STRUCTURE WITH MEMBRANES HAVING PORES EXTENDING THROUGHOUT, PROCESS FOR PRODUCING THIS STRUCTURE AND ITS USES

Abstract: A structure which can be used as an ultrafiltration membrane has membranes (20) with penetrating carrier pores, which are bound to or bound into a support (21) which may be porous. These membranes (20) each consist of protein molecules or protein-containing molecules which are arranged in the manner of a two-dimensional crystal lattice and between which penetrating pores of identical size and shape having pore diameters especially between 1 and 8 nm remain free, and are in each case advantageously formed from molecules, which were separated off especially from cell walls of prokaryotes, by a recrystallisation process described as self-organisation and preferably flushed onto or into the carrier (21) and crosslinked intramolecularly or intermolecularly or to the carrier (21) by extraneous molecules. The structure is also suitable as a separation element for a gas separation or for an ion exchange process and also as a carrier structure for other semipermeable membranes such as hyperfiltration membranes. It can also be used with membranes in a vesicular form as a chromatography column or in film form as a wrapping material for the most diverse substances. <IMAGE>

Description: Struktur mit Membranen, die durchgehende Poren aufweisen, Verfahren zum Herstellen dieser Struktur sowie Verwendungen der Struktur. Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Struktur, die zumindest eine Membrane mit durchgehenden Poren ¯umfasst oder aus zumindest einer solchen Membrane gebildet ist, wobei diese Poren insbesondere im Durchmesserbereich von 2 bis 200 nm (nanometer) liegen sollen. Sie betrifft ferner Verfahren zum Herstellen dieser Struktur sowie mehrere vorteilhafte Verwendungen der Struktur. Stand der Technik Strukturen mit Membranen, die durchgehende Poren im Durchmesserbereich von 2 bis 200 nm aufweisen, sind z.B. Ultrafiltrationsmembranen, welche in Prozessen zur Fraktionierung oder Konzentrierung von Gemischen aus hochmolekularen organischen Stoffen unterschiedlichen Molekulargewichts verwendet werden. Für industrielle und halbindustrielle Zwecke werden derzeit in vielen Fällen asymmetrische Ultrafiltrationsmembranen eingesetzt, die aus einer sehr dünnen Trennschicht, die für den Stofftransport durch die Membrane sowie für die Selektivität der Trennung massgeblich ist und deren Dicke im allgemeinen zwischen 100 und 200 nm liegt, und aus einer grobporigen Stützschicht besteht. Die Trennschichten bestehen dabei aus verschiedenen Polymeren, vorzugsweise aus Cellulosederivaten oder Polysulfonen. Solche Ultrafiltrationsmembranen sind entweder Phaseninversionsmembranen oder Composite- Membranen. Bei den Phaseninversionsmembranen wird eine homogene Polymerlösung mit einem Fällungsmittel in Berührung gebracht, wonach an der Kontaktfläche Polymerlösung-Fällungsmittel sich die Membrane ausbildet, in welcher an die feinporige Trennschicht die -grobporige Stützschicht anschliesst. Bei den Composite-Membranen werden Trenn- und Stützschicht getrennt voneinander hergestellt und erst danach miteinander verbunden. Bei den bekannten Ultrafiltrationsmembranen ist der Porendurchmesser keine feste Grösse, sondern die Durchmesser der Poren variieren gemäss einer statistischen Verteilung um einen Mittelwert. Dieses Verhalten einer Ultrafiltrationsmembrane wird durch ihre Trennkurve charakterisiert. Zur Bestimmung dieser Trennkurve wird für verschiedene ideale Testmoleküle (das sind sphärische Moleküle im ungeladenen Zustand) unterschiedlichen Molekulargewichts (MW) die prozentuale Rückhalterate (R) bestimmt, die bei einer Filtration durch die Ultrafiltrationsmembrane zurückgehalten wird Die Trennkurve selbst stellt eine Interpolation dieser Messwerte dar und zeigt die Abhängigkeit dieser prozentualen Rückhalterate vom Logarithmus des Molekulargewichts Llog(MW ] - Fig. 1 zeigt ein Diagramm mit den Trennkurven für drei verschiedene im Handel erhältliche Ultrafiltrationsmembranen; nämlich - Kurve A für die Membrane PSED 25 (Millipore) der Firma Millipore, Bedford Ma, USA, - Kurve B für die Membrane PSVP 1000 (Millipore) derselben Firma und - Kurve C für die Membrane PM 30 (Amicon) der Firma Amicon Danvers Ma, USA, Wie aus diesen Trennkurven deutlich wird, können mit Hilfe dieser Ultrafiltrationsmembranen keine scharfen Trennungen von Molekülen mit geringem unterschiedlichen Molekulargewicht durchgeführt werden. Eine weitere Kenngrösse für die Leistungsfähigkeit einer Ultrafiltrationsmembrane ist die sogenannte Durchflussrate. Das ist die Wassermenge, die pro m2 und Stunde bei einer bestimmten, zwischen den beiden Membranseiten herrschenden Druckdifferenz durch die Membrane hindurchfliesst. Bei den bekannten Phaseninversionsmembranen, deren Trennschichten eine Dicke von etwa 100-200 nm aufweisen, setzt die Membrane dem durchfliessenden Wasser einen beträchtlichen Widerstand entgegen. Dabei ist die Durchflussrate umso höher umso grösser die Anzahl der Poren pro Flächeneinheit der Membranen bzw. umso geringer die wirksame Porentiefe, d.h. die Länge der die Poren bildenden Kanäle ist. Weitere wichtige Qualitätsmerkmale von Ultrafiltrationsmembranen sind ferner ihre chemische und/oder thermische Stabilität. Darstellung der Erfindung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Struktur, die zumindest eine Membrane mit durchgehenden Poren umfasst oder von zumindest einer solchen Membrane gebildet ist, anzugeben, wobei diese Poren insbesondere im Durchmesserbereich von 1 bis 8 nm liegen sollen und wobei bei der Verwendung dieser Struktur als Ultrafiltrationsmembrane man gegebenenfalls scharfe Trennungen zwischen Molekülen mit geringem unterschiedlichen Molekulargewicht realisieren kann; mit welcher Ultrafiltrationsmembrane man ferner eine höhere Durchflussrate erreichen kann als bei den bekannten Ultrafiltrationsmembranen und die eine gute chemische und thermische Stabilität aufweist. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in der erfindungsgemässen Struktur gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Membrane oder die Membranen, die sich längs ebenen, gekrümmten, zylindrischen oder vesikulären Flächen erstrecken, jeweils aus zumindest einer Schicht von aneinanderliegend miteinander verbundenen und dabei gemäss einem Kristallgitter angeordneten Molekülen, nämlich Proteinmolekülen oder proteinhältigen Molekülen, aufgebaut sind, wobei in diesen Schichten zwischen den Molekülen gemäss einem Gitter angeordnete durchgehende Poren frei bleiben, und dass die Membranen an oder in einem gegebenenfalls porösen Trägerkörper gebunden bzw. eingebunden sind oder dass sie zu einer selbsttragenden Folie vereinigt sind. Dabei sind in diesen Membranen die Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle vorteilhaft in einer Einzelschicht oder in mehreren aneinanderliegenden Schichten jeweils gemäss einem Kristallgitter angeordnet miteinander verbunden, wobei in diesen Schichten die aneinanderliegenden Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle vorzugsweise durch Nebenvalenzbindungen miteinander verbunden sind. