СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ГЕМОСОРБЕНТОВ Российский патент 2000 года по МПК A61M1/00 C01B31/08 

Изобретение относится к области медицины и медицинской химии и может быть использовано для лечения экзо- и эндогенной интоксикаций.

Учитывая особую значимость проблемы детоксикации организма, связанную с загрязнением среды обитания, разработка способов защиты внутренней среды (гомеостаза) человека от воздействия различного рода ксенобиотиков, считается актуальной задачей современности. Согласно данным ВОЗ за 1991 год, во внутреннюю среду человека попадает более 100 тысяч ксенобиотиков, которые после химических превращений (главным образом в печени) образуют активные соединения, вызывающие увеличение количества хронических и онкологических заболеваний. В группу экзогенных токсикозов чаще всего входят острые отравления различными химическими средствами, к которой относятся около 30% больных, поступающих в реанимационные отделения городских больниц. В России обращаемость на станции скорой медицинской помощи по поводу острых отравлений составляет более 5 человек на 1000 населения в год и для половины из них требуется срочная госпитализация.

В этих условиях значение методов сорбционной детоксикации, пригодных для применения в любом реанимационном отделении и даже на догоспитальном этапе, трудно переоценить (Горчаков В.Д., Сергиенко В.И., Владимиров В.Г. Селективные гемосорбенты // М.: Медицина.- 1989; Белякова Н.А.// Энтеросорбция.- Л.: ЦСТ, 1991; Лопухин Ю.М., Парфенов А.С., Кулаев Д.В. Анализ механизмов лечебного действия гемосорбции. Эфферентная терапия. - 1995. - N 1. - С.14-18).

Одним из наиболее эффективных способов детоксикации до настоящего времени считается гемосорбция (ГС), неотъемлемым атрибутом которой является использование различных по химической природе марок сорбентов. Клинический опыт применения гемосорбции показал, что по скорости выведения токсичных веществ из крови он значительно превосходит другие методы искусственной детоксикации организма и позволяет удалять из крови вещества различной физико-химической природы. Высокие детоксикационные и сорбционные свойства этого метода нашли широкое применение в комплексе лечебных мероприятий при самых различных заболеваниях, даже в тех ситуациях, когда все другие лечебные меры оказывались малоэффективными или не приносили успеха. Однако несмотря на неоспоримые преимущества сорбционных методов детоксикации организма, в настоящее время они не находят широкого применения из-за большого дефицита и высокой стоимости гемосорбентов, что естественно отражается на результатах лечения данного контингента больных. Известно, что многие сорбционные методы детоксикации применяются в течение длительного времени, поэтому весьма важно также найти способы уменьшения стоимости лечения.

Исходя из вышеизложенного, одним из возможных путей преодоления данной ситуации в терапии экзо- и эндогенных интоксикаций является проведение регенерации ранее использованных гемосорбентов.

В связи с этим поиск способов позволяющих разработать эффективную технологию регенерации использованных гемосорбентов в настоящее время, является чрезвычайно актуальной задачей.

В настоящее время известны различные способы регенерации промышленных сорбентов.

Общеизвестным способом регенерации сорбентов является способ регенерации активированных углей после сорбции органических веществ, когда выдерживая активированный уголь в течение 1-240 мин при температуре 100 - 900^oC в атмосфере, содержащей 0,01 - 50% кислорода или другого окислителя, происходит процесс адсорбции с угля органического материала и частичное окисление сорбированного органического вещества (Исибаси Итидзи и соавт. Пат. N 54-18995 (Япония) на "Способ регенерации активированного угля". - 1979).

Известен также способ электрохимической регенерации активированного угля электрическим током (плотность тока 40 - 45 А/м²) с использованием в качестве электролита H₂SO₄+H₂O при температуре 75-85^oC, в течение 1.5-2.5 ч (Тарховская И.А. и соавт., А.с. СССР N 1528728 на "Способ электрохимической регенерации активированного угля", опубл. в Б.И. N 46 от 15.12.89).

К недостаткам представленных аналогов следует отнести большую трудоемкость, многоэтапность процесса, работу во вредных условиях производства с использованием концентрированной кислоты и дорогостоящего оборудования.

Таким образом, недостаточная эффективность применяемых в настоящее время способов регенерации медицинских сорбентов, обусловливает необходимость поиска и разработки простых, экологически чистых и эффективных технологий регенерации гемосорбентов, пригодных для использования в медицинской практике.

