MEMBRANA DE PERMEABILIDAD SELECTIVA Y PROCESO PARA LA FABRICACION DE LA MISMA.

Membrana de fibra hueca, asimétrica, y de permeabilidad selectiva,

que es adecuada para, por ejemplo, hemodiálisis, compuesta por al menos un polímero hidrófobo que es poliétersulfona o una mezcla de poliariletersulfona y poliamida, y por lo menos un polímero hidrófilo que es polivinilpirrolidona, caracterizada porque dicha membrana tiene una estructura de cuatro capas que comprende una primera capa de separación interior en forma de una capa densa bastante delgada, una segunda capa en forma de una estructura de esponja, una tercera capa en forma de una estructura de dedos, y una cuarta capa exterior en forma de una capa de esponja que tiene una superficie exterior con poros en el intervalo de entre 0,5 y 3 μm, y porque el número de dichos poros en la superficie exterior está en el intervalo de entre 10.000 y 150.000 poros por mm2, preferentemente en el intervalo de entre 18.000 y 100.000 poros por mm2, de la forma más preferente en el intervalo de entre 20.000 y 100.000 poros por mm2

Campo técnico de la presente invención

La presente invención se refiere a una membrana de fibra hueca, asimétrica, y de permeabilidad selectiva, adecuada para, por ejemplo, hemodiálisis, a un proceso para la elaboración de dicha membrana y al uso de la misma. La membrana según la presente invención comprende por lo menos un polímero hidrófobo y por lo menos un polímero hidrófilo. [0002] Las membranas del tipo anterior presentan ventajas especiales cuando se usan en relación con tipos diferentes de tratamientos médicos, tales como hemodiálisis, hemofiltración y hemodiafiltración. No obstante, también se pueden usar en diálisis y filtración en general, por ejemplo, en la purificación del agua o la deshidratación.

Antecedentes de la invención

Se describen de forma detallada membranas del tipo anterior, por ejemplo, en los documentos EP-A-0 568 045, EP-A-0 168 783, EP-B-0 082 433, y WO 86/00028. Estas membranas se fabrican a partir de materiales sintéticos poliméricos, tienen una estructura asimétrica con una alta permeabilidad difusiva (aclaramiento) y presentan una capacidad de filtración de agua con ultrafiltración en el intervalo desde un flujo bajo a un flujo alto. En el documento EP-A-0 305 787, se da a conocer una membrana de estructura tricapa y un filtro con las prestaciones correspondientes. [0004] Las membranas según la técnica anterior presentan un buen rendimiento, aunque todavía disponen de algo de espacio para la mejora y la optimización. Las áreas de las propiedades mejorables se refieren a que las fibras son difíciles de manipular, se pegan entre sí y se adhieren unas a otras, lo cual provoca problemas durante la fabricación de dializadores, especialmente cuando las mismas se encapsulan en poliuretano (PUR). Además, la permeabilidad de las fibras es todavía mejorable. De este modo, se puede mejorar la permeabilidad difusiva (aclaramiento) para sustancias de diferentes pesos moleculares en el intervalo de la urea, así como, en mayor medida, la permeabilidad para sustancias con un intervalo medio de pesos moleculares, como la β2-N, el factor D y otros, aunque con una baja permeabilidad a la albúmina. [0005] Uno de los requisitos planteados sobre las membranas de diálisis es lograr una alta permeabilidad para las sustancias, por un lado, con un peso molecular bajo y medio y que tienen, por otro lado, una baja permeabilidad para la albúmina. A esta característica se le denomina “selectividad”. Todavía es necesario mejorar la selectividad de las membranas de la técnica anterior.

Resumen de la invención

El objetivo de la presente invención es mejorar membranas de fibra hueca compuestas por al menos un polímero hidrófobo y al menos un polímero hidrófilo, que son adecuadas para, por ejemplo, hemodiálisis. Este objetivo se logra con una membrana hueca según se define en la reivindicación 1 [0007] con una estructura de cuatro capas que comprende una primera capa de separación interior en forma de una capa densa bastante delgada, una segunda capa en forma de una estructura de esponja, una tercera capa en forma de una estructura de dedos, y una cuarta capa exterior en forma de una capa de esponja que tiene una superficie exterior con poros en el intervalo de tamaños de entre 0,5 y 3 μm y que tiene un número de dichos poros en el intervalo de entre 10.000 y 150.000 poros por mm2, preferentemente en el intervalo de entre 18.000 y 100.000 poros por mm2, de la forma más preferente entre 20.000 y 100.000 poros por mm2. [0008] Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un proceso para la preparación de la membrana según la presente invención. [0009] Este objetivo se logra con un proceso de hilatura con inversión de fase en disolvente según se define en la reivindicación 5, que comprende las etapas de

a) dicho por lo menos un polímero hidrófobo y dicho por lo menos un polímero hidrófilo se disuelven en por lo menos un disolvente para formar una solución polimérica, b) dicha solución polimérica formada se extruye a través de una ranura externa en anillo de una tobera con dos abertura concéntricas, c) se extruye un fluido central a través de la abertura interior de la tobera, y después de esto d) dicha membrana se lava y preferentemente se seca.

