Штучна нирка - полімери медичного призначення

Цей апарат призначений для функціональної заміни природних нирок, здатність яких очищати кров тимчасово порушена або втрачена. Сучасний апарат «штучна нирка» представляє собою виключно складне і тонкий пристрій. По механізму дії воно багато в чому відрізняється від природного прототипу, хоча виконує ті ж функції, принаймні ті з них, які пов`язані з очищенням крові. Відомо, що діяльність природних нирок зводиться до наступних основних функцій:

1. Регулювання системи вода-електроліт, а саме водної компоненти, Na +, К +, Са2 + - Mg2 +, Cl-, Н2РО4-- кислотноосновного рівноваги (НСО3, pH) - осмотичного тиску.
2. виведення продуктів метаболізму: сечовини, креатиніну, сечової кислоти і. токсичних речовин, що представляють собою високомолекулярні сполуки (малої і середньої ступені полімеризації), структура яких ще не розшифрована;
3. елімінування з організму лікарських речовин;
4. регулювання кров`яного тиску;
5. регулювання кількості еритроцитів;
6. активізація вітаміну D.

Перші три функції, які стосуються діалізу крові, можуть бути передані штучній нирці. На рис. 6 представлені в загальному вигляді схеми діяльності природної і штучної нирок, виконують зазначені функції.

Мал. 6. Функціонування природною і штучною нирок. А - природна почка- Б - штучна нирка.
У природному нирці артеріальна кров фільтрується гломеруламі і з неї виділяється первинна сеча (фільтрат). Швидкість процесу досягає 120 мл / хв-таким чином, за добу переробляється від 170 до 180 л крові. Відомо, що склад сечі, виключаючи розчини полімерних речовин, молекулярна маса яких перевищує 60 000, а також формують інгредієнти, може бути ототожнений з складом плазми крові, а тому справедливо сказати, що фільтрація гломеруламі відбувається просто в потоці. Слідом за гломеруламі розташовані проксимальні сечові канальці, де виділяється вода, кількість якої відповідає приблизно 2/3 первинної сечі. Цьому ресорбірованію (в проксимальних канальцях виділяється 99% води) передує активне перенесення іонів Na +. Одночасно з ним там же ресорбируется К +, С1 ~, Са2 +, декстроза, амінокислоти, вітаміни, гормони і інші речовини в розчинах, необхідні для життєдіяльності організму.
Даремні і шкідливі речовини, зокрема іони К +, Н +, солі амонію, а також фенол, аміногіппуровая кислота, пеніцилін, тетраетіламмоній і інші органічні домішки, ефективно витягуються і відводяться по нирковим канальцям з подальшим виділенням з організму назовні.

Мал. 7. Принципова схема функціонування нирки.
Механізм активного переносу іонів Na + в даний час ще багато в чому неясний, проте і непрямим шляхом вдається отримати достатньо широку інформацію про нього. Так, перенесення речовин, що представляє собою специфічну функцію діафрагм і мембран живого організму, здійснюється в напрямку більш високого енергетичного рівня, а тому обсяг кисню, засвоюваного нирками, менше загального споживання кисню (всім організмом) лише на 10%, т. Е. Досягає надзвичайно великого значення. За цим параметром можна скласти загальне уявлення про те, наскільки інтенсивна діяльність організму, пов`язана з переробкою продуктів метаболічного процесу. Характерно, що ця величина дуже добре збігається з тим величезним обсягом матеріальних витрат (включаючи роботу обслуговуючого персоналу), які необхідно здійснити тільки для того, щоб імітувати процеси єдиного очисного (осветляющего) комплексу. Якщо ж в ході фільтрації, ресорбции, виділення та інших актів виникнуть які б то не було відхилення, то почнеться ниркова недостатність, і організм не зможе функціонувати нормально.
В області регулювання кров`яного тиску і кількості еритроцитів, а також активізації вітаміну D функції природних нирок не піддаються імітування, а тому ефективним засобом тут є тільки медикаментозна терапія.

Таблиця 15. Речовини (в розчині), що виводяться з організму шляхом діалізу, і концентрація їх в крові

        Крім фосфор і серусодержащих з`єднань і фенолів, до них відносяться отруйні речовини з середньою молекулярною масою.

На рис. 7 видно, що в природній нирці потік крові рухається від капсули Боумена * в межах проксимального сечового канальця, петлі Хенлі, дистального сечового канальця, трубки-колектора, т. Е. В межах плівок різного призначення-в процесі цього руху кров освітлюється. У штучної же нирці кров піддається очищенню тільки шляхом діалізу через целлюлозную мембрану, та й процес очищення є лише пасивний перенесення субстанції, яка не включає ні фільтрування, ні ресорбции. Все зводиться лише до того, що для видалення шкідливих речовин, наприклад сечовини, в діалізаті встановлюють нульову концентрацію цих речовин. У разі ж глюкози і інших що не підлягають елімінування субстанцій концентрацію останніх у діалізаті, навпаки, підвищують. Як видно зі схеми (див. Рис. 6) освітлення крові здійснюють тільки за допомогою цих двох актів. Видалення води досягається ультрафильтрацией під дією різниці тисків. У табл. 15 наведені речовини, елімініруемие з сечею з організму-представлено кількість цих речовин після одного циклу гемодіаліза- порівнюються склади крові (до і після діалізу) людини здорового і страждає на хронічну ниркову недостатність.
* Капсули Боумена - Шумлянркого - Прим. ред.
Відомо, що життя неможливе без постійної підтримки матеріального і енергетичного балансу в биосистемах. Положення це досить переконливо ілюструється, наприклад, кругообігом азоту в організмі. Так, просте порівняння кількості азоту, який міститься в білках, що надходять в організм з продуктами харчування (мається на увазі засвоєна частина азоту), із загальним його змістом в мочевине, креатиніні, сечовий кислоти та інших виділяються з організму продукти метаболізму свідчить про те, що при досить тривалому спостереженні обидва показники повинні в перспективі збігтися. Те ж можна сказати про воду, вуглеводах, електролітах і багатьох інших речовинах. Сечовина (H2NCONH2), наприклад, на 47% складається з азоту, який відбувається з хімічно стійких азотовмісних сполук, що утворюються при трансформаціях кінцевих продуктів білкового метаболізму. У цьому - один із проявів найвищої доцільності і завершеності всіх природних функцій.
У той же час проста необхідність вивести сечу з організму при хронічній нирковій недостатності є проблемою, для вирішення якої сучасна медицина має у своєму розпорядженні тільки одним радикальним засобом - діалізом крові. Доцільно розглянути цей процес більш детально.