Neue Entwicklungen bei Dialysatoren Ein Beitrag zur Verbesserung

Neue Entwicklungen bei Dialysatoren Ein Beitrag zur Verbesserung der Lebensqualität der Patienten ÖANPT 2013 Steinschalerdörfl Mag. Walter Steinhäusel

Themen • Lebensqualität der Dialysepatienten ist belastet durch • • Wie können wir diese Belastungen senken und somit die Lebensqualität erhöhen ? • • • Grunderkrankungen + Comorbiditäten Behandlung per se Psychische Belastungen Schonende und doch effizienten Behandlungsverfahren Auswahl der verwendeten Materialien (Biokompatibilität) Der Dialysator als zentrales Element der Dialysebehandlung © 2008, Gambro Lundia AB 2

Neue Patienten an chronischer Nierenersatztherapie von 1965 -2011 Primäre renale Diagnose 47 -Jahre Dialysetherapie

Komorbiditäten von ESRD Patienten Hauptsächliche Komorbiditiäten bei Dialysepatienten sind Diabetes, kardiovaskuläre Erkrankungen, Blutungsrisiko, Mangelernährung. * DOPPS 2009, Miskulin © 2008, Gambro Lundia AB 4

TODESURSACHEN: HD+PD+TX, 2007 -2011 THERAPIEDAUER ÜBER 90 TAGE Quelle: ÖDTR 2012 © 2008, Gambro

Belastungen durch die Behandlung • Infektiös: z. Bsp. ü Verunreinigung in der Dialysierflüssigkeit ü Katheterinfektionen • Kardial: ? ? ? • Hohe Abnahmemengen während der Behandlung Zu kurze Dialysezeiten hoher Blutfluss Vaskulär ? Schädigungen durch Entzündungen und Mikroinflammationen durch Verwendung bioinkompatibler Materialien © 2008, Gambro Lundia AB 6

Schema einer Dialysebehandlung Blutkreislauf Dialysatkreislauf Das Schema des Blutkreislaufes befindet sich an der Frontseite des Dialysegerätes – das des Dialysatkreislaufes hingegen im Inneren des Gerätes. © 2008, Gambro Lundia AB 7

Aufgaben des Dialysators • Elimination des „überschüssigen“ Wassers aus dem Blut (Körper) • Elimination der „harnpflichtigen“ Substanzen aus dem Blut (Körper) • Ausgleich des Elektrolythaushaltes • Barriere zwischen Blutkreislauf und Hydrauliksystem des Dialysegerätes • Minimale „Reaktionen“ zwischen Dialysator und Blut – BIOKOMPATIBILITÄT • • Bauweise des Dialysators Membraneigenschaften © 2008, Gambro Lundia AB 8

Biokompatibilität „Die Fähigkeit eines Stoffes, Gerätes, einer Prozedur oder eines Systems, seine Aufgaben in Hinblick auf den Organismus zu erfüllen, ohne dass dieser eine klinisch bedeutsame Abwehrreaktion zeigt“ (aus Girndt M, Kuhlmann M, Köhler H: Aktuelle Behandlungsstrategien in der Hämodialyse S. 58, UNIMED 2005 nach Gurland HJ, Davison AM, Bonomini V: Definitions and terminology in biocompatibility. Nephrol Dial Transplant Suppl. 2: 4 -10, 1994) © 2008, Gambro Lundia AB 9

Biokompatibilität Klinisch relevante Reaktionen des Organismus bei der HD: • Stimulation des Immunsystems •

Der ideale Dialysator • • Minimale Oberfläche/extrakorporales Volumen Maximale Clearance für alle Urämietoxine und auch für sonstige den Körper negativ beeinflussende Mediatoren außerhalb der Nierenerkrankung Keine Durchlässigkeit für „wichtige“ Moleküle (Albumin, …) Minimale Antiokoagulanz zur Vermeidung von Langezeitschäden Maximale Biokompatibilität zur Verhinderung der Aktivierung des Komplementsystem Maximale Schutzbarriere gegen Kontaminationen durch verunreinigte Dialysierflüssigkeit ………… Geringe Kosten © 2008, Gambro Lundia AB 11

Wie ? • • • Verarbeitungsqualität Konstruktive Merkmale Membrandesign © 2008, Gambro Lundia AB

