Entwicklung und Anwendung magnetischer Fluoreszenzmikropartikel als Marker im Microspheres-Based Detoxification System

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden magnetische Fluoreszenzmikropartikel als Marker für den Partikelübertritt in einem extrakorporalen Blutreinigungssystem, dem sogenannten Microspheres Based Detoxification System (MDS) entwickelt, charakterisiert und getestet.<br />Diese Markerpartikel sollen die Sicherheit des Systems gewährleisten, indem zum Beispiel bei Membrandefekten ein möglicherweise plötzlich auftretender Übertritt von Partikeln (Adsorber + Marker) ins Patientenblut erkannt wird, was zu einem sofortigen Stoppen der Pumpen des MDS führt. Die magnetischen Fluoreszenzmikropartikel verfügen über eine hohe Fluoreszenzintensität und ausreichende magnetische Eigenschaften, sodass sie in der Magentfalle fixiert und mit einem speziellen Fluoreszenzdetektor nachgewisen werden können. Für die Herstellung der Markerpartikel wurden zwei verschiedene System etabliert. Zum einen wurde der Fluoreszenzfarbstoff Cresylviolett kovalent an magnetische Polystyrol-Mikropartikel (DB® M-280 Tosylactivated) gebunden, zum anderen wurden magnetische Fluoreszenzmikropartikel auf Cellulosebasis synthetisiert. Die Sensitivität der funktionalisierten Partikel wurde in einem speziellen Versuchsaubau mit dem Fluoreszenzdetektor getestet. Dazu wurden die Partikel in fraktioniertem Plasma vorinkubiert und in vitro in einem 250 mL Blutpool mit 250 mL/min durch den Fluoreszenzdetektor rezirkuliert.<br />Die Nachweisgrenze für die modifizierten Dynabeads lag unter den gewählten Bedingungen in Wasser bei 0,1 mg, in Blut in Mittel bei 5 mg/250 mL. Für den klinischen Einsatz müssen die Partikel steril hergestellt werden. Aus diesem Grund wurden Marker- und Adsorbermikropartikel bei 121°C/2 bar sterilisiert und vor und nach dem Sterilisieren mit dem Fluoreszenzdetektor auf ihre Effektivität untersucht. Als Biokompatibilitätstests wurden ein Mutagenitäts- und ein MTT-Test durchgeführt, wobei sich die Partikel als biokompatibel erwiesen. Die Magnetisierung der Cellulosepartikel erfolgte durch Einlagerung von Magnetit in die Celluloseporen. Die Aktivierung wurde mit p-Toluolsulfonsäurechlorid durchgeführt mit anschließender kovalenter Kopplung des Fluoreszenzfarbstoffes. Die Nachweisempfindlichkeit der Partikel lag unter den genannten Bedingungen in Wasser im Mittel bei 0,5 mg und im Blut bei 3 mg/250 mL.