Плазмосорбент селективный по отношению к свободному гемоглобину и способ его получения
Владельцы патента RU 2509564:
Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы Научно-исследовательский институт скорой помощи имени Н.В. Склифосовского Департамента здравоохранения г. Москвы (RU)
Группа изобретений относится к способу получения плазмосорбента из гранулированного активированного угля, способу его получения и применения для удаления свободного гемоглобина. Способ получения плазмосорбента включает обеспыливание и отмывку до нейтральной реакции исходного активированного угля, его помещение в электролизер, содержащий электролит из водного раствора хлорида натрия в концентрации 3,42 моль/л, пиррол в концентрации от 0,14 до 0,89 моль/л и и сульфат меди с концентрацией 0,10 моль/л. Затем уголь поляризуют анодно при постоянном потенциале 0,8 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения, в результате чего на угле осаждается полипиррол совместно с ионами меди в количестве, соответствующем покрытию от 1,0 до 3,0% поверхности угля. Затем модифицированный активированный уголь промывается 0,15 моль/л раствором хлорида натрия. Способ применения плазмосорбента заключается в том, что полученный плазмосорбент помещают в цилиндрическую колонку, через которую перистальтическим насосом прокачивают плазму крови, содержащую свободный гемоглобин, со скоростью 100 мл/мин. Изобретение обеспечивает удаление свободного гемоглобина посредством гемосорбции у человека за счет создания селективного плазмосорбента. 3 н.п. ф-лы, 1 ил., 3 пр.
Изобретение относится к медицине и может быть использовано для синтеза плазмосорбентов из активированных углей путем их модифицирования полипирролом и ионами двухвалентной меди для удаления свободного гемоглобина из биологических жидкостей человека.
В работе [Лопухин Ю.М., Молоденков М.Н. Гемосорбция. М.: Медицина, 1985, с.287] описан способ сорбции свободного гемоглобина активированными углями, применяемыми в клинике (АР-3, СКТ-6А, БАУ), ионообменной смолой СФН и природным сорбентом - гаптоглобином, связанным с различными носителями (активированные угли и ионит СФН).
Недостатками этого способа являются:
- сложность получения
- дороговизна гаптоглобина
- невозможность сохранения активности гаптоглобина при его связывании с поверхностью носителя
- потеря сорбционной активности гаптоглобина при стерилизации готовых сорбентов.
Известен метод сорбции свободного гемоглобина из крови сорбентами [Sugiyama М., Nagatsuma Y. Method for absorbing free hemoglobin from blood // US Patent 4952322. 1990], имеющими на поверхности фенильные или фенольные группы. На твердый нерастворимый пористый носитель (пористое стекло, силикагель) иммобилизовали различные соединения, которые могут селективно связывать свободный гемоглобин (тирозин, фенилаланин, аминофенол, адреналин, норадреналин, гидрокситирамин). В зависимости от типа пористого носителя и природы иммобилизованного соединения достигалась сорбция свободного гемоглобина от 40,0 до 96,0%.
Недостатками этого метода являются:
- сложность и длительность процесса иммобилизации веществ на поверхности пористых сорбентов (свыше 20 часов)
- длительность проведения процесса плазмосорбции (до двух часов), что весьма ограничивает его использование в клинической практике.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому решению является плазмосорбент и способ его получения на основе активированного угля [Гараева Гузель Рафаиловна. Электрохимическое модифицирование активированных углей для очистки плазмы крови от свободного гемоглобина. Автореф дисс на соискание уч. ст. к.х.н., М., 2012]. Недостатками этого способа являются:
1) отсутствие обеспыливания для обеспечения равномерной поляризации угля во время электрополимеризации,
2) отсутствие отмывки до нейтральной реакции для предотвращения протекания химических реакций между составными частями электролита модифицирования,
3) не выбран потенциал поляризации для модифицирования угля, что необходимо для обеспечения протекания реакции электрополимеризации пиррола на поверхности угля. В случае, если не обозначить потенциал электрода, на электроде будут протекать другие реакции (например, разряд воды с образованием кислорода), либо образуется переокисленный полипиррол. В обоих случаях активированный уголь не приобретает свойство селективности по отношению к свободному гемоглобину,
4) низкая эффективность адсорбции свободного гемоглобина за счет слабой эффективности допанта в качестве аффинного агента по отношению к свободному гемоглобину.
