. Anschließend wurden 30 ml einer physiologischen Natriumchlorid-Lösung mit emer Durchflußgeschwindigkeit von 5 ml/min durch die Säule gepumpt. Nachdem mindestens 99% der im ursprünglichen Blut enthaltenen Erythrozyten isoliert worden waren, wurde die Anzahl der Zellen der jeweiligen Leukozytenkomponenten, die nich« von der Fasermasse zurückgehalten wurden und sich noch in der durch die Säule geflossenen Flüssigkeit befanden. bestimmt. Die Anzahl (B) der Zellen der von der Fasermasse eingeschlossenen Leukozytenkomponenten wurden durch Subtraktion der vorstehend genannten Anzahl der nicht zurückgehaltenen Zellen von der Anzahl (A)der Zellen der entsprechenden Leukozytenkomponenten im ursprünglichen Blut erhalten, und der prozentuale Anteil der zurückgehaltenen Leukozytenkornponente wurde danach aus A und ß errechnet. Das verwendete Blut war heparinisiertes Blut einer Temperatur von 23'C. enthaltend 5,0x10* Erythrozyten/μΙ. 2.5 χ 10' Blutplättchen/μΙ und 6600 Leukozyten/μΐ (2300 Lymphozyten/μΐ und 4300 Granulozyten plus Monozy-ίεη'μΐ).
Der vorstehend erläuterte Versuch wurde bei einer Temperatur von 25° C durchgeführt
Wie lus F i g. 1 und 2 ersichtlich ist Wann ein großer Anteil a* ©temdeiyten und Monozyten immer noch zurückftbewn wtrern, scifaü wenn der durchschnittliche Fwerdurchmesser mehr als 20u.m beträgt Im Gegensatz dazu kann eine wesentliche Menge an Lymphozyten nur dann zurückgehalten werden, wenn der durchschnittliche F'aserdurchmesser gering ist, nämlich unter etwa 10 μπι beträgt. Im allgemeinen ist der prozentuale Anteil der von den Fasern zurückgehaltenen Leukozyienkomponenten umso größer, je kleiner , der durchschnittliche Faserdurchmesser ist. Ferner ist der prozentuale Anteil an festgehaltenen Leukozytenkomponenten bei einer Faserschüttdichte von 0.15 g/cm1 größer als der bei einer Faserschüttdichte von 0.085 g/cm'. Es wird angenommen, daß einer der Gründe für das vorteilhafte Verhalten von Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von nicht mehr als 10 μπι sich folgendermaßen erläutern läßt. Wenn Blut oder eine andere leukozytenhaltige Suspension kontinuierlich durch eine fasereefüllte Säule fließt, steigt
ι der Innendruck der Säule in unerwünschter Weise an. Ein solcher Druckanstieg hängt eng mit der Schüttdichte der eingefüllten Fasern in der Weise zusammen, daß der Druckanstieg umso kleiner ist. je geringer die Schüttdichte ist. Fasern mit einem durchschnittlichen
>■■ Durchmesser von nicht mehr als 10 μιη haben gute Fähigkeit zum Zurückhalten von Leukozytenkomponenten, wenn die Schüttdichte dieser Fasern gering ist. Wenn der durchschnittliche Durchmesser der Fasern weniger als 3 μηι beträgt, wird es schwierig, die
;-. Schüttdichte der eingefüllten Fasern innerhalb des gewünschten Dichtebereiches zu halten. Die Fasern sollten daher einen durchschnittlichen Durchmesser von 3 bis 10 μίτι zeigen.
Wenn die Schüttdichte der eingefüllten Fasern
ν 0.40 g/cm1 überschreitet, wird es schwierig. Blut und andere leukozytenhaltige Suspensionen durcii die mit Fasern gefüllte Säule zu pumpen. Wenn im Gegenteil die Schüttdichte weniger als 0,02 g/cm3 beträgt, können die eingefüllten Fasern Leukozytenkomponenten nicht
si wirksam zurückhalten.