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die erfindungsgemässe Struktur dadurch gekennzeichnet, dass mono- oder bifunktionelle Fremdmoleküle an reaktive Gruppen der Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle, die vorteilhaft Carboxylgruppen und/oder Aminogruppen und/oder Sulfhydrylgruppen und/oder Hydroxylgruppen sein können, gebunden sind, wobei die Struktur vorteilhaft Membranen mit Schichten aus Proteinmolekülen oder proteinhältigen Molekülen aufweist, innerhalb von denen an in wesentlichen allen diesen Molekülen an denselben reaktiven Stellen Fremdmoleküle gebunden sind. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Struktur ist sie dadurch gekennzeichnet, dass Proteinmoleküle oder proteinhältige Moleküle der Membranen durch bifunktionelle Fremdmoleküle intramolekular kovalent vernetzt sind und/oder dass sie Membranen aufweist, an denen aneinanderliegende oder benachbarte Proteinmoleküle oder proteinhältige Moleküle, die zur derselben Membran oder zu zwei aneinanderliegenden oder benachbarten Membranen gehören - gegebenenfalls über bifunktionelle Fremdmoleküle kovalent miteinander vernetzt sind und/oder an denen Proteinmoleküle oder proteinhältige Moleküle - gegebenenfalls durch bifunktionelle Fremdmoleküle - mit dem Trägermaterial vernetzt sind. In einer noch weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemässen Struktur ist diese dadurch gekennzeichnet, dass die Fremdmoleküle in den Bereich der zwischen den Proteinmolekülen oder den proteinhältigen Molekülen ausgesparten Membranporen hineinreichen. Nach einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung ist die erfindungsgemässe Struktur gekennzeichnet durch Membranen, deren Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle und/oder mit diesen verbundene Fremdmoleküle dissoziierbare Gruppen aufweisen, die unter den Arbeitsbedingungen der Struktur dissoziieren und dadurch vorbestimmte, von diesen Arbeitsbedingungen abhängige elektrische Ladungen annehmen können. Dabei sind diese Membranen, was die Art und/oder Verteilung dieser dissoziierbaren Gruppen an der Membrane anlangt, mit Bezug auf jede zur Membranerstreckung parallele Fläche vorteilhaft asymmetrisch aufgebaut. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Struktur, die zumindest eine Membrane mit durchgehenden Poren umfasst, insbesondere ein Verfahren zur Hersteilung der erfindungsgemässen Struktur, anzugeben. Diese Aufgabe wird in dem erfindungsgemässen Verfahren ge löst, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass Proteinmoleküle oder proteinhältige Moleküle, die gegebenenfalls aus Zell Hüllen, insbesondere aus Zell-Hüllen von Prokaryonten gewonnen wurden, oder Fragmente von Schichten aus solchen Molekülen, die in diesen Schichten jeweils aneinanderliegend miteinander verbunden sind, in einem flüssigen, gegebenenfalls wässrigen Milieu, das gegebenenfalls chaotropen Agenzien, wie Guanidinhydrochlorid oder Harnstoff, und/oder Tenside enthält, in Lösung bzw. in Suspension gebracht werden, dass danach, gegebenenfalls durch Verringerung der Konzentration der chaotropen Agenzien und/oder Tenside und/ oder durch Veränderung des pH-Wertes, in dem Milieu Bedingungen geschaffen werden, bei denen die Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle und/oder die Schichtfragmente sich dann durch Selbstorganisation zu Membranen verbinden, in welchen die Proteinmoleküle oder die proteinhältigen Moleküle aneinanderliegend gemäss einem Kristallgitter angeordnet sind, in denen zwischen den Molekülen gemäss einem Gitter angeordnete durchgehende Poren frei bleiben, dass die so gebildeten Membranen an bzw. in einem Träger an- bzw. eingebracht werden und dass, gegebenenfalls durch Behandlung mit mono- und/oder bifunktionellen Fremdmolekülen, Proteinmoleküle oder proteinhältige Moleküle der Membranen an ihren reaktiven Gruppen substituiert und/oder über diese reaktiven Gruppen intramolekulär und/oder miteinander und/ oder mit dem Träger vernetzt werden. Dabei wird vorteilhaft zum Herstellen der Lösung bzw. Suspension der Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle und/oder der aus solchen Molekülen aufgebauten Schichtfragmente eine gegebenenfalls wässrige Suspension aus Zell-Hüllen einer Art hergestellt, die äussere Schichten aufweisen, welche aus aneinanderliegend miteinander verbunden und gemäss einem Kristallgitter angeordneten Proteinmolekülen oder proteinhältigen Molekülen aufgebaut sind, wobei in diesen Schichten zwischen den Molekülen gemäss einem Gitter angeordnete durchgehende Poren frei bleiben, wonach, gegebenenfalls durch Zugabe von chaotropen Agenzien und/oder Tensiden und/oder durch Veränderung des pH-Wertes in das bzw. in dem Milieu, die genannten Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle oder Fragmente der aus diesen Molekülen bestehenden Schichten von den Zell-Hüllen abgetrennt werden, und dass die Reste der Zell Hüllen aus dem Milieu abgetrennt werden. Nach vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt das Abtrennen der Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle vorteilhaft durch Erhöhung des pH Wertes von etwa pH 7.0 auf einen Wert kleiner gleich 13,0, insbesondere aber auf einen Wert kleiner gleich 9,5, oder durch Verringerung des pH-Wertes von etwa pH 7,0 auf einen Wert grösser gleich 1,0, insbesondere aber auf einen Wert grösser gleich 2,5. Gemäss einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die für die Induzierung der Selbstorganisation der Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle und/ oder der abgelösten Schichtfragmente zu Membranen durchzuführende Reduktion der Konzentration der chaotropen Agenzien und/oder Tenside und/oder Veränderung des pH-Wertes durch eine Dialyse erfolgt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die mono- und/oder bifunktionellen Fremdmoleküle Gruppen aufweisen, die mit Carboxylgruppen, Aminogruppen, Sulf- hydrylgruppen oder Hydroxylgruppen der Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle reagieren. Nach einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt die Selbstorganisation der Proteinmoleküle oder der proteinhältigen Moleküle und/oder der Schichtfragmente zu Membranen an einer Phasengrenzfläche fest zu flüssig. Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die durch Selbstorganisation der Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle und/oder der Schichtfragmente gebildeten Membranen praktisch alle maximale Abmessungen in ihrer Fläche von weniger als 100 pm, vorzugsweise aber von weniger als 15 um ausweisen. In einer letzten vorteilhaften Ausgestaltung des erfindunsgemässen Verfahren schliesslich erfolgt das An- bzw. Einbringen der Membranen an bzw. in einen porösen Träger durch Anschwemmen an den Träger. Die Erfindung umfasst schliesslich folgende erfindungsgemässen Verwendungen der erfindungsgemässen Struktur oder der nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Struktur, nämlich - die Verwendung der Struktur als Ultrafilter, oder als Trennorgan für eine Gasseparation oder als Trennorgan für ein Ionenaustauschverfahren; - die Verwendung der Struktur als Träger für andere semi permeablen Membranen, die sich über Poren der Membranen der Struktur spannen, wobei gegebenenfalls diese anderen semipermeablen Membranen mit Proteinmolekülen oder pro teinhältigen Molekülen der Membranen der Struktur über Carboxylgruppen und/oder Aminogruppen und/oder Sulfhy drylgruppen und/oder Hydroxylgruppen direkt oder über bifunktionelle Fremdmoleküle vernetzt sind. Dabei können diese anderen semipermeablen Membranen vorteilhaft sein: Hyperfiltrationsmembranen, gegebenenfalls Tensid- oder tensidartige Lipoid-Hyperfiltrationsmembranen, oder Trennorgane für eine Gasseparation oder Trennorgane für ein Ionenaustauschverfahren oder Trennorgane für ein Pervaporationsverfahren oder Lösungsdiffusionsmembranen; - die Verwendung als Trennsäule für eine Durchdringungs chromatographie, in der die Membranen gegebenenfalls als Vesikel geformt sind. - die Verwendung als Hüllenmaterial für Stoffe, wobei das Hüllenmaterial gegebenenfalls als biologisch abbaubares Verpackungsmaterial oder als Kapselhüllen für oral zu verabreichende pharmazeutische Präparate verwendet wer den kann. Beschreibung der erfindungswesentlichen Zeichnungen sowie einiger vorteilhafter Wege zur Ausführung der Erfindung Die Zell-Hüllen von manchen Prokaryonten, insbesondere von manchen Bazillen weisen eine äusserste Schicht auf, deren elektronenmikroskopisch ermittelte Massenverteililng eine Periodizität aufweist, welche auf eine kristalline Struktur der Schicht schliessen lässt. Diese äusserste Schicht, die in der Folge als S-Schicht (S-layer = surface layer) bezeichnet wird, kann von der darunterliegenden peptidoklykanhältigen Schicht der Zell-Hüllen in einem wässrigen Milieu durch Zugabe von chaotropen Agenzien abgetrennt und in Lösung gebracht werden. Wie man durch biochemische Methoden feststellen kann, bestehen diese S-Schichten in den meisten Fällen aus identischen Molekülen, nämlich Proteinmolekülen oder proteinhältigen Molekülen. Vermindert man nun z.B. durch eine Dialyse die Konzentration dieser chaotropen Agenzien in der Lösung, so bilden sich aus diesen Molekülen durch Selbstorganisation kleine Membranfragmente mit Abmessungen in der Fläche bis zu etwa 10 bis 15 um aus, welche dieselbe Massenverteilung aufweisen wie die ursprüngliche S-Schicht. Diese Membranfragmente werden in der Folge P-Membranen genannt. Da solche P-Membranen ferner bei einer weiteren Konzentrationserhöhung der chaotropen Agenzien wieder zerfallen und bei einer neuerlichen Konzentrationsverminderung sich wieder als P-Membranen ausbilden, geht man davon aus, dass die P-Membranen jeweils aus Schichten von aneinanderliegend miteinander verbundenen und dabei gemäss einem Kristallgitter angeordneten Proteinmolekülen oder proteinhältigen Molekülen aufgebaut sind und dass die reversibel lösbare und wieder herstellbare Verbindung zwischen den Molekülen in den P-Membranen über Nebenvalenzen dieser Moleküle erfolgt. Aus der festgestellten Massenverteilung erkennt man den Gittertyp, der quadratisch, hexagonal oder schräg sein kann. Die Figuren 2 bis 4 zeigen drei Modellvorstellungen, wie man sich die S-Schichten bzw. P-Membranen aus den hier mit 1,1' bzw. 1" bezeichneten Proteinmolekülen bzw. proteinhältigen Molekülen als Subeinheiten aufgebaut denkt; Fig. 2 zeigt ein quadratisches Gitter mit p4-Symmetrie, Fig. 3 ein hexagonales Gitter mit p6-Symmetrie und Fig. 4 ein schräges Gitter mit p2-Symmetrie. Aufgrund der elektronenmikroskopisch auflösbaren Massenverteilung der S-Schichten bzw. P-Membranen wurde angenommen, dass - wie in den Figuren 2 bis 4 schematisch dargestellt - zwischen den Subeinheiten dieser S-Schichten oder P-Membranen durchgehende Poren bestimmmter Form und Grösse frei bleiben. Diese Annahme hat sich bestätigt, worauf aber erst weiter unten näher eingegangen werden soll. Nachstehend sei nun anhand der Figuren 5 bis 7 in einem ersten Beispiel die Herstellung einer Struktur beschrieben, zu deren Aufbau solche P-Membranen eingesetzt werden und die vorteilhaft als Ultrafilter verwendet werden kann. Beispiel 1 Bei diesem Beispiel geht man von Zellen des Bacillus ste arothermophilus 3c/NRS 1536 aus, dessen Zell-Hüllen aus einer Cytoplasmamembrane, einer peptidoglykanhältigen Schicht und der S-Schicht aufgebaut sind. Die Zellen werden, wie in der Mikrobiologie üblich, zunächst durch Ultraschallbehandlung aufgerissen, die Cytoplasmamembran-Fragmente mit Hilfe von Detergentien desintegriert und die restlichen Zell-Hüllenfragmente durch Waschen von Zellinhaltsstoffen gereinigt. In einem wässrigen Milieu werden dann die S-Schichten durch Zugabe von 5M Guanidinhydrochlorid als chaotropes Agens von der peptidoglykanhältigen Schicht abgetrennt und in Lösung gebracht. Diese Lösung wird dann von den Peptidoglykan-Fragmenten durch Zentrifugieren getrennt und die klare Lösung gegen eine 10mM CaCl2-enthaltende neutrale Pufferlösung dialysiert. Im Zuge dieser Dialyse, bei der in der Lösung die Konzentration des Guanidinhydrochlorids bis praktisch auf #ull verringert und die CaCl2-Konzentration erhöht werden, entstehen durch Selbstorganisation die P-Membranen, welche eine quadratische Gitterstruktur (p4-Symmetrie) mit einer Periodizität von 14 nm aufweisen und deren maximale Abmessungen in der Fläche etwa 15 um betragen und die in dem wässrigen Milieu durch Rühren in Suspension gehalten werden. Zur Herstellung des Ultrafilters wird eine Druckapparatur 2, wie sie in Fig. 5 im Schnitt dargestellt ist, verwendet. Sie besteht aus einem Bodenteil 3, welcher eine zylindrische Vertiefung 4 mit einem gerippten Boden aufweist, in der eine poröse Sinterplatte 5 eingelegt ist; der Raum unterhalb der Sinterplatte 5 ist dabei über einen Auslasskanal 6 mit einem Auslassstutzen 7 verbunden. Auf diesem Bodenteil 3 ist über einen 0-Dichtungsring 8 ein zylindrischer Wandteil 9 aus Plexiglas aufgesetzt, welcher seinerseits über einen zweiten 0-Dichtungsring 10 mit einem Dekkelteil 11 verbunden ist, in welchem ein Zuführungskanal 12 mit Anschlüssen 13, 14 für einen Einfüllstutzen bzw. eine Druckgasquelle vorgesehen ist. An der Unterseite des Dekkelteils 11 ist eine Magnetrühreinrichtung 15 befestigt, die mit ihrem Rührer 16 bis an die untere Kante des zylindrischen Wandteils 9 nach unten reicht Für den Betrieb der Druckapparatur werden Boden- und Deckelteil durch eine bei 17 und 17' angreifende Klemmvorrichtung zusammengehalten. Zur Herstellung des Ultrafilters wird nun in die Druckapparatur auf der Sinterplatte 5 ein scheibenförmiges Mikrofilter 18 der Firma Nuclepore, Tübingen, BRD als Trägermaterial für das herzustellende Ultrafilter eingelegt. Dieses Mikrofilter 18 besteht aus einer etwa 10 um starken Polycarbonatfolie mit Poren von durchwegs gleicher Grösse mit einem Porendurchmesser von 0,1 um. über den Anschluss 13 im Deckelteil 11 wird dann die vorstehend beschriebene P-Membranen-Suspension in einer Menge eingefüllt, dass pro cm2 Fläche des Mikrofilters 25 ug P-Membranen in der Suspension enthalten sind. Danach wird über den Anschluss 14 als Druckgas Stickstoff mit einem Überdruck von 0.5 105 Pa eingeleitet, wodurch die flüssige Phase der Suspension durch das Mikrofilter 18 und die poröse Sinterplatte 5 gepresst und die P-Membranen an das Mikrofilter 18 angeschwemmt werden. Danach wird über den Anschluss 13 3 ml einer 2.0 Vol.