Plasticizer exposure via administration of blood products in heart

F. Münch1, R. Schumacher1, M. Demuth1,
W. Kasten1, T. Göen2, J. Müller2, F. Harig3,
V. Weisbach4 , M. Weyand3
1
Kardiotechnik
(Leitung ECCP: F. Münch)
Universitätsklinikum Erlangen
2
Institut und Poliklinik für Arbeits-,
Sozial- und Umweltmedizin
(Direktor: Prof. Dr. H. Drexler)
Universität Erlangen-Nürnberg
3
Herzchirurgische Klinik
(Direktor: Prof. Dr. med. M. Weyand)
Universitätsklinikum Erlangen
4Transfusionsmedizinische und
Hämostaseologische Abteilung
(Direktor: Prof. Dr. R. Eckstein)
Universitätsklinikum Erlangen
ZUSAMMENFASSUNG
DEHP (Diethylhexylphthalat) gehört zu
einer bestimmten Gruppe von Weichmachern, den sogenannten Phthalaten. DEHP
wird von der EU auf Grundlage der vorhandenen tierexperimentellen Studien in
Kategorie 2 „fortpflanzungsgefährdend“
eingestuft (2003/36/EG; 76/769/EWG).
Als Stoff und in Zubereitungen müssen
sie als „R 61: Kann das Kind im Mutterleib schädigen“ und „R 62: Kann möglicherweise die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen“ deklariert werden. Laut den
gesetzlichen Bestimmungen des Bundesinstituts für Arzneimittel und Medizinprodukte (BfArM) zur Minimierung der Risiken durch DEHP-haltige Medizinprodukte
gilt: DEHP-haltige Produkte dürfen nicht
bei Risikogruppen eingesetzt werden, falls
alternative Stoffe ohne relevante nachteilige Effekte für den Patienten existieren. Da
DEHP nicht über eine stabile chemische
Bindung an das PVC gebunden ist, sondern
physikalisch in die PVC-Matrix eingelagert ist, kann es sich aus dem PVC-Produkt
lösen bzw. ausgasen. DEHP kann deshalb
kontinuierlich ausgasen. Der Kontakt mit
lipophilen oder lipidhaltigen Flüssigkeiten
(Blut) bewirkt eine vermehrte Herauslösung aus der PVC-Matrix. DEHP wird auch
durch Medizinprodukte freigesetzt, die in
der Kardiotechnik Verwendung finden,
wie Schlauchsysteme für den extrakorporalen Kreislauf und deren funktionelle Einheiten. Als Alternative zu DEHP kommen
Polyolefine in Betracht. Polyolefin-haltige
Schlauchsets sind zugelassen und haben erste klinische Einsätze absolviert.
In dem hier vorliegenden Versuch wurde
ein kommerziell erhältliches beschichtetes
Standard-KIDS-Schlauchsystem PVC-haltig – Gruppe A – mit einem beschichteten
Polyolefin-KIDS-Schlauchsystem ohne
PVC – Gruppe B – verglichen (beide Systeme: Sorin Group). Beide Schlauchsysteme
8
Weichmacherexposition
über Blutproduktgabe
in der Herzchirurgie
wurden auf eine alltagstaugliche HLM aufgebaut und mit einem standardisierten Priming gefüllt. Für das Priming wurden auch
Erythrozytenkonzentrate (EK) und gefrorenes Frischplasma (GFP) aus den gleichen
Blutlagerbeuteln und in der gleichen Zusammensetzung verwendet. Die In-vitroPerfusion in einem geschlossenen System
wurde für 3 h mit einem Fluss von 600 ml/
min + 100 ml/min über einen Hämofilter
(ohne Filtrat) aufrechterhalten. Um optimale Simulationsbedingungen herzustellen, wurde das Perfusat auf 25 °C abgekühlt
und nach 1 h wieder auf 37 °C erwärmt. In
dieser In-vitro-Studie konnte festgestellt
werden, dass Weichmacher aus den PVChaltigen Schlauchsets ins Perfusat diffundieren und messbar sind. Die PVC-freien
Sets in Gruppe B zeigten keinen zusätzlichen Anstieg des DEHP außer den über die
Blutbeutel ins Perfusat gelangten PhthalatKonzentrationen. Die Ergebnisse sind in
Tab. 2 dargestellt.
Da bei Säuglingen, die sich einer Herzoperation mit Anwendung der Herz-Lungen-Maschine unterziehen müssen, nahezu
immer Blutprodukte benötigt werden, haben wir zusätzlich die DEHP Konzentrationen in verschiedenen Blutbeuteln getestet.
Ziel dieses Versuches war es, den Anteil
der Weichmacher der Blutkonserven zu bestimmen. In den Messungen konnten wir
nachweisen, dass DEHP sowie MEHP in
den Blutkonserven vorhanden sind.
SCHLÜSSELWÖRTER
into the blood contacting the PVC surface.
That way the patient is exposed to DEHP.