Aufbau des Dialysators (Polyflux) © 2008, Gambro Lundia AB 13

Verarbeitung - PUR Schnittfläche • Glatte Oberfläche beim Blutkontakt vermeidet Clotting Stimulation © 2008,

Verarbeitung -Einbettung der Hohlfaser Vergleiche © 2008, Gambro Lundia AB 15

Strömungsgeometrie für Blut und Dialysat (Revaclear) © 2008, Gambro Lundia AB 16

Konstruktion - Faserverteilung Optimierung des Massentransfers Ondulierte Faserbündel: • • • gleichmäßige Faserverteilung im gesamten Gehäuse Homogene Dialysatflussverteilung Höherer diffusiver Massentransfer (Ko. A) © 2008, Gambro Lundia AB 17

Spinnprozess © 2008, Gambro Lundia AB 18

Weiterentwicklung von Polyflux =>Revaclear Polyflux Wandstärke: 50 mm Faserdurchmesser: 215 mm Revaclear Zukunft: ?

Weiterentwicklung von Polyflux =>Revaclear Polyflux Revaclear Optimierte Fasergeometrie für eine gleichmäßigere Verteilung von Blut und Dialysat Höherer Grad der Ondulierung Verbesserte Leistung pro Membranfläche © 2008, Gambro Lundia AB 20

Clearance-Vergleich Qb = 300 ml/min Qd = 500 ml/min * UFR = 10 ml

Vitamin B 12 -Clearance Auch für Vitamin B 12 liefert Revaclear eine außergewöhnliche Clearance in Bezug auf die Dialysatorenoberfläche 213 211 186 190 167 1. 6 m 2 Revaclear MAX FX 80 FX 60 1. 4 m 2 1. 8 m 2 FX 100 1. 8 m 2 Revaclear Fresenius FX 2. 2 m 2 • Revaclear Vit B 12 clearance (ml/min) at QB=400; QD=500; UF=0 ml/min Dialyzers sorted by surface area, m 2 Quelle: Datenblätter Hersteller: Gebrauchsanweisungen © 2008, Gambro Lundia AB 22

Clearance und Albumin Retention SCMyo (%) 100 88% 80 72% 60 40 30% 20 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 0. 13 0. 54 Xenium 190 0. 25 FX 80 0. 2 Revaclear 0 Clearance von mittelmolekularen Substanzen (Myoglobin 17 k. Da) Clearance von Albumin (69 k. Da) 1. 2 Pct (g/L) Siebcoefficient (SCMyo, %); Proteinverlust (g/L). Quelle: Gambro R&D © 2008, Gambro Lundia AB 23

Aktuelle in vivo Studie Clearance Vgl. • • • Durchführung Ende 2012/Quartal 1 2013 Dialysestation Universitätsklink Graz + Dialyseinstitut Dr. Gießauf An 30 Patienten gemessen Clearance Gambro Revaclear versus anderen Dialysatoren Erste Vorstellung der Daten am EDTA Mai 2013 (Poster) Publikation für Ende 2013 erwartet Danke für die Mitarbeit ! © 2008, Gambro Lundia AB 24

Endotoxinretention • wirksame Barriere gegen Endotoxine Logarithmischer Retentionswert (LRV) für Endotoxine >3. 97 Revaclear (neu) >3. 97 >3. 24 Polyflux 170 H Revaclear (1 a “real time”) (3 a beschl. Alterung) Die Nachweisgrenze lag bei 0, 05 EU / ml. Die Endotoxin-Konzentration auf der Blutseite war unterhalb der Nachweisgrenze in allen Proben. Quelle: Gambro R&D © 2008, Gambro Lundia AB 25

Möglichkeiten der Adsorption mit • Inflammationsmediatoren, wie Zytokine (Interleukine, TNF) • Atherosklerose Mediatoren (MCP-1, HMGB-1) Querschnitt Kapillare AN 69 ST elektronenmikroskopisch Vergrößerung der Membran AN 69 ST aus Hydrogel © 2008, Gambro Lundia AB 26

Was genau ist Hydrogel? • Ein Hydrogel ist ein Wasser enthaltendes, aber wasserunlösliches Polymer, dessen Moleküle chemisch z. B. durch ionische Bindungen oder physikalisch z. B. durch Verschlaufen der Polymerketten zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft sind. • Hydrogele finden bereits breite Anwendung im medizinischen Alltag (als Kontaktlinsen, Implantate, Wundpflaster…. ) © 2008, Gambro Lundia AB 27