Die in F i g. 3 gezeigten Kurven Le, CM und Ly wurden in gleicher Weise wie die vorstehend für F i g. 2 beschriebenen erhalten, mit der Abänderung, daß die Blut-Strömungsrate auf 4 ml/min verändert wurde.
f/> Wie durch Vergleich der Kurven in Fig.3 mit den Kurven der F i g. 2 ersichtlich ist wird bei einer Erhöhung der Blut-Durchflußgeschwindigkeit der prozentuale Anteil der zurückgehaltenen Lymphozyten und Granulozyten plus Monozyten geringer, wenn der
6=. durchschnittliche Faserdurdimesser größer als 10 μιη ist und steigt an, wenn der durchschnittliche Faserdurchmesser 10 μπι oder weniger beträgt
Wenn Blut oder andere leukozytenhaltige Suspensio-
nen mit Hilfe einer Pumpe durch clic crfindiingsgemäße Filtcreinhcit geleilet werden, werden die Leukozyten komponenten durch die Fiisermassc in der Filtereinheit selektiv zurückgehalten. Die zurückgehaltenen l.eukozytenkomponenten werden von der Fasermasse auch nicht in einfacher Weise abgelöst, wenn eine Waschflüssigkeit, wie physiologische Natriumchlorid-Lösung, durchreitet wird, um die Erythrozyten, Blutplättchen und Wtrsma. die in der Fasermasse zurückgeblieben waren, auszuwaschen.
Blut oder andere letikozytenhaltige Suspensionen können auch unter Anwendung der Instillations-Metho de durch die Filtereinheit geleitet werden, d. h. mit I lilfe eines Verfahrens, bei dem das Blut ohne Verwendung einer Pumpe tropfenweise unter der Finwirkung der Schwerkraft in die Fiitereinheit eindringt. In diesem Fall hat die Fasermasse vorzugsweise eine Schüttdichte von 0,04 bis 0,I1J g/cm1 und einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 5 bis ΙΟμηι. Die eine solche Fasermasse enthaltende Filtereinheit eignet sich (insbesondere bei einem Volumen de Fasermasse von 25 bis 60 ml) zur Behandlung von 200 bis 500 ml einer leukozytenhaltigen Suspension, welche durch die Fasermasse in einer Strömungsratc von 5 bis 10 ml/min fließt.
Wenn der durchschnittliche Durchmesser der Fasern in der zur Durchführung des Instillations-Verfahrens verwendeten Filtereinheit weniger als 5 um betragt, so ist es schwielig, die Schüttdichte der eingefüllten Fasern während der gesamten Behandlungsdauer der leukozytenhaltigen Suspension innerhalb des gewünschten Bereiches zu halten. Wenn ferner die Schüttdichte weniger als 0.04 g/cm' beträgt, zeigt die Filtere.nheit keine gute Rückhaltefähigkeit für Leukozytenkomponenten. Wenn andererseits die Schüttdichte 0,l5g/cm! überschreitet, wird es bei Anwendung der Instillationsmethode schwierig, die Strömungsrate zwischen 5 und 10 ml/min zu halten.
Die erfindungsgemäße Fütereinheit eignet sich zur Entfernung von Lymphozyten und anderen Leukozytenkomponenten aus einer leukozytenhaltigen Suspension, z. B. heparinisiertem Blut. ACD-Blut und erythrozytenreichen Suspensionen (Packed Red Cell. PRC), erhalten aus ACD-Blut. Es ist zu erwarten, daß Transplantats-Wirts-Reaktionen, die besonders bei der Durchführung von Gesamtblut-Transfusionen aufgrund der Unverträglichkeit von Histokompatibilität-Antigenen auftreten, durch Anwendung des mit der erfindungsgemäßen Filtereinheit behandelten Bluts verhindert oder praktisch unterdrückt werden können.
Durch die Anwendung der erfindungsgemäßen Fiitereinheit ist es außerdem möglich, die Leukozytenkomponenten aus der filtrierten Suspension in hoher Reinheit zu gewinnen. Zu diesem Zweck wird bevorzugt, daß die Filtereinheit eine gepackte Fasermasse mit einer Schüttdichte von 0,04 bis 0,25 g/cm3 und einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 7 bis lC^menthält-
Die kritische Bedeutung der Schüttdichte und des durchschnittlichen Faserdurchmessers der Fasern der Filtereinheit zum Zurückhalten von Leukozyten und zur Gewinnung der zurückgehaltenen Leukozyten wird unter Bezugnahme auf Fig.4 und 5 erläutert Fig.4 zeigt den Zusammenhang zwischen der prozentualen Ausbeute an Leukozyten und der Schüttdichte der Fasern und zwischen dieser Ausbeute und dem durchschnittlichen Faserdurchmesser. F i g. 5 zeigt den Zusammenhang zwischen der prozentualen Ausbeute
an I ymphozytcn und der Schüttdichte der Fasern und zwischen dieser Ausbeute und dem durchschnittlichen Faserdurchmesser. Der hier verwendete Ausdruck »prozentuale Ausbeute an Leukozyten oder Lymphozyten" ist durch folgende Gleichung definiert:
% Ausheule - (B/A) · HK)
worin Λ die Anzahl der Leukozyten bzw. Lymphozyten in der ursprünglich, d. h. unbehandelten leukozytenhaltigen Suspension und B die Anzahl der gewonnenen l.euko/vtcn b/w. Lymphozyten bedeuten.