DEHP is a known reproductive and developmental toxicant in animals. DEHP might
also disrupt endocrine regulation of the reproductive system in humans. To compare
the exposure of patients undergoing open
heart surgery to DEHP resulting from standard PVC and new PVC-free and emollient-free tube systems considering the
DEHP exposure which is added by red
blood cell concentrates (RBCs) and fresh
frozen plasma (FFP) used to prime the tube
system. In the laboratory, a standard heartlung machine was equipped with a standard
PVC tubing or a Polyolefin coated tubing
(both systems: Sorin, Milano, Italy). To
resemble the pediatric open-heart surgery
setting, RBCs and FFP were added to the
standard priming procedure. Perfusion was
simulated for three hours with a flow of
600 ml/min plus 100 ml/min via a haemofiltration device. The perfusate was held at
25 °C and warmed to 37 °C after one hour.
Samples to determine the concentration
of DEHP and the metabolite MEHP concentrations were drawn initially and after
every hour from the perfusate and from
RBCs and FFP.
The results are shown in table two. The
main exposure to DEHP in our simulated
setting of pediatric open-heart surgery with
extracorporeal circulation resulted from
the PVC bags of the RBCs and FFP used
to prime the system. The use of PVC-free
tubes prevented a further exposure to DEHP.
Gesetzliche Richtlinien, Weichmacher,
Blutlagerbeutel, EKZ
KEY WORDS
ABSTRACT
Emission standards, plasticizer DEHP,
blood bags, ECC
Disposable tube systems used in extracorporeal circulation and blood bags are manufactured from polyvinylchloride (PVC). To
make the PVC polymer flexible, the plasticizer DEHP is added. DEHP leaches out
EINLEITUNG
DEHP (Di-[2-ethylhexyl]-phthalat) gehört
zu einer bestimmten Gruppe von Weichmachern, den sogenannten Phthalaten. DEHP
KARDIOTECHNIK 1/2011
wird von der EU auf Grundlage der vorhandenen tierexperimentellen Studien in Kategorie 2 „fortpflanzungsgefährdend“ eingestuft. Dies gilt für Di(2-ethylhexyl)phthalat
(DEHP), Dibutylphthalat (DBP) und Benzylbutylphthalat (BBP).
Richtlinie 2005/84/EG des Europäischen Parlaments und des Rates vom
14. Dezember 2005 zur 22. Änderung der
Richtlinie 76/769/EWG des Rates zur Angleichung der Rechts- und Verwaltungsvorschriften der Mitgliedstaaten betreffend
Beschränkungen des In-Verkehr-Bringens
und der Verwendung gewisser gefährlicher Stoffe und Zubereitungen (Phthalate
in Spielzeug und Babyartikeln). DEHP gilt
als fortpflanzungsgefährdend und muss ab
einer Konzentration von 0,5 % in einer chemischen Zubereitung durch das Totenkopfsymbol und den Hinweis „giftig“ gekennzeichnet werden. Produkte des täglichen
Gebrauchs müssen jedoch nicht gekennzeichnet werden. [2, 3, 6]
Als Stoff und in Zubereitungen müssen
sie als „R 61: Kann das Kind im Mutterleib
schädigen“ und „R 62: Kann möglicherweise die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen“ deklariert werden.
DEHP ist das am meisten verwendete Phthalat in der PVC-Produktion und
hat somit auch die höchste Konzentration in der Umwelt. Wasser, Raumluft und
Lebensmittel sind stark mit Phthalat belastet. Die toxikologischen Wechselwirkungen im menschlichen Körper sind bekannt.
Da DEHP nicht über eine stabile chemische
Bindung an das PVC gebunden ist, sondern
physikalisch in die PVC-Matrix eingebunden ist, kann es sich aus dem PVC-Produkt lösen bzw. ausgasen. DEHP gast deshalb kontinuierlich aus. Der Kontakt mit
lipophilen oder lipidhaltigen Flüssigkeiten (Blut) bewirkt eine vermehrte Herauslösung aus der PVC-Matrix. In tierexperimentellen Studien an Mäusen und Ratten
zeigten sich durch die Phthalate Effekte auf
die Entwicklung der Fortpflanzungsorgane (testikulär-pathologische Effekte, verminderte Spermienanzahl). Auch in Medizinprodukten ist der Einsatz von DEHP
und anderen Phthalaten uneingeschränkt
zulässig, obwohl gerade bei der medizinischen Behandlung erhebliche Mengen
DEHP aufgenommen werden können.
Dieses stellt besonders in der Behandlung
von Früh- und Neugeborenen ein großes
Problem dar. Mit der aktuellen Änderung
der Medizinprodukte-Richtlinie Nr. 93/42
vom September 2007 wird eine Kennzeichnungspflicht für DEHP auf Medizinpro-
KARDIOTECHNIK 1/2011
dukten eingeführt. Diese Pflicht ist allerdings erst seit 27. März 2010 auf nationaler
Ebene rechtsverbindlich geworden.