В качестве прототипа нами избран способ регенерации углеродного сорбента путем последовательного пропускания через него физиологического раствора гидроксида натрия и водного или водно-спиртового раствора хлорида натрия, с последующим пропусканием обессоленной воды и активацией водяным паром (Патент РФ 2056351 C1 от 20.03.96, по кл. C 01 B 31/08).

К недостаткам прототипа следует отнести: трудоемкость и длительность технологического процесса.

Техническим результатом является оригинальная технология оригинальную технологию процесса регенерации гемосорбентов гипохлоритом натрия (ГХН) в динамическом режиме, которая позволит получить максимальный регенерирующий эффект.

Технической новизной является обработка гемосорбентов 0.1 - 0.15 н. раствором гипохлорита натрия со скоростью 120 - 150 мл/мин из расчета 500 - 700 мл гипохлорита натрия на 50 г сорбента с последующей термической обработкой гемосорбентов при температурном режиме 160 - 180^oC в течение 45 - 60 мин.

Избранный нами в качестве регенерирующего агента гипохлорит натрия (ГХН) экологически чист, значительно дешевле прочих известных регенерирующих агентов, легко готовится и не требует дорогостоящего оборудования.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Создание экспериментальной установки для проведения опытов по регенерации гемосорбентов в условиях динамической обработки их гипохлоритом натрия.

2. Подбор оптимальных концентраций раствора гипохлорита натрия в условиях динамической регенерации гемосорбентов;
3. Подбор оптимальных объемных соотношений гемосорбент/ раствор гипохлорита натрия в условиях динамической регенерации гемосорбентов.

Для усовершенствования технологии и повышения эффективности регенерации ранее отработанных гемосорбентов была создана экспериментальная установка по их обработке гипохлоритом натрия в динамическом режиме (см. чертеж).

К преимуществам динамической регенерации гемосорбентов относится прежде всего простота технологии выполнения и высокая скорость регенерации, что позволяет значительно сократить время на технологию процесса за счет сокращения продолжительности первой стадии процесса (окисления сорбента ГХН). Кроме того, предложенная технология регенерации гемосорбентов позволяет работать с большими объемами сорбентов, избегать предварительного вскрытия сорбционных колонок и проводиться по закрытому контуру. Все это максимально приближает данную технологию к промышленным масштабам производства.

Сущность изобретения заключается в следующем: гемосорбент обрабатывают 0.1-0.15 н. раствором ГХН со скоростью 120-150 мл/мин в динамическом режиме из расчета 500-700 мл гипохлорита натрия на 50 г сорбента с последующей термической обработкой гемосорбентов при температуре 160-180^oC в течение 45-60 мин.

Способ осуществляется следующим образом: используя предложенную экспериментальную установку для повышения эффективности регенерации ранее отработанных гемосорбентов, через 50 г навески в проточном режиме вначале пропускают 500-700 мл 0.1-0.15 н. раствора ГХН со скоростью 120-150 мл/мин, после чего сорбент промывают дистиллированной водой (не менее 1500 мл), до получения в смывных водах отрицательного результата на гипохлорит-анион. Затем отмытый гемосорбент подвергают в течение 45-60 мин жесткой термической обработке при температуре 160-180^oC.

Гипохлорит натрия получают путем электролиза раствора хлористого натрия на аппарате электрохимический детоксикатор организма (ЭДО-З). Концентрацию гипохлорита натрия контролируют методом йодометрического титрования. Для термической обработки гемосорбентов используют сушильный шкаф ТС-80. Диапазон используемых температурных режимов колебался в пределах 160-200^oC.

В эксперименте проведены динамические опыты по регенерации гипохлоритом натрия 4 углеродных гемосорбентов: СИМПЛЕКС-Ф, СУМС-1, ВНИИТУ-1 и ГЕМОСФЕР с последующим изучением их сорбционной емкости. Степень регенерации гемосорбента оценивают по изменению концентрации тиосульфата натрия, выбранного нами в качестве маркера-сорбата.

Опыты проводили 5 раз и более, с последующей статистической обработкой полученных данных.

В представленной табл. 1 и далее по тексту степень сорбции регенерированных гемосорбентов представлена в процентах от степени сорбции исходных гемосорбентов. Как видно из табл. 1, оптимальное восстановление сорбционной емкости ранее использованного углеродного гемосорбента ВНИИТУ-1 произошло после обработки его в проточном режиме 0.1-0.15 н. раствором гипохлорита натрия в объеме 500 мл. При уменьшение концентрации и объема раствора гипохлорита натрия относительно представленных выше цифр происходит снижение степени регенерации гемосорбента. Снижение скорости потока ГХН не дает образования кипящего слоя. Увеличение же концентрации гипохлорита натрия снижает адсорбционную способность, что свидетельствует о разрушении активных центров гемосорбента, которое проявляется изменением окраски раствора. Увеличение скорости потока снижает степень регенерации сорбента.

