Автореферат и диссертация по медицине (14.00.27) на тему:Магнитоуправляемая экстракорпоральная детоксикация организма

Нихего{1одсн1й государстветгый медицинский институт

На правах рукописи УДК 617 - 089:615.9:53&245

ПЕРМИЧЕВ АПДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ

МАППГГО УПРАВЛЯЕМАЯ ЭКСТРАКОРПОРАЛЬНАЯ ДЕТОКСИКАЦКЯ ОРГАПИЗМА (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ)

(14.0027 - хирургия)

Автореферат диссертации на ооисгание ученой степенп кандидата медицинских наук

НЛовгород 1994 г.

О .

7 <-/

/. О Л

Работа выполнена на кафедре Оперативной хирурпш Нижегородского государственного медицинского института

Научные руководители:

Доцент, К.М.Н., Г.А.Буланов; Доцент, к.ы.н., С.Н.Цыбусов; Научный консультант:

Профессор, д.м.н. Рыжаков Д.И. Официальные оппоненты:

Заслуженный деятель науки РФ, профессор, д.ы.н. Кукош В.И., профессор, к.ы.н. Николаенков Ю.В.

Ведущая организация:

Московская медицинская академия им. И.М.Сеченова .

Защита диссертации состоится. ^ июня 1994 г. в часов на заседании Специализированного Ученого совета Д 084.39.02 Нижегородского медицинского института.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Адрес библиотеки: Н.Новгород, улТрузинская, 17А

Автореферат разослан

Ученый секретарь Ученого совета, доцент, &м.н.

Романов Э.1

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы:

Интоксикация организма, вызванная некоторых»! формами фургической патологии, является одним из самых грозных ¡ложнений, а нередко и причиной гибели больных.

Проведение традиционных и общепринятых методов лечения апример, оперативного вмешательства на пораженном органе, ансфузионной терапии, противовоспалительного лечения и т.д.) не егда приводят к желаемому результату. Поэтому, в практической :дицине все болшее внимание уделяется применению сорбционных тодов детоксикации организма, в частности гемосорбции (Молоденков .Н., с соавт., 1992, Чучалин А.Г., с соавт., 1993).

Области применения гемосорбции постоянно расширяются, шсано ее успешное применение при гнойно-воспалительных эолеваниях брюшной полости (Кукош В.И. с соавт., 1989), в том числе ритошгге и остром панкреатите (Шахов Б.В. с соавт., 1987), при тсисе (Сазонов А.М. с соавт.,1986), в сочетании с гемодиализом у пьных с хронической почечной недостаточностью (Дмитриев A.A., с 1вт., 1977) и т.п.

Однако до сих пор не устранен ряд серьезных недостатков, цитирующих эффективность сорбционных методов детоксикации. К ы относится:

- значительная травматизация форменных элементов крови;

• остутствие избирательности детоксикации (сорбция жизнешю-шых веществ);

- ну: кая скорость связывания токсинов, а значит и большая ггельность сеансов гемосорбции;

- недостаточная сорбционная емкость детоксикантов.

Таким образом, существует объективная необходимость разработка нового, более эффективного способа очистки организма от токсически; продуктов различной природы.

Цель настоящего исследования:

Разработка нового способа гемосорбции, позволяющего быстрс избирательно и с минимальной травматазацией клеток крови вывеет токсические вещества из организма при различных хирургически патологиях.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующи задачи:

1. Теоретически обосновать возможность нового способ гемосорбции - мапштоуправляемой экстракорпоральной детоксикаци организма;

2. Выполнить расчеты оптимальных параметров магнитно! сепаратора;

3. Разработать и получить дисперсный малшточувствитсльнь носитель для нового сорбента;

4. Разработать и получить ряд дисперсных магшггоуправляемь гсмосорбентов различного назначения;

5. Изучить реакцию свертывающей системы крови на контакт компонентами дисперсного магниточувствительного гсмосорбснта;

6. Провести апробацию эффективности дисперскь мапшто управляемых сорбентов в экспериментах in vitro и in vivo.

Положения, выносимые на защиту:

1. Доказана принципиальная возможность и высок эффективность магнитоуправляеыой экстракорпоральной детоксикац] организма;

2. Разработан и получен рад дисперсных мапштоуправляемых етоксикантов различного назначаем, обладающих лучшими орбционными характеристиками по сравнению с известными ;мосорбеитами;

3. Разработано устройство для ыалштоуправляемой гемосорбции и ыполнены расчеты его оптимальных параметров;

4. Изучена реакция свертывающей-антисвертывающей системы рови на контакт с синтетическим магнетитом • основным компонентом зщкого мапшто чувстшпелыгого детоксиканта.