Die in F i g. 4 und 5 gezeigten Kurven wurden aus den Ergebnissen der folgenden Versuche erhalten. Polyacrylnitrilfascrn mit verschiedenen durchschnittlichen Durchmessern wurden gesondert mit unterschiedlichen Schüttdichten in zylindrische Polyvinylchlorid-Säulen mit einem Innendurchmesser von 1.8 cm und einer Lange von 10 cm eingebracht. 100 ml Blut wurden in einer Fließrate von 10 ml/min durch die fasergefüllte Säule geleitet, wobei Leukozyten-Komponenten in der Säule festgehalten wurden. Dann wurden 150 ml einer physiologischen Nai.'iumchlorid Lösung in einer Fließrate von 10 ml/min durchgeleitet. Schließlich wurden 100 ml einer phosphatgepufferten Kochsalzlösung, die 17.5 mg/ml Serumalbumin enthielt, in einer Fließrate von 10 ml/min durch die Säule geleitet, wahrend die Außenseite de Säule in einer Rate von 100 Mal/min mit einem Holzstab geklopft wurde, so daß eingeschlossene Leukozytenkomponenten aus der Säule gewonnen wurden. Das verwendete Blut war heparinisiertes Blut, das bei einer Temperatur von 25CC gehalten wurde und das 4.8 χ If/ F.rythrozyten/ul, 6500 Leukozyten/μΙ (2300 Lymphozyten/μΙ und 4200 Granulozyten plus Monozyten/μΙ) und 2,1 χ 105 Blutplättchen/μΙ enthielt. Die Versuche wurden bei einer Temperatur von 25° C durchgeführt. Die Kurven a, b. c, d. eund /"entsprechen den durchschnittlichen Faserdurchmessern von 5.2, 6.2 7.4.8,5.10.0 bzw. 16.0μπι.
F i g. 4 zeigt, daß die Ausbeute an Leukozyten mindestens etwa 50% beträgt, wenn die Schüttdichte der eingefüllten Fasern im Bereich von 0,04 bis 0,25 g/cmJ liegt und wenn der durchschnittliche Faserdurchmesser im Bereich von 7 bis 10 μίτι liegt.
Fig. 5 zeigt, daß die Ausbeute an Lymphozyten zufriedenstellend ist. wenn die Schüttdichte der eingefüllten Fasern und der durchschnittliche Faserdurchmesser in den vorstehend angegebenen Bereichen liegen. Im Hinblick auf die prozentuale Ausbeute an Lymphozyten wird bevorzugt, daß die Schüttdichte im Bereich von 0.06 bis 0,20 g/cm3 und der durchschnittliche Frserdurchmesser im Bereich von 8,0 bis 9.5 μπι liegt.
Die Gewinnung der in der Filtereinheit zurückgehaltenen Leukozytenkomponenten kann erfolgen, indem man eine physiologische Lösung durch die Filtereinheit leitet, wobei die Fließrate bei hohem Wert gehalten wird, oder wobei die Fasermasse in Vibration gehalten oder eine äußere physikalische Kraft auf die Fiitereinheit zur Einwirkung gebracht wird, so daß die Zwischenräume zwischen den Fasern vergrößert werden. Gemäß einer zweckmäßigen Methode wird eine physiologische Lösung durch die Fiitereinheit geleitet, während mit einem Holzstab an die Fiitereinheit geklopft wird. Der physiologischen Lösung kann ein Material zur Verbesserung des Freisetzens der in der Fütereinheit zurückgehaltenen Leukozyten zugesetzt werden, wie Säure-Zitrat-Dextrose (ACD) und Äthylendiamintetraacetat
Wenn Blut durch die Filtcreinheit fließt, bleibt ein wesentlicher Anteil der Leukozyten und noch eine große Menge der Erythrozyten, Blutplättchen und an Plasma in der Filtereinheit zurück. F.s wird daher angestrebt, daß in der Filtereinheit verbliebene Erythrozyten, Blutplättchen und Plasma aus der Filtereinheit ausgewaschen werden, bevor die Leukozyten daraus gewonnen werden. Das Auswaschen der Filtereinhiiten kann erfolgen, indem eine physiologische Lösung, wie eine physiologische Natriumchlorid-Lösung undeine phosphatgepufferte Salzlösung durch die Filtereinheit geleitet wird. Die nach dem Auswaschen der Filtereinheit gewonnene Suspension von Leukozyten enthält nur extrem geringe Mengen an Erythrozyten und anderen Komponenten. Eis wurde gefunden, daß der Anteil an Erythrozyten und anderen Komponenten, der in der gewonnenen Leukozytensuspension vorliegt, im allgemeinen mit der Schüttdichte der verwendeten Fasern zusammenhängt, d. h. daß der Anteil an Erythrozyten und anderen Komponenten umso geringer ist, je kleiner die Schüttdichte ist.
