Штучні нирки інших різновидів і модифікацій - полімери медичного призначення
Сучасні штучні нирки, що освітлюють кров діалізом, вимагають значної кількості діалізата (500 мл / хв). Зрозуміло, що для цього необхідно мати у своєму розпорядженні досить потужними апаратами для подачі діалізата, пристроями для обробки відходить води, різного роду трубопроводами, енергетичними установками та іншими видами обладнання. Без зменшення обсягу споживаного діалізата розробка портативної штучної нирки нереальна. Крім того, періодичний характер діалізу обумовлює такий стан, коли пацієнт зі стану, близького до нормального, переходить в стан, що наближається до сечового отруєння, і назад-ці коливання простежуються за даними, наведеними в табл. 15. Інакше кажучи, створюється становище, при якому звичайне життя вкрай тяжка і скрутна. Немає сумнівів, що згодом будуть розроблені портативні нирки, що функціонують подібно природним, проте якщо вдасться створити методику реплантації нирок, що гарантує абсолютний успіх операцій, то, звичайно, такий вихід виявиться оптимальним. Очевидно, що науково-дослідні роботи в цьому напрямку слід всіляко розширювати і заохочувати.
Установки для діалізу крові, в яких діалізат регенерується, т. Е. Вдруге надходить в циркуляційну ланцюг, вже отримали часткове застосування в клінічній практиці. У загальному випадку діалізат відбирає з крові за посередництвом мембран відпрацьовані речовини, акцептує останні і разом з ними виділяється з організму. З рис. 6 видно, що єдиною рушійною силою діалітіческого процесу є різниця між концентраціями речовини в крові і діалізаті. Звідси випливає, що інтенсифікація всього процесу принципово мислиться тільки в одному напрямку. Якщо видалення розчиненого речовини, що перейшло в діалізат, можливо, то, очевидно, можливо і повторне використання діалізата в циклі. За всіма передумовами, розробка способів такого видалення найтіснішим чином пов`язана зі створенням нової штучної нирки, механізм дії якої заснований не на діалізі, а на принципово інших процесах.
Плівки живого організму мають здатність абсорбувати необхідні для життєдіяльності речовини і виділяти непотрібні. Штучними способами може бути здійснена тільки друга з цих функцій - сорбирования і видалення відпрацьованих речовин. Кінцевою метою штучної нирки адсорбционного типу є поглинання і виділення з організму шкідливих речовин (див. Табл. 15), які зазвичай виділяються з сечею здорової людини за добу.
Мал. 17. Схема функціонування Redy-system.
Зрозуміло, що найбільш доцільно здійснювати адсорбція при високій концентрації продуктів метаболізму, біодеградації і інших шкідливих речовин. Звідси випливає, що оптимальні результати повинні бути досягнуті при адсорбції в послідовності: діалізат - кишечник - кров. Разом з тим з точки зору безпеки та легкості лікувального процесу бажана протилежна послідовність. В останньому випадку, т. Е. При контакті адсорбенту з кров`ю, виникають такі проблеми, як, наприклад, можливість гемолізу, згортання крові, проникнення і змішування адсорбенту з кров`ю. При адсорбції в травному тракті, що буяє слизовими оболонками, необхідно виключити розкладання продуктів харчування. Якщо ж адсорбція здійснюється в діалізаті, то адсорбент знаходиться на зовнішній стороні мембрани (по відношенню до тіла), і весь процес схожий з діалізом крові. За всіма передумовами, в даному випадку не повинно виникнути труднощів при дотриманні двох умов: по-перше, ефективність діалізу не знизиться через присутність адсорбуючого агента, по-друге, останній (або цілком, або у вигляді продуктів розкладання) не розчиниться в діалізаті і не проникне через мембрану в кров.
Принцип регенерації і вторинного використання діалізата реалізується за двома системами: Redy-system і ТМ 101.
Перша з них, схематично показана на рис. 17, здатна видаляти з організму сечовину, креатинін, сечову кислоту та інші азотовмісні продукти метаболізму. Для цієї системи характерно вкрай мала кількість необхідного діалізата - всього лише 5,5 л. Redy-system спроектована таким чином, що вода від ультрафільтрації накопичується в збірнику і віддаляється, переливаючись через його край. Сечовину гидролизуют уреазой, переводячи в аміак, який
видаляють шляхом іонного обміну з натрій-цирконій-фосфатом- утворюються іони Na + адсорбуються окисом цирконію. Тут проявляється тенденція до підвищення концентрації цих іонів в діалізате- зазначалося, що було б, мабуть, найдоцільніше здійснювати обмін 5,5 л діалізата в ході Аналітичного процесу. Крім того, Redy-system може бути використана для промивання органів черевної порожнини. Маса абсорбційної колонки цієї системи досягає 4,3 кг, т. Е. Досить велика, і можливість портативного варіанту поки що вельми проблематична. Разом з тим необхідний обсяг діалізата вдалося зменшити до 1/50, і це є найбільшим кроком вперед.
