Способ регенерации сорбентов

 

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для лечения экзо- и эндогенной интоксикаций. Гемосорбент подвергают воздействию 0,1-0,15н. раствора гипохлорита натрия в течение 30-45 мин из расчета 50 г/200 мл с последующей термической обработкой в течение 45-60 мин при 160-180^oC. Способ позволяет добиться 100% регенерации ранее отработанных гемосорбентов. 4 табл.

Изобретение относится к области медицины и медицинской химии, может быть использовано для лечения экзо- и эндогенной интоксикаций.

Учитывая особую значимость проблемы детоксикации организма, связанную с загрязнением среды обитания, разработка способов защиты внутренней среды (гомеостаза) человека от воздействия различного рода ксенобиотиков считается актуальной задачей современности.

Согласно данным ВОЗ за 1991 год во внутреннюю среду человека попадает более 100 тысяч ксенобиотиков, которые после химических превращений (главным образом в печени) образуют, активные соединения, вызывающие увеличение количества хронических и онкологических заболеваний. В России обращаемость на станции скорой медицинской помощи по поводу острых отравлений составляет более 5 человек на 1000 населения в год и для половины из них требуется срочная госпитализация. В последние годы, значительный интерес в лечении экзо- и эндогенной интоксикации представляют различные немедикаментозные методы детоксикации, которые направлены на поддержание и восстановление естественных систем и функций организма. Среди них особое место по эффективности и относительной простоты использования занимают сорбционные методы детоксикации (гемосорбция, плазмасорбция, лимфосорбция, ликворосорбция, энтеросорбция и др.) (Горчаков В.Д., Сергиенко В.И., Владимиров В.Г. Селективные гемосорбенты. - М.: Медицина, 1989; Беляков Н.А. Энтеросорбция. - Л.: ЦСТ, 1991; Лопухин Ю.М., Парфенов А.С., Кулаев Д.В. Анализ механизмов лечебного действия гемосорбции // Эфферентная терапия. 1995, N 1, с. 14-18).

Одним из наиболее эффективных методов эфферентной терапии экзо- и эндогенных интоксикаций до настоящего времени считается гемосорбция (ГС) (Лопухин Ю.М., Молоденков М.Н. Гемосорбция. -М.: Медицина, 1978), неотъемлемым атрибутом которого является использование различных гемосорбентов. При этом наиболее широко применяемыми гемосорбентами являются углеродные сорбенты, обладающие свойствами адсорбции и хемоабсорбции.

Несмотря на неоспоримые преимущества сорбционных методов детоксикации организма, в настоящее время они не находят широкого применения из-за большого дефицита и высокой стоимости гемосорбентов, что естественно отражается на результатах лечения данного контингента больных. Известно, что многие сорбционные технологии детоксикации применяются в течение длительного времени и поэтому весьма важно найти способы уменьшения стоимости предлагаемых методов лечения.

Исходя из вышеизложенного одним из возможных путей преодоления данной ситуации в терапии экзо- и эндогенных интоксикаций является проведение регенерации ранее использованных гемосорбентов.

В связи с этим поиск способов, позволяющих разработать технологию регенерации использованных гемосорбентов, является чрезвычайно актуальной задачей.

В настоящее время известны различные способы регенерации промышленных сорбентов.

Общеизвестным способом регенерации сорбентов является способ регенерации активированных углей после сорбции органических веществ, когда при выдерживании активированного угля в течение 1-240 минут при температуре 100 - 900^oC в атмосфере, содержащей 0,01 - 50% кислорода или другого окислителя, происходит процесс адсорбции с угля органического материала и частичное окисление сорбированного органического вещества (Исибаси Итидзи и соавт. Пат. N 54-18995 (Япония) на "Способ регенерации активированного угля". 1979).

Известен также способ электрохимической регенерации активированного угля электрическим током (плотность тока 40 - 45 А/м²) с использованием в качестве электролита H₂SO₄+H₂O при температуре 75-85^oC в течение 1,5- 2,5 часов (Тарковская И. А. и соавт., авт.св. СССР N 1528728 на "Способ электрохимической регенерации активированного угля", опубл. в БИ N 46 от 15.12.89).

К недостаткам представленных аналогов следует отнести большую трудоемкость, многоэтапность процесса, работу во вредных условиях производства с использованием концентрированной кислоты и дорогостоящего оборудования.

Таким образом, малая эффективность применяемых в настоящее время способов регенерации сорбентов и отсутствие способов регенерации медицинских сорбентов обусловливают необходимость поиска и разработки простых, экологически чистых и эффективных технологий регенерации гемосорбентов, пригодных для использования в медицинской практике.