%igen Lösung von Glutardialdehyd (in 0,IM Natrium-cacodylatpuffer, pH 7,2) auf die angeschwemmten P-Membranen aufgebracht. Darauf wird neuerlich ein Überdruck von 2.105 Pa erzeugt, welcher bewirkt, dass die Glutardialdehydlösung während 20 min bei 200C durch die angeschwemmten P-Membranen und das Mikrofilter 18 gedrückt werden. Dabei reagiert der Glutardialdehyd, der an beiden Enden eine Carbonylgruppe aufweist, als bifunktioneller Vernetzer mit zwei ±-Ami- nogruppen des Lysins der proteinhältigen Moleküle der P-Membranen und zwar entweder intramolekular, wenn die beiden F -Aminogruppen von demselben proteinhältigen Molekül stammen, oder intermolekular, wenn die beiden #(L-Aminogrup pen von zwei verschiedenen proteinhältigen Molekülen der P-Membranen herrühren. Nach mehrmaligem Waschen ist die aus dem Mikrofilter 18 und den angeschwemmmten und vernetzten P-Membranen bestehende Ultrafiltrationsmembrane dann im wesentlichen fertig und kann der Druckapparatur 2 entnommen werden. Die Druckapparatur 2 mit der so hergestellten Ultrafiltrationsmembrane kann aber auch direkt als Ultrafiltrationseinrichtung verwendet werden. Zur Aufnahme der Trennkurve wurden bei einem durch eingeleiteten Stickstoff erzeugten Überdruck von 2.105 Pa für eine Reihe von Testmolekülen bei pH-Werten, bei denen die Testmoleküle jeweils elektrisch ungeladen sind, also bei ihrem isoelektrischen Punkt (IEP) mit dieser Ultrafiltrationseinrichtung Filtrationstests durchgeführt. Als Testsubstanzen dienten dabei folgende Proteine: Nr. Protein Molekulargewicht IEP 1 Myoglobin 17.000 6.6 2 Subtilisin 27.000 9.4 3 Ovalbumin 43.000 4,6 4 Rinderserum Albumin 67.000 4,7 5 Ferritin 440.000 4,3 Fig. 6 zeigt ein Diagramm mit der Trennkurve, die aus den Messwerten für die Rückhaltemengen dieser Testsubstanzen interpoliert wurde. Die Trennkurve zeigt eine scharfe Ausschlussgrenze zwischen den Rückhaltemengen des Subtilisins und des Ovalbumins. Diese Trennkurve beweist auch, dass die P-Membranen tatsächlich durchgehende Poren gleicher Grösse aufweisen; der Porendurchmesser wird aufgrund der Form der Trennkurve mit 4-5 nm angenommen. Die bei dieser Ultrafiltrationsmembrane bei einem Membran Oberdruck von 2.105 Pa bestimmte Durchflussrate liegt bei 480 l/h.m2. Die Durchflussrate ist jedoch von der Menge der angeschwemmten P-Membranen abhängig. So erniedrigt sie sich bei einer angeschwemmten P-Membranmenge von 50 ug/cm2 Membranoberfläche auf einen Wert von 220 l/h.m2. Die so hergestellte Ultrafiltrationsmembrane hat noch eine weitere vorteilhafte Eigenschaft die nachstehend näher erläutert werden soll: Zur elektrischen Nettoladung der S-Schichtfragmente bzw. der unvernetzten P-Membranen in Abhängigkeit des pH-Wertes des sie umgebenden wässrigen Milieus tragen die freien Aminogruppen und Carboxylgruppen in unterschiedlicher Weise bei. Und zwar erzeugen die Aminogruppen bis zu einem pH Wert kleiner 9.0 positive Ladungen und die Carboxylgruppen im Bereich über pH 2.0 negative Ladungen. Bei einem bestimmten pH-Wert, d.h. an ihrem isoelektrischen Punkt (IEP), kompensieren sich die negativen und positiven Ladungen, so dass die S-Schichtfragmente und P-Membranen dann nach aussen als elektrisch neutral erscheinen. Bei dem vorliegenden Beispiel gehen durch die Reaktion des Glutardialdehyds mit den# -Aminogruppen des Lysins der proteinhältigen Moleküle der P-Membranen potentielle positive Ladungsträger der P-Membranen verloren, wodurch der IEP der vernetzten P-Membranen in den sauren Bereich verschoben wird und bei einem Wert kleiner pH 2.0 liegt. Diese negative Nettoladung der vernetzten P-Membranen ist bei Filtrationen unter physiologischen Bedingungen in vielen Fällen ein wirksamer Schutz gegen ein Verstopfen der Membranporen. Fig. 7 zeigt in einer Teildarstellung schematisch im Schnitt die gemäss diesem Beispiel hergestellte Ultrafiltrationsmembrane. Auf der Oberfläche des mit durchgehenden Poren 19 versehenen Mikrofilters 18 sind die mit 20 bezeichneten P-Membranen angeschwemmt und durch Vernetzung fixiert. Sie sind dabei in einer Menge aufgebracht, dass die Gesamtoberfläche der P-Membranmenge etwa das zwei- bis dreifache der Fläche der Ultrafiltrationsmembranen ausmacht, so dass die P-Membranen gemittelt etwa in zwei Schichten übereinanderliegen und sich dabei zum Teil überlappen. Beispiel 2 Abweichend vom Verfahren nach Beispiel 1 geht man bei diesem Beispiel von Zellen des Bacillus stearothermophilus PV 72 aus. Die Zell-Hüllen bestehen auch hier aus einer Cytoplasmamembrane, einer peptidoglykanhältigen Schicht und einer S-Schicht aus proteinhältigen Molekülen. Aus den Zell-Hüllen wird nun - analog wie im Beispiel 1 beschrieben - eine Suspension von P-Membranen hergestellt. Die S-Schicht bzw. die P-Membranen der Zell-Hüllen dieses Bacillus weisen eine hexagonale Gitterstruktur (p6-Symmetrie) mit einer Periodizität von 18 nm auf. Zum Herstellen einer als Ultrafiltrationsmembrane verwendbaren Struktur wird als Träger ein scheibenförmiges Mikrofilter aus Nylon vom Typ Ultipor N66 T der Firma Pall, Cortland, N.Y., USA einer Stärke von 150 um in die Druckappartur 2 eingelegt. Dieses Mikrofilter weist freie Aminound Carboxylgruppen im Verhältnis 1:1 auf. Ähnlich wie gemäss Beispiel 1 wird die P-Membran-Suspension in einer Menge auf das Mikrofilter aufgebracht, dass pro cm2 Mikrofilterfläche 30 ug P-Membranen in der Suspension enthalten sind, und die P-Membranen durch Aufbringen eines Membran-Überdrucks von 2.105 Pa an bzw. in die schwammartige Struktur des Mikrofilters auf- bzw. eingeschwemmt. Fig. 8 zeigt in einer Teildarstellung im Schnitt das Mikrofilter 21, welches eine offenporige Schwammstruktur hat, wobei die Grössen der freigelassenen Poren eine statistische Verteilung um einen Mittelwert aufweisen, sowie die aufbzw. eingeschwemmte P-Membranen 20. Danach wird bei einem überdruck von 2.105 1 ml einer 0,1eigen Dimethylsuberimidat-Lösung (1M Triäthanolaminpuffer, pH 9.5) während 60 min bei 40C durch die P-Membranen 20 und das Mikrofilter 21 gedrückt. Dabei reagiert