Таким образом, полученные результаты позволяют изучить зависимость между температурным режимом обработки и степенью регенерации изучаемых гемосорбентов (табл. 2).

Как видно из табл. 2, оптимальная степень регенерации ранее использованных гемосорбентов достигается при 45-60-минутной термической обработке в режиме 160-180^oC, что позволяет гарантировать уничтожение вирусов гепатита A, B, C и ВИЧ-инфекции.

Попытки уменьшения температуры и времени термической обработки приводят к снижению степени регенерации гемосорбентов, а увеличение продолжительности термической обработки и повышение температуры снижает адсорбционную способность, что свидетельствует о разрушении активных центров гемосорбента, которое проявляется изменением окраски раствора.

Аналогичные результаты по восстановлению сорбционной емкости гипохлоритом натрия были получены при динамической регенерации и остальных 3 углеродных гемосорбентов: СИМПЛЕКС-Ф, СУМС-1 и ГЕМОСФЕР.

Учитывая, что плазма крови содержит более 100 видов белков и что сорбат, находящийся в порах гемосорбентов, имеет в основном белковую природу, проведено исследование смывных вод после последнего этапа регенерации на наличие белка. При определении чистоты регенерированных гемосорбентов от вторичных продуктов окисления и термической обработки плазменных белков получена отрицательная реакция на белок, что подтверждает полную десорбцию органических веществ с изучаемых гемосорбентов.

Изучение гемосовместимости регенерированных гемосорбентов на 10 образцах донорской крови свидетельствовало, что в процессе 30-минутной перфузии 400 мл донорской крови через колонку с гемосорбентом ВНИИТУ-1 количество эритроцитов уменьшается на 10,2±3% (p < 0.05). Уменьшение количества общего белка на регенерированных гемосорбентах не достоверно по сравнению с исходной маркой гемосорбента.

Для оценки детоксицирующих свойств регенерированных гемосорбентов была выбрана модель гексеналового сна на 10 собаках (Розин Г.Д. Сравнительная оценка токсичности хлорпроизводных углеводородов жирного ряда по гексеналовому тесту на белых мышах // Фарм. и токсикол.- 1964. - N 5. - С.613-614). Модель воспроизводилась путем внутривенного введения гексенала из расчета 0.04 г/кг массы тела животных. В норме продолжительность гексеналового сна у собак составила 105±10мин.

Гемосорбцию проводят на гемосорбенте ВНИИТУ-1 с использованием аппарата УАГ-01 со скоростью 40-50 мл/мин, объем сорбента 50 мл. Подключение осуществляют по вено-венозному контуру. Для профилактики тромбообразования до гемосорбции внутривенно вводят гепарин в дозе 500 ЕД/кг. По окончании гемосорбции действие гепарина нейтрализуют внутривенным введением протамин-сульфата из расчета 1.5 мг на 1 мг гепарина. Гемосорбцию прекращают после появления устойчивого роговичного рефлекса.

В эксперименте использовано по 5 собак в контрольной и опытной группе. Гемосорбция проводилась на исходном и регенерированном сорбенте СУМС-1 (50 мл).

Проведенные исследования по изучению степени детоксикации при гемосорбции на регенерированных и исходных сорбентах показывают аналогичное снижение продолжительности сна на 51% по сравнению с продолжительностью сна у интактных животных.

Аналогичные результаты получены и на других регенерированных образцах гемосорбентов.

Таким образом, материалы стендовых и экспериментальных опытов по предложенной технологии регенерации гемосорбентов, представленные в данной заявке, свидетельствуют о принципиально новом подходе к проблеме повышения детоксицирующих свойств гемосорбентов и открывают перспективы многократного их использования в клинической практике для лечении широкого круга заболеваний.

Разработанная технология является высокоэкономичной и достаточно простой для налаживания производственных мощностей.

Способ иллюстрирован следующими примерами.