Научная новизна:

1. Впервые разработана принципиальная схема магнитной ловушки (апштного сепаратора) жидкого детоксиканта - основной «ггавляющей аппарата для экстракорпоральной магнитоуправляемой мосорбции;

2. Разработана новая программа для ЭВМ, позволяющая гганавливать оптимальные параметры магнитного сепаратора в висимостн от условий гемосорбции;

3. Впервые получен ряд жидких магнигочувствителышх сорбентов предложены оптимальные соотношения их компонентов, которые > оволяют более чем в 3 раза повысить эффективность гемосорбции;

4. Впервые изучено влияние мелкодисперсного магнетита на ертывающую-антисвертывающую систему крови;

6. Показана необходимость капсулирования частиц магнетита в >юсовместимую матрицу для профилактики развития ДВС-синдрома в оцессс магнитоуправляемой гемосорбции.

7. Подана заявка на изобретение "Способ очистеи биологических щкостей и устройство для его применения" (№93033175) и получен иоритег от 25.06.93 г.

s

Практическая значимость:

1. Получен жидкий детоксиканг, который обнаруживас равновесную сорбционную емкость по билирубину, в 3 раза большу» чем у гранулированного иошпа AB-J7-8 (одного из лучших бшшрубш специфических сорбентов);

2. Доказана эффективность использования экстракорпорально мапштоуправляемой ■ гемосорбции при острых отравления фосфороорганическими веществами в эксперименте;

3. Разработана компьютерная программа, позволяюша рассчитывать оптимальные параметры магнитного сепаратор (магнитной ловушки);

4. Внедрение полученных результатов в прахтическо здравоохранение приведет к улучшению эффективности гемосорбции, значит - к снижению количества осложнений и летальных исходов больных с хирургической патологией.

Объем исследований:

Настоящее исследование состоит из трех разделов: физическогс химико-биологического и медико-биологического.

1. Результаты физических исследований получены на ЭВМ IBf. PC/AT с помощью специально разработанной программы, написанной н алгоритмическом языке ФОРТРАН - 4.

2. Химико-биологический раздел включает в себя:

- Эксперименты по сравнению сорбционных свойств суспензш синтетического магнетита, гемосорбента СКН-1Н и угольно магнетитаого детсксиканта по отношению к билирубину.

Эти исследования объединены в три опытных серии соответствен^ исследуемым материалам. В каждой серии проведено по б( экспериментов (всего -180);

Изучение сорбционнх характеристик дисперсного шшточувствителъного детоксиканта на основе синтетического инетита, угольного гемосорбента СКН-1Н в матрице из ¡ливинилового спирта (ЛВС) проводилось в трех опытных сериях при ¿личных температурах (8°, 20^ и 36°С соответственно). Всего «ведено 180 экспериментов (по 60 в каждой серии);

- Эксперименты по исследованию сорбции билирубина из щельного раствора плазмы крови магниточувствителышм сорбентом

базе магнетита, аниошгга АВ-17-8 в матрице ПВС проводилось в ;сти экспериментальных сериях, которые выделялись соответственно ходным концентрациям билирубина в модельном растворе (100, 140, 0, 200, 250 и 300 мкмоль/л). В каждой серии проведено по 10 спериментов (всего 60).

3. Медико-биологический раздел включает следующие гледования:

Изучение взаимодействия синтетического магнетита с рмешшми элементами крови, которое проводилось в четырех сериях, каждой серии в кровь вводились различные дозы магнетита (1,75; 2,50; 0 и 10,0 г/л) и выполнялись мазки через 5, 15, 30, 45 и 60 мин. раска мазков производилась по стандартной методике Романовского -изы. Всего исследовано 100 мазков (по 5 на каждое время в каждой ии);

- Изменения в свертывающей-актисвертывающей системе крови 'чали с помощью гемокоагулографа Н-334 и традиционных ораторных методов. В экспериментах использовано 110 беспородных ых крыс, из них опытных - 100, контрольных животных - 10. гериал распределен по 20 экспериментальным группам, по 5 ютных в каждой;

- Возможность применения системы для мапштоупранляе: экстракорпоральной детоксикации 1фи острых интоксикац исследовалась в экспериментах на беспородных половозрелых собака

В опытах было использовано 25 беспородных собак ('. коюрольных и 20 - экспериментальных).

В процессе проведенных исследований применялись мод аппарата для экстракорпоральной мапштоуправляемой гсмосорб1 электронный микроскоп, гемоуоагулограф Н-344, ЭВМ IBM РС/А' другое оборудование.

Статистическая обработка получешгых результатов проводилась методу Стьюденга в модификации Мопцсвпчуто-Эрингснс на ЭВМ I PC/AT.