В качестве прототипа нами избран способ химической регенерации отработанных активированных углей (Фильтрасорб - 00 и Адсорбат -1) с помощью окислителей (KMnO₄, K₂Cr₂O₇, NaClO); неорганических и органических кислот (соляная, муравьиная, уксусная, пропионовая и др.); метил, этил, пропил и др. спиртов, аминов, хлорпроизводных метана (CH₂Cl₂, CHCl₃, CCl₄) и щелочей (NaOH) (Martin R.J., // Chemical regeneration of exhausted activated carbon. "Water Res". 1984.- Bl. 18. -N1.-P. 59-73).

К недостаткам прототипа можно отнести недостаточную регенерирующую эффективность неорганических соединений и зависимость органических растворителей от молекулярной массы и разветвленности химической цепи. Использование органических соединений для регенерации активированного угля является, таким образом, по мнению авторов, предпочтительным.

Поэтому мы обратили свое внимание на возможность использования в качестве регенерирующего агента, мощного окислителя - гипохлорита натрия (ГХН). Последний значительно дешевле прочих известных регенерирующих агентов, легко готовится, не требует дорогостоящего оборудования, технология регенерации экологически чиста.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка доступной, экономически выгодной, экологически чистой и эффективной технологии регенерации ранее отработанных гемосорбентов после применения сорбционных методов детоксикации организма с полной гарантией уничтожения вирусов гепатита A, B, C и ВИЧ-инфекции для последующего повторного или многократного их использования.

Для выполнения поставленной задачи достигались следующие цели: 1. Подбор оптимальных концентраций раствора гипохлорита натрия (ГХН) для процесса окислительной регенерации гемосорбентов.

2. Подбор оптимальных объемных соотношений гемосорбент/раствор ГХН.

3. Подбор оптимального времени контакта гемосорбента с ГХН.

4. Подбор оптимального температурного режима и времени термической обработки.

Сущность изобретения заключается в следующем: гемоеорбент подвергают очистке, окислению и десорбции 0,1-0,15н. раствором ГХН в течение 30-45 мин из расчета 50 г/200 мл с последующей их термической обработкой при температуре 160-180^oC в течение 45-60 мин.

Способ осуществляют следующим образом: 50 г навески однократно использованного гемосорбента инкубируют с 200 мл 0,1-0,15н. раствора ГХН в течение 30-45 мин, затем раствор ГХН сливают и в течение 30 мин гемосорбент не менее трех раз промывают дистиллированной водой до получения в смывных водах отрицательного результата на гипохлорит-аниона. После этого отмытый гемосорбент подвергают в течение 45-60 мин жесткой термической обработке при температуре 160-180^oC.

Гипохлорит натрия получают путем электролиза раствора хлористого натрия на аппарате электрохимический детоксикатор организма (ЭДО-З). Концентрацию гипохлорита натрия контролируют методом йодометрического титрования. Для термической обработки гемосорбентов используют сушильный шкаф ТС-80. Диапазон используемых температурных режимов колеблется в пределах 160 - 200^oC.

В стендовых условиях проводились статические опыты по регенерации гипохлоритом натрия 4-х углеродных гемосорбентов: СИМПЛЕКС-Ф, СУМС-1, ВНИИТУ-1 и Гемосфер с последующим изучением их сорбционной емкости. Степень регенерации гемосорбента оценивали по изменению концентрации тиосульфата натрия, выбранного нами в качестве маркера-сорбата.

Опыты проводили не менее 5 раз и более с последующей статистической обработкой полученных данных.

В табл. 1 и далее по тексту степень сорбции регенерированных гемосорбентов представлена в процентах от степени сорбции исходных гемосорбентов.

Как видно из табл. 1, оптимальное восстановление сорбционной емкости ранее использованного углеродного гемосорбента СУМС-1 произошло после проведенной его очистки, окисления и десорбции в 200 мл 0,1-0,15н. раствора гипохлорита натрия в течение 30-45 минут.

При уменьшении времени контакта, концентрации и объема раствора гипохлорита натрия относительно вышепредставленных цифр происходит снижение степени регенерации гемосорбента. Увеличение же времени контакта и концентрации гипохлорита натрия снижает адсорбционную способность, что свидетельствует о разрушении активных центров гемосорбента, которое проявляется изменением окраски раствора.

Подобные же результаты по восстановлению сорбционной емкости гипохлоритом натрия были получены в стендовых опытах на остальных 3-х углеродных гемосорбентах: СИМПЛЕКС-Ф. ВНИИТУ-1 и Гемосфер.

Таким образом, полученные результаты позволили нам в последующих исследованиях изучить зависимость между температурным режимом обработки и степенью регенерации изучаемых гемосорбентов (табл. 2).