Laut den gesetzlichen Bestimmungen
des Bundesinstituts für Arzneimittel und
Medizinprodukte (BfArM) zur Minimierung der Risiken durch DEHP-haltige Medizinprodukte gilt:
– DEHP-haltige Produkte dürfen nicht bei
Risikogruppen (Kinder vor Abschluss
der Geschlechtsreife) eingesetzt werden.
– Falls alternative Stoffe ohne relevante
nachteilige Effekte für den Patienten existieren, sollten diese verwendet werden.
DEHP-Exposition durch Medizinprodukte laut BfArM
Ein hoher DEHP-Eintrag kann durch Produkte erfolgen, die dazu bestimmt sind,
dem Organismus enteral oder parenteral
lipophile Flüssigkeiten zuzuführen. Hierzu zählen auch alle Schlauchsysteme und
funktionellen Einheiten (z. B. Oxygenatoren, Dialysefilter etc.) von extrakorporalen
Kreisläufen, durch die körpereigenes oder
Fremdblut fließt. Ebenfalls geht ein erhöhter DEHP-Eintrag von Produkten aus,
die aufgrund ihres Verwendungszwecks in
Kontakt mit Schleimhaut, Blut, Wunden
oder invasiv eröffnetem Gewebe treten.
Allgemein kann davon ausgegangen werden, dass der DEHP-Eintrag über die intakte Haut von der Hautbeschaffenheit (z. B.
trocken, feucht oder fettig), der Ausdehnung der Kontaktoberfläche und der Dau-
er des Kontaktes abhängig ist. Medizinprodukte aus DEHP-haltigem PVC führen zur
DEHP-Exposition (Abb. 1):
– Katheter (z. B. diagnostische, therapeutische und urologische Katheter)
– Gastrointestinale Sonden (z. B. Magenund Duodenalsonden, perkutane Ernährungssonden)
– Schlauchsysteme für extrakorporale
Kreisläufe und deren funktionelle Einheiten
– Gefäße für Vollblut und separierte Blutbestandteile
– Beutel für enteral oder parenteral zu verabreichende lipophile Flüssigkeiten
– Infusions- und Transfusionssysteme und
deren Bestandteile
Besonders hohe DEHP-Exposition entsteht bei der Ernährungstherapie und Infusionstherapie mit lipophilen Lösungen. [11]
Aber auch beim Anschluss an ein extrakorporales Kreislaufsystem wie die
Herz-Lungen-Maschine, ECMO, ECLS,
Hämodiafiltration oder therapeutische
Aphereseverfahren. Gerade bei der Gewinnung von Blutbestandteilen ist die Verwendung von weichmacherhaltigen AphereseSchlauchsystemen sehr problematisch, da
die Spender ohne ihr Wissen einer Belastung ausgesetzt sind. Diese Spender wollen
anderen Patienten „nur“ helfen und werden
„krank“ gemacht. [8, 9, 10]
Summationseffekte entstehen in der
Transfusionstherapie mit separierten Blutkomponenten und gleichzeitiger Behand-
Abb. 1: Frühgeburten und Säuglinge, die die ersten Lebenswochen im Krankenhaus verbringen
müssen, haben durch viele lebenserhaltende Maßnahmen eine vielfach höhere Belastung zu verkraften als ein Säugling zu Hause.
9
lung mit mehreren medizinischen Verfahren – wie auf Intensivstationen oft nötig.
Diese führen zu einer Erhöhung der DEHPBelastung, auch wenn die DEHP-Exposition durch das einzelne Verfahren jeweils
sehr gering wäre.
In der Kardiotechnik sind Einmalartikel aus PVC durchaus üblich und an Alternativen wird nur wenig geforscht. Diese Schlauchsysteme aus PVC mit DEHP
sind in den extrakorporalen Kreisläufen
standardmäßig im Einsatz. In den Funktionseinheiten aus Schläuchen zum Bluttransport, Oxygenator, Hämofilter, Plasmafilter, Cell-Saver, Blutbeutel, Filter usw.
finden sich viele Weichmacher wieder. Mit
Beschichtungsverfahren und AlternativWeichmachern wie z. B. TEHTM (Tri-[2ethylhexyl]trimellitat) = TOTM = noDOP
stehen bereits heute Alternativen zur Verfügung. Dieser Weichmacher TEHTM ist in
der „List of Additives“ im Synoptic Document Nr. 7 der Europäischen Kommission
unter Ref.-Nr. 94800 beschrieben.
Als weitere Alternative kommen Polyolefine in Betracht. Wichtige Polyolefine
sind z. B. Polyethylene und Polypropylene. Diese Polyolefine sind photoabbaubar
und frei von Schadstoffen. Polyolefinhaltige Schlauchsets sind klinisch zugelassen und haben erste klinische Einsätze absolviert. Allerdings sind sie noch nicht in
allen Größen verfügbar und müssen aufgrund der fehlenden Biokompatibilität mit
Beschichtungen versehen werden. Andere
gute Alternativen sind Silikon und Polyurethan, die aber aufgrund ihrer Eigenschaften
und aus kommerziellen Gründen (hoher
Preis) nicht immer eingesetzt werden können bzw. eingesetzt werden.
stellung und Behandlung kosmetischer
Mittel ist die Verwendung von DEHP sowie zwei weiteren Phthalaten nicht mehr
erlaubt. Beide Verbote gelten europaweit.