Апробация диссертации:

Результаты диссертационной работы доложены на IV Всссоюз конференции по применению мапштных жидкостей в биологи; медицине (Сухуми, 1991), Пленуме молодых ученых и специалист«! Проблемной комиссии "Научные основы гигиены труда профпатолопт" (Н.Новгород 1991), а так же на Всесоюзны? Всероссийских студенческих конференциях: 50 Юбилейной науч конференции СНО им. Пирогова (Томск 1991), I Всесоюзной irayv конференции студентов мед. институтов (Обнинск 1990). Результ работы докладывались на совиесшой научной конференции кафе. Оперативной хирургии, кгфедры Госпитальной хирургии, кафе Хирургии ФУВ, кафедры Травматологии, ортопедии и термичес поражений ФУВ, кафедры Общей . химии, кафедры Рентгенологи! медицинской радиологии с курсом онкологии 25 марта 1994 г. Кр того, результаты были представлены на 2-ом конгрессе Европейс Ассоциации Биоалектромагнетизма (Словения, Любляна, 1993).

Публикация работы:

По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ.

Объем и структура диссертации:

Диссертационная работа состоит из введения, 9 глав, захлючешш, гадов, списка использованной литературы и приложения и изложена страницах, содержит 28 рисунков, 7 таблиц и список ературы (77 отечественных источников и 52 зарубежных).

Предлагаемая нами концепция

маг н неуправляемой г с м о с о р б ц ни :

Проблема повышения эффективности экстракорпоральной зконкашш организма включает в себя две большие группы задач:

1. получаше детокенканта со свойствами, качествешю «чающимися в лучшую сторону по сравнению с применяемыми эентами;

2. разработка и выполне!ше устройства, позволяющего ользовать потенциальные возможности такого сорбента при шмальном воздействии на организм.

К основным свойствам, характеризующим гемосорбенг и , яющим в конечном итоге на скорость и качество очистки крови от :ических веществ, относятся площадь его активной сорбциошюй грхности (5ак.пов.)> сорбционная емкость и гемосовместимость.

Для того, чтобы детоксикант обладал большей 5ак Пов. 113 единицу :ы вещества, необходимо получать гранулы с минимально ложными размерами. Увеличение активной сорбциошюй :рхности, при прочих равных условиях, приведет к росту емкости ксикаига, скорости связывания токсических метаболитов и >ащению длительности сеанса гемосорбции.

Лучшие образцы гемосорбентов, применяемых в настоящее время клинике, имеют Б^-тов до 1000 м2 на грамм при диаметре гранул о 0,5 до 8,0 Мм (Горчаков В.Д., 1980). Использовать частицы меньшег размера пока не удается, т.к. для удержания их в экстракорпорально] русле необходимы сетчатые фильтры с размером ячеек менее 0,5 мм, чт резко повышает сопротивление току крови, способствуе тромбообраэовашно и разрушению форменных элеме1ггов крови. В т же время очевидно, что снижение размеров гранул позволило б1 увеличить площадь активной сорбционной поверхности на нескольк порядков.

В процессе экстракорпоральной детоксикации организм происходит заметное повреждение клеток крови. Разрушаютс эритроциты, лейкоциты и в еще большей степеш! тромбоцить Интенсивность их разрушения определяется рядом факторов, в то) числе характером и величиной поверхности сорбента, скоростью ток биологической жидкости относительно поверхности грану детоксикагггата и длительности сеанса гемосорбцяи.

Для максимального уменьшения отрицательного воздействи вышеперечислешшх факторов на кровь детоксикашг, по свои; физическим характеристикам, должен приближаться к жидкости.

Такой сорбент обладал бы максимально возможной площады активной поверхности, максимальной емкостью и оказывал б; наименьшее механическое воздействие на клетки крови.

В этой ситуации неизбежно возникает вопрос о методе разделен« очищаемой биологической жидкости и суспензии сорбента поел завершения процесса адсорбции токсинов.

Решением этой проблемы является:

1. наличие у сорбента ферромагнитных свойств;

2. использование магнитной сепарации, позволяющей удалять бент с адсорбированным токсином из биологической жидкости с ,(01цью электро-магнитного поля, создаваемого в специальной нитной ловушке.

В качестве сорбента мы использовали дегоксикант, состоящий из х основных компонентов: защитной матрицы, собственно сорбента и ■ниточувствительного ядра, которое дает возможность использовать

сепарации принцип магнитного разделения. Состав каждой из этих тей может варьировать в зависимости от необходимых условий. 1рнмер, в качестве сорбирующей части предлагается применять личные марки активированных углей, аннониты, ферменты или нтела.

В целом процесс детоксикации должен протекать следующим азом: в экстракорпоральном шунте маггагсочувствительная пензия сорбента свободно смеишвается с очищаемой бюлогической 1Костъю и, после адсорбции токсинов на гранулах детоксиканта, водится разделение двух сред в специальной магнитной ловушке, ее очищенная кровь возвращается в организм.