Абсорбційна колонка системи ТМ 101 з насадкою з активованого вугілля і окису алюмінію - досить ефективний засіб для видалення з організму органічних продуктів метаболізму (крім сечовини) і похідних фосфорної кислоти. Щодо сечовини можна стверджувати, що вона переходить в діалізат до тих пір, поки рівні концентрації сечовини в 30 л діалізата і в крові не стануть рівними. Треба враховувати, однак, що в крові хворого концентрація сечовини змінюється дуже швидко. При використанні колонки ТМ 101 стан хворого стає цілком задовільним, тому логічно припустити, що сечове отруєння викликається зовсім не сечовиною як такої, а токсичними речовинами, молекулярні маси яких лежать в діапазоні середніх значень. Основним критерієм традиційної діагностики сечового отруєння був, як відомо, рівень концентрації сечовини в крові. Логіка цього зрозуміла, якщо взяти до уваги, що на практиці збільшення концентрації сечовини супроводжується зростанням концентрації речовин, що викликають сечове отруєння. Вище такі токсини були приведені в табл. 20.
Мал. 18. Видалення з крові токсичних речовин і продуктів метаболізму і біодеградації.
Різке поліпшення стану хворих при використанні колонки ТМ 101 пояснюється тим, що міститься в діалізаті активоване вугілля грає домінуючу роль у видаленні з організму токсичних речовин.
У стінках кишечника є численні капілярні судини. У них надходить велика частина сечовини з крові, яка розкладається тут до аміаку уреазой, що міститься в коллібаціллах. Аміак абсорбується кров`ю, потім конвертується печінкою в сечовину і стабілізується. Саме в зв`язку з цим виникла ідея видалення аміаку або сечовини з кишечника за допомогою абсорбуючих агентів. Був підданий випробуванням цілий ряд абсорбентів, і одним з найбільш ефективних виявився окислений крохмаль. Введення його страждають хронічною нирковою недостатністю в дозуванні 20 г / сут перешкоджає підвищенню концентрації сечовини в крові, і кількість необхідних сеансів діалізу, яка досягала перед введенням препарату 2-3 разів на тиждень, знижується до 1 сеансу на 2 тижні. Таким чином, використання штучної нирки поєднується тут з медикаментозною терапією.
Безпосереднє видалення з крові продуктів біодеградації і метаболізму вимагає використання таких адсорбентів, які не викликали б механічного травмування крові. Розробки в цьому напрямку ведуться, проте вирішити проблему досить важко, тому практикується капсулирование поверхні адсорбенту плівкою-оболонкою, сумісною з кров`ю (рис. 18). Крім того, капсулірующій матеріал повинен мати здатність до пропускання адсорбованих речовин. Зазвичай медикамент звільнявся з капсули після її руйнування, проте останнім часом все частіше застосовуються проникні оболонки капсул. Завдяки цьому медикамент вступає в контакт з організмом поступово.
Пряма гемоперфузія, яка полягає в тому, що кров очищають в колонці з насадкою з капсул адсорбенту, набагато важче піддається удосконаленням, ніж капсулирование з пролонгованим дією медикаменту. Незадовільну проникність капсулірующей оболонки при пролонгованому контакті часто компенсують простим збільшенням концентрації або кількості введеного препарату, в даному випадку адсорбенту. У разі ж прямий гомоперфузіі на капсулах збільшити концентрацію адсорбованих речовин (продуктів біодеградації) неможливо, тому підвищення ефективності адсорбенту можна здійснити тільки одним способом - шляхом поліпшення проникності оболонки капсули.
Мал. 19. Сфероліти активованого вугілля з покриттям з poly-HEMA.
1 - покриття-2 - перетин.