das Dimethylsuberimidat als bifunktioneller Imidoester wie ein Aldehyd vorwiegend mit den (i-Aminogruppen des Lysins der proteinhältigen Moleküle der P-Membranen intra- sowie intermolekular sowie mit den Aminogruppen des Nylon-Mikrofiltermaterials. Nach mehrmaligem Waschen ist die Ultrafiltrationsmembran dann gebrauchsfertig. Fig. 9 zeigt das Diagramm mit der Trennkurve der Ultrafiltrationsmembrane. Es zeigt eine ähnlich scharfe Ausschlussgrenze wie die im Beispiel 1 beschriebene Membrane. Die bei der Reaktion des Dimethylsuberimidats mit den -Aminogruppen entstehenden Amidine erzeugen in ähnlicher Weise wie die G--Aminogruppen des Lysins eine positive Ladung, so dass die natürliche Nettoladung der P-Membrane durch die Vernetzung kaum geändert wird. Die in vorstehenden Beispielen 1 und 2 beschriebenen Strukturen mit P-Membranen, die vorteilhaft als Ultrafiltrationsmembranen eingesetzt werden können, haben durch die Vernetzung mit bifunktionellen Fremdmolekülen eine hohe chemische, thermische und mechanische Stabilität. Sie sind insbesondere gegen einen proteolytischen Abbau stabil, autoklavierbar und können auch in einem sauren und alkalischen Milieu (pH 1 bis 13) sowie zusammen mit hochkonzentrierten chaotropen Agenzien (5M Guanidinhydrochlorid, 8M Harnstoff) verwendet werden. Wesentlich ist auch die Resistenz der Strukturen gegen organische Flüssigkeiten, wie Ketone, Alkohole und chlorierte Kohlenwasserstoffe. Der gewünschte Porendurchmesser der Ultrafiltrationsmembranen wird im wesentlichen durch die Auswahl des zu verwen denden Mikroorganismus erreicht, deren Zeil-Hüllen S-Schichten mit Poren mit in etwa dem angestrebten Porendurchmesser aufweisen. Der gewünschte Porendurchmesser kann dann noch durch Anlagerung von Fremdmolekülen variiert werden, die in den Bereich der Poren der P-Membranen hineinreichen, worauf noch später näher eingegangen werden soll. P-Membranen die aus einer Molekül schicht aufgebaut sind weisen Schichtdicken von etwa 5 bis 20 nm und Porendurchmesser im Bereich zwischen 1 und 8 nm auf. Hinsichtlich der Erzeugung der P-Membranen-Suspension sei noch bemerkt, dass man durch Wahl der Konzentration der chaotropen Agenzien bzw. der Tenside erreichen kann, dass die S-Schicht-Fragmente von der peptidoglykanhältigen Schicht der Zell-Hüllen-Fragmente lediglich abgetrennt werden oder dass die S-Schicht-Fragmente selbst desintegriert und in Lösung gebracht werden. Erreicht man z.B. durch Behandeln mit 2,5M Guanidinhydrochlorid nur ein Abtrennen der S-Schicht-Fragmente, wird durch 5M Guanidinhydrochlorid durch Sprengung der Bindungen zwischen den einzelnen Proteinmolekülen oder proteinhältigen Molekülen eine Desintegration der S-Schicht erzielt. Eine Des integration der S-Schicht kann auch durch eine starke Veränderung des pH Wertes der die S-Schichten enthaltenen Lösung bewirkt werden; und zwar z.B. durch Absenkung des pH-Wertes von etwa 7,0 auf 2,5, bzw. in manchen Fällen durch Anheben von 7,0 auf 9,5. Die Flächen der durch Selbstorganisation entstehenden P-Membranen können eben, gekrümmt, zylindrisch oder vesikulär ausgebildet sein. Gemäss den Beispielen 1 und 2 wurden P-Membranen eingesetzt, deren Flächen im wesentlichen eben sind. Die Figuren 10 und 11 zeigen Varianten der in den Beispie len 1 und 2 beschriebenen Strukturen bei denen die P-Membranen 20' vesikulär ausgebildet sind. Fig. 12 zeigt eine weitere Variante der Struktur gemäss Beispiel 2, bei deren Herstellung vesikulär und eben ausgebildete P-Membranen 20' bzw. 20 eingesetzt wurden. Dabei wurden die vesikulären P-Membranen hauptsächlich in die Poren eingeschwemmt, während man die ebenen P-Membranen überwiegend auf die Oberfläche des Mikrofilters 21 angeschwemmt hat. Nachstehend seien nun noch einige weitere Beispiele für die Vernetzung der P-Membranen beschrieben. - Hexamethylendiisocyanat reagiert an den P-Membranen bevorzugt mit den Aminogrup pen und nach deren Absättigung mit den Hydroxylgruppen, so dass eine intermolekuläre Vernetzung über beide funk tionelle Gruppen erfolgen kann. Hexamethylendiisocyanat wird z.B. in einer 1%igen Lösung mit 5% Tetrahydrofuran (Triäthanolaminhydrochlorid, pH 8,0) eingesetzt. Reak tionsdauer ist z.B. 4 Stunden bei 20 C. - N-N'-DiJodoacethyl-hexamethylendiamin greift wie auch andere bifunktionelle Alkylhalide Sulf hydrylgruppen an den P-Membranen an, allerdings unter geeigneten Reaktionsbedingungen auch die Aminogruppen. Im neutralen oder schwach alkalischen Milieu ist dieser Vernetzer jedoch für die Sulfhydrylgruppen spezifisch. Bei der Vernetzung wird das N-N'-Dijodoacetyl-hexame thylendiamin bevorzugt in einer 0,5%gen Lösung (0,1M Natriumacetatpuffer, pH 7,2) verwendet. Die Reaktions dauer beträgt 3 Stunden bei 40C. - 1-Ethyl-3-(3 dimethylaminopropyl)-carbodiimidhydro- chlorid (EDC) Carbodiimide wie EDC reagieren im sauren Milieu mit den Carboxyl-, Sulfhydryl- und Hydroxylgruppen des Tyrosins an den P-Membranen. Sulfhydrylgruppen müssen - sollen sie an der Reaktion nicht teilnehmen - vorher maskiert werden. Durch die Blockierung der Carboxylgruppen mit EDC wird der pK-Wert der P-Membranen in den sauren Be reich verschoben. 0,1M EDC in aqua dest (0,02M NaOH, pH 8,0) wird z.B. während 18 Stunden bei Raumtemperatur reagieren gelassen. Es seien nun nachstehend einige Beispiele der Anlagerung von Fremdmolekülen an die Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle der P-Membranen gegeben, wobei diese Fremdmoleküle gegebenenfalls die Porengrösse der vernetzten P-Membranen beeinflussen: - Die auf einen porösen Träger, z.B. ein Mikrofilter ange schwemmten P-Membrane werden mit einer Lösung von poly kationisiertem Ferritin (5zug polykationisiertes Ferritin in 1 ml H20) überschichtet und 5 min bei 200C inku biert. Wie elektronenmikroskopisch festgestellt werden konnte, wird unter diesen Bedingungen an jedes Protein molekül oder proteinhältiges Molekül der P-Membranen je- weils ein Ferritinmolekül über elektrostatische Wechsel wirkungen gebunden. Durch eine nachfolgende Vernetzung mit Glutardialdehyd analog wie bei dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren werden die Ferritinmoleküle dann kovalent an die P-Membranen gebunden. - Die auf einem Träger aufgebrachten P-Membranen werden mit einer 1%igen Lösung von Osmiumtetroxyd überschichtet und 30 min bei 200C inkubiert. Nach Auswaschen der über schüssigen Lösung kann das in den P-Membranen chemisch gebundene Osmium elektronenmikroskopisch und mit Hilfe der Röntgenmikroanalyse nachgewiesen werden. Darauf er folgt die Vernetzung der P-Membranen wie gemäss Bei spiel 1. - Die auf einem Träger aufgebrachten P-Membranen werden mit einem bifunktionellen Vernetzungsmittel behandelt, dessen Brückenlänge der Grösse des Porendurchmessers der P-Membrane nahekommt. Als bifunktionelle Vernetzungsmit tel mit unterschiedlicher Brückenlänge kommen dabei z.B. folgende Substanzen in Betracht: Tartryl-di-(glycylazid) (TDGA) : 