Weitere Regelungen zur Verwendung von
Weichmachern aus der Stoffgruppe der
Phthalate bestehen bisher allerdings nicht,
obwohl über viele Einsatzbereiche eine Belastung des Menschen erfolgt. Nahezu monatlich veröffentlicht die Zeitschrift „Ökotest“ Konsumprodukte, die Weichmacher
enthalten.
Ein Ziel der Versuchsreihe war es, die
reine Belastung eines Säuglingsschlauchsets mit DEHP und MEHP zu ermitteln.
Ein weiteres Augenmerk legten wir auf die
Belastung von Blutkonserven wie EK, GFP
und TK im Hinblick auf die Lagerzeit.
METHODE
Es kam in der Gruppe A ein StandardSäuglingsset zum Einsatz, das wir speziell für unsere Bedürfnisse konfiguriert haben. Dieses DEHP-haltige Set besteht aus
PVC mit verschiedenen Shore-Härten (65,
70 und 75 SH-A) und Schlauchstärken, alle sind mit Physio beschichtet. Außerdem
wurden als Sauger- und Pumpenschläuche
S.Rehau = Silikon SH-A60 in verschiedenen Schlauchstärken und Physio-beschichtet verwendet. Dieses Set enthält 0,135 m²
weichmacherhaltiges PVC + 0,09 m² Silikon in den Saugerschläuchen und Pumpensegmenten. In der Gruppe B haben wir
Kids 100 Set Priming 3,3 kg Kind
Ringer
500 ml
Priming out
ca. 400 ml
Blut EK
100 ml
FFP
80 ml
Mannitol 20 %
10 ml
Nabi 8,4 %
5 ml
Konakion
5 mg
Heparin
5000 IE/500 ml Ringer
Magnesium 10 %
2 ml
Vitamin C
2,5 ml
Cyklokapron
10 mg
Tab. 1: Priming-Zusammensetzung In-vitroVersuch mit Simulation einer Säuglings-OP
(3,3 kg) in Erlangen
ein vergleichbares Kinderset konfiguriert,
das komplett frei ist von jeglichen Weichmachern. In diesem Set wurden die PVCSchläuche und Silikon-Schläuche gegen
Polyolefine-Schläuche gleicher Schlauchstärken ersetzt. Einzig das arterielle Pumpensegment wurde in Silikon ausgeführt,
das 0,008 m² Oberfläche entspricht, da zu
dem Zeitpunkt die Eigenschaften von Polyolefinen als Pumpensegment bei langen Perfusionen nicht untersucht war. Die
Druckleitungen wurden durch Polyurethan-Leitungen ausgetauscht. Diese beiden
WAS SIND PHTHALATE?
Phthalate finden vor allem als Weichmacher für PVC weit verbreitete Verwendung.
Sie umgeben uns in vielerlei Gegenständen
des Alltags. Die am häufigsten eingesetzten Weichmacher sind DEHP (Diethylhexylphthalat), DIDP (Diisodecylphthalat) und
DINP (Diisononylphthalat). Ihr Anteil macht
bis zu 40 % im Endprodukt aus. Dabei stellt
besonders der Einsatz von DEHP ein ernstes
Problem dar, weil es für seine Schädlichkeit
immer mehr Hinweise gibt. [11]
Weichmacher sind im Kunststoff chemisch nicht fest gebunden. Sie dünsten im
Lauf der Produktnutzung aus und gelangen
so unkontrolliert in den menschlichen Körper und die Umwelt.
In Kinderspielzeugen ist die Verwendung von DEHP und fünf weiteren Phthalaten mittlerweile verboten. Auch zur Her-
10
Abb. 2: In-vitro-Versuch: aufgebaut auf einer HL 20 Maquet und einem Hypothermiegerät HCU 30
KARDIOTECHNIK 1/2011
Systeme wurden auf eine alltagstaugliche
HLM der Firma Maquet (HL 20) aufgebaut
und mit einem standardisierten Priming
(Tab. 1) gefüllt (Abb. 2). Für das Priming
wurden auch Erythrozytenkonzentrate
(EK) und gefrorenes Frischplasma (GFP)
verwendet. Für beide Systeme wurde das
gleiche Blutprodukt in Anzahl und Zusammensetzung verwendet. EK und GFP wurde unmittelbar vor der Verwendung für das
Priming auf die Konzentration der Stoffe DEHP und MEHP (Spaltprodukt von
DEHP) getestet.
Die Abwanderung von DEHP von den
Schlauchlinien ins Blut tritt ein, sobald
das Blut-Plasma-Gemisch Kontakt mit der
Oberfläche bekommt.
