Dialyse
Dialyse
Synonym(e)
Englischer Begriff
dialysis
Definition
Diffusion niedermolekularer Stoffe durch semipermeable Membranen (Diaphragma), die Proteinmoleküle und andere kolloidale Partikel zurückhalten. Die synthetischen Membranen können auf ein bestimmtes ausschließendes Molekulargewicht („molecular-weight cutoff“, MWCO) eingestellt werden. Frei und schnell hindurch diffundierende Substanzen sind 20- bis 50-mal kleiner als der MWCO. Erste Dialysen wurden 1861 von Thomas Graham (1805–1869) mit Beuteln aus semipermeablen Membranen durchgeführt.
Beschreibung
Die Dialyse dient zur Abtrennung von niedermolekularen Analyten oder zur Reinigung proteinhaltiger Lösungen von unerwünschten Stoffen und zum Pufferaustausch. Die Technik wird in Autoanalyzern genutzt. Bei der Hämodialyse (1940, Willem Kolff) diffundieren Kreatinin, Harnstoff, Elektrolyte und weitere kleine Moleküle aus dem Blut in eine im Gegenstrom fließende, durch eine Membran getrennte Spüllösung. Die Effektivität der Dialyse ist abhängig von
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Membranporendurchmesser,
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Konzentrationsgradienten, Flussgeschwindigkeit
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elektrostatischen Kräften,
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Temperatur.
Durch Anwendung der Ultrafiltration (Druck- oder Vakuumfiltration bzw. Zentrifugation) mittels semipermeabler Membranen werden Proteine aus Lösungen abgetrennt oder konzentriert, wie beispielsweise im Urin oder Liquor. Die Ausbildung einer Gelschicht auf der Membranoberfläche kann durch Magnetrührung oder Umpumpen der Flüssigkeit durch flache Kanäle vermieden werden.
Mikrodialyse ist eine minimalinvasive Technik zur Gewinnung von ungebundenen Metaboliten und Pharmaka in interstitiellen Flüssigkeiten verschiedener Gewebe. Der Mikrodialysekatheter wird mit einer wässrigen Lösung perfundiert. Eine semipermeable Membran (6–100 kDa) an der Spitze erlaubt durch passive Diffusion entsprechend dem Konzentrationsgradienten die Aufnahme (Probenehmer) oder Abgabe von Molekülen bis zu einer vorgegebenen Größe. Praktische Anwendungen sind bei Entnahmen im interstitiellem Bereich möglich: Glukose, Laktat, Glutamat, Hormone und Neurotransmitter. In der Hirnforschung ist die Anwendung noch auf Extremzustände beschränkt. Der analytische und interpretative Aufwand ist hoch.
Viele biologische Strukturen haben die Eigenschaften von Dialysiermembranen, wie das Kapillarendothel und die Nierenglomerula.
Literatur
Schmidt S, Banks R, Kumar V, Rand KH, Derendorf H (2008) Clincial microdialysis in skin and soft tissues: an update. J Clin Pharmacol 48:351–364CrossRef