Bevor Blut oder andere leukozytenhaltige Suspensionen durch die Filtereinheit geleitet werden, können zunächst Plasmakomponenten, wie Plasma. Serum und Serumalbumin durch die Filtereinheit geleitet werden. Durch diese anfängliche Zuführung von Plasmakomponenten kann der Anteil der in der endgültig erhaltenen Leukozytensuspension vorhandenen Erythrozyten und anderen Komponenten sehr stark vermindert werden.
Die mit Hilfe der erfindungsgemäßen Filtereinheit behandelten Blutzelisuspensionen haben zufriedenstellende Eigenschaften. Wenn Blut mit Hilfe einer Pumpe durch eine Filtereinheit mit einer Faserschüttdichte von 0,02 bis 0.40 g/cm' und einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 3 bis 10 um geleitet oder durch Instillation durch eine Filtereinheit mit einer Schüttdichte von 0,04 bis 0.15 g/cm3 und einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 5 bis 10 lim geführt wird, zeigen die Erythrozyten in den erhaltenen an Erythrozyten reichen Suspensionen wenig oder keine morphologischen oder biochemischen Veränderungen, Wenn Blut durch eine Filtereinheit mit einer Faserschüttdichte von 0.04 bis 0,25 g/cm! und einem durchschnittlichen Faserdurchmesser von 7 bis 10 μίτι geleitet wird und die zurückgehaltenen Leukozyten aus der Filtereinheit gewonnen werden, zeigen die erhaltenen Granulozyten und Monozyten gute Motilität und phagozytische Wirkung und die erhaltenen Lymphozyten können unter der Einwirkung verschiedener Mitogenc, wie Phytohämagglutinin und Pokeweed-Mitogen in gleichem Ausmaß der Plastotransformation unterworfen werden, wie mit Hilfe anderer Methoden gewonnene Lymphozyten. Darüber hinaus ist das Verhältnis von T-Zellen zu B-Zellen ungefähr das gleiche wie im ursprünglichen Blut
Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Filtereinheit können Leukozyten in einfacher Verfahrensweise und in kurzer Zeit entfernt oder gewonnen werden. Die erfindungsgemäße Filtereinheit ermöglicht daher die einfache Durchführung von Erythrozyten- oder Leukozyten-Komponenten-Transfusionen in medizinischen Einrichtungen. Sie ermöglicht außerdem die einfache Abtrennung oder Entnahme einer geringen Menge von Erythrozyten oder Leukozyten, die für verschiedene medizinische Prüfungen oder Untersuchungen erforderlich sind.
Die Erfindung wird durch die nachstehenden Beispiele erläutert Die Beispiele wurden oei Raumtemperatur durchgeführt; die Prozentangaben beziehen sich auf die Anzahl der Blutzellen.