Проведенные нами предварительные расчеты подтвердили ^положение о резком увеличении скорости очистки крови за счет гократного роста площади активной сорбционной поверхности и окой избирательности связывания токсинов. А использование в арате постоянных и переменных магнитных полей должно :обствовать предотвращению разрушения тромбоцитов (Лопухин 4., 1978, 1991).

Клеточный состав биологических жидкостей не будет испытывать ¡.ного механического воздействия со стороны частиц сорбента, т.к. 4етр и масса его гранул будут соизмеримы с размерами форменных <ентов крови.

1. Оптимизация параметров магнитног сепаратора, как основного компонента систем) для магнитоуправдяемой экстракорпорально детоксикадии организма

Одним из основных условий практической реализации ново) способа гемосорбции является разработка аппарата, обеспечивающе! эффективное смешение, а после завершения процесса сорбции разделение магниточувствителыюго детоксиканта и крови. Блок-схек такого аппарата представлена на рис. 1.

Рис.1

Понятно, что если блок смешения, блок введения детоксиканта воздушная ловушка, блок кошроля и перистальтический насос могу бьпъ позаимствованы из различных, применяемых в настоящее вреш медицинских аппаратов, то магнитная ловушка (МЛ) - совершение новый элемент конструкции, требующий тщательной разработки.

В этой связи перед нами стояло две основные задачи - выбрал принципиальную схему магнитного сепаратора, наиболее приемлемук

•я условий экстракорпоральной детоксикации организма и провести гпшнэащш ее основных параметров.

На основе анализа данных литературы мы остановились на рианте магнитной ловушки, выполненном в виде катушки дуктивности,. где роль сердечника играют ферромагнитные шарики, крытые гемосовместимым материалом (см. рис. 2).

Учитывая результаты ряда работ по магнитофильтрации жидкостей шдуляк A.B., 1988, 1984, 1986) и собственных исследований, нами ли выведены уравнения, устанавливающие связи между основными >агтеристиками магнитной ловушки.

Так, формула для определения зоны магнитного захвата частичек |бента в промежутках между шариками "сердечника" МЛ нсывагтся как

где ^=477-107 Гн/м;

Ц - относительная магнитная проницаемость материала шариков шкп; И=<1ш/2;

Х - магнитная восприимчивость фильтруемых частиц;

6 - характерный размер фильтруемых частиц;

7 - динамическая вязкость крови.

А выражение, позволяющее определить зависимость епнвн^мля магнитного осаждения жидкого сорбента в МЛ от «ни, записывается в Енде

(1+0-1) [VR+O.Sjir/R^lpii/R)

¡¿(¡1- 1H1+VR)2

330?vR

■^ПЁ

Ж

1 иОфОТТ _

ООООООЙ

ООФОО

V

и.

х а к.: х Й ^

Рвс.2. Основные конструкционные параметры чагнитноЯ ловушки Ь Корпус ловушкя; 2 Шарики засыпки; 3. Источник внешнего магнитного поля

* ( к, f p-*l>(<hn+2«n) ft

— - 1-eip {-1,1S---Ьл-|1--

x I («V^S,,) I ljArLj, у

где коэффициент осаждения частиц в МЛ;

X - массовая доля ферромагнитной фракции в примесях в 1Чищаемой среде;

11 - время заполнения первых ячеек между шариками в МЛ;

Af - средний период между отключением ячеек МЛ. -

Эти формулы позволили нам осуществить оптимизацию онструктнвных параметров магнитного сепаратора. Эта работа была роведена с помощью специально разработанной программы, аггасакной на алгоритмическом языке ФОРТРАН - 4 и реализованной а ЭВМ PC/AT.

Учитывая, что нанесение на ФМ шарики магнитной ловушки тгикоррозийного биологически пассивного покрытия представляет тределенную проблему, мы исследовали влияние его толщины на шструктивные параметры ловушки. Для этого задача решалась при 13ЛИЧНОЙ толщине покрытия: 0,01 мм, 0,1 мм, 0,2 мм и 0,5 мм.

В процессе расчетов выяснилось, что при любых параметрах гениальной является наименьшая толщина покрытия шариков.

В задачу был введен ряд ограничений на величину давления в :стракорпоральном шунте Ар: 0,132 10^ Н/м2=Ю0 мм.рт.сг. и 0,263 10-'м^=2 мм.рт.ст.

Результаты расчетов приведены на рис.3 и рис.4.

Анализ полученных данных позволяет сказать, что при всех аметрах шариков засыпки имеются оптимальные конструктивные раметры МЛ, соответствующие приемлемому, с медико-бнологнческой член зрения, объему экстракорпорального русла.

