Zu Entstehungsmechanismen von Plasma Leakage in mikroporösen Kapillarmembranoxygenatoren

Wien, Sabine Maria; Mottaghy, Khosrow

doi:HT014088967

Zu Entstehungsmechanismen von Plasma Leakage in mikroporösen Kapillarmembranoxygenatoren

Wien, Sabine Maria (Author)

2004

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Sabine Maria Wien, geb. Steffen

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2004

UmfangIII, 94 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2004

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Mottaghy, Khosrow (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2004-03-24

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-8303
DOI: 10.18154/RWTH-CONV-121309
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59530/files/59530.pdf

Einrichtungen

Medizinische Fakultät (510000-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei) ; Plasma Leakage (frei) ; mikroporöse Membranen (frei) ; Kapillarmembranoxygenatoren (frei) ; Prä-Leakage (frei) ; Oberflächenenergie (frei) ; Oberflächenspannung (frei) ; Aminosäuren (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Als Plasma Leakage (PL) bezeichnet man eine Fehlfunktion von mikroporösen Kapillarmembranoxygenatoren, wobei es im Oxygenator zu einem Übertritt von Blutplasma von der Blut- auf die Gasseite durch die mikroporöse Membran hindurch kommt. In dieser Dissertation wurden zur weiteren Erforschung der Ursachen und Entstehungsmechanismen von PL in-vitro- und in-vivo-Untersuchungen durchgeführt. Zu letzteren gehören Untersuchungen während tierexperimenteller Oxygenatorlangzeiteinsätzen und Beobachtungen beim klinischen Einsatz von Oxygenatoren. Weiterhin wurde die Oberflächenenergie der mikroporösen Hohlfasern gemessen und deren Oberflächenstruktur in rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen analysiert. Weder bei den in-vitro-Versuchen mit miniaturisierten Oxygenatoren noch bei tierexperimentellen Untersuchungen zeigte sich ein manifestes PL. In einem Teil der Versuche konnten in dem am Gasauslaß austretenden Kondensat (transferierte Flüssigkeit) geringe Mengen an Aminosäuren nachgewiesen werden. Die qualitative Aminosäurenzusammensetzung einiger Proben ließ darauf schließen, dass es sich bei den übergetretenen Proteinen um Albumin oder Albuminfragmente handelte. Da sich hierin schon erste Hinweise auf eine Oxygenatorfehlfunktion zeigen, wurden diese Fälle als leakageähnliche Ereignisse bezeichnet. Bei klinischen Verlaufsbeobachtungen von Oxygenator-Langzeiteinsätzen waren in den transferierten Flüssigkeiten mittels Urin-Teststreifen deutlich größere Mengen an Protein, Glukose und Hämoglobin nachweisbar. Diese Zustände wurden als sogenanntes Prä-Leakage identifiziert, da sie zumeist irreversibel waren und einen progredienten Verlauf bis hin zum manifesten PL zeigten. Die rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen unbenutzter mikroporöser Hohlfasern zeigten wiederholt Risse und andere Defekte, die man als mögliche Ursache für PL und leakageähnliche Ereignisse ansehen kann. In weiteren Laboruntersuchungen wurde die Oberflächenenergie (OE) von mikroporösen Hohlfasern vor und nach Humanblutkontakt gemessen. Die OE stieg durch den Blutkontakt deutlich an. Aus der damit einhergehenden erhöhten Benetzbarkeit lässt sich ein gesteigertes Risiko für ein PL ableiten. Nach dem tierexperimentellem Langzeiteinsatz von Oxygenatorhohlfasern konnten in rasterelektronenmikroskopischen Aufnahmen ausgeprägte Ablagerungen von Blutbestandteilen festgestellt werden. Die Gesamtheit der Untersuchungen führt zu der Schlussfolgerung, dass die Wechselwirkungen von Blutbestandteilen mit den mikroporösen Membranoberflächen und die damit verbundene Veränderung in der Benetzbarkeit bei der Entstehung des PL eine große Bedeutung zukommt.

Plasma leakage (PL) is a particular problem of microporous membrane oxygenators. It is described as the migration of blood plasma through the micropores into the gas compartment. In this dissertation, in-vitro-studies, wettability measurements, and electron microscope photos of microporous hollow fibres were used to gain a deeper understanding of the conditions necessary for the occurrence of a PL. These investigations were substantiated by studies during extracorporeal long-term perfusion in sheep and in the clinical use of oxygenators. Neither in the in-vitro circuits with miniaturized oxygenator modules, nor in the sheep studies, a significant PL was monitored. In some cases, amino acids were detected in the transferred liquid (the condensate that was collected at the gas outlet). The composition of the amino acids indicated the transition of albumin or albumin fragments. This malfunction of oxygenators was called leakage-similar-event. In the clinical use of oxygenators, the transferred liquid was examined with urine test stripes. The amount of detected proteins was much higher than in the in-vitro or animal studies. In addition, glucose and haemoglobin were detected. In this case, the oxygenator malfunction was called preleakage, because it was irreversible and terminated in a manifest PL. The electron microscope photos of unused hollow fibres revealed defects and disruptions as a possible reason for PL and leakage-similar events. In laboratory examinations the surface energy of different types of microporous hollow fibres prior to and after human blood contact was determined. The results indicated that the surface energy of all fibres was increased after the blood contact. From the increased wettability of the fibres an increased risk for PL can be deduced. An analysis of oxygenator fibres after long-term perfusion with the electron microscope revealed a high amount of blood compounds on the microporous fibre surface. The results of the presented investigations show that the interaction of blood compounds with the microporous fibre surface and the associated alteration of wettability of very high importance for the occurrence of PL.

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