Beispiel 1
> 2,7 g Polyacrylnitril-Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 5,2 [im und einer Länge von 4 bis 7 cm wurden gleichförmig mit einer Schüttdichte von 0,086 g/cmJ in eine zylindrische Polypropylen-Säule mit einem Durchmesser von 2 cm und einer Länge von
ι» 10 cm eingebracht, wobei ein Filter zur Leukozyten-Abtrennung erhalten wurde. 100 ml heparinisiertes Blut eines gesunden Spenders wurden in einer Strömungsrate von 5 ml/min durch die mit Polyacrylnitrilfasern gepackte Säule gepumpt, wonach 30 ml einer physiolo-
i-, gischen Natriiimchluridlösung in einer Strömlingsrate von 5 ml/min durchgeleitet wurden, um in der Säule verbliebene Erythrozyten zu gewinnen. Auf diese Weise wurden etwa 100 ml eines an Leukozyten armen blutes erhalten. Das an Leukozyten arme Blut enthielt 31Vo der
Jn ursprünglichen Leukozyten (8% der ursprünglichen Lymphozyten) und 93% der ursprünglichen Erythrozyten, bezogen auf die entsprechenden Zahlen der jeweiligen Komponenten in dem ursprünglichen Blut. Das gewonnene Blut enthielt weder Granulozyten noch
■-, Monozyten.
Beispiel 2
5,7 g Polyacrylnitril-Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 8,2 μπι und einer Länge von 6 bis
in 8 cm wurden gleichförmig in einer Schüttdichte von 0,095 g/cm1 in eine zylindrische Polystyrol-Säule eingebracht, die einen Durchmesser von 3.15 cm und eine Länge von 7,7 cm hatte, wobei ein Leukozyten-Trennfilter erhalten wurde 200 ml heparinisiertes Blut von
r, einem gesunden menschlichen Spender wurden tropfenweise in einer Fließrate von 6.67 ml/min durch die mit Polyacrylnitrilfasern gepackte Säule geleitet und danach wurden 55 ml einer physiologischen Natnumchloridlösung in gleicher Weise durchgeleitet, um die in der Säule
.·.·, verbliebenen F.rythro7vten 7iiriickzugewinnen. wobei etwa 200 ml eines an Leukozyten armen Blutes erhalten wurden. Das an Leukozyten arme Blut enthielt 61Yo der ursprünglichen Leukozyten (3°i der ursprünglichen Granulozyten plus Monozyten und 11° ■ eier ursprüngli-
:-. chen Lymphozyten) .:p.d 97'Vn der ursprünglichen Erythrozyten, jeweils bezogen auf die entsprechende Anzahl der Komponenten in dem ,;rsprünglichen Blut.
Beispiel 3
■ι-. 3.621 g Polyf"-"?rfasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser vor; 7.8 ι; ni und einer Länge von 4 bis 7 cm wurden gleich iorrnig in einer Schüttdichte von 0.12 g/cm3 in eine zylindrische pjiystyroi-Säule mit einem Durchmesser von 2.8 cm und einer Länge von 4,9 cm eingebracht, wobei ein Leukozyten-Trennfilter hergestellt wurde. 230 ml mit ADC versetzten frischen Blutes von einem gesunden menschlichen Spender wurden zentrifugiert, wonach 100 ml Plasma von dem Blut abgetrennt wurden, so daß 130 ml eines erytrozytenreichen Blutes erhalten wurden. 70 ml einer physiologischen Natriumchloridlösung wurden dem so erhaltenen erythrozytenreichen Blut zugesetzt wobei 200 ml einer biutzellhaltigen Flüssigkeit erhalten wurden. Die blutzellhaltige Flüssigkeit wurde tropfenweise durch die mit Polyesterfasern gepackte Säule in einer Fließrate von 8 ml/min geleitet, wonach 28 ml einer physiologischen Natriumcuiöridlösurig in gleicher Weise durchgeleitet wurden, um die in der Säule verbliebenen
Lr j ihrozyton zu gewinnen. Auf diese Weise wurden ungefähr 200 ml einer an Leukozyten armen, an Erythrozyten reichen Flüssigkeit erhalten. Diese Flüssigkeit enthielt 10% der ursprünglichen Leukozyten (9% der ursprünglichen Granulozyten plus Monozyten und 12% der ursprünglichen Lymphozytep) und 94% der ursprünglichen Erythrozyten.
