CC BY
50
Э. А. ПЕТРОСЯН, В. И. ОНОПРИЕВ, X. И.-Х. М. ЛАЙПАНОВ, А. А. СУХИНИН, И. С. ЗАХАРЧЕНКО
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ МОДИФИКАЦИИ ГЕМОСОРБЕНТА СКН-1К
Кафедра оперативной хирургии и топографической анатомии Кубанского государственного медицинского университета
Уникальное место среди методов активной детоксикации занимает гемокарбоперфузия - метод лечения, направленный на удаление из крови различных токсических продуктов и регуляцию гемостаза путем контакта крови с сорбентом вне организма [5, 11].
В настоящее время гемокарбоперфузия с успехом применяется при различных патологиях: экзотоксикозах [6]; эндотоксикозах при сепсисе, перитоните, панкреатите, гепатите, почечной и печеночной недостаточности, ожоговой болезни и т. д [12, 13]; при аутоиммунных и аллергических заболеваниях [4]; при болезнях, связанных с нарушением обмена веществ; при нервно-психических заболеваниях [3].
Наиболее часто для операции гемокарбоперфузии используются углеродные сорбенты, относящиеся к классу неселективных, детоксикационное действие которых обусловлено чисто «молекулярной» сорбцией различных метаболитов из крови или иных биологических жидкостей организма [2].
Вместе с тем углеродные сорбенты способны оказывать более широкое действие при контакте с растворами электролитов, истинными или коллоидными растворами. Адсорбционные явления, идущие в системах типа «уголь - раствор», могут сопровождаться ионным обменом, донорно-акцепторными взаимодействиями, каталитическими и электрохимическими процессами. На развитой поверхности активированных углей возможна также иммобилизация биологически активных веществ и клеточных структур с последующим осуществлением биоспецифических реакций [10].
Для повышения детоксицирующего эффекта сорбентов используется их модификация различными агентами, способными придать им дополнительные свойства. Принципиальным отличием модификации от создания узко селективных сорбентов является то, что модификацию проводят на уже готовом к употреблению сорбенте (7-9).
Модификация гемосорбентов проводится с целью усиления ионообменных и окислительно-восстановительных свойств углей, создания на поверхности различных кислородсодержащих групп, прививки на поверхности функциональных комплексообразователей, иммобилизации биологически активных молекул и клеточных структур с последующим осуществлением биоспецифических реакций, обеспечивающих максимально полное и селективное связывание токсических продуктов [1].
Необходимыми условиями для проведения модификации сорбентов медицинского назначения являются простота методики, экологическая чистота и высокая эффективность процесса, а также сочетание модифицирующего воздействия агента на матрицу сорбента и сохраняющихся после модификации терапевтических свойств модифицирующего агента, его безопасность для здоровья человека. По нашему мне-
нию, таким агентом мог бы стать натрия гипохлорит (ЫаОЮ).
Натрия гипохлорит является широко известным окислителем, преимущества которого заключаются в том, что он разрешен к применению в медицинской практике и может быть использован непосредственно в клинических условиях.
Зачастую натрия гипохлорит используется в комбинации с различными методами эфферентной терапии, в том числе с гемокарбоперфузией. Совместное эффективное использование натрия гипохлорита и гемокарбоперфузии на угольных сорбентах является предпосылкой развития окислительной модификации гемосорбентов с помощью натрия гипохлорита.
Кроме того, варьируя концентрацию натрия гипохлорита, можно создать такие условия обработки модифицируемых углей, которые обеспечивают не только окислительное изменение поверхности сорбента, но и сорбцию натрия гипохлорита на сорбенте. Это способно придать сорбенту новые, окислительные свойства.
Целью настоящего исследования явилась разработка технологии модификации гемосорбентов натрия гипохлоритом для придания им дополнительных окислительных свойств.
Материалы и методы исследования
Работа проведена с использованием синтетического углеродистого гемосорбента СКН-1К.
Модификация гемосорбента проводилась в статическом и динамическом режимах. В статическом режиме гемосорбент заливали раствором натрия гипохлорита на 30-45 мин. из расчета 200 мл на 25 мл сорбента с последующей отмывкой сорбента дистиллированной водой до отсутствия в промывных водах гипохлорит аниона.
Технология модификации в динамическом режиме основана на пропускании раствора натрия гипохлорита через слой сорбента проточным способом с использованием универсального аппарата для гемосорбции (УАГ-01) с последующей отмывкой сорбента
0,9%-ным раствором хлористого натрия до отсутствия в промывных водах гипохлорит аниона (рис. 1).
Для подбора оптимальных параметров модификации гемосорбента СКН-1К варьировали концентрацией раствора натрия гипохлорита, временем его контакта с сорбентом и их объемными соотношениями.
Для определения оптимальной концентрации окислителя использовали растворы натрия гипохлорита в концентрациях 0,0066, 0,016, 0,066, 0,1, 0,147, 0,187 н. Натрия гипохлорит получали электрохимическим путем на аппарате ЭДО-3М. Концентрацию натрия гипохлорита определяли методом йодометрического титрования.