1,3 nm Brückenlänge Tartryl-di- (#-Aminocaproylazid) (TDCA) 2,3 nm Brückenlänge Bis-methyl-3,8-diaza-4, 7-dioxo-5 > 6-dihydroxydecan- bisimidat (DEBE) : 1,4 nm Brückenlänge Bis-methyl-4,9-diaza-5,8-dioxo-6,7-dihydroxydodecan bisimidat (DOBE) : 1,7 nm Brückenlänge - Die Reaktion von TDGA bzw. TDCA, DEBE oder DOBE (0,01M in aqua dest mit 1M Triäthanolamin, pH 8,0) erfolgt wäh rend einer Stunde bei 40C oder während 30 min bei 200C; danach kann eine Vernetzung wie gemäss Beispiel 1 nach folgen. Beispiel 3 In diesem Beispiel wird eine Variante des erfindungsgemässen Verfahrens beschrieben, bei der eine Schicht aus P-Membranen erzeugt wird, die über etwas grössere Flächenbereiche, die insbesondere Abmessungen bis zu 100 um haben können, aus jeweils einer einlagigen P-Membrane bestehen. Dazu wird wie in Beispiel 1 beschrieben, eine Suspension aus P-Membranen erzeugt, die von Zell-Hüllen des Bacillus stearothermophilus 3c/NRS 1536 gewonnen wurde. Die S-Schichten der Zell-Hüllen dieses Bacillus sind an ihren an der Zell Aussenseite liegenden Oberfläche, an welcher der Kohlenhydratrest der diese S-Schichten bildenden proteinhältigen Moleküle (Glykoproteine) exponiert ist, elektrisch neutral, während sie an ihrer anderen Oberfläche eine negative Nettoladung aufweisen. Die genannte P-Membranen-Suspension enthält nun ausserdem noch freie proteinhältige Moleküle der S-Schichten in Lösung. Ein Mikrofilter mit besonders glatter Oberfläche, wie er auch gemäss Beispiel 1 verwendet wurde, wird an einer Oberfläche mit einer Lösung von Alcianblau (0,1% in aqua dest) behandelt und getrocknet. Das Alcianblau erzeugt in neutralem Milieu auf der Mikrofilteroberfläche eine positive Flächenladung. Die P-Membranen Suspension wird nun unter leichtem Rühren auf das Mikrofilter aufgebracht. Dabei tritt - induziert durch die positive Flächenladung einerseits an einigen Bereichen der Mikrofilteroberfläche eine Selbstorganisation der sich noch in Lösung befindlichen Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle zu P-Membranen ein, wobei die negativ geladene Seite der P-Membranen an der positiv geladenen Mikrofilterober- fläche anliegt, während, andererseits, sich die in Suspension befindlichen P-Membranen, die gewöhnlich maximale Abmessungen in der Fläche bis zu 15 um haben können, mit ihrer negativ geladenen Seite bevorzugt auf die noch freien Bereiche der Mikrofilteroberfläche anlegen. Zur Stabilisierung der so gebildeten P-Membran-Schicht wird sie - analog wie im Beispiel 1 beschrieben - vernetzt. Fig. 13 zeigt in einer Teildarstellung im Schnitt die so erzeugte Struktur, die ebenfalls vorteilhaft als Ultrafiltrationsmembrane verwendet werden kann, mit dem Mikrofilter 21 und einer durch Selbstorganisation an der Phasengrenzfläche fest zu flüssig erzeugten P-Membrane 20" grösserer Flächenausdehnung. Bei ihrer Verwendung als Ultrafiltrationsmembrane weist die so hergestellte Struktur dieselbe Ausschlussgrenze und Trennschärfe auf wie die nach Beispiel 1 hergestellte Struktur. Ganz allgemein und zum Teil in Abweichung von den in den Beispielen 1 bis 3 beschriebenen Verfahren können als Stützflächen, an welchen sich eine P-Membranen-Schicht ausbildet, auch andere Schichten, wie z.B. peptidoglykanhältige Schichten, Pseudomunreinschichten, Lipidschichten, Poly merschichten, Gele und dgl. verwendet werden. Diese Schichten können, wenn sie durchgehende Poren aufweisen, deren Grösse über denen der P-Membranen liegt, als bleibender Träger für die P-Membranen-Schichten dienen oder sie können auch Hilfsschichten sein, die man nach Bildung der P-Membranen-Schicht z.B. durch organische Lösungsmittel wieder entfernt. Die von Hilfsschichten getrennten P-Membranen-Schichten können dann, gegebenenfalls nach einer kovalenten Vernetzung, auf einen den Erfordernissen der beabsichtigten Verwendung der erfindungsgemässen Struktur besser angepassten endgültigen Träger aufgebracht werden, mit dem sie dann gegebenenfalls ebenfalls kovalent vernetzt werden können. Die Oberflächeneigenschaften der Stützfläche, wie ihr hydrophiler oder hydrophober Charakter bzw. die spezifische Nettoladung und die Ladungsverteilung an der ¯Stützfläche", erlauben - ähnlich wie bei dem Verfahren nach Beispiel 3 eine orientierte Bindung der P-Membranen bzw. der Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle an der "Stütz- schicht" und begünstigen damit die Ausbildung der P-Membranen-Schicht. Diese Oberflächeneigenschaften können vorteilhaft auch durch ein elektrisches Feld erzeugt werden, das z.B. von einem elektrisch geladenen, als "Stützfläche" dienenden Metallspiegel ausgeht. Diese Oberflächeneigenschaften sollen u.a. so sein, dass die Bindungskraft zwischen der Stützfläche und der sich an ihr anlagernden Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle genügend schwach ist, dass die auf dieser "Stützfläche" stattfindende Selbstorganisation dieser Moleküle zu P-Membranen nicht behindert wird. Das ist wichtig für die Ausbildung von P-Membranen mit wenig Störungen im Kristallgitter. Die bisher beschriebenen Beispiele bzw. ihre Varianten befassten sich alle mit Strukturen mit P-Membranen, bei welchen jeweils die Proteinmoleküle oder proteinhältigen Moleküle in einer Einzelschicht miteinander verbunden sind. Fig. 14 zeigt nun in einer Teildarstelung schematisch im Schnitt eine weitere Variante der erfindungsgemässen Struktur, bei der auf ein poröser Mikrofilter 21, wie es auch gemäss Beispeil 2 verwendet wurde, eine P-Membranen-Schicht aufgebracht wird, die aus P-Membranen 22 besteht, welche aus zwei Schichten 23, 23' von Proteinmolekülen oder proteinhältigen Molekülen spiegelbildlich aufgebaut ist. Jede dieser beiden Molekül-Schichten 23, 23' ist an seiner Innenseite bzw. an seiner Aussenseite unterschiedlich ausgebildet und die beiden Schichten 23, 23' sind so miteinander verbunden, dass sie die energetisch stabilste Lage einnehmen. Die beiden Schichten 23, 23' können ausserdem miteinander bzw. die P-Membrane 22 mit dem Mikrofilter 21 kovalent vernetzt sein. Einige weitere vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemässen Struktur, die gewerblich bedeutsam sind. Neben einer Verwendung als Ultrafiltrationsmembrane, kann die erfindungsgemässe Struktur auch vorteilhaft als Trennorgan für eine Gasseparation oder als Trennorgan für ein Ionenaustauschverfahren verwendet werden. In weiteren vorteilhaften Verwendungen dient die erfindungsgemässe Struktur als Träger für andere semipermeablen Membranen, die sich über die Poren der P-Membranen der Struktur spannen. Diese anderen semipermeablen Membranen können gegebenenfalls Hyperfiltrationsmembranen, insbesondere mono- oder bimolekulare Hyperfiltrationsmembranen sein. Solche Hyperfiltrationsmembranen, insbesondere Tensid- oder tensidartige Lipoid-Hyperfiltrationsmembranen haben im allgemeinen nur eine Dicke von 2 bis 6 nm und sind besonders fragil. Hyperfiltrationsmembranen werden insbesondere auf den Gebieten der Meerwasserentsalzung, der Abwasseraufbereitung, der Auftrennung von Gemischen organischer Flüssigkeiten, insbesondere zur Kohlenwasserstofftrennung durch Pervaporation oder zur Trennung optischer Antipoden mittels chiraler Trennschichten verwendet. Fig. 15 zeigt in einer Teildarstellung im Schnitt eine erfindungsgemässe Struktur, deren Herstellung im Beispiel 2 beschrieben wurde (siehe Fig. 8), auf dessen P-Membranen Schicht 24 die Hyperfiltrationsmembrane 25 aufgebracht ist. Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Strukturen als Träger von Hyperfiltrationsmembranen wird die Filter- bzw. Trennwirkung im wesentlichen durch die Hyperfiltrationsmembrane bestimmt. Fehler, wie kleine Löcher oder dgl. in der P-Membranen-Schicht 24 sind dabei nicht unbedingt störend. Die vernetzte P-Membran-Schicht eignet sich dabei besonders gut als Träger für die Hyperfiltrationsmembranen, da sie eine ausreichende mechanische Stabilität aufweist, um Poren und rauhe Oberflächen der herkömmlichen Trägerschichten für Ultrafiltrationsmembranen so zu überspannen oder auszufüllen, dass die fragilen Hyperfiltrationsmembranen, insbesondere quervernetzte Monoschichten lückenlos aufgezogen oder abgeschieden werden können. Ferner sind die P-Membran Schichten ausreichend dünn und ihre Porendichte genügend gross, um in Kombination mit Hyperfiltrationsmembranen einen genügend hohen Durchsatz zu gewährleisten. Eine besonders glatte Oberfläche der P-Membranen-Schicht erhält man insbesondere durch folgendes Verfahren. Es wird - analog wie im Beispiel 1 beschrieben - auf einem Polycarbonat-Träger mit sehr glatter Oberfläche eine P-Membranen Schicht erzeugt und vernetzt. Der Polycarbonat-Träger wird dann in Chloroform aufgelöst, wobei eine zusammenhängende P-Membranen-Schicht einer Dicke von 5-100 nm zurückbleibt, die dann mit ihrer ursprünglichen, sehr glatten Unterseite nach oben auf einen anderen porösen Träger abgesetzt wird. Auf dieser sehr glatten exponierten Oberfläche der P-Membranen-Schicht wird nun die Hyperfiltrationsmembrane abgesezt und gegebenenfalls mit der P-Membranen-Schicht vernetzt. Verbunde aus einer P-Membranen-Schicht und einer Hyperfiltrationsmembrane kann man vorteilhaft auch so herstellen, dass man auf eine Hyperfiltrationsmembrane, die eine definierte Oberflächennettoladung aufweist, als "Stützfläche" - z.B. analog wie anhand von Beispiel 3 beschrieben - eine P-Membranen-Schicht ausbildet und diese gegebenenfalls mit der Hyperfiltrationsmembrane vernetzt. Für eine kovalente Vernetzung zwischen den Hyperfiltrationsmembranen und den P-Membranen-Schichten kommen vor allem Reaktionen in Frage, bei denen Carboxyl-, Hydroxyl-, Amino- und Sulfhydrylgruppen beteiligt sind. Bei P-Membranen aus Glykoproteinen und Hyperfiltrationsmembran-Einzelschichten mit Zuckerresten können auch kohlenhydratchemische Reaktionen angewandt werden. Verbunde aus einer P-Membranen-Schicht und einer Hyperfiltrationsmembrane können ferner selbst als Träger oder "Stützfläche" für weitere Hyperfiltrationsmembranen oder P-Membranen-Schichten dienen. Solche Mehrfachschicht-Verbunde können in der Ebene der Einzelschichten oder auch zwischen den Einzelschichten durch kovalente Bindungen vernetzt sein. Die Ausbildung eines Sandwich-Verbundes bestehend aus zwei Hyperfiltrationsmembranen an beiden Seiten einer P-Membranen-Schicht erlaubt den Einschuss von Fremdmo lekülen, wie Enzymen oder Ladungsträgern, welche das Verhalten eines solchen Sandwich-Verbundes wesentlich beeinflussen können. Die genannten Verbunde bzw. Mehrfachschicht-Verbunde können auch vorteilhaft die Form von geschlossenen Vesikeln haben, bei deren Herstellung man von einem "Startvesikel" bestehend aus einer Hyperfiltrationsmembrane oder aus einer P-Membranen-Schicht ausgehen kann. In einer weiteren vorteilhaften Verwendung wird die erfindungsgemässe Struktur als Trennsäule für eine Durchdringungschromatographie eingesetzt. Fig. 16 zeigt in einer Teildarstellung schematisch im Schnitt eine solche Chromatographiesäule 26, in der vesikuläre, gegebenenfalls intraund intermolekular vernetzte P-Membranen 20' mit einem Innendurchmesser d im Bereich von 1 bis 3 um eingefüllt sind. Die zu trennenden Substanzen werden dabei an der Säule oben aufgegeben. Nach Durchlaufen und Eluieren der Substanzen kommen die grösseren Moleküle am unteren Ende der Chromatographiesäule früher heraus als die kleineren Moleküle, wobei die Chromatographie eine sehr scharfe Fraktionierung im Bereich der Porengrösse der P-Membranen aufweist. Gemäss einer vorteilhaften Variante lassen sich die Durchflussraten durch die Trennsäule dadurch erhöhen, dass die P-Membran-Vesikel 20' miteinander kovalent vernetzt in morphologisch definierte und mechanisch stabile Aggregate zusammengefasst sind. Zur Herstellung dieser Aggregate wird ein dichtes Pellet (Sediment) von P-Membran-Vesikeln in dünner Schicht rasch eingefroren, unter flüssigem Stickstoff zu kleinen Bruchstücken zerrieben und in der Folge in einer Mischung aus Methanol und Glutardialdehyd z.B. bei -800C gefriersubstituiert, wobei die Vernetzung mit Hilfe des Glutardialdehyds stattfindet. Die gewonnenen Aggregate können nun noch weiter zerkleinert, nach Grössenklassen gesichtet und für die Füllung der Trennsäule nur bestimmte Grössenklassen der Aggregate verwendet werden. Es können ferner vor oder nach dem Einfüllen in die Säule die Aggregate in Puffer übergeführt werden und bzw. es können an den Aggregaten chemische oder enzymatische Veränderungen durch geführt werden. In einer letzten vorteilhaften Verwendung schliesslich wird die erfindungsgemässe Struktur als Hüllenmaterial für Stoffe verschiedenster Art verwendet. Dieses Hüllenmaterial kann dabei eine vernetzte P-Membranen-Schicht sein, welche wie weiter oben beschrieben auf einer Hilfsschicht oder "Stützfläche" erzeugt wird, wonach die Hilfsschicht gegebenenfalls entfernt wird. Die so erzeugten Folien können z.B. vorteilhaft als Verpackungsmaterial verwendet werden und haben dabei den Vorteil, dass sie gegebenenfalls biologisch abbaubar sein können, wobei man die Abbaugeschwindigkeit durch die Art und den Grad der kovalenten Vernetzung beeinflussen kann. P-Membranen-Schichten dieser Art können schliesslich auch als Kapselhüllen für oral zu verabreichende pharmazeutische Präparate Verwendung finden, wobei es erst durch den proteolytischen Abbau in bestimmten Abschnitten des Verdauungstraktes zur gewünschten Freisetzung des Inhalts kommt. Durch eine gezielte chemische Veränderung der P-Membranen Schichten der Kapselhüllen kann ihre Abbaugeschwindigkeit und damit der Zeitpunkt der Freisetzung des Kapselinhaltes bestimmt werden. Dabei kann die Freisetzung des Kapsel in haltes bereits vor Auflösung der P-Membranen-Schicht erfolgen, und zwar durch die Porengrösse gesteuert. Darüberhinaus könnten pH-Effekte die Freisetzung induzieren.

