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Neue Adsorbentien zur Behandlung lebensbedrohlicher Krankheiten

Ein EU-finanziertes Forschungsprojekt entwickelte und charakterisierte neue medizinische Adsorbentien zur Blutreinigung. Einsatzbereiche sind u.a. chronische und akute lebensbedrohliche Erkrankungen.
Neue Adsorbentien zur Behandlung lebensbedrohlicher Krankheiten
Die Hämoadsorption wird für ein medizinisches Verfahren genutzt, mit dem toxische Moleküle aus Patientenblut entfernt werden. Dabei wird das Blut durch ein extrakorporales Filtersystem (außerhalb des Körpers) geleitet und kommt direkt in Kontakt mit den darin befindlichen Adsorbentien. Wegen der mangelhaften Biokompatibilität unbeschichteter Adsorbentien wurden die adsorbierenden Granula bislang mit hämokompatiblen Materialien beschichtet, was die Beseitigung der Giftstoffe allerdings ineffizienter macht.

Das Projekt MEAD-ET (Novel medical adsorbents for extracorporeal treatment of life threatening conditions) entwickelte nun für künftige medizinische Anwendungen innovative Adsorbentien und testete deren Blutverträglichkeit und Adsorptionseffizienz.

In den ersten 24 Projektmonaten entwickelte, optimierte und charakterisierte MEAD-ET Aktivkohlematerialien (activated carbon materials, ACM), deren Aktivität durch einen Prozess verstärkt wurde, bei dem Dampf auf über 110°C erhitzt wird. Nachdem durch Charakterisierung dieser ACM mittels Elektronenmikroskopie und Porosimetrie der Aktivierungseffekt des Kohlenstoffmaterials demonstriert wurde, konnte eine verbesserte Nanoporenstruktur und erweiterte Oberfläche entwickelt werden.

Die Wissenschaftler beschichteten Kohlenstoffkügelchen mit biokompatiblen Molekülen (Dextran) und testeten die Adsorptionskapazität beschichteter und unbeschichteter ACM für eine Reihe von Markertoxinen wie Bilirubin, Albumin, Kreatinin, Cytokinen, Vitamin B12 und Methylenblau. Den Ergebnissen zufolge vergrößerte die stärkere Aktivierung der ACM die Oberfläche, das Nanoporenvolumen und die Adsorptionskapazität der Markermoleküle. Während eine Dextranbeschichtung von 5-30% des ACM-Gewichts die Aufnahme dieser Moleküle reduziert, kann durch teilweise Beschichtung mit nur 5% die Adsorptionskapazität aufrechterhalten werden, was die Erzeugung von Kleinstpartikeln und die Albuminadsorption reduziert.

Die Hämokompatibilität und Zytotoxizität der Dextran-beschichteten Beads wurde nach entsprechenden ISO-Richtlinien untersucht. Zytotoxizitätstests ergaben, dass eine unterschiedliche Porosität oder Oberflächenbeschichtung keine signifikante Wirkung auf die Ergebnisse hat, da ACM nicht zytotoxisch auf Zellen wirken. Selbst die teilbeschichteten Materialien führten zu keinerlei Entzündungsreaktion und gelten somit als hämokompatibel. Die Dextranbeschichtung reduziert die Fibrinogenadsorption und Erzeugung von Nebenprodukten, sodass die Weiterentwicklung derartiger ACM für die Hämoadsorption durchaus erfolgversprechend sein dürfte.

Den Projektergebnissen zufolge sollte bei der Wahl des optimalen Materials für die Blutreinigung auf ein günstiges Beschichtungsverhältnis geachtet werden, um eine gute Hämokompatibilität zu gewährleisten und die Partikelproduktion zu minimieren, ohne die Adsorptionseigenschaften zu beeinträchtigen.

Die Ergebnisse des Projekts wurden in mehreren Beiträgen, auf einer gemeinsamen internationalen Projektkonferenz an der Universität Brighton und einem Projektworkshop an der Nationalen Akademie der Wissenschaften in der Ukraine vorgestellt.

Schwerpunkt des laufenden Projekts sind schwere Krankheiten, die Verbesserung der Lebensqualität der Patienten sowie die Kostensenkung im Gesundheitswesen, primär bei der Behandlung von Nieren- und Leberversagen, Sepsis, systemischer Entzündungen und immunologischer Erkrankungen.

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Schlüsselwörter

Adsorbentien, Organversagen, Beschichtung, Aktivkohleadsorbentien, Dextran
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