Как видно из табл. 2, оптимальная степень регенерации ранее использованных гемосорбентов достигается при 45-60-минутной термической обработке в режиме 160-180^oC, что позволяет гарантировать уничтожение вирусов гепатита A, B, C и ВИЧ-инфекции.

Попытки уменьшения температуры и времени термической обработки приводят к снижению степени регенерации гемосорбентов, а увеличение продолжительности термической обработки и повышение температуры снижает адсорбционную способность, что свидетельствует о разрушении активных центров гемосорбента, которое проявляется изменением окраски раствора.

Подобные же результаты по выявлению зависимости между степенью регенерации и используемыми температурными режимами обработки были получены в стендовых опытах на остальных 3-х углеродных гемосорбентах: СИМПЛЕКС-Ф, ВНИИТУ-1 и Гемосфер.

Учитывая, что плазма крови содержит более 100 видов белков и что сорбат, находящийся в порах гемосорбентов, имеет в основном белковую природу, проведено исследование смывных вод после последнего этапа регенерации на наличие белка. При определении чистоты регенерированных гемосорбентов от вторичных продуктов окисления и термической обработки плазменных белков получена отрицательная реакция на белок, что подтверждает полную десорбцию органических веществ с изучаемых гемосорбентов.

Изучение гемосовместимости регенерированных гемосорбентов на 10 образцах донорской крови свидетельствовало, что в процессе перфузии 400 мл донорской крови через колонку с гемосорбентом СУМС-1 количество эритроцитов уменьшается на 13,4±3% (р<0,05). Уменьшение количества общего белка на регенерированных гемосорбентах не достоверно по сравнению с исходной маркой гемосорбента.

В серии для изучения детоксицирующих свойств регенерированных гемосорбентов проведено 6 стендовых опытов с использованием гидрофобного токсина билирубина в комплексе с альбумином.

Суть опыта заключалась в том, что навеску исходного и регенерированного гемосорбента СУМС-1 помещали в круглодонную колбу и заливали 50 мл раствора билирубина известной концентрации (по данным фотоколориметрии - метод Ендрассика - Грофа, утвержденного приказом Министерства здравоохранения СССР в 1972 г. в качестве унифицированного). Контакт сорбента с токсином продолжался в течение 30 минут. По истечении времени сорбции отбиралась проба и в ней фотоколориметрически определялось содержание билирубина.

В результате проведенных опытов по сравнительной оценке детоксицирующих свойств исходных и регенерированных гемосорбентов не было выявлено достоверных отличий в показателях концентрации билирубина, что говорит об идентичности сорбционной емкости изучаемых сорбентов (табл. 3).

Полученные результаты позволили нам в следующих сериях провести опыты по изучению на экспериментальных животных токсичности и пирогенности смывов с регенерированных сорбентов.

Изучение токсичности смывов с регенерированных сорбентов проведено на 40 белых мышах, разделенных на две группы по 20 животных в каждой, по методике Ю. М. Лопухина, М.Н. Молоденкова (Гемосорбция. -М.: Медицина, 1978, с. 43-44). В первую группу вошли животные, которым подкожно (0.1 мл) вводили смывы физиологического раствора, в то время как животным второй группы смывы вводили внутрибрюшинно (0,4 мл). За состоянием животных наблюдали в течение 10 дней.

В результате проведенных опытов не было выявлено изменения общего состояния животных. Все мыши были клинически здоровы и в течение наблюдаемого срока оставались живы.

Оценку реакции организма экспериментальных животных на пирогенность смывов с регенерированных сорбентов проводили по методике Джиордано К. (Сорбенты и их клиническое применение. - Киев: Выща школа, 1989, 89-90 с.).

Опыты проведены на 60 кроликах с использованием смывов с 4 регенерированных сорбентов (СУМС-1, Симплекс-Ф, Гемосфер, ВНИИТУ-1).

Суть опыта заключается в том, что 3 кроликам приблизительно одинаковой массы 3,6-4,0 кг породы Шиншилла одновременно вводятся смывы физиологического раствора с гемосорбента СУМС-1 в ушную вену из расчета 10 мл/кг массы тела. У животных проводится регистрация температуры тела через каждый час в течение 3 часов после инъекции. При этом если сумма трех индивидуальных максимальных повышений температуры не превосходит 1,15^oC, то испытание на отсутствие пирогенов считается положительным.

Проведенные опыты на присутствие пирогенов в смывах с регенерированного гемосорбента СУМС-1 не выявили превышения допустимой температурной реакции у экспериментальных животных. Аналогичные результаты были получены со всеми вышеперечисленными гемосорбентами, что позволило нам говорить об отсутствии пирогенной реакции у изучаемых гемосорбентов, регенерированных по предложенной технологии (табл. 4).