Объем магнитной ловушки

-3 1,4-10

\,о-ю"3

0,6-10 3

0,2-Ю'

1 2 3 4 5

''шариков (1

РисЗ. Зависимость минимально возможного объема магнитной ловуи от диаметра шариков засыпки и толщины их покрытия (Др ( 2 мм рт ст.'

1. Толщина покрытия - 5ц 0.01 мм;

2. Толщина покрытия - 6и 010 мм;

3. Толщина покрытия - 5и 020 мм;

4. Толщина покрытия - 6П 0.50 мм

\4

1

>ем магнитной ловушки

V.M3 0,8-10"3

0,6-К)"3 0,4 МО*3

о^-ю"3

0 12 3 4

d шариков í1®1)

:.4. Зависимость минимально возможного объема магнитной ловушки циаметра шариков засыпки и толщины их покрытия (Ар < 100 мм рт.ст.)

L Толщина покрытия - бд 0.01 мм;

2. Толщина покрытия - бп 0J0 мм;

3. Толщина покрытия - 5j, 0.20 мм;

4. Толщина покрытая - 5п 030 мм

2. Исследование сорбционвых процессов с участием магииточувствительных композиций in vitro

2.1.Сравнение сорбонониых свойств магнетита, активированного угольного гемосорбента и магнелгго-угольной композиции в матрице из поливинилового спирта.

Исхода из предложенной концепции магнитоуправляемой гемосорбции, жидкий сорбент должен обладать тремя основными свойствами: высокой сорбционной активностью,

магшгговоспртшчивостью и гемосовместимостъю.

Из литературных источников известно (Ахалая М.Г., 1991), что магнетит обладает неплохими сорбционкыми свойствами, поэтому мы предположили, что он может выступать и в качестве сорбента и в качестве магниточувствительного компонеши

Для проверки этого предположения был проведен ряд сравнительных экспериментов по сорбции билирубина из физиологического раствора угольным гранулированным гемосорбенгом СКН-1Н, магнетитом и магнстито-угольным детоксикантом в матрице из поливинилового спирта (ЛВС).

Синтез комбинированного сорбента осуществлялся методом эмульсионной полимеризации. В качестве дисперсной фазы служил водный раствор поливинилового спирта (ЛВС) с добавкой магнетита и угольного порошка, а в качестве дисперсионной среды - органическая жидкость. На рис. 5 представлена фотография гранулы такого сорбента, выполненная на сканирующем электронном микроскопе, а на рис. 6 - его принципиальная схема Результаты проведенных исследований показаны на рис. 7.

с. 5. Внешний вид гранулы магниточу вствите льного сорбент»

(Микрофотография со сканирующего электронного микроскоп»).

1

б. Схема гранулы магниточувствительного сорбента 1. частицы сорбента; X матрица из ПВС; 1 "лствцы магнетита.'

^-билирубина (икмоль/л)

170

130

90

50

О 4 8 12 И

Т(шш)

Рис. 7. График сорбции билирубина мелкодисперсным синтетическим магнетитом ыагнетито-угольной суспензией в матрице ПВС и гранулированного дстоксиканта СКН-1Н

О М^гютжго-угалшм* сорбент; ■ ГрамглврсвшшыИ СКН1Н; В Суепеюи еакгетачвского магнстнт»

Оказалось, что по отношению г билирубину синтетический магнетит обладает существенной сорбционной активностью - скорость связывания превосходит аналоптчный показатель гранулированного угольного гемосорбснта. Но наилучшую сорбционную активность по 5шшрубину показала магнетито-угольная суспензия.

Новый комбинированный сорбент обладает максимальной ¡орбционной активностью среди исследованных детоксикантов и тредставяяет интерес для дальнейших исследований.

2-2.Иссдедовяние сорбпдюиных характеристик дисперсного

детоксиканта в матрице нз поливинилового спирт»

Приведенные выше результаты сравнительных экспериментов [оказали эффективность жидкого малшточувствительного сорбента, а начит и методики его получения.

Поэтому с целью оптимизация свойств получгшюго деточслгазгта, ы провели серию опытов для уточнения характера сорбции на его оверхностн.

Перед нами стоял вопрос: чем ограничиваются сорбцяонные юйства нового сорбент» - величиной сто активной сорбционной оверхности или скоростью диффузии токсических веществ через атрицу из поливинилового спирта. Ответ к» этот вопрос был получен зи изучении сорбции красителя прямого-сииего в различных :мпературных условиях. Результаты опытов представлены на ряс. 8 н 1с. 9.