Wo genau liegt der Unterschied zu anderen Membranen? • Hydrogel hat keine poröse Struktur (keine Porengröße!) • Hydration (Wasseranlagerung) sorgt für Zwischenräume zwischen den Polymerketten. • Negativ geladene Sulfonat-Gruppen ziehen positiv geladene Toxine an. Diese ionische Wechselwirkungen ermöglicht die hohe adsorptive Kapazität => Insbesondere für Inflammationsmediatoren, wie Zytokine (Interleukine, TNF) oder Atherosklerose Mediatoren (MCP-1, HMGB-1) • Adsorption findet nicht nur auf der inneren Membranoberfläche sondern in der gesamten Membran statt. - - - © 2008, Gambro Lundia AB 28

Membran: Beschichtungsprozess Heparin Molekül Heparin (3000 IU/m 2) Funktionalisierung Hoch Molekular Gewicht Polyethyleneimine Hydrogel (Acrylonitryl Natrium Methallyl Sulfonate) © 2008, Gambro Lundia AB 29

Einsatzmöglichkeiten von Evodial gezielte Entfernung von Inflammations-Atherosklerose Mediatoren • Patienten mit hohem kardiovaskulärem Risiko • Periphere arterielle Verschlusskrankheiten • Koronare Herzerkrankungen, Herzinfarkt, zerebrovaskulären Ereignissen (z. B. Schlaganfall, Hirnblutung…) • Patienten mit hohem inflammatorischen Status • Patienten mit schlechtem Ernährungszustand © 2008, Gambro Lundia AB 30

Inflammation, Mangelernährung & Atherosklerose Hohe Inflammation bei 45% der Dialysepatienten => verursacht durch Dialysebehandlung. Inflammation kann Mangelernährung und Atherosklerose auslösen und wirkt sich ungünstig auf ESA (Erythropoesisstimulating agents) aus (insbesondere bei älteren diabetischen Patienten) Zahl der Komorbiditäten korreliert mit der Mortalitätsrate. Pecoits-Filho, NDT 2002 © 2008, Gambro Lundia AB 31

MCP-1 und kardiovaskuläre Begleiterkrankungen MCP-1 (monocyte chemoattractant protein-1) • Molekulargewicht 16. 300 Da 100 • Hauptstimulanz zur Monozyten- und Lymphocyten- 80 Nachbildung => Kann zur Entwicklung einer Atherosklerose beitragen. 60 40 20 Mistrik, J. Renal Nutrition, 2010 Pawlak, Am. J. Nephrol. 2004 © 2008, Gambro Lundia AB 32

Gezielte Entfernung von Artherosklerose Mediatoren – am Beispiel von MCP-1 Prospektive Cross-over Studie signifikante Absenkung des Plasma MCP-1 mit Evodial Dialysator Anstieg der MCP-1 Spiegels mit Polysulfon-Membran (IP = 9, 8) Canaud, Morena, HD Int. 2010 © 2008, Gambro Lundia AB 33

Gezielte Entfernung von Inflammationsund Artherosklerose Mediatoren – am Beispiel HMGB-1 Heparinisierte AN 69 Membranen zeigen signifikant höhere Entfernungsraten bei HMGB-1 (30. 000 Da) als PS und PMMA Membranen. Yumoto et al, Therapeutic Apheresis 2011 © 2008, Gambro Lundia AB 35

Adsorption von Zytokinen Polysulfon Cellulosetriacetat Polysulfon induziert die Produktion von Interleukin 8 % Reduktion AN 69 ST Bouman CSC, Van Olden RW, Stoutenbek CP. Cytokine filtration and adsorption during pre- and postdilution hemodiafiltration in four different membranes. Bllod Purif 1998; 16(5): 261 -8 © 2008, Gambro Lundia AB 38

Schlussfolgerungen 1. Gezielter Einsatz moderner Dialysatoren kann die Lebensqualität und Lebenserwartung der Patienten verbessern 2. Entscheidend für die therapeutischen Möglichkeiten sind die spezifischen Membraneigenschaften und das Membrandesign 3. Der Herstellungsprozess des Dialysators ist ein wichtiger Faktor für die Biokompatibilität © 2008, Gambro Lundia AB 39

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