СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МАГНИТОУПРАВЛЯЕМОГО КОМПОЗИТА ДЛЯ БИОМЕДИЦИНСКИХ ЦЕЛЕЙ Российский патент 1998 года по МПК A61M1/36 B01J20/24 

Изобретение относится к физико-химической медицине, в частности к способу получения сорбентов, предназначенных для медико-биологических исследований и клинической практики.

Известны способы получения сорбентов на основе углеводородов, окислов кремния, алюминия и их модификаций, синтетических смол и их производных [1].

Однако использование в клинике полученных этими способами сорбентов связано с одномоментным выведением из организма большого количества крови (200-400 мл), что ограничивает применение этих сорбентов для некоторых категорий больных. Другим недостатком использования этих сорбентов, как "in vivo", так и "in vitro" является их низкая сорбционная емкость по отношению к токсинам.

Использование магнитоуправляемых композитов в качестве сорбентов позволит снизить до 25-80 мл³ объем одномоментно выводимой из организма крови за счет использования специального магнитного сепарирующего устройства, позволяющего осуществлять дозированный ввод и вывод сорбента в процессе гемосорбции.

Наиболее близким к предлагаемому способу получения и по биомедицинскому назначению является магнитоуправляемый сорбент на основе железа - ферросорбент, получаемый плазмохимическим способом и представляющий собой частицы железа со средним размером 50-100 и предназначенный для диагностики туберкулеза [2].

Недостатком ферросорбента, получаемого плазмохимическим способом, и композита на его основе, является принципиальная невозможность их использования "in vivo" и "in vitro" из-за малых размеров частиц, что обуславливает низкие значения магнитной восприимчивости этих частиц, в связи с чем для выведения их из биологических сред требуется применение магнитных полей 1-3 Тл. В соответствии с медико-санитарными нормами допустимо наложение магнитных полей на биологические объекты, в частности кровь, в пределах 30-80 мТл [3].

Другим недостатком плазмохимического способа получения ферросорбента является невозможность химической модификации поверхности частиц сорбента в процессе синтеза, что ограничивает функциональные возможности использования этого сорбента для удаления токсинов, особенно средне- и высокомолекулярных.

К недостаткам способа получения феррочастиц следует также отнести высокую энергоемкость, трудоемкость, необходимость использования сложного, дорогостоящего оборудования.

Задачей данного изобретения является получение магнитоуправляемого композита определенного химического состава с размером частиц 0,5-2,5 мкм и магнитной восприимчивостью 130-180 еми/г, сепарируемых в магнитных полях напряженностью до 100 мТл, расширение функциональных возможностей метода и эффективности при удалении низко-, средне- и высокомолекулярных токсинов, микрофлоры и ретровирусов "in vivo" и "in vitro".

Поставленная задача решается тем, что в способе получения магнитоуправляемого композита для биомедицинских целей путем термической обработки порошка железа Ferrum reductum порошок железа предварительно подвергают фракционированию в интервале скоростей газового потока 0,02-1,00 м/с и в интервале напряженности магнитного поля 10-10³ А/м с выделением частиц железа размером 0,5-2,5 мкм, а термическую обработку осуществляют при 1000-1500^oC в потоке инертного газа, содержащего частицы модифицирующих добавок с последующим покрытием поверхности частиц биологически активными соединениями, причем обработку частиц железа проводят в присутствии окислов кремния, и/или алюминия, и/или/углерода, а частицы ферросорбента покрывают пищевыми белками, или декстраном и лекарственными препаратами, или антителами.

Способ осуществляют следующим образом.

Высокодисперсный порошок железа (Ferrum reductum) подвергают фракционированию в потоке инертного газа со скоростью 0,02-1,00 м/с и в интервале напряженности магнитного поля 10-10³ А/м для выделения фракций определенного гранулометрического состава (0,5-2,5 мкм). После чего частицы железа подвергают термической обработке при 1000-1500^oC в потоке инертного газа, содержащего микрочастицы угля и/или окиси кремния, и/или окиси алюминия, которые осаждаются на поверхности частиц железа. Полученные предлагаемым способом частицы железа и композиты железо-уголь перед контактом с кровью покрывают пищевыми белками или декстраном для снижения травматизации форменных элементов крови. При этом несколько снижается сорбция низкомолекулярных токсинов (на 10-12%), однако возрастает сорбция высокомолекулярных токсинов (гемопротеиды). Покрытие частиц ферросорбента или железоугольного композита альбумином (пищевым) осуществляют путем озвучивания смеси сорбента и альбумина на УЗ-диспергаторе с последующим нагреванием до 120^oC и охлаждением до комнатной температуры. Покрытие частиц ферросорбента желатином или декстраном осуществляют также методом озвучивания суспензии частиц с последующим отверждением покрытия формалином и отмывкой водой полученных капсул. Для уничтожения патогенной микрофлоры и ретровирусов и для удаления антигенов осуществляют модификацию поверхности железоугольного композита лекарственными препаратами и антителами. Модификацию лекарственными препаратами проводят методом физической сорбции в физиологическом растворе при 40^oC. При использовании порошка ферросорбента посадку лекарственных препаратов осуществляют методом капсулирования. Модификацию поверхности частиц ферросорбента или железоугольного композита для последующей посадки антител осуществляют путем покрытия частиц альбумином или декстраном с последующей активацией глутаровым альдегидом или периодатом натрия.