ПРИМЕР 1. Используя предложенную экспериментальную установку для регенерации ранее использованных сорбентов, через навеску 50 г углеродного гемосорбента ВНИИТУ-1 при помощи аппарата УАГ-01 в проточном режиме пропускали 500 мл 0,1 н. раствора гипохлорита натрия. Затем через сорбент пропускали 1500 мл дистиллированной воды. Методом йодометрического титрования в смывных водах определяли присутствие гипохлорит-аниона до получения отрицательного результата. После этого отмытый сорбент подвергали в течение 45 мин жесткой термической обработке (при температуре 180^oC) с последующим контролем его на степень регенерации.

Методика определения степени регенерации углеродного сорбента заключается в следующем: 5 г исследуемой навески гемосорбента, которая является представительной пробой (т.е. отобранной по закону квартования), заливали 50 мл дистиллированной воды и инкубировали 10 мин. После этого дистиллированную воду сливали и к навеске гемосорбента приливали на 30 мин 50 мл 0.1 н. раствора тиосульфата натрия. По истечении времени инкубации раствор тиосульфата натрия сливали и определяли его концентрацию методом обратного йодометрического титрования. Затем навеску гемосорбента трехкратно в течение 30 мин промывали 200 мл дистиллированной водой, обрабатывали в течение 30 мин, 50 мл 0.1 н. раствора ГХН, с последующим определением его концентрации в смывных водах. После этого трехкратно отмывали навеску дистиллированной водой и приливали к ней 50 мл 0.1 н. раствора тиосульфата натрия. Концентрацию раствора тиосульфата натрия определяли обратным иодометрическим титрованием после 30 мин инкубации с сорбентом.

В результате проведенного опыта сорбционная емкость углеродного гемосорбента ВНИИТУ-1 восстановилась на 108.0 ± 2.9% (табл. 1, 2).

ПРИМЕР 2. Используя предложенную экспериментальную установку для регенерации ранее использованных сорбентов, через навеску 50 г углеродного гемосорбента ВНИИТУ-1 при помощи аппарата УАГ-01 в проточном режиме пропускали 500 мл 0,15 н. раствора ГХН. Затем через сорбент пропускали 1500 мл дистиллированной воды. Методом йодометрического титрования в смывных водах определяли присутствие гипохлорит-аниона до получения отрицательного результата. После этого отмытый сорбент подвергался в течение 60 мин жесткой термической обработке (при температуре 180^oC) с последующим контролем его на степень регенерации.

В результате проведенного опыта сорбционная емкость углеродного гемосорбента ВНПИТУ-1 восстановилась на 105.2±1.6% (табл. 1, 2).

ПРИМЕР 3. Используя предложенную экспериментальную установку для регенерации ранее использованных сорбентов, через навеску 50 г углеродного гемосорбента ВНИИТУ-1 при помощи аппарата УАГ-01 в проточном режиме пропускали 700 мл 0,05 н. раствора ГХН. Затем через сорбент пропускали 1500 мл дистиллированной воды. Методом йодометрического титрования в смывных водах определяли присутствие гипохлорит-аниона до получения отрицательного результата. После этого отмытый сорбент подвергался в течение 60 мин жесткой термической обработке (при температуре 180^oC) с последующим контролем его на степень регенерации.

В результате проведенного опыта сорбционная емкость углеродного гемосорбента ВНИИТУ-1 восстановилась на 89.5±1.2% (табл. 1, 2).

Медико-социальная эффективность. Изобретение будет способствовать повышению эффективности лечения больных с экзо- и эндогенными интоксикациями, снижению процента летальности, сокращению сроков и стоимости лечения.

Изобретение относится к медицине и медицинской химии, может быть использовано для лечения экзо- и эндогенной интоксикаций. Сущность изобретения заключается в том, что гемосорбенты обрабатывают 0,1 - 0,15 н раствором гипохлорита натрия со скоростью 120-150 мл/мин из расчета 500 - 700 мл гипохлорита натрия на 50 г сорбента с последующей термической обработкой гемосорбентов при температурном режиме 160 - 180°С в течение 45 - 60 мин. Технический результат: повышение эффективности способа за счет снижения процента летальности, сокращения сроков и стоимости лечения. 2 табл., 1 ил.

Способ регенерации гемосорбентов, включающий десорбцию гемосорбентов растворами, отличающийся тем, что гемосорбенты обрабатывают 0,1 - 0,15 н раствором гипохлорита натрия со скоростью 120 - 150 мл/мин из расчета 500 - 700 мл гипохлорита натрия на 50 г сорбента с последующей термической обработкой гемосорбентов при температурном режиме 160 - 180^oC в течение 45 - 60 мин.