Достигаемый технический результат заключается в удалении свободного гемоглобина посредством процедуры гемосорбции у человека плазмосорбции за счет создания селективного плазмосорбента с помощью электрохимического нанесения при потенциале 0,8 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения на предварительно обеспыленный и доведенный до нейтральной реакции исходный активированный уголь электропроводного полимера полипиррола из водного раствора, содержащего хлористый натрий, пиррол и ионы меди.
Способ осуществляется следующим образом.
Исходный активированный уголь обеспыливают для обеспечения равномерной поляризации гранул угля при его последующей электрохимической обработке и отмывают до нейтральной реакции для предотвращения протекания химических реакций между компонентами электролита, затем помещают в электролизер (Рис.1: 1 - корпус, 2 - прижимная крышка, 3, 4 - сетка-токоподвод из нержавеющей стали, 5 - гранулы угля в цилиндрической камере, 6 - резиновая прокладка, 7 - тефлоновые болты, 8 - тефлоновые гайки, 9 - тефлоновые шайбы), рабочая камера которого заполняется гранулами активированного угля и электролитом состава: хлорид натрия концентрацией 3,42 моль/л, пиррол концентрацией в диапазоне от 0,14 до 0,89 моль/л, сульфат меди концентрацией 0,10 моль/л, после чего активированный уголь поляризуют анодно в указанном растворе при постоянном потенциале 0,8 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения. В результате на угле осаждается полипиррол совместно с ионами меди. Модифицированный активированный уголь промывается 0,15 моль/л раствором хлорида натрия.
Предлагаемый способ позволяет наносить небольшое количество полимера, покрывающего от 1,0 до 3,0% поверхности угля, что придает углю высокую адсорбционную активность по отношению к свободному гемоглобину по сравнению с немодифицированным активированным углем. Испытания адсорбционной активности модифицированных сорбентов проводили в проточной цилиндрической колонке, которую заполняли модифицированным сорбентом и подсоединяли к перистальтическому насосу, с помощью которого прокачивали плазму крови, содержащую свободный гемоглобин. Образцы плазмы крови до и после сорбции анализировали на наличие в ней свободного гемоглобина.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с известными способами показывает, что разработанный нами состав: активированный уголь, модифицированный полипирролом и катионами меди, позволяет повысить адсорбционную активность угля по отношению к свободному гемоглобину по сравнению с немодифицированным углем.
Разработанный нами состав позволяет очистить плазму крови, содержащую 10,0 г/л свободного гемоглобина, с помощью сорбента из активированного угля, модифицированного полипирролом и катионами меди, до концентрации свободного гемоглобина, соответствующей нормальному содержанию свободного гемоглобина в крови (около 0,1 г/л). Ионы меди, входящие в состав полимера, обеспечивают селективную адсорбцию свободного гемоглобина.
Таким образом, получаемый нами плазмосорбент на основе гранулированного активированного угля состоит из активированного угля, от 1,0 до 3,0% поверхности которого покрыто полипирролом и катионами меди.
Применение плазмосорбента осуществляется следующим образом - сорбент, состоящий из гранулированного активированного угля, покрытого полипирролом и катионами меди, помещают в цилиндрическую колонку, через которую перистальтическим насосом прокачивают плазму крови, содержащую свободный гемоглобин, со скоростью 100 мл/мин.
Пример 1. 250 г активированного угля СКТ-6А помещали в электролизер (Рис.1), содержащий электролит, состоящий из водного раствора хлорида натрия концентрацией 3,42 моль/л, 0,14 моль/л пиррола и 0,10 моль/л сульфата меди. Электрополимеризацию пиррола на активированном угле проводили в течение 30 мин при постоянном потенциале 0,80 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения. В результате полимер покрывал 1,0% поверхности активированного угля. Для испытаний адсорбционной активности по отношению к свободному гемоглобину модифицированный сорбент в количестве 250 г помещали в цилиндрическую колонку, через которую перистальтическим насосом прокачивали плазму крови, содержащую свободный гемоглобин в количестве 10,0 г/л, со скоростью 100 мл/мин. Концентрацию свободного гемоглобина в плазме крови до и после проведения очистки от него плазмы крови определяли спектрофотометрически при длинах волн 380, 415 и 450 нм, согласно методике [V.F. Fairbanks, S.C. Ziesmer, P.C. O'Brien. Methods for measuring plasma hemoglobin in micromolar concentration compared. Clin. Chem. 38(1), 132-140, 1992].