Предлагаемым способом получены феррочастицы, железоугольные композиты и композиты железо-силикагель с размером частиц 0,5-2,5 мкм, намагниченностью 130-180 еми/г. Магнитная сепарация полученных композитов осуществима в полях напряженностью ≤ 100 мТл.

Изучена сорбционная эффективность различных типов композитов по отношению к низко-, средне- и высокомолекулярным веществам. В качестве модели низкомолекулярных веществ использовали фенобарбитал натрия, в качестве среднемолекулярных - витамин B₁₂, в качестве высокомолекулярных - гемоглобин.

Сорбция веществ на магнитоуправляемых композитах проводилась в физиологическом растворе при 37^oC при перемешивании в течение 15 с. Сепарацию композитов проводили в поле самарий-кобальтового магнита напряженностью 100 мТл.

Пример 1. В качестве сорбента использовали высокодисперсное железо со средним размером частиц 0,5-1,5 мкм, магнитная восприимчивость 130 еми/г.

Пример 2. В качестве сорбента использовали железоугольный композит со средними размерами частиц 0,5-2,0 мкм, магнитная восприимчивость 157 еми/г.

Пример 3. В качестве сорбента использовали композит железо-силикагеля со средним размером частиц 1,0-2,5 мкм, магнитная восприимчивость 180 еми/г.

Значения сорбционной эффективности изученных композитов представлены в таблице.

Сравнение результатов сорбционной эффективности магнитоуправляемых композитов с имеющимися в литературе данными [1, 4, 5] показывает, что эффективность магнитоуправляемых композитов по сорбции низко- и высокомолекулярных веществ на 30-50% выше известных типов сорбентов, а по сорбции среднемолекулярных веществ соответствует или несколько превышает имеющиеся данные. Наиболее перспективным по эффективности сорбции и гемосовместимости является железосиликагелевый композит, не требующий специального покрытия.

Литература
1. Горчаков В.Д., Сергиенко В.И., Владимиров В.Г., Селективные гемосорбенты, -М.: Медицина, 1989.

2. Авт. св. N 1684616, опубл. 15.10.91., Б.И. N 38.

3. Кутушов М.В., Автореф. дисс. канд.мед.наук, М., 1990.

4. Проблемы технического обеспечения и клинического применения гемосорбции и лимфосорбции. Ленинград. 1984, с. 33-39.

5. Терновой К.С., Сорбционная детоксикация в хирургической практике, Киев, 1985, с. 102-108.

Изобретение предназначено для получения магнитоуправляемого композита для биомедицинских целей. Высокодисперсный порошок Ferrum reductum подвергают фракционированию в потоке инертного газа со скоростью 0,02 - 1,00 м/с в интервале напряженности магнитного поля 10 - 10³ А/м. Затем частицы железа подвергают термической обработке при 1000 - 1500^oС в потоке инертного газа, содержащего микрочастицы угля и/или окиси кремния, и/или окиси алюминия. После чего поверхность частиц ферросорбента покрывают биологически активными соединениями - пищевыми белками или декстраном, или лекарственными препаратами, или антителами. 3 з.п.ф-лы, 1 табл.

1. Способ получения магнитоуправляемого порошка для биомедицинских целей, включающий термическую обработку, отличающийся тем, что порошок железа Feppum reductum предварительно подвергают фракционированию в интервале скоростей газового потока 0,02 - 1,00 м/с и в интервале напряженности магнитного поля 10 - 10³ А/м с выделением частиц железа размером 0,5 - 2,5 мкм, а термическую обработку осуществляют при температуре 1000 - 1500^oС в потоке инертного газа, содержащего частицы модифицирующих добавок, с последующим покрытием поверхности частиц биологически активными соединениями. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве модифицирующих добавок используют окислы кремния, и/или окислы алюминия, и/или углерод. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве биологически активных соединений используют пищевые белки или декстран. 4. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве биологически активных соединений используют лекарственные препараты или антитела.