Трековая мембрана для фильтрации крови

Изобретение относится к полупроницаемым мембранам и может быть использовано для ультрафильтрации жидких сред в медицине, биотехнологии, фармацевтике и микробиологии, в частности для фильтрации плазмы крови человека. Трековая мембрана для фильтрации крови выполнена в виде пористой полимерной пленки толщиной 10-30 мкм. При этом 15-35% пор имеют диаметр 0.02-0.07 мкм, 50-60% пор имеют диаметр 0.07-0.1 мкм, 5-10% пор имеют диаметр 0.1-0.13 мкм. Общая плотность пор составляет 0.9·10⁹÷1.1·10¹⁰ пор/см². Изобретение позволяет повысить задерживающую способность трековой мембраны по отношению к липопротеинам низкой плотности в крови человека при сохранении альбуминовой фракции. 1 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к полупроницаемым мембранам и может быть использовано для ультрафильтрации жидких сред в медицине, биотехнологии, фармацевтике и микробиологии, в частности для фильтрации плазмы крови человека.

Известна трековая мембрана для фильтрации крови, выполненная в виде пористой полимерной пленки толщиной 5-15 мкм (см. патент RU 2325944, кл. МПК B01D 61/00, опубл. 10.06.2008). Недостатком известного устройства является невозможность селективной фильтрации выбранных компонентов плазмы крови.

Задачей изобретения является устранение указанного недостатка. Технический результат заключается в повышении задерживающей способности трековой мембраны по отношению к липопротеинам низкой плотности в крови человека при сохранении альбуминовой фракции. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что трековая мембрана для фильтрации крови выполнена в виде пористой полимерной пленки толщиной 10-30 мкм, причем 15-35% пор имеют диаметр 0.02-0.07 мкм, 50-60% пор имеют диаметр 0.07-0.1 мкм, 5-10% пор имеют диаметр 0.1-0.13 мкм, а общая плотность пор составляет 0.9-10⁹÷1.1·10¹⁰ пор/см².

На чертеже представлено распределение пор предлагаемой мембраны по их размеру.

Базовые характеристики предлагаемой мембраны приведены в табл.1. Примерное содержание пор определенного диаметра на единице поверхности экспериментального образца трековой мембраны представлено в табл.2 (см. также чертеж).

Через поры трековой мембраны с указанными характеристиками была проведена фильтрация плазмы крови в тангенциальном режиме с рециркуляцией. Для рассмотрения эффективности фильтрации введем коэффициент пропускания S:

$$S=\frac{C_f}{C_{in}}$$

где C_f - концентрация растворенного вещества в фильтрате, C_in -концентрация растворенного вещества на входе в плазмофильтр. Полученные селективные свойства (значения параметра S) вышеуказанной мембраны по целевым компонентам сведены в табл.3.

Результаты по селективным свойствам выбранной мембраны в значительной мере зависят от качества исходной плазмы, однако можно сделать вывод, что трековая мембрана с указанным распределением пор позволяет задержать 70-75% патогенных липопротеинов низкой плотности, в то же время сохраняя 70-80% альбумина и общего белка, необходимых для нормальной работы организма.

Проведенные эксперименты показали, что в общем случае для эффективного отфильтровывания липопротеинов низкой плотности необходимо, чтобы 15-35% пор имели диаметр 0.02-0.07 мкм, 50-60% пор имели диаметр 0.07-0.1 мкм, 5-10% пор имели диаметр 0.1-0.13 мкм.

При этом общая плотность пор должна составлять 0.9·10⁹÷1.1·10¹⁰ пор/см². Выбор таких диапазонов обусловлен следующими причинами.

- Если количество пор с указанной дисперсией по размерам больше 1.1·10¹⁰ пор/см², наблюдается низкая механическая прочность мембраны, при фильтрации может произойти разрыв мембраны, т.е. нарушение ее целостности.

- Если - меньше 0.9·10⁹÷1.1·10¹⁰ пор/см² - неоправданно увеличивается гидравлическое сопротивление мембраны, скорость отбора фильтрата при этом резко уменьшается.

- Если содержание пор размером 0.07-0.1 мкм меньше 50%, то:

S_{(альбумина)} уменьшается до 40-50%, при этом скорость отбора фильтрата резко уменьшается, если больше 60% - S_(ЛПНП) увеличивается до 30-50%.

- Если содержание пор размером 0.02-0.7 мкм меньше 15%, то S_{(альбумин)} уменьшается до 40-60%, если больше 35% - S_(ЛПНП) увеличивается до 40-60%.

- Если содержание пор размером 0.1-0.13 мкм больше 10% - S_(ЛПНП) возрастает до 50-60%.

Предлагаемую трековую мембрану изготавливают следующим образом.

Полимерную пленку облучают ускоренными ионами Kr при плотности облучения 0.9·10⁹-1.1-10¹⁰ и ионов/см². Затем проводят сенсибилизации пленки излучением в ультрафиолетовом диапазоне при экспозиции 9-17 минут и интенсивности ультрафиолета А 5.8-12.5 Вт /м², ультрафиолета В - 2.6-4.4 Вт /м². После сенсибилизации проводят травление пленки щелочным реагентом и промывают ее раствором полиэтиленимина и раствором поливинилпирролидона. После модифицирования вышеуказанными реагентами трековая мембрана также в динамическом режиме обрабатывается физиологическим раствором хлорида натрия (с целью удаления следов вышеуказанных реагентов и блокирования попадания их в кровеносное русло человека). Сразу после окончания обработки мембраны физиологическим раствором необходимо проводить фильтрацию плазмы крови (или обработку физиологическим раствором хлорида натрия необходимо проводить непосредственно перед фильтрацией плазмы крови).

Предлагаемая трековая мембрана позволяет эффективно и селективно отфильтровывать из плазмы крови человека патогенный компонент, повышенное содержание в крови которого ведет к развитию заболеваний системы кровообращения - ишемической болезни сердца, атеросклероза и др.

Таблица 1
Пористость, %	Диаметр пор по СЭМ, нм	Эффективный диаметр пор, нм / Газодинамический диаметр пор, нм
не менее 5	130-150	85-95 / 110-130

Таблица 2
Диаметр	% от общего
пор, нм	количества пор
0-20	0
20-30	Не более 1%
30-40	Не более 6%
40-50	Не более 8%
50-60	Не более 10%
60-70	Не более 10%
70-80	Не более 13%
80-90	Не менее 21%
90-100	Не менее 21%
>100	Не более 10%

Таблица 3
Компонент	S
Общий белок	Не менее 70%
Альбумин	Не менее 75%
Липопрогеины высокой плотности	Не менее 65%
Липопротеины низкой плотности	Не более 25%

Трековая мембрана для фильтрации крови, выполненная в виде пористой полимерной пленки толщиной 10-30 мкм, отличающаяся тем, что 15-35% пор имеют диаметр 0.02-0.07 мкм, 50-60% пор имеют диаметр 0.07-0.1 мкм, 5-10% пор имеют диаметр 0.1-0.13 мкм, а общая плотность пор составляет 0.9·10⁹÷1.1·10¹⁰ пор/см².