Beispiel 4
Polyacrylnitrilfasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 8,2 μηι und einer Länge von 4 bis 7 cm wurden in Einzelfasern zerfasert, wonach 3,817 g der Fasern gleichförmig in einer Schüttdichte von 0,150 g/cm' in eine zylindrische Polyvinylchlorid-Säule mit einem Innendurchmesser von 1,8 cm und einer Länge von 10 cm eingebracht wurden, um so ein Leukozyten-Trennfilter herzustellen. 100 ml heparinisiertes Blut aus einem gesunden Menschen wurden durch die mit Polyacrylnitrilfasern gepackte Kolonne in einer Fließrate von 10 ml/min geleitet, wonach 150 ml einer physiologischen Natriumchliridlösung in einer Fließra'r von 10 ml/min durchgeleitet wurden, um wesentliche Anteile der in der Säule verbliebenen Erythrozyten, Blutplättchen und Plasma auszuwaschen. Danach wurde eine physiologische Natriumchloridlösung vom pH 6,5, die 17,5 mg/ml menschliches Serumalbumin und 12,5% einer ADC-Lösung enthielt, in einer Fließrate von 10 ml/min durch die Säule geleitet, während die Außenseite der Säule mit einem Holzstab in einer Frequenz con 100/min geklopft wurde, um die Leukozyten zu gewinnen. Die so erhaltenene Flüssigkeit
Tabelle 1
enthielt 67% der ursprünglichen Leukozyten (<i8% der ursprünglichen Lymphozyten und 66% der ursprünglichen Granulozyten plus Monozyten). Die erhaltene Flüssigkeit enthielt nur vernachlässigbar geringe Mengen an Erythrozyten und Blutplättchen.
Beispiel 5
4,71 g der in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigten verschiedenen Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von etwa 9 bis 10 μηι, wurden gesondert gleichförmig in einer Schüttdichte von 0,15 g/cm3 in zylindrische Polyvinylchlorid-Säulen eingefüllt, die jeweils einen Innendurchmesser von 3 cm und eine Länge von 10 cm hatten wobei Leukozyten-Trennfilter hergestellt wurden. 200 ml heparinisiertes Blut wurden durch jede der mit Fasern gepackten Säulen in einer Fließrate von 10 ml/min geleitet, wonach 180 mi einer physiologischen Natriumchloridlösung in einer Fließrate von 10 ml/min durch die Säulen geleitet, wurden. Schließlich wurden 100 ml einer phosphatgepufferten Salzlösung, die 17.5 mg/ml Serumalbumin enthielt, in einer Fließrate von 10 ml/min während einer Dauer von 10 Minuten durch jede der Säulen geleitet, während die Außenseite der Säule in einer Frequenz von 100/min mit einem Holzstab geklopft wurde. Die aus der Säule abgezogene Flüssigkeit enthielt Leukozyten (Lamphozyten, Granulozyten und Monozyten) in den in Tabelle 1 gezeigten Mengen, jeweils bezogen auf die entsprechenden Zahlenwerte der jev/eiligen Komponenten in dem ursprünglichen heparinisierten Blut.
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Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist. führt die Verschiedenheit von in die Säule eingefüllten Fasern, falls der Faserdurchmesser 9 bis 10 μπι beträgt, nicht zu großen Unterschieden der prozentualen Ausbeuten der jeweils gewonnenen Leukozytenkomponenten.
Beispiel 6
Polyacrylnitril-Fasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 8,2 .um und einer Länge von 4 bis 7 cm wurden gut zu Einzelfasern zerfasert, wonach 0,517 g der Fasern gleichförmig in einer Schüttdichte von 0,132 g/cm3 in eine zylindrische Polyvinylcblorid-Säule mit einem Innendurchmesser von 1 cm und einer Länge von 5 cm eingefüllt wurden, so daß ein Leukozyten- Trennfilter erhalten wurde. 5 ml heparinisiertes Blut aus einem gesunden menschlichen Spender wurden während einer Dauer von 1 Minute durch die mit Polyacrylnitril-Fasern gepackte Säule geleitet, wonach 20πϊϊ physiologische Natriurnchioridlösung in einer Fließrate von 5 ml/min durchgeleitet wurden, um .Vl
wesentliche Anteile der Erythrozyten. Blutplättchen und Plasma, die in der Säule verblieben waren, auszuwaschen. Dann wurden 4 ml physio1 gische Natriumchic ridlösung innerhalb kurzer Zeit unier Anwendung einer Injektionsvorrichtung durch eine Zuführungsleitung, die der Leitung gegenüberlag, durch welche das heparinisierte Blut eingeleitet worden war, in die Säule eingepreßt, um die Leukozyten zu gewinnen. Die so erhaltene Flüssigkeit enthielt 72% der ursprünglichen Leukozyten (66% der ursprünglichen Lymphozyten und 75% der ursprünglichen Granulozyten plus Monozyten).
