Etwa 90 000 Menschen müssen in Deutschland pro Jahr dreimal pro Woche für vier bis fünf Stunden zur Dialyse, weil ihre Nieren nicht mehr funktionieren. Sie können Giftstoffe nicht ausreichend über das Organ ausscheiden. Bei der Dialyse werden die schädlichen Stoffwechselgifte aus dem Blut entfernt, indem sie außerhalb des Körpers durch eine halbdurchlässige Membran in eine spezielle Dialyseflüssigkeit, das Dialysat, geleitet werden. Die Poren der Membran sind so fein, dass nur Giftstoffe bis zu einer bestimmten Größe sie passieren können. Große Moleküle wie Eiweiße und Blutzellen werden zurückgehalten. Jedoch gelangen kleine Moleküle wie Wasser, Elektrolyte, Harnstoff, Harnsäure und Kreatinin durch die Poren und ebenfalls in die Reinigungsflüssigkeit.
Für eine Dialysebehandlung werden etwa 400 l Dialysat benötigt. Kliniken und Dialysepraxen stellen dieses Wasser durch Umkehrosmoseanlagen bereit, die viel Energie verbrauchen und teuer sind. Das Dialysat kann bisher nur einmal verwendet werden, da es nach der Blutwäsche als Abwasser verschwindet.
Dialyse mit patienteneigenem Wasser
„Dialysewasser ist kostbar“, sagt Dr. Rainer Goldau, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI in Rostock. Seine Lösung: die Kryoreinigung, die auf der aus der Getränkeindustrie bekannten Gefrierkonzentration basiert.
Mit dem Kryoverfahren soll aus den Patienten gewonnenes Wasser zu über 90 % zurückgeführt werden. Die Idee: Man konzentriert nur in die 2 bis 3 l Wasser pro Tag, die man ohnehin ausscheidet, die bei der Dialyse also immer entfernt werden müssen. Die Patienten können es durch Trinken ersetzen. Der Rest – in der Regel sind es 25 bis 30 l pro Tag – wird nach der Reinigung für die Dialyse wieder rückgeführt. „Die zu verwerfende Wassermenge liegt bei unseren Experimenten unter zehn Prozent. Diese Menge ist erforderlich, um die Giftstoffe herauszufiltern. Unser Verfahren konzentriert damit fast so gut wie die Nieren selbst“, sagt Goldau.
Damit wollen der Forscher und sein Team eine vollwertige Dialyse mit patienteneigenem Wasser etablieren, ohne die Nierenkranken zu dehydrieren. Teure Filter und Kartuschen würden unnötig.
Blut mit mobiler „Waschsäule“ reinigen
Die Kryoreinigung nutzt das Prinzip, dass man Wasser gefriert und dass die Kristallgitterstruktur von gefrorenem Wasser alle zuvor gelösten Fremdsubstanzen ausschließt. Sie bleiben auf der Oberfläche des Kristalls. Damit können alle Abbauprodukte, die der Körper bei gesunden Nieren mit dem Urin ausscheidet, herausgefiltert werden.
Diesen Vorgang kann man mit einer Waschsäule erzielen, ähnlich wie sie in der Getränke- oder auch der Chemieindustrie verwendet wird. Für die mobile Dialyse ist eine kleine Waschsäule ausreichend, um etwa 30 bis 40 ml/min Dialysat herzustellen.
Zum Aufbereiten des frischen Dialysats ist nur eine geringe Menge an Energie erforderlich. Der Physiker geht davon aus, dass das System in etwa fünf bis sieben Jahren ab Entwicklungsstart marktreif sein kann.
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