Изотерма сорбции А = Г (Срава){рис.8) - выпуклая, т.е. оппсызает гсокоиэбирательный процесс сорбции н имеет ленгмюровскнй рактер. Изотерма сорбции в координатах А = Г (О) (рис.9) «дставляег собой прямую лннюо,что свидетельствует о химической н ругтурной однородности мест связывания*!» сорбенте. Н» рис. 10

А-104(ммол/Г)

Сраан ■ Ю ^ммоль

Рис. 8. Изотерма сорбции красителя угольно-магнетитным сорбентом в матрице ПВС в координатах А = Г (Срава)

а-10 (mmojü/г)

3

. De»

. 0 4 8 12 16 18

D С л/г)

лс. 9. Изотерма сорбции красителя угольно-магиетитным сорбентом в матрице ПВС в координатах А = f (D)

С-Ю (моль/л)

Т(мян)

Рис. 10. Кянстеы сорбции красителя прямого-синего комбинированным иагкитоупрзвяяемым детоксикангом в различных температурных условиях

шведены типичные кинетические кривые поглощения красителя )ямого синего при разных температурах. Рассчитанные по этим кривым 'ачешм начальных удельных скоростей сорбции равны (\У, лоль/л-мин-г) 0,028 а0'4; 0,036-10"4 и 0,14410"4 соответственно при 'С, 20°С и 3"°С. По этим кривым можно оценивать энергию активации юцесса, имеющую значение 41+3 кДж/моль.

Оказалось, что изменение интенсивности перемешивания агнрующих соединений не оказывает заметного влияния на скорость рбции. Эти данные свидетельствуют о внутридиффузном характер« рбции, т.е. лимитирующей стадией процесса является диффузия глотаемых молекул внутри матрицы из сшитого ПВС.

Следовательно, количество и качество преобразователя, квающего агента и размер .микрокапсул должны существенно влиять свойства жидкого сорбента.

2.3. Исследование сорбодогашх саойста магнат*) чувствительной композиции на основе магпегита а попита АВ-17-8 в матрице из полизиннлового спирта

Избирательное выведете из организма ряда метаболитов юхнено их способностью связываться с белками, вследствие чего они лупают не в виде индивидуальных соединений, а в виде юкомолекулярных комплексов с принципиально иными физико-шческими свойствами.

Поэтому нами была предпринята попытка получения ннточувствителыюго сорбента, способного конкурировать с белками змы крови за токсические вещества. В качестве тоссина-мшкенн, азующего прочный комплекс с белками^ нами был выбран ирубин, концентрация которого в крови резко возрастает при целом в паталогачеспгх состояний в хирургии.

Известно, что основной путь получения селективных к билирубш сорбентов состоит в формировании на их поверхности специфическ1 групп, способных к расщеплению его комплекса с альбумином связыванию свободного билирубина (Горчаков В.Д., 1989).

По выше приведенной технологии, нами был получ< магнито чувствительный композициошмй сорбент на осно1 промышленного анионита АВ-17-8

Процессы сорбции изучались в экспериментах с растворо билирубина в модельном растворе плазмы крови.

Для получения количественных характеристик взаимодейст активных групп сорбента с билирубином использовали метод снят» изотерм сорбции на модельных стандартных растворах.

Для этого исследовали зависимость равновесной емкости (А) < равновесной концентрации (Сравн) при различных исходнъ концентрациях (С0). Значение С0 менялось в пределах 100 - ЗС мкмоль/л. Получив таким образом ряд значений Ср^д^ м рассчитывали величину А.

Результаты экспериментов по сорбции билирубина из моделыю1 раствора плазмы представлены в таблице N4.

аблица №1

орбция билирубина дисперсным маппггочувствителышм сорбентом на ;нове сшггетаческого магнетита к попита АВ-17-8 в матрице из 1ТВС 'казаны значения М и М+га).

ходная Исходная Оптическая Равновесная

гическая концентрация плотность концентрация А

этность билирубина равновесная билирубина

О0 Со Оравн. Сравн.

0,98 300+2,63 0,394 120+0,47 9,64

0,80 250+2,77 0,346 110+0,64 6,65

0,63 200+1,8 0,289 90+0,70 5,32

0,56 170+1,95 0,280 88+0,26 4,08

0,44 140+0,93 0,219 66+1,03 3,51

0,34 100+1,20 0,175 52+0,92 2,66

Оказалось, что в области интересующих нас концентраций (от 60 :моль/л до 300 мкмоль/л) изотерма даже не достигает своего предела сыщения. Равновесная емкость при начальной концентрации лирубнна 300 мкмоль/л составляет 9,64 икмоль/г сорбента, Для 1внения можно отметить, что наибольшей способностью очистки овн от билирубина обладают угли СК.Т, СКН, ИГИ, АР-3 (Журавлев с соавт.,1985), емкость же гранулированных углей СКТ-бАВЧ и :Н-60 составляет 0,25 ыкмоль/г н 0,315 игмоль/г соответственно, тературные данные показывают, что в тех асе условиях вэотерма дарбцин билирубина иемодхфициров&нным попитом АВ-17-8 выходит

на свой предел насыщения ухе при С0 = 200 мкмоль/л и равновесна емкость составляет 3,5 мкмоль/г сорбента.