Según la presente invención, la solución polimérica que sale a través de la abertura de la ranura externa se expone, en el exterior de la fibra precipitada, a una mezcla de aire/vapor húmedo que comprende un disolvente en un contenido de entre el 0,5 y el 10 % en peso en relación con el contenido de agua y la humedad relativa en la mezcla de aire/vapor húmedo está entre el 60 y el 100 %. [0011] Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar un uso de la membrana según la invención en hemodiálisis, hemodiafiltración, hemofiltración y en diálisis y filtración en general, por ejemplo, para la purificación de agua o la deshidratación. [0012] Otros objetivos, características, ventajas y realizaciones preferidas de la presente invención se pondrán de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada, cuando la misma se considere conjuntamente con las micrografías de barrido adjuntas y las reivindicaciones anexas.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán más detalladamente realizaciones preferidas de la presente invención, haciéndose referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

las Figs. 1 y 2 muestran imágenes por microscopía electrónica de barrido, de la superficie exterior de membranas según realizaciones preferidas de la presente invención. La Fig. 3 muestra una imagen por microscopía electrónica de barrido, de la superficie exterior de una membrana comparativa. La Fig. 4 muestra una imagen por microscopía electrónica de barrido, de una sección transversal de la estructura de la membrana según una realización preferida de la invención.

Descripción detallada de la invención

La presente invención mejora los defectos de membranas de la técnica anterior con una membrana con una superficie exterior única de las membranas de fibra hueca. [0015] La capa exterior está caracterizada por una estructura homogénea y de poros abiertos con una rugosidad superficial definida. Las aberturas de los poros se encuentran en el intervalo de tamaños de entre 0,5 y 3 μm, además el número de dichos poros en la superficie exterior está en el intervalo de entre 10.000 y 150.000 poros por mm2, preferentemente en el intervalo de entre 18.000 y 100.000 poros por mm2, y, de la forma más preferente, en el intervalo de entre 20.000 y 100.000 poros por mm2. En las micrografías de barrido adjuntas se pueden ver imágenes micrográficas de la superficie exterior de una fibra hueca según la invención (Fig. 1 y Fig. 2), en donde se observan claramente los poros de la superficie exterior. En la Fig. 3, se puede ver la superficie exterior de una fibra hueca, la cual no se ha realizado de acuerdo con la presente invención. [0016] Una superficie exterior como la correspondiente según la presente invención proporciona muchas ventajas. [0017] Una ventaja es que proporciona una membrana de fibra hueca, que es no pegajosa y que resulta sencilla de manipular. Esto da como resultado menos grietas y agujeros en las fibras durante el proceso de fabricación, lo cual, a su vez, deriva en menos deshechos en el proceso de fabricación. [0018] Otra ventaja es que la fibra hueca tiene una tendencia menor a adherirse a las fibras huecas que se sitúan cerca de la misma en el haz, debiéndose esto al alto número de dichos poros sobre la superficie. De este modo, el dializado que rodea las fibras huecas durante el uso tiene un acceso mejorado a las fibras huecas cuando las mismas presentan una tendencia menor a adherirse unas a otras, y durante el encapsulado de las fibras huecas, el material de encapsulado, habitualmente PUR, presenta también un acceso mejorado a las fibras huecas individuales proporcionando un encapsulado adecuado y más fiable en torno a cada fibra hueca. [0019] Todavía otra ventaja es que el elevado número de dichos poros proporciona un acceso mejorado para que el poliuretano (PUR) durante el encapsulado penetre a través de la parte exterior de la membrana hacia la estructura de esta última. La penetración de PUR en la estructura proporciona una fijación segura de la membrana y, con ello, un encapsulado de fibras exento de fugas. [0020] Esta superficie específica en el exterior de la fibra hueca se logra modificando la composición de la solución polimérica de hilatura únicamente en la sección exterior de la pared de la membrana de fibras...

1. Membrana de fibra hueca, asimétrica, y de permeabilidad selectiva, que es adecuada para, por ejemplo, hemodiálisis, compuesta por al menos un polímero hidrófobo que es poliétersulfona o una mezcla de poliariletersulfona y poliamida, y por lo menos un polímero hidrófilo que es polivinilpirrolidona, caracterizada porque dicha membrana tiene una estructura de cuatro capas que comprende una primera capa de separación interior en forma de una capa densa bastante delgada, una segunda capa en forma de una estructura de esponja, una tercera capa en forma de una estructura de dedos, y una cuarta capa exterior en forma de una capa de esponja que tiene una superficie exterior con poros en el intervalo de entre 0,5 y 3 μm, y porque el número de dichos poros en la superficie exterior está en el intervalo de entre 10.000 y 150.000 poros por mm2, preferentemente en el intervalo de entre 18.000 y 100.000 poros por mm2, de la forma más preferente en el intervalo de entre 20.000 y 100.000 poros por mm2.