Die In-vitro-Perfusion wurde für 3 h mit einem Fluss von 600 ml/min + 100 ml/min über
einen Hämofilter (ohne Filtrat) aufrechterhalten. Um optimale Simulationsbedingungen
einer kindlichen Herzoperation zu simulieren, wurde das Perfusat auf 25 °C abgekühlt
und nach 1 h wieder auf 37 °C erwärmt. Aus
dem Perfusat wurde stündlich eine Blutprobe
zur Messung entnommen. [4]
RESULTATE
In den Messungen konnten wir nachweisen, dass der Ausgangswert des DEHP sowie das MEHP in den Blutkonserven das
Ergebnis maßgeblich beeinflussen (Tab. 2).
Der MEHP war in beiden Gruppen gleich,
da ohne Patient keine Metabolisierung
stattfand.
In beiden Gruppen ist die DEHP-Konzentration und das MEHP im Ausgangspriming, also zum Zeitpunkt 0, gleich (10,15
zu 10,24 im DEHP und 0,52 zu 0,51 im
MEHP). Die Differenz ist der Messungenauigkeit geschuldet und stammt aus dem
Blut und GFP-Anteil im Priming.
In der Polyolefin-Gruppe B zeigte sich
kein weiterer Anstieg der DEHP-Werte.
Die geringen Messunterschiede führen wir
ebenfalls auf die Messtoleranz zurück.
Dabei stieg die Konzentration der Phthalate bei der PVC-haltigen Gruppe A um
ca. 20 % je Stunde vom Ausgangswert gemessen an.
Um eine potenzielle Freisetzung von
Weichmachern zu ermitteln, untersuchten wir in Zusammenarbeit mit der Transfusionsmedizin und der Arbeitsmedizin
eine größere Anzahl von Proben aus Erythrozytenkonzentraten, Frischplasma und
Thrombozytenkonzentrat. Die entnommenen Proben wurden auf DEHP und dessen
Abbauprodukt MEHP über die Lagerzeit
getestet (Tab. 3).
Hier stellten wir fest, dass die Lagerzeit
einen Einfluss auf die Qualität der Blutprodukte hat.
Die verschiedenen Blutprodukte bzw.
Blutbestandteile wurden auf ihre Aufnahme von DEHP aus den Blutbeuteln bzw.
deren Abbauprodukt MEHP untersucht,
um festzustellen, ob in allen Fällen die Zeit
der ausschlaggebende Faktor der Aufnahme ist oder ob wir nach anderen Ursachen
suchen müssen.
Das Ergebnis, das in den Abbildungen 3 bis 5 dargestellt ist, zeigt eine Abhängigkeit von der Zeit.
In der Abbildung 3, wo wir 33 EK über
die Lagerzeit untersucht haben, kann man
einen deutlichen Anstieg des DEHP in Bezug auf die Lagerzeit sehen. Beim MEHP
ist der Anstieg nicht so stark, aber dennoch
nicht unerheblich.
In der Abbildung 4, wo 10 GFP über
die Lagerzeit untersucht wurden, mussten wir feststellen, dass der DEHP- und
MEHP-Gehalt stark erhöht ist. Bei ei-
Anzahl
Lagerbeutel
Inhalt
MEHP/
Blut
mg/l
DEHP/
Blut
mg/l
Lagerzeit
(Tage)
1
EK
10,190
5,936
4
2
EK
2,163
6,687
7
3
EK
1,091
5,311
7
4
EK
2,311
8,918
7
5
EK
1,334
8,404
7
6
EK
1,235
7,847
8
7
EK
1,112
14,254
8
8
EK
2,373
11,910
9
9
EK
1,951
6,166
9
10
EK
2,504
11,062
10
11
EK
0,000
18,752
14
12
EK
5,703
26,353
14
13
EK
4,842
10,413
14
14
EK
2,083
14,707
15
15
EK
4,020
22,033
15
16
EK
4,540
17,730
17
17
EK
2,297
17,001
18
18
EK
4,072
12,655
18
19
EK
26,747
2,690
21
20
EK
6,142
24,494
24
21
EK
6,934
16,049
25
22
EK
6,042
29,009
36
23
EK
2,094
13,391
37
24
EK
7,703
24,294
38
25
EK
14,764
17,691
38
26
EK
5,643
18,670
43
27
EK
2,787
26,406
44
28
EK
2,232
15,027
44
29
EK
8,738
32,784
44
30
EK
5,020
21,194
44
31
EK
2,217
22,971
54
32
EK
10,434
24,001
58
33
EK
17,230
33,922
61
1
GFP
0,691
9,251
182
2
GFP
1,837
11,253
184
3
GFP
1,821
12,650
187
4
GFP
2,215
17,085
187
Ergebnisse Blutbeutel
Erythrozyten-Konzentrat
Gefrorenes Frisch-Plasma
DEHP-Konzentration
33,10 mg/l
10,34 mg/l
MEHP-Konzentration
3,19 mg/l
0,48 mg/l
5
GFP
0,429
4,811
188
Ergebnisse Priming
Gruppe A (PVC-haltig)
Gruppe B (PVC-frei)
6
GFP
3,173
15,889
192
DEHP-Konzentration 0 h
