Способ модификации углеродных гемосорбентов

Способ модификации углеродных гемосорбентов

Реферат

Предлагаемое изобретение относится к области медицины и медицинской химии и может быть использовано для повышения активности гемосорбентов, используемых для лечения экзо- и эндогенной интоксикации.

Известным способом получения окисленного сорбента является его обработка смесью окислителей и минеральных кислот. При оптимальных условиях возможно получение окисленных углей особой чистоты с емкостью от 1,65 до 2,7 мг-экв/г [Лоскутов А.И. и соавт. / Разработка технологии получения окисленного угля особой чистоты и энтеросорбента на его основе // Республ. науч. - практич. конф. «Синтез и применение энтеросорбентов». - Конаково, 1990. - С.38].

Недостатками способа являются трудоемкость технологического процесса, работа с концентрированными кислотами и щелочами.

Кроме того, известен способ получения окисленного угля путем его обработки раствором натрия гипохлорита. Показано, что при данном способе возможно получение углей с высокой сорбционной емкостью по отношению к гидрофобным токсинам [Петросян Э.А., Сергиенко В.И., Сухинин А.А. Способ модификации углеродных сорбентов, Патент РФ №2142847 от 20.12.99].

К недостаткам способа можно отнести малую устойчивость натрия гипохлорита в присутствии сорбента.

В качестве ближайшего аналога принят способ модификации сорбентов с суммарным объемом пор 0,4-1,8 см³/г водой или раствором соляной кислоты концентрации 1-4 вес.% при соотношении суммарного объема пор угля и воды или раствора кислоты 1,0:(0,7-1,0). Уголь выдерживают в 9-15%-ном растворе термореактивной смолы в фурфуроле при весовом соотношении угля и раствора 1,0:(0,3 5-0,68) до сыпучести, затем подвергают термообработке [Чебыкин В.В., Смирнов В.Ф., Карев В.А., и соавт. Способ получения модифицированного активного угля, Патент РФ №2175885].

К недостаткам прототипа следует отнести длительность и многостадийность процесса, ограниченный диапазон пористости сорбентов.

Задачи: повышение детоксицирующих свойств гемосорбентов, обеспечение доступного и эффективного способа модификации гемосорбентов.

Сущность изобретения заключается в следующем: гемосорбент СКН-1К обрабатывают раствором перманганата калия в концентрации 0,005 н., для создания кислой среды используют серную кислоту, перед термообработкой жидкую фазу удаляют, проводят термообработку в течение 10 минут, затем гемосорбент охлаждают, промывают дистиллированной водой и высушивают на воздухе.

Технической сущностью предложения является окисление поверхности сорбента перманганатом калия. Это позволяет повысить эффективность детоксикации при лечении больных с экзо- и эндотоксикозами, снизить себестоимость лечения, упростить способ модификации гемосорбентов.

Способ осуществляют следующим образом: гемосорбент окисляют 0,005 н. раствором перманганата калия в сернокислой среде в течение 3-5 мин из расчета 20 мл/5 г сорбента. Затем избыток жидкости удаляют декантацией, сорбент подвергают термической обработке в термостате в течение 10 мин, охлаждают, промывают дистиллированной водой, высушивают на воздухе. Высушенный сорбент и является конечной формой в технологии получения модифицированных сорбентов.

В стендовых условиях проведены статические эксперименты по модификации перманганатом калия гемосорбента СКН-1К. Эффективность модификации оценивали по поглощению барбитурата натрия из модельного раствора.

Методика определения степени поглощения барбитурата натрия из раствора заключалась в следующем: навеску модифицированного гемосорбента СКН-1К массой 1 г помещали в коническую плоскодонную колбу и в течение 1 часа экспонировали со 100 мл раствора барбитурата натрия с исходной концентрацией 4,08±0,05×10^-3 моль/л. Анализ исследуемых растворов проводили каждые 15 мин. Концентрацию барбитурата натрия определяли спектрофотометрически в УФ-области. Толщина кюветы 1 см, окошко кюветы из оптического кварца. В качестве растворителя использовали 0,1 н. раствор соляной кислоты в дистиллированной воде.

В контроле использовали стандартный гемосорбент СКН-1К.

Эксперименты проводили 5 раз и более с последующей статистической обработкой.