2. Membrana según la reivindicación 1, en la que dicha membrana tiene una permeabilidad difusiva de urea de entre 15 y 17 x 10-4 cm/s, medida a 37 ºC, en donde la permeabilidad difusiva se mide según E. Klein et al., “Transport and Mechanical Properties of Hemodialysis Hollow Fibers”, Journal of Membrane Science 1 (1976) 371-396, especialmente páginas 375 a 379.

3. Membrana según la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, en la que dicha primera capa de separación tiene un espesor menor que 1 μm, dicha segunda capa tiene un espesor de aproximadamente entre 1 y 15 μm, dicha tercera capa tiene un espesor de aproximadamente entre 20 y 60 μm, y dicha cuarta capa tiene un espesor de aproximadamente entre 1 y 10 μm.

4. Membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que la misma consta de entre un 65 y un 95 % en peso de dicho por lo menos un polímero hidrófobo y entre un 5 y un 35 % en peso de dicho por lo menos un polímero hidrófilo.

5. Proceso para la preparación de una membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, mediante hilatura por inversión de fase en disolvente, que comprende las etapas de

a) dicho por lo menos un polímero hidrófobo y dicho por lo menos un polímero hidrófilo se disuelven en por lo menos un disolvente para formar una solución polimérica,

b) dicha solución polimérica formada se extruye a través de una ranura exterior en anillo de una tobera con dos aberturas concéntricas, c) un fluido central que consiste en entre un 45 y un 70 % en peso de medio de precipitación, entre un 30 y un 55 % en peso de disolvente, y entre un 0 y un 5 % en peso de dicho por lo menos un polímero hidrófilo, se extruye a través de la abertura interior de la tobera, a continuación d) dicha membrana se lava y preferentemente se seca,

caracterizado porque la solución polimérica que sale a través de la abertura de la ranura externa se expone, en el exterior de la fibra precipitada, a una mezcla de aire/vapor húmedo que comprende un disolvente en un contenido de entre el 0,5 y el 10 % en peso en relación con el contenido de agua y porque la humedad relativa en la mezcla de aire/vapor húmedo está entre el 60 y el 100 %.

6. Proceso según la reivindicación 5, en el que el contenido de disolvente dentro de la mezcla de aire/vapor húmedo está entre el 0,5 y el 5 % en peso con relación al contenido de agua.

7. Proceso según la reivindicación 5, en el que el contenido de disolvente dentro de la mezcla de aire/vapor húmedo está entre el 2 y el 3 % en peso con relación al contenido de agua.

8. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en el que la temperatura de la mezcla de aire/vapor húmedo es por lo menos 15 ºC, preferentemente por lo menos 30 ºC, y como mucho 75 ºC, preferentemente como mucho 60 ºC.

9. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que la solución polimérica consiste en entre un 10 y un 20 % en peso del por lo menos un polímero hidrófobo, entre un 3 y un 11 % en peso del por lo menos un polímero hidrófilo, entre un 66 y un 86 % en peso de disolvente y entre un 1 y un 5 % en peso de aditivos adecuados.

10. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en el que la solución polimérica comprende entre un 1 y un 5 % en peso de fluido de coagulación seleccionado del grupo de agua, glicerol u otros alcoholes.

11. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 10, en el que dicho disolvente se selecciona del grupo que comprende N-metil-pirrolidona (NMP),

dimetilacetamida (DMAC), dimetilsulfóxido (DMSO), dimetilformamida (DMF), butirolactona y mezclas de dichos disolventes.

12. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 11, en el que dicho fluido central incluye una parte de dicho por lo menos un polímero hidrófilo.

13. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 12, en el que dicho fluido central incluye por lo menos un disolvente seleccionado del grupo que comprende N-metilpirrolidona (NMP), dimetilacetamida (DMAC), dimetilsulfóxido (DMSO), dimetilformamida (DMF), butirolactona y mezclas de dichos disolventes.

14. Proceso según una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13, en el que dicho fluido central incluye medio de precipitación seleccionado del grupo agua, glicerol y otros alcoholes.

15. Uso de una membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en hemodiálisis, hemodiafiltración, y hemofiltración.

16. Uso de una membrana según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en diálisis y filtración.

17. Uso de una membrana fabricada según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 14, en hemodiálisis, hemodiafiltración, y hemofiltración.

18. Uso de una membrana fabricada según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 14, en diálisis y filtración.