Beispiel 7
Polyesterfasern mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 7.8 μΐη und einer Länge von 4 bis 7 cm wurden gut zu Einzelfasern zerfasert und dann wurden 438 g der Fasern gieichförmig in einer Schüttdichte von
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mit einem Innendurchmesser von 1,8 cm und dner
Länge von 10 cm eingefüllt, wobei ein Leukozyten-Trennfilter hergestellt wurde. 100 ml heparinisiertes Blut eines gesunden menschlichen Spenders wurden in einer Fließrate von 5 ml/min durch die mit Polyesterfasern gepackte Kolonne geleitet, wonach 150 ml einer physiologischen Katriumchloridiösung in einer Fließrate von 5 ml/min durchgeleitet wurden, um wesentliche Anteile der in der Säule zurückgehaltenen Erythrozyten, Blutplättchen und Plasma auszuwaschen. Danach wurden 100 ml einer phosphatgepufferten Salzlösung mit einem pH-Wert von 7,4 mit Hilfe einer Injektionsvorrichtung durch eine Zuführungsleitung in die Säule gepreßt, die der Zuführungsleitung, durch die das heparinisierte Blut und die zum Waschen verwendete physiologische Kochsalzlösung eingeführt worden waren, gegenüberlag, um auf diese Weise die Leukozyten zu gewinnpn. Die so erhaltene Flüssigkeit enthielt 63% der ursprünglichen Leukozyten (64% der ursprünglichen Lymphozyten und 62% der ursprünglichen Granulozyten plus Monozyten).
Beispiel 8
Ein Bündel von 200 endlosen Polyesterfäden, jeweils mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 9,1 μπι wurde nach dem Lösen des Fasserbündels in Einzelfasern in Fasern einer Länge von 103,5 cm zerschnitten. Die Fasern wurden in einer Schüttdichte von 0,15 g/cm3
in eine zylindrische Polyvinylchlorid-Säule mit einem Innendurchmesser von 1 cm und einer Länge von 2,5 cm gepackt, wobei ein Leukozyten-Trennfilter hergestellt wurde. 5 ml heparinisiertes Blut eines gesunden menschlichen Spenders wurden in einer Fließrate von 3 ml/min durch die mit Polyesterfasern gepackte Säule geleitet und dann wurden 20 ml phosphatgepufferte Salzlösung in einer Fließrafe von 4 ml/min durchgeleitet, um wesentliche Anteile der in der Säule verbliebenen Erythrozyten, Blutplättchen und Plasma auszuwaschen. Danach wurden 4 ml einer physiologischen Natriumchloridlösung innerhalb kurzer Zeit unter Verwendung einer Injektionsvorrichtung durch eine Zuführungsleitung in die Säule gepreßt, die der Zuführungsleitung, die zum Einleiten von heparinisiertem Blut und der zum Waschen verwendeten physiologischen Natriumchloridlösung angewendet worden war. gegenüberlag. Auf diese Weise wurden die Leukozyten aus der Säule gewonnen. Die so erhaltene Flüssigkeit enthielt 63% der ursprünglichen Leukozyten (65% der ursprünglichen Lymphozyten und 62% der ursprünglichen Granulozyten plus Monozyten). Diese Ergebnisse zeigen, daß praktisch keine Unterschiede zwischen Filtern mit kurzen Stapelfasern und Filtern mit langen Stapelfasern im Hinblick auf das Trennvermögen und auf das Vermögen zur Gewinnung der jeweiligen Leukozytenkomponenten bestanden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Filtereinheit zum Abtrennen von Leukozyten aus einer leukozytenhaltigen Suspension mit einem Filterbehälter, der mit einer Fasermasse dicht gefüllt ist, die aus Synthesefasern, halbsynthetischen Fasern, regenerierten oder natürlichen Proteinfasern besteht, wobei die Fasern keine schädigende Wirkung auf Leukozyten oder andere Blutbestandteile ausüben, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter mit einer Fasermasse gepackt ist, die einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 3 bis 10 μια hat und die Fasermasse eine Schüttdichte von 0,02 bis 0,40 g pro cm3 aufweist.
2. Filtereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterbehälter mit einer Fasermasse gepackt ist, welche eine Schüttdichte von 0,04 bis 0,15 g pro cm3 besitzt und einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 5 bis 10 μπι aufweist.
3. Futereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der FüterbehäUer mit einer Fasermasse mit einer Schüttdichte von 0,04 bis 0,25 g/cm3 gepackt ist und einen durchschnittlichen Faserdurchmesser von 7 bis 10 μπι aufweist
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