УДК 615.246.2.07
Таблица 1
Зависимость степени модификации гемосорбента СКН-1К от концентрации натрия гипохлорита
Концентрация исходного НГХ, Н. Увеличение потерь Ма2Э2О3, мг/г сорбента Сорбция ГХН, мг/г сорбента
0,0066 0 0
0,016 4,2 7,62
0,066 7,6 14,33
0,1 20,53 38,72
0,147 20,5 38,66
0,187 Деструкция сорбента
Эффективность модификации оценивали по потере тиосульфата натрия и по пропорциональному ему количеству натрия гипохлорита, сорбированного на угле. Концентрацию тиосульфата натрия в растворе определяли методом обратного йодометрического титрования.
Для оценки детоксицирующих свойств модифицированных гемосорбентов изучена степень поглощения билирубина из модельных растворов. Концентрацию билирубина определяли фотоколориметрически методом Иендрашека.
Для изучения изменений, происходящих на поверхности гемосорбентов в процессе их модификации, записаны ИК-спектры поглощения углей на спектрофотометре БРЕООРй 71 !Р с солевой оптикой.
Результаты исследования и обсуждение
Нами было выдвинуто предположение, что при обработке гемосорбентов раствором натрия гипохлорита происходят два параллельных процесса, влияющих на конечное изменение сорбционных характеристик: сорбция в порах молекул гипохлорита натрия и окисление поверхности углей.
С целью изучения сорбции натрия гипохлорита на сорбенте СКН-1К использовали тиосульфат натрия, обладающий восстановительным характером.
На первом этапе в статических условиях проведены опыты по подбору оптимальной концентрации натрия гипохлорита, необходимой для модификации гемосорбента СКН-1К.
Как видно из таблицы 1, при одинаковых объемных (5 мл сорбента к 50 мл раствора) и временных параметрах (продолжительность обработки 30 мин.) максимальный эффект модификации достигается при использовании в качестве модифицирующего агента 0,100-0,147 н раствора гипохлорита натрия.
Применение для модификации раствора натрия гипохлорита меньшей концентрации (0,0066 н) не приводит к изменениям сорбционных характеристик сорбента, а использование высоких концентраций раствора натрия гипохлорита (0,187 н) вызывает деструкцию сор-
бента, что выражается в потемнении раствора за счет выхода гуминовых кислот.
Для выбора оптимального соотношения объемов сорбент - сорбат через колонку, содержащую 50 мл гемосорбента, перфузировали 0,1 н раствора натрия гипохлорита в объеме 200, 500 и 1000 мл. Скорость перфузии составляла 90-110 мл/мин.
Результаты проведенных исследований представлены в таблице 2.
Результаты исследований показывают, что наилучший эффект получен при использовании 500 мл натрия гипохлорита для модификации 50 мл сорбента.
Для сравнительной оценки детоксицирующих свойств стандартных и модифицированных натрия гипохлоритом гемосорбентов использовали раствор билирубина в комплексе с альбумином.
Сорбция на стандартном сорбенте СКН-1К снижает концентрацию билирубина до 47,6 мкмоль/л против исходной 56 мкмоль/л (р<0,05). Сорбция на модифицированном натрия гипохлоритом гемосорбенте СКН-1К более эффективна и приводит к снижению концентрации билирубина до 36,4 мкмоль/л против 56 мкмоль/л (р<0,05) (рис. 2).
Увеличение потерь билирубина на модифицированном сорбенте СКН-1, по-видимому, можно объяснить появлением у сорбента окислительных свойств, что визуально подтверждается окрашиванием раствора в зеленый цвет окисленной водорастворимой формой билирубина - биливердином.
Для изучения изменения химической структуры поверхности гемосорбентов в результате модификации проводили исследование ультрафиолетовых и инфракрасных спектров поглощения их экстрактов.
При сравнительном исследовании спектров поглощения экстрактов из стандартного и модифицированного гемосорбента СКН-1К в области 50 00025 000 см-1 отмечается повышение интенсивности полосы поглощения экстракта из модифицированного
Таблица 2
Зависимость степени модификации гемосорбента СКН-1 К от соотношения объемов сорбент - сорбат
Объем перфузированного ГХН, мл Сорбция ГХН, мг/г сорбента
200 19,2+3,5
500 42,3±5,8
1000 45,1 ±4,7
Рисунок 1. Схема установки для модификации углеродных сорбентов:
1. УАГ-01;
2. Емкость для гипохлорита натрия;
3. Емкость для дистиллированной воды;
4. Колонка с гемосорбентом
Слив
Рисунок 2. Динамика изменения концентрации билирубина после сорбции на стандартном и модифицированном сорбенте СКН-1К
Рисунок 3. УФ-спектр поглощения стандартного и модифицированного гемосорбента СНК-1 К: СКНтос1 - модифицированный гемосорбент СКН;
СКНst - стандартный гемосорбент СКН
Рисунок 4. ИК-спектр поглощения экстрактов стандартного и модифицированного гемосорбента СКН-1 К:
1 - стандартный гемосорбент СКН;
2 - модифицированный гемосорбент СКН
гемосорбента в области 50 000-47 000 см-1, что свидетельствует о появлении большого количества окисленных групп (рис. 3).