Таким образом, материалы стендовых и экспериментальных опытов по технологии регенерации гемосорбентов, представленные в данной заявке, свидетельствуют о принципиально новом подходе к их использованию в клинической практике и открывают перспективы в возможности многократного использования гемосорбентов и получения положительных результатов в лечении широкого круга заболеваний.

Разработанная технология является высокоэкономичной и достаточно простой для налаживания производственных мощностей.

Способ иллюстрирован следующими примерами.

Пример 1. Навеску 50 г однократно использованного углеродного гемосорбента СУМС-1 после проведенной гемосорбции обрабатывали 200 мл 0,05н. раствора ГХН в течение 60 мин. Раствор гипохлорита натрия сливали и в течение 30 мин сорбент не менее трех раз отмывали 200 мл дистиллированной воды. Затем методом йодометрического титрования в смывных водах определяли присутствие гипохлорит-иона до получения отрицательного результата. После этого отмытый сорбент подвергался в течение 60 мин жесткой термической обработке (при температуре 180^oC) с последующим контролем его на степень регенерации.

Методика определения степени регенерации углеродного сорбента заключается в следующем: 5 г исследуемой навески гемосорбента, которая является представительной пробой (т.е. отобранной по закону квартования), заливали 50 мл дистиллированной воды и инкубировали 10 мин. После этого дистиллированную воду сливали и к навеске гемосорбента приливали на 30 минут 50 мл 0,1н. раствора тиосульфата натрия. По истечении времени инкубации, раствор тиосульфата натрия сливали и определяли его концентрацию методом обратного иодометрического титрования. Затем навеску гемосорбента трехкратно в течение 30 мин промывали 200 мл дистиллированной воды, обрабатывали в течение 30 минут, 50 мл 0.1 н раствора ГХН, с последующим определением его концентрации в смывных водах. После этого трехкратно отмывали навеску дистиллированной водой и приливали к ней 50 мл 0,1н. раствора тиосульфата натрия. Концентрацию раствора тиосульфата натрия определяли обратным иодометрическим титрованием после 30 мин инкубации с сорбентом.

В результате проведенного опыта сорбционная емкость углеродного гемосорбента СУМС-1 восстановилась на 61,5±2,4% (табл. 1).

Пример 2. Навеску 50 г однократно использованного гемосорбента СУМС-1 после проведенной гемосорбции обрабатывали в течение 45 мин, 200 мл 0,1н. раствора ГХН. Раствор гипохлорита натрия сливали и в течение 30 мин навеску гемосорбента не менее трех раз промывали 200 мл дистиллированной воды. Затем методом иодометрического титрования в смывных водах определяли присутствие гипохлорит-иона до получения отрицательного результата. После этого отмытый гемосорбент подвергался в течение 60 мин жесткой термической обработке (при температуре 160^oC) с последующим контролем его на степень регенерации. Степень регенерации термически обработанного углеродного гемосорбента оценивали по изменению концентрации тиосульфата натрия, выбранного нами в качестве маркера-сорбата по приведенной методике в примере 1.

В результате проведенного опыта сорбционная емкость углеродного гемосорбента СУМС-1 восстановилась на 102,3±1,5% (табл. 1, 2).

Пример 3. Навеску 50 г однократно использованного гемосорбента СУМС-1 после проведенной гемосорбции обрабатывали в течение 30 мин, 200 мл 0,15н. раствора ГХН. Раствор гипохлорита натрия сливали и в течение 30 мин навеску гемосорбента не менее трех раз промывали 200 мл дистиллированной воды. Затем методом йодометрического титрования в смывных водах определяли присутствие гипохлорит-иона до получения отрицательного результата. После этого отмытый гемосорбент в течение 45 мин подвергался жесткой термической обработке (при температуре 180^oC) с последующим контролем его на степень регенерации. Степень регенерации термически обработанного углеродного гемосорбента оценивали по изменению концентрации тиосульфата натрия, выбранного нами в качестве маркера-сорбата по приведенной методике в примере 1.

В результате проведенного опыта сорбционная емкость углеродного гемосорбента СУМС-1 восстановилась на 104,3±1,9% (табл. 1, 2).

Медико-социальная эффективность. Предлагаемое изобретение будет способствовать повышению эффективности лечения больных с экзо- и эндогенными интоксикациями, снижению процента летальности, сокращению сроков и стоимости лечения.

Формула изобретения

Способ регенерации гемосорбентов, включающий очистку, окисление и десорбцию гемосорбентов, отличающийся тем, что гемосорбенты окисляют 0,1-0,15н. раствором гипохлорита натрия в течение 30-45 мин из расчета 50 г/200 мл с последующей термической обработкой гемосорбентов при температурном режиме 160-180^oC в течение 45-60 мин.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4