Claims: Structure which includes at least one membrane with continuous pores or is constituted by at least one such membrane, characterised in that the membrane or the membranes, which extend along flat, curved, cylindrical or vesicular surfaces, are each composed of at least one layer of adjacent molecules, namely protein molecules or protein-containing molecules, which are connected together and arranged in accordance with a crystal lattice, whereby continuous pores remain free in these layers between the molecules arranged in accordance with a lattice and that the membranes are bonded to or bound in an optionally porous carrier body or that they are joined into a self-supporting film. Structure as claimed in claim 1, characterised by membranes in which the protein molecules or protein-containing molecules are connected together in an individual layer arranged adjacent one another in accordance with a crystal lattice. Structure as claimed in claim 1, characterised by membranes in which the protein molecules or protein-containing molecules are connected together in a plurality of adjacent layers and arranged in each case in accordance with a crystal lattice. Structure as claimed in one of claims 1 to 3, characterised in that the adjacent protein molecules or protein-containing molecules in the layers are connected together by secondary bonds. Structure as claimed in one of claims 1 to 4, characterised in that mono- or bifunctional foreign molecules are bonded to reactive groups of the protein molecules or protein-containing molecules. Structure as claimed in claim 5, characterised in that the reactive groups are carboxyl groups and/or amino groups and/or sulphydryl groups and/or hydroxyl groups. Structure as claimed in claim 5 or 6, characterised by membranes with layers of protein molecules or protein-containing molecules within which foreign molecules are bonded to substantially all these molecules at the same reactive positions. Structure as claimed in one of claims 5 to 7, characterised in that protein molecules or protein-containing molecules of the membranes are intramolecularly, covalently cross-linked by bifunctional foreign molecules. Structure as claimed in one of claims 1 to 8, characterised by membranes to which engaging or adjacent protein molecules or protein-containing molecules, which belong to the same membrane or to two engaging or adjacent membranes, are covalently cross-linked with one another, optionally by bifunctional foreign molecules. Structure as claimed in one of claims 1 to 9, characterised by membranes to which protein molecules or protein-containing molecules are cross-linked with the carrier material - optionally by bifunctional foreign molecules. Structure as claimed in one of claims 6 to 10, characterised in that the foreign molecules extend into the region of the membrane pores left free between the protein molecules or the protein-containing molecules. Structure as claimed in one of claims 1 to 11, characterised by membranes whose protein molecules or protein-containing molecules and/or foreign molecules connected thereto have dissociable groups which dissociate under the operating conditions of the structure and can thereby accept predetermined electrical charges dependent on these operating conditions. Structure as claimed in claim 12, characterised by membranes which, as regards the type and/or distribution of these dissociable groups on the membrane, are constructed asymmetrically with respect to each surface parallel to the extent of the membrane. Method of manufacturing a structure as claimed in one of claims 1 to 13, characterised in that protein molecules or protein-containing molecules, which have optionally been obtained from cell walls, particularly from cell walls of prokaryotes, or fragments of layers of such molecules, which are connected together in these layers adjacent to one another, are brought into solution or into suspension in a liquid, optionally aqueous, medium, which optionally contains chaotropic agents, such as guanidine hydrochloride or urea and/or tensides, that thereafter, optionally by reducing the concentration of the chaotropic agents and/or tensides and/or by changing the pH value, conditions are created in the medium at which the protein molecules or protein-containing molecules and/or the layer fragments combine by self-organisation into membranes in which the protein molecules or the protein-containing molecules are arranged engaging one another in accordance with a crystal lattice, whereby continuous pores arranged in accordance with a lattice remain free between the molecules, that the membranes thus formed are introduced onto or into a carrier and that, optionally by treatment with mono- and/or bifunctional foreign molecules, protein molecules or protein-containing molecules of the membranes are substituted at their reactive groups and/or are cross-linked via these reactive groups intramolecularly and/or with one another and/or with the carrier. Method as claimed in claim 14, characterised in that in order to produce the solution or suspension of protein molecules or the protein-containing molecules and/or the layer fragments composed of such molecules an optionally aqueous suspension of cell walls is produced of a type which have outer layers which are composed of engaging protein-molecules or protein-containing molecules connected together and arranged in accordance with a crystal lattice, whereby continuous pores remain free in these layers between the molecules arranged in accordance with a lattice, that optionally by the addition of chaotropic agents and/or tensides to, and/or by altering the pH value of the medium the said protein molecules or protein-containing molecules or fragments of the layers comprising these molecules are separated from the cell walls and that the remainder of the cell walls are separated from the medium. Method as claimed in claim 15, characterised in that the separation of the protein molecules or protein-containing molecules or of the fragments of layers comprising these molecules is effected by an increase of the pH value from about 7.0 to a value less than or equal to 13.0, but preferably less than or equal to 9.5. Method as claimed in claim 15, characterised in that the separation of the protein molecules or protein-containing molecules or of the fragments of layers comprising these molecules is effected by a reduction of the pH value to a value larger than or equal to 1.0, but preferably larger than or equal to 2.5. Method as claimed in one of claims 14 to 17, characterised in that the reduction of the concentration of the chaotropic agents and/or tensides and/or alteration of the pH value which is to be carried out for the induction of the self-organisation of the protein molecules or protein-containing molecules and/or the stripped layer fragments into membranes is effected by dialysis. Method as claimed in one of claims 14 to 18, characterised in that the mono- and/or bifunctional foreign molecules have groups which react with carboxyl groups, amino groups, sulphydryl groups or hydroxyl groups of the protein molecules or protein-containing molecules. Method as claimed in one of claims 14 to 19, characterised in that the self-organisation of the protein molecules or protein-containing molecules and/or of the layer fragments into membranes occurs at a solid to liquid phase boundary. Method as claimed in one of claims 14 to 20, characterised in that the membranes formed by self-organisation of the protein molecules or protein-containing molecules and/or of the layer fragments practically all have maximum dimensions in their surface of less than 100µm, but preferably of less than 15µm. Method as claimed in one of claims 14 to 21, characterised in that the introduction of the membranes onto or into the carrier is effected by deposition onto a porous carrier. Use of the structure as claimed in one claims 1 to 13 or of a structure produced by a method as claimed in one of claims 14 to 22, characterised in that it is used as an ultrafilter or as a separating element for a gas separation or as a separating element for an ion exchange method. Use of the structure as claimed in one of claims 1 to 13 or of a stucture produced by a method as claimed in one of claims 14 to 22, characterised in that it is used as a carrier for other semi-permeable membranes which extend over pores of the membranes of the structure, whereby optionally these other semi-permeable membranes are cross-linked directly or via bifunctional foreign molecules with protein molecules or protein-containing molecules of the membranes of the structure via carboxyl groups and/or amino groups and/or sulphydryl groups and/or hydroxyl groups. Use as claimed in claim 24, characterised in that these other semi-permeable membranes are hyperfiltration membranes, optionally tenside or tenside-like lipoid hyperfiltration membranes. Use as claimed in claim 24, characterised in that these other semi-permeable membranes are separating elements for gas separation. Use as claimed in claim 24, charaterised in that these other semi-permeable membranes are separating elements for an ion exchange method. Use as claimed in claim 24, characterised in that these other semi-permeable membranes are separating elements for a pervaporation method. Use as claimed in claim 24, characterised in that these other semi-permeable membranes are solution-diffusion membranes. Use of the structure as claimed in one of claims 1 to 13 or of a structure produced by a method as claimed in one of claims 14 to 22, characterised in that it is used as a separating column for penetration chromatography in which the membranes are optionally shaped as vesicles. Use of a structure as claimed in one claims 1 to 13 in the form of a film, characterised in that it is used as wrapping material for substances. Use as claimed in claim 31, characterised in that the structure is used as a biologically decomposable packing material. Use as claimed in claim 31, characterised in that the structure is used as capsule shells for pharmaceutical preparations for oral administration.

Inventors: SARA, MARGIT, DIPL.-ING., SLEYTR, UWE B., DIPL.-ING., DR.
Applicants: SARA, MARGIT, DIPL.-ING., SLEYTR, UWE B., DIPL.-ING., DR.
Application year: 1985
Main classification: B01D71
IPC codes: A61K9, B01D71, C12N11, B01D69, B01D67, C12N1