Для уточнения характера изменений, происходящих в ходе окислительной модификации гемосорбентов, были записаны и ИК-спектры поглощения.
При сравнительном изучении ИК-спектров поглощения экстрактов из стандартного и модифицированного сорбента СКН-1К отмечалось повышение интенсивности поглощения образцов окисленного угля в области 1640 см-1, что можно отнести к появлению колебаний ионизированной карбоксильной группы и наложению колебаний ионизированной карбоксильной группы и ароматического кольца. Увеличение интенсивности полосы поглощения в области 12001050 см-1 (валентные колебания спиртовой группы) у образцов окисленного гемосорбента происходит за счет увеличения содержания этих групп на поверхности угля, причем характер этой полосы указывает на наличие неэквивалентных групп. Увеличение количества карбоксильных и гидроксильных групп связано с окислением сопряженных кратных связей сорбентов в процессе его модификации. Все это подтверждает данные литературы о наличии в сорбентах на основе активированного угля карбоновых кислот, оксикислот и других кислородсодержащих групп самого различного типа (рис. 4).
Таким образом, разработанная технология модификации гемосорбента СКН-1К натрия гипохлоритом сопровождается появлением на его поверхности большего количества кислородсодержащих групп, что ведет к повышению его детоксицирующих свойств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баталова М. И., Левин Г. Я. Окислительная модификация углеволокнистых гемосорбентов // Эфферентная терапия. 2000. № 4. С. 45-48.
2. Беляков Н. А., Королькова С. В. Адсорбенты. Спб: СПбМА-ПО, 1997. 80 с.
3. Дмитриева Т. Б., Игонин А. Л., Клименко Т. В., Кривенков А. Н., Пищикова Л. Е., Кулагина Н. Е. Купирование состояний острой интоксикации (опьянения) различными видами психоактивных веществ (кроме алкоголя) // Наркология. 2003. № 12. С. 20-24.
4. Кузнецов В. П., Маркелова В. П., Лазанович В. А., Колесникова Н. В., Беляев Д. Л., Бабаянц А. А., Кузнецова С. Ю., Силич Е. В. Дисбаланс цитокинов как фактор патогенеза гнойно-септических заболеваний и иммунокорригирующие эффекты лейкин-ферона // Медицинская иммунология. 2002. № 1. С. 11-20.
5. Лужников Е. А., Гольдфарб Ю. С. Актуальные проблемы диагностики и лечения острых экзогенных отравлений // Тер. архив. 1996. № 10. С. 74-79.
6. Михальчук М. А., Великова В. Д., Нарзикулов Р. А. Гемосорбция в лечении острых отравлений теофиллином // Эфферентная терапия. 2001. № 1. С. 40-42.
7. Петросян Э. А., Сухинин А. А. Повышение эффективности углеродных сорбентов путем окислительной модификации их натрия гипохлоритом // Эфферентная терапия. 1999. № 2. С. 41-44.
8. Петросян Э. А., Сухинин А. А., Сергиенко В. И. Оценка детоксицирующих свойств гемосорбентов, модифицированных натрия гипохлоритом // Эфферентная терапия. 2001. № 2. С. 34-37.
9. Петросян Э. А., Сухинин А. А., Хосроева Д. А. К вопросу о модификации основных видов углеродных сорбентов // Эфферентная терапия. 1999. № 1. С. 18-25.
10. Ставицкая С. С., Томашевская А. Н., Гоба В. Е., Картель Н. Т. Модифицирование углеродных материалов с целью придания им фунгицидных и бактерицидных свойств // Журнал прикладной химии. 2003. № 1. С. 46-51.
11. Fiedler R., Baumann F., Deschler B., Osten B. Haemoperfusion combined with haemodialysis in ifosfamide intoxication // Nephrol. Dial. Transplant. 2001. Vol. 16. P. 1088-1089.
12. McLaughlin B. E., Tosone C. M., Custer L. M., Mullon C. Overview of Extracorporeal Liver Support Systems and Clinical Results // Ann. N. Y. Acad. Sci. 1999. Vol. 875. P. 310-325.
13. Ponikvar R. Blood purification in the intensive care unit // Nephrol. Dial. Transplant. 2003. Vol. 18. P. 63-67.
E. A. PETROSJAN, V. I. ONOPRIEV, I. M. LAJPANOV, A. A. SUHININ, I. S. ZAHARCHENKO
DEVELOPMENT OF HEMOSORBENT SKN-1K MODIFICATION TECHNOLOGY
Modification of haemosorbent SKN-1K by sodium hypohlorite is accompainied by occurence on its surface of a lot oxygen-containing groups that conducts to its increase of detoxication properties.
Key words: haemosorbent, sodium hypohlorite, modification.