Таким образом, мелкодисперсный малшточувствительный сорбен на основе магнетита и ионита АВ-17-8 в матрице из поливиниловог спирта обнаружил равновесную сорбцзкмшую емкость по билирубин} при исходной концентрации 300 мкмоль/л, почти в 3 раза большую, че] имеет гранулированный иошгт АВ-17-8 и в 27 раз большую, чем лучши гранулированные угольные гемосорбенш.

3. Влияние магниточувствительных композиций ня кровь ln vivo

3.1 Изучение взаимодействия синтетического магнетита с форменными элементами крови

Решение об использовании в качестве одной из составляющи сорбента магнетита, обязывает изучить взаимодействие его частиц форменными элементами крови. Для выяснения этого вопроса бьи проведена серия экспериме1ггов, в которой к свеже гепаринизированной крови добавляли различные доз мелкодисперсного магнетита и инкубировали при 36,6® С с постоянны перемешиванием в течение 60 мин.

Исследование мазков крови в световом микроскопе показало, чт частицы магнетита свободно располагаются в плазме, хотя в отдельны полях зрения на мембранах форменных элементов крови имелис единичные частицы сорбента.

Полученные результаты позволяют сказать, что в наших условш не происходит адсорбции малшточувствитсльных частичек » форменные элементы крови.

3Л.Влияние мапшточувствнтельиых композиций на

свертывающую систему крови

Использование магнетита в качестве магнитного компонента для гтективной мапнпоупрапляемой гемосорбцнп связано с возможным опаданием его мелкодисперсных частиц в сосудистое русло. В связи с там представляется .актуальным вопрос о его влиянии на вертыпакнцую систему крояи при внутривенном введении.

Проведенные нами клинические наблюдения за животными и абораторные тесты показали, что:

При внутривенном введении ферромагнитной жидкости (ФМЖ) в ззе 25 мг/кг и 50 мг/кг не отмечается значительных изменений в ктеме гемостаза (рис. 11 А).

Однако, через 15 минут после изедишя ФМЖ в дозе 100 мг/кг, течалось значительное уменьшение времени свертывания, хоторое охранялось и через 3 часа (рис. 11 В). Но через сутки достоверных сличий времени свертывания от контроля не наблюдалось.

Доза 125 мг/кг вызывала через 15 минут значительное уменьшение >емени спсртывашш, а через 30 минут мы наблюдали картину его злного отсутствия (рис. 11 D). На 60-ой минуте и через 3 часа эагулофамма была такой же. Клинически в эти cpoiui у животных юлюдались симптом "кровавых слез" л макрогематурия. Этаноловый ст был положительным уже с 15-ой минуты. Время рекальцификацни газмы резко увеличивалось с 30-ой минуты. Данные факты мы уценили как признаки развития синдрома диссеминированного 1утрисосудистого свертывания крови. Через сутки у животных пиналось восстановление процесса свертывания (рис. 11 С).

Таким образом, использование магнетита в качестве компонента »епзратов, контактирующих с кровью, возможно только в случае

Рис. 11.Схемы коагулограмм

А. - нормальная килограмма; В. - гиперюагулящи

С. - гнпокоагуляцня; Р. - полное отсутствие свертывания гро

[менения его в дозах до 100 мг/кг или при модификации поверхности осовместимымп материалами.

4. Экспериментальное исследование возможности селективной

магиитоуправляемой гемосорбцин в опытах I n vivo

Цель данной серии экспериментов заключалась в исследовании нцнпиалыюй возможности использования in vivo селективного Зента на основе мапшточувствительного дегоксиканта.

По соображениям доступности реактивов, в качестве селективного ггггора было решено использовать ацетилхолинэстеразу - фермент щфичный для фосфорооргаш!ческих соединений (ФОС). В связи с и, в проведенных экспериментах мы моделировали острое шление ФОС.

В экспериментах было использовано S3 беспородных половозрелых ik, из которых образовано две группы - контрольная и опытная, трольным животным гемосорбция не проводилась, а после развития тки острого отравления ФОС внутривенно переливался нологический раствор в объеме внешнего контура системы для ракорпоралыюй мапштоуправляемой гемосорбцин. Животным опытной группы под местной новоканновой анестезией юдилось выделение бедрешюй и плечевой вен. К гернзированным сосудам подключалась система для [итоуправляемой экстр акорпор...;>ноЛ гемосорбцин и внутривенно млась сублстальная доза хлорофоса. После развития клиники ого отравле;шя ФОС включался импульсный насос системы итоуправляемой гемосорбцин и вводился селективный сорбент,

полученный путем иммобилизации на магниточувствительном носите фермента ацегилхолинэстеразы. В контрольной группе погибли т собаки из пяти, в экспериментальной - тоже три собаки из 20. За врс: наблюдения (14 суток) клинически не отмечалось ухудшения состоял животных экспериментальной группы.