10,15 mg/l
10,24 mg/l
7
GFP
0,567
7,064
196
8
GFP
0,747
5,997
210
DEHP-Konzentration 1 h
12,04 mg/l
10,35 mg/l
DEHP-Konzentration 2 h
14,27 mg/l
9,37 mg/l
DEHP-Konzentration 3 h
16,61 mg/l
MEHP-Konzentration 0 h
MEHP-Konzentration 1 h
9
GFP
1,213
9,251
217
10
GFP
0,742
9,346
254
9,28 mg/l
1
TK
0,650
1,877
1
0,52 mg/l
0,51 mg/l
2
TK
0,699
2,596
1
0,57 mg/l
0,47 mg/l
3
TK
2,704
3,492
3
4
TK
1,405
2,602
4
5
TK
3,385
5,838
7
MEHP-Konzentration 2 h
0,79 mg/l
0,81 mg/l
MEHP-Konzentration 3 h
0,61 mg/l
0,61 mg/l
Tab. 2: Ergebnisse des In-vitro-Versuchs
KARDIOTECHNIK 1/2011
Tab. 3: Auswertung DEHP und MEHP in EK,
GFP, TK bei unterschiedlicher Lagerzeit
11
Erythrozytenkonzentrat > Lagerzeit
40
70
35
60
30
mg/l
25
40
20
30
Lagertage
50
15
20
10
10
5
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33
DISKUSSION
0
Anzahl der Lagerbeutel
MEHP/Blut [mg/l]
DEHP/Blut [mg/l]
Lagerzeit [d]
Linear (MEHP/Blut [mg/l])
Linear (DEHP/Blut [mg/l])
Abb. 3: Verlauf DEHP und MEHP über die Zeit im EK
GFP > Lagerzeit
18,000
300
16,000
250
14,000
200
10,000
150
8,000
6,000
Lagertage
mg/l
12,000
100
4,000
50
2,000
0
0,000
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Anzahl der Lagerbeutel
MEHP/GFP [mg/l]
DEHP/GFP [mg/l]
Lagerzeit [d]
Abb. 4: Verlauf DEHP und MEHP über die Zeit im GFP
Thrombozyten > Lagerzeit
7,000
8
7
6,000
6
5
mg/l
4,000
4
3,000
Lagertage
5,000
3
2,000
2
1,000
0,000
1
0
1
Anzahl der Lagerbeutel
MEHP/TK [mg/l]
DEHP/TK [mg/l]
Lagerzeit [d]
Linear (MEHP/TK [mg/l])
Linear (DEHP/TK [mg/l])
Abb. 5: Verlauf DEHP und MEHP über die Zeit im TK
ner Mindestlagerzeit von 182 Tagen bis
zur längsten Lagerzeit von 254 Tagen
kann keine Abhängigkeit von der Lagerzeit der GFP festgestellt werden. Allerdings ist mit 4,81–17,08 mg/l DEHP bzw.
12
In Abbildung 5 dagegen, wo 5 TK über
die Lagerzeit untersucht wurden, sieht man
eine deutliche Auswaschung von DEHP
bzw. auch des MEHP. Mit 0,6–3,385 mg/l
MEHP ist die Belastung genau so hoch wie
bei den GFP, die viel längere Lagerzeiten
vorweisen. Auch das DEHP mit 1,87 mg/l
im ersten Lagertag und 5,83 mg/l nach
7 Lagertagen zeigt, dass nicht nur die
Lagerzeit, sondern auch die Lagerart
zu Veränderungen bei der Auswaschung
führt.
0,42–3,17 mg/l MEHP die Belastung nachweisbar. Die Lagerung der GFP findet im
gefrorenen Zustand statt, so dass sich die
Auswaschung verlangsamt, aber nicht ausschalten lässt.
In dieser In-vitro-Studie konnte festgestellt
werden, dass Weichmacher aus den PVChaltigen Schlauchsets (Abb. 6) ins Perfusat
diffundieren und messbar sind. Die PVCfreien Sets (Gruppe B) zeigten keinen zusätzlichen Anstieg des DEHP über die via
Blutbeutel ins Perfusat gelangten PhthalatKonzentrationen hinaus.
Der Einfluss der Blutlagerungsbeutel ist
allerdings so erheblich, dass von 100 ml
Blut aus diesem einen Blutlagerbeutel eine
5fach höhere Belastung ausgeht, was in der
Menge die Belastung durch das Schlauchset
im Verhältnis zur Gabe von Blutprodukten
in den Hintergrund stellt. Vor diesem Hindergrund sind Testreihen über Weichmacher in HLM-Schlauchsets im klinischen
Anwendungsbereich erst dann sinnvoll,
wenn nur noch phthalatfreie Transportbeutel für Blutprodukte zur Verfügung stehen bzw. benutzt werden. Unter den jetzigen Bedingungen werden die Ergebnisse
durch die Blutprodukte verfälscht, weil bei
Säuglingsoperationen, in Summe über alle Disziplinen hinweg, nicht selten 500 bis
600 ml EK, 200 ml FFP sowie 100 ml TK
verwendet werden. Dieser mehrfache Blutaustausch sorgt so für eine unverhältnismäßige Belastung durch Weichmacher.