В даний час тільки активоване вугілля може бути практично використаний на рівні клініки в якості адсорбенту для прямої гемоперфузія. Слід підкреслити, що його ефективність по відношенню до органічних продуктів метаболізму і біодеградації надзвичайно велика. При контактуванні з пористим активованим вугіллям кров, як відомо, миттєво свертивается- для запобігання коагуляції використовуються різні капсулірующіе матеріали, наприклад, полі (2-оксіетілметакрілат), нитроцеллюлоза-альбумін, желатин, целюлоза. Активоване вугілля застосовують у трьох фактурних різновидах: у вигляді порошку, сферолітів і стрижнів. З огляду на велику небезпеку проникнення частинок адсорбенту в кров необхідно абсолютно непроникне для них покриття капсулірующей оболонкою, як показано, наприклад, на рис. 19.
Стратегія лікування хронічної ниркової недостатності заснована на паралельному використанні прямої гемоперфузія і діалізу крові, причому ці процеси або чергують, або проводять одночасно. В останньому випадку кров може бути очищена за 2-3 год, і є підстави розраховувати на повернення хворого до нормального життя. Повідомлялося, що специфічне хворобливий стан, що викликається токсинами середньої молекулярної маси і властиве хворим, яким показаний діаліз крові, знімається або, у всякому разі, значно полегшується прямий Гемоперфузія. Зрозуміло, що вона може бути використана не тільки зі штучною ниркою, але і в інших випадках, наприклад з штучної печінкою. Електроліти, вода і сечовина не піддаються прямій гемоперфузію на капсулах з активованим вугіллям, тому самостійно вказаний процес жодним чином не може замінити дії штучної нирки.
Мал. 20. Схема дії штучної нирки фільтрувального типу.
У природних нирках кров очищається фільтруванням в гломерулах з подальшим ресорбірованіем в сечових канальцях. Функцію гломерул може виконувати фільтрувальна мембрана, і при наявності закінченої методики обробки філь-фільтрату створення штучної нирки нового типу стане цілком реальним. Граничним рівнем, як відомо, є отримання 2 л фільтрату на добу. Існують три принципових можливості підвищення цього показника: 1) довести фільтрат до високої чистоти і використовувати в якості діалізата- 2) очистити досить велика кількість фільтрату і повернути в організм-3) попередньо розбавити кров, а потім видалити рідку складову.
Останній з цих методів найбільш простий-в деяких випадках він вже практикується в клініках. Мембрани виконують з пористого сополимера акрилонітрилу з вінілхлорідом- вони відрізняються високим коефіцієнтом ультрафільтрації. Схема функціонування штучної нирки фільтраційного типу представлена на рис. 20.
Другий метод має ту перевагу, що через відсутність в фільтраті еритроцитів очищення крові абсолютно безпечна з точки зору згортання, і при наявності відпрацьованої і досить зручною методики видалення відходів даний спосіб вже можна було б практикувати в клініках. Разом з тим доводиться визнати, що на сучасному рівні урологічної хірургії та терапії, коли для видалення сечовини немає іншого засобу, крім діалізу, практичне застосування фільтраційного способу поки нереально.
Очевидно, що перший з розглянутих способів (використання фільтрату в якості діалізата) застосуємо в якості заміни штучної нирки при наявності способу обробки сечовини (наприклад, за системою Redy).
Для якнайшвидшого створення портативної штучної нирки найбільш перспективний, мабуть, теж перший спосіб. Адсорбційна колонка системи Redy дуже важка, і розмови про її портативності в сучасному виконанні абсолютно безпредметні. Якщо в найближчому майбутньому вдасться розробити ефективний метод обробки сечовини, то об`єднання активованого вугілля і іонообмінних смол (селективно пропускають адсорбовані катіони і аніони) в єдиний комплекс безсумнівно дозволить створити портативну штучну нирку. У свою чергу це зробило б можливим (при використанні шунта) практично нормальне життя і діяльність осіб, які страждають на хронічну ниркову недостатність.
Нарешті, слід підкреслити крайню небезпеку кровотечі у хворих, яким запроваджено гепарин, оскільки геморагії практично неможливо припинити. Таким чином, саме життя в звичайному розумінні чревата для цих осіб небезпеками, і необхідно якомога швидше створити систему кліренсу, не пов`язану з використанням антикоагулянтів.
У висновку відзначимо, що недавно знову була підтверджена можливість застосування полімерів поліакрилонітрилових ряду (див. RP 6 в табл. 16), а також стереокомплексів полиметилметакрилата для виготовлення мембран штучних нирок фільтрувального типу.