. Таким образом, существует принципиальная возможное получения селективного сорбента с магнитными свойствами применения его для магнитоуправляемой экстракорпоральн детоксикации организма, что подтверждается порведенными нал экспериментами in vivo .

Выв оды:

1. Магнитоуправляемая экстракорпоральная детоксикац организма теоретически оправдана, практически осуществима и облада большими потенциальными возможностями;

2. Устройство для осуществления магнитоуправляем гемосорбции должно состоять из блока ввода машиточувствительнс сорбента, смесителя, магнитного сепаратора, воздушной ловушки, блс контроля за качеством сепарации и переходных трубок;

3. Физико-технические • параметры магнитной ловуш контролируемы и поддаются оптимизации с помощью специаль разработанной программы для ЭВМ; .

4. Гранулы дисперсного мапшточувствительного сорбента долж] состоять из трех основных компонентов:

- матрицы сетчато-волоишстой структуры из гсмосовместимс материала;

- ферромагнитного ядра;

• собственно сорбента;

5. Метол эмульсионной полимеризации позволяет получать шточувствителъные сорбенты с различными свойствами и <етром гранул от 10 до 150 мкм;

6. Площадь активной сорбционной поверхности новых ксикянтов настолько велика, что эффективность связывания ими ических веществ зависит только от диффузии поглощаемых ;кул внутрь сетчато-волокнистой матрицы. Поэтому, на общую ггаку сорбции основное влияние оказывает химическая технология учения маппггоуправляемых сорбентов;

7. Использопаш1е в качестве сорбционной составляющей нового ксиханта размолотого ионита АВ-17-8 позволяет повысить ективностъ связыва!шя билирубина в 3 раза;

8. Магниточувствительный детоксикант на основе ионита АВ-17-8 руживает равновесную сорбцио!шую емкость по билирубину в 27 юльшую, чем имеют гранулированные угольные гемосорбенгьц

9. Внутривенное введение мелкодисперсного синтетического етита I* дозе до 100 ur/кг не приводит к значительным изменениям в гывающей-антисвертывающей системе крови. Применение большей : вызывает развитие с!шдрома диссемнннрованного рнсостудистого свертывания крови; «.

10. Химическое "подшивание" к кристаллам магнетита ферментов ожно и позволяет осуществлять высокоселегтивное связывание генных метаболитов.

Список научных работ и о теме диссертации:

1. Пермнчев А.Н., Цыбусов С.Н., Садиков Г.Б., Соколов В.А., коза Н.Б.Селективная ферромагнитная геиосорбцпя токсических ств Тез. докладов IV Всесоюзной конференции по применению итных жидкостей в биологии и медицине, Сухуми, 1991 г., с 142;

2. Садиков Г.Б., Цыбусов С.Н., Соколов В.А., Пермнчев А.Н Мочалов А.Э., О возможности ферромагнитной детоксикации пр острых отравлениях фосфороорганическими соединениями, Те докладов Пленума молодых ученых и специалистов Проблемно комиссии "Научные основы гигиены труда и профпатологии Н.Новгород 1991 г., с.20;

3. Пермичев А.Н., Цыбусов С.Н., Буланов Г.А., Буланова Л.А Садиков Г.Б., Магшгтоуправляемая детоксикация организма эксперименте, Нижегородский медицинский журнал, №3, Н.Новгоро, 1993, с.5;

4. Пермичев А.Н., Цыбусов С.Н., Буланов Г.А., Буланова Л.А Исследование сорбционных свойств жидких малштоуправляемы сорбентов, Депон. рукопись в ГЦНМБ, Д №24005 от 28 марта 1994г.;

5. A.N. Pcrmichev, S.N. Tzibusov, L.A. Bulanova, G.A. Bulano Magnetically guided detoxication of the organism // Transactions of tl: European Bioelectromagnetics Congress Bled, SLOVENIA, Desember 9-1 1993, p.90;

Сокращения принятые в автореферате:

н - напряженность магнитного поля;

А - равновесная емкость;

К - константа равновесия сорбционного процесса

МП - магнитное поле;

мл - магнитная ловушка;

ПВС - поливиниловый спирт;

Сравн. . равновесная концентрация;

Со - исходная концентрация;

D - коэффициент распределения.