Der von der BfArM vorgegebene Einsatz von Alternativen ist möglich, wenn
wir es schaffen, über alle Disziplinen hinweg danach zu suchen. In der immer geforderten interdisziplinären Zusammenarbeit muss zum Wohle des Patienten und des
Personals dafür gesorgt werden, dass auch
die Industrie Produkte zur Verfügung stellt,
die Abnehmer finden.
In der ganzen Diskussion wurde bis jetzt
noch nicht darauf eingegangen, dass durch
bisher noch unbekannte toxikologische
Wechselwirkungen mit dem menschlichen
Körper neue Krankheitsbilder generiert
werden bzw. sich manifestieren. Vielleicht
ist das ARDS, das bei Langzeitbeatmung
entsteht, durch weichmacherfreie Produkte
zu verhindern?
KARDIOTECHNIK 1/2011
Abb. 6: Chromatogramm eines 8-mg/l-Standards in Serum
Das in diesem Artikel gar nicht behandelte Problem der Entsorgung und der Umweltbelastung sollte bei den Alternativen
genau mitgeprüft werden.
Sicher kann eine Reduzierung der Lagertemperatur nach den vorliegenden Ergebnissen auch einen positiven Einfluss auf die
Lagerung bewirken. Allerdings sollten die
Nachteile, die damit verbunden sein können, Berücksichtigung finden.
Ein Fazit sollte sein, dass wir grundsätzlich versuchen sollten, sehr frische Blutprodukte zu verwenden, wenn nicht die Möglichkeit besteht, phthalatfreie Lagerbeutel
zu bekommen. Auch andere Nachteile, die
mit der langen Lagerung verbunden sind,
könnten dann vermieden werden, was für
den Patienten positive Effekte hätte.
Der Kinder-Survey zeigt, dass die Belastung von Kindern mit bestimmten Phthalaten unerwünscht hoch ist. Bei knapp 12 %
der Kinder der Altersgruppe 3–14 Jahre
wird die zulässige tägliche Aufnahme für
DnBP überschritten. Bei DiBP und DEHP
fallen diese Überschreitungen etwas niedriger aus (9 und 1,4 %) (Umweltbundesamt
2009).
KARDIOTECHNIK 1/2011
Als Alternativen zu DEHP-haltigem
PVC können beispielsweise in Betracht
kommen:
• Alternative Polymer-Kunststoffe (z. B.
Polyolefine, Silikon, Ethylenvinylacetat [EVA], Polyurethan, etc.)
• Alternative nicht-polymere Werkstoffe (z. B. Glas, Metalle etc.)
• Alternative Weichmacher in PVC, sofern deren Unbedenklichkeit für Patient, Personal und Umwelt gegeben ist
• „Oberflächenversiegelung“, die das
Herauslösen von DEHP verhindert
(z. B. Metallbedampfung, kovalente
Heparinbeschichtung, Nanobeschichtungen etc.)
[4] Münch F et al: In-vitro-Vergleichsstudie
zwischen Standardset und neuem PVC- und
Weichmacher-freiem Schlauchsystem.
38. Internationale Fortbildungs- und Arbeitstagung der Deutschen Gesellschaft für
Kardiotechnik e.V., Weimar 2009
[5] Pressemitteilung Umweltbundesamt:
Phthalate – die nützlichen Weichmacher mit
den unerwünschten Eigenschaften. 2007
[6] ECPI-Leitfaden zu Einstufung und Kennzeichnung (2007)
[7] Ruzickova K, Cobbing M, Rossi M,
Belazzi T: Gift im Krankenbett. Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland, Juli 2004
[8] Koch HM et al: Di(2-ethylhexyl)phthalate
(DEHP) exposure of voluntary plasma and
platelet donor. Internat J Hyg Environ Health
2005; 208: 489–498
[9] Koch HM et al: Intravenous exposure to
di(2-ethylhexyl)phthalate (DEHP): metabolites of DEHP in urine after a voluntary platelet donation. Arch Toxicol 2005; 79: 689–693
[10] Koch HM et al: Di(2-ethylhexyl)phthalate
exposure of apheresis donor is procedure-related. Letters to the Editor. Transfusion 2006;
46: 1457–1458
[11] Kambia K, Dine T, Gressier B, Germe AF,
Luyckx M, Brunet C et a:; High-performance
liquid chromatographic method for the determination of di-(2-ethylhexyl)phthalate in total
parenteral nutrition and in plasma.
J Chromatogr B Biomed Sci Appl 2001;
755: 297–303
LITERATUR
[1] Opinion on medical device containing
DEHP plasticised PVC; Neonates and other
groups possibly at risk from DEHP toxicity.