Концентрация свободного гемоглобина на выходе составила 0,1 г/л, то есть степень извлечения свободного гемоглобина на модифицированном сорбенте составила 99,0%.
При тех же условиях на выходе из колонки, наполненной образцом исходного немодифицированного угля, концентрация свободного гемоглобина составила 9,3 г/л, то есть степень извлечения свободного гемоглобина немодифицированным углем составила 7,0%, что в 14,1 раз хуже степени извлечения модифицированным активированным углем.
Пример 2. Получение углеродного плазмосорбента ведут, как в примере 1, но процесс проводят в электролите, состоящем из водного раствора хлорида натрия концентрацией 3,42 моль/л, 0,89 моль/л пиррола и 0,10 моль/л сульфата меди. Электрополимеризацию пиррола на активированном угле проводили в течение 30 мин при постоянном потенциале 0,80 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения. При этом полимер покрывает 3,0% поверхности активированного угля. Модифицированный сорбент в количестве 250 г помещали в цилиндрическую колонку, через которую перистальтическим насосом прокачивали плазму крови, содержащую свободный гемоглобин в количестве 10,0 г/л со скоростью 98 мл/мин.
Концентрация свободного гемоглобина на выходе составила 0,09 г/л, то есть степень извлечения свободного гемоглобина на модифицированном сорбенте составила 99,1%.
При тех же условиях на выходе из колонки, наполненной образцом исходного немодифицированного угля, концентрация свободного гемоглобина составила 9,5 г/л, то есть степень извлечения свободного гемоглобина немодифицированным углем составила 5,0%, что в 19,8 раз хуже степени извлечения модифицированным активированным углем.
Пример 3. Получение углеродного плазмосорбента ведут, как в примере 2, но процесс проводят в электролите состава 3,42 моль/л хлорида натрия, 0,10 моль/л пиррола и 0,10 моль/л сульфата меди. Электрополимеризацию пиррола на активированном угле проводили в течение 30 мин при постоянном потенциале 0,80 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения. При этом полимер покрывает 0,5% поверхности активированного угля. Модифицированный сорбент в количестве 250 г помещали в цилиндрическую колонку, через которую перистальтическим насосом прокачивали плазму крови, содержащую свободный гемоглобин в количестве 10,0 г/л, со скоростью 105 мл/мин.
Концентрация свободного гемоглобина на выходе составила 8,9 г/л, то есть степень извлечения составила 11,0%.
При тех же условиях на выходе из колонки, наполненной образцом исходного немодифицированного угля, концентрация свободного гемоглобина составила 9,5 г/л, то есть степень извлечения свободного гемоглобина немодифицированным углем составила 5,0%, что лишь на 6,0% хуже степени извлечения модифицированным активированным углем.
1. Способ получения плазмосорбента из гранулированного активированного угля, заключающийся в том, что исходный активированный уголь обеспыливают, затем отмывают до нейтральной реакции, помещают в электролизер, содержащий электролит из водного раствора хлорида натрия, и поляризуют анодно при постоянном потенциале 0,8 В относительно хлорсеребряного электрода сравнения, причем концентрация хлорида натрия составляет 3,42 моль/л, в электролит добавляют пиррол в диапазоне концентраций от 0,14 до 0,89 моль/л и сульфат меди концентрацией 0,10 моль/л, в результате на угле осаждается полипиррол совместно с ионами меди в количестве, соответствующем покрытию от 1,0 до 3,0% поверхности угля, после этого модифицированный активированный уголь промывается 0,15 моль/л раствором хлорида натрия.
2. Плазмосорбент на основе гранулированного активированного угля, состоящий из активированного угля, отличающийся тем, что от 1,0 до 3,0% поверхности угля покрыто полипирролом и катионами меди, в соответствии со способом, охарактеризованным в п.1.
3. Способ применения плазмосорбента, заключающийся в том, что сорбент, состоящий из гранулированного активированного угля, покрытого полипирролом и катионами меди согласно п.1, помещали в цилиндрическую колонку, через которую перистальтическим насосом прокачивали плазму крови, содержащую свободный гемоглобин, со скоростью около 100 мл/мин.