The Scientific Committee on Medicinal
Products und Medical Devices; 2002.09. 26
[2] http://www.noharm.org/europe/issues/
toxins/pvc_ phthalates
[3] Richtlinie 2005/84/EG des Europäischen
Parlaments und des Rates vom
14. Dezember 2005 zur 22. Änderung der
Richtlinie 76/769/EWG
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ANHANG 1: WIE MESSE ICH DEHP
UND MEHP IN SERUM BZW. BLUT
Material und Methoden
Herstellung der Kalibrierlösungen [11]:
Zur Herstellung der Ausgangslösung A
werden je 50 mg DEHP (Fa. Fluka) und
MEHP (im Labor synthetisiert) in 25 ml
Ethanol (Fa. Merck) gelöst. Aus dieser Lösung A wird durch Verdünnen mit
Wasser (Fa. Merck, HPLC-grade) eine
Stammlösung B mit je 400 mg/l hergestellt. Davon werden die Kalibrierlösungen im Serum (Rinderserum Fa. Fiebig)
im Bereich von 0,4–100 mg/l (0,4; 1,6; 8;
40; 100 mg/l) angesetzt. Die so dotierten
Serumlösungen werden in 4-ml-Schraubgläschen (Fa. Zinsser) aliquotiert und
bis zur Analyse eingefroren. Als interner
Standard (IS-Lösung) dient eine Lösung
von 1 g/l DnOP (Fa. Fluka) und MnOP
(im Labor synthetisiert) in Acetonitril
(Fa. Merck, HPLC-grade).
Extraktion von DEHP und MEHP:
In ein 8-ml-Schraubglas (Fa. VWR) werden 1 ml Blut-, Erythrozytenkonzentratoder Serumprobe mit 25 μl IS-Lösung,
100 μl 42,5 % H3PO4 und 3 ml n-Hexan
(Fa. Merck) versetzt und anschließend
2 min am Vortexer (Vortex-Genie 2) gemixt. Nach dem Zentrifugieren (5 min
bei 3000 U/min) werden 2,5 ml der Hexan-Phase abgenommen und in ein neues 4-ml-Schraubglas pipettiert. Der Rückstand wird mit 1 ml 1 N NaOH, 2 ml
Acetonitril (Fa. Merck, HPLC-grade) und
2 ml Hexan versetzt und nochmals am
Vortexer gemixt (2 min) und anschließend
zentrifugiert (5 min bei 3000 U/min). Die
beiden Hexanphasen werden vereint und
anschließend im Stickstoffstrom zur Trockene eingeengt. Der Rückstand wird in
500 μl Ethanol aufgenommen.
HPLC-Geräte und Bedingungen:
Das chromatografische System besteht aus
der quaternären HPLC-Pumpe LaChrom
L7100 mit Probengeber L7200 und
dem Dioden-Array-Detektor L7450 (alles Merck-Hitachi). Die Trennung der
Phthalate erfolgt an einer Luna-Phenyl-Hexyl-Säule (3 μm, 150 x 4,6 mm,
Fa. Phenomenex) mit folgendem Gradientenprogramm: 0–9,5 min Mob.-Phase A (60:40 Acetonitril : H20 pH 3 mit
H3PO4 eingestellt), ab 9,6–25,5 min
Mob.-Phase B (80:20 Acetonitril : H20
pH 3) und von 25,6–32,5 min Mob.-Phase C (100 % Acetonitril) mit einer Flussrate von 0,8 ml/min. Detektiert wird bei
230 nm. Unter diesen Bedingungen haben die Phthalate folgende Retentionszeiten: MEHP: 7,12 min; MnOP: 7,95 min;
DEHP: 21,76 min; DnOP: 23,41 min.
Kalibrierung:
Die Kalibrierlösungen im Serum werden
wie die Proben aufgearbeitet und analysiert. Man erstellt die Kalibriergeraden,
indem man die Quotienten der Peakflä-
chen DEHP/DnOP bzw. MEHP/MnOP
gegen die eingesetzten Konzentrationen
aufträgt.
Berechnung der Analysenergebnisse:
Mit den ermittelten Quotienten der Peakflächen des Analyten und des internen
Standards wird über die entsprechende
Kalibriergerade die dazugehörige Konzentration der Phthalate in mg/l ermittelt.
ANHANG 2: ABKÜRZUNGEN
PVC =
DMP =
DEP =
BBzP =
DBP =
DEHP =
DNOP =
DINP =
DiDP =
MEHP =
PE
PP
EVA
PUR
SR
EK
GFP
TK
SH
=
=
=
=
=
=
=
=
=
Polyvinylchlorid
Dimethylphthalat
Diethylphthalat
Butylbenzylphthalat
Dibutylphthalat
Di(2-ethylhexyl)phthalat
Di-n-octylphthalat
Di-iso-nonylphthalat
Di-iso-decylphthalat
methabolisches Spaltprodukt
von DEHP
Polyolefine
Polypropylen
Ethylenvinylacetat
Polyurethan
Silikonkautschuk
Erythrozytenkonzentrat
gefrorenes Frischplasma
Thrombozytenkonzentrat
Shore-Härte
Frank Münch
Herzchirurgische Klinik
Leitung Kardiotechnik
Universität Erlangen
Krankenhausstraße 12
91054 Erlangen
E-Mail: [email protected]
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