Как видно из табл.1, наибольшая эффективность сорбции барбитурата натрия из модельных растворов наблюдается при модификации гемосорбента СКН-1К 0,005 н. раствором перманганата калия с последующей термической обработкой в течение 10 мин. При применении перманганата калия с концентрацией выше или ниже указанной, а также при большей продолжительности термообработки или ее отсутствии наблюдается значительное снижение эффективности сорбции.

Таблица 1Сравнительная характеристика зависимости сорбции барбитурата натрия на сорбенте СКН-1К, модифицированном перманганатом калия в различных режимах.
Концентрация KMnO4, н.	Продолжительность термообработки, мин	Продолжительность сорбции барбитурата натрия, мин
15	30	45	60	75	90
×10-3 моль/л
Стандартный сорбент	2,27±	1,89	1,51	1,26	1,02	0,90
0,1	40	3,21	2,89	2,48	2,28	2,06	1,86
20	2,97	2,68	2,52	2,31	2,10	1,95
10	2,63	2,21	1,74	1,47	1,29	1,13
5	2,78	2,06	1,90	1,75	1,42	1,28
0,035	40	2,56	2,03	1,55	1,28	1,02	0,90
20	2,48	2,18	1,02	1,75	1,33	1,08
10	2,31	1,63	1,41	1,15	0,96	0,83
5	2,77	2,43	2,21	1,95	1,73	1,59
0,01	40	2,18	1,62	1,26	0,99	0,83	0,74
20	2,21	1,95	1,35	1,02	0,93	0,82
10	2,03	1,38	1,03	0,80	0,64	0,54
5	2,35	2,15	1,93	1,42	1,12	0,84
0,005	40	2,43	1,86	1,53	1,28	1,12	0,96
20	2,39	1,92	1,52	1,17	0,98	0,73
10	1,35	0,93	0,68	0,48	0,38	0,32
5	2,57	2,31	2,09	1,58	1,19	0,98
0,001	40	2,03	1,48	1,12	0,86	0,73	0,61
20	2,18	1,84	1,53	1,24	0,97	0,74
10	2,21	1,61	1,18	0,94	0,80	0,71
5	2,31	2,18	1,86	1,42	1,28	1,01
Примечание. Исходная концентрация барбитурата натрия в растворе - 4,08×10-3 молъ/л

Для подтверждения окисления поверхности сорбента записаны спектры поглощения 0,005 н. раствора перманганата калия до взаимодействия с сорбентом и через 5 мин.

Методика записи спектров поглощения заключалась в следующем: навеску 5 г гемосорбента СКН-1К помещали в стакан, заливали 10 мл 0,005 н. раствора перманганата калия в кислой среде, через 5 мин жидкую фазу сливали и записывали спектр поглощения модификатора на спектрофотометре Specord UV-VIS. Параллельно записывали спектр поглощения 0,005 н. раствора перманганата калия в кислой среде (чертеж).

Как видно из чертежа, через 5 мин после взаимодействия с гемосорбентом раствор модификатора не содержит характерных полос поглощения перманганатиона, имеющихся в 0,005 н. растворе перманганата калия, что говорит об окислении поверхности гемосорбента.

Полученные результаты позволили нам перейти к изучению биологической совместимости гемосорбентов.

Изучение гемосовместимости модифицированных гемосорбентов на 5 образцах донорской крови показало, что в процессе перфузии 400 мл донорской крови через колонку с модифицированным гемосорбентом СКН-1К количество эритроцитов достоверно уменьшается на 10,5% (р<0,05), а при сорбции на стандартном сорбенте на 8,9% (р<0,05). Различия между данными показателями не достоверны (р>0,05).

Изучение токсичности сорбента СКН-1К было проведено на 20 белых мышах, которым подкожно (0,1 мл), внутрибрюшинно (0,5 мл) и внутривенно (0,2 мл) вводили смывы изотонического раствора хлорида натрия с модифицированного сорбента [Лопухин Ю.М., Молоденков М.Н. Гемосорбция. / М.: Медицина, 1978. - С.43-44]. За состоянием животных наблюдали в течение 10 дней. В результате проведенных исследований каких-либо отклонений в состоянии животных отмечено не было. Все мыши были клинически здоровы и во время всего периода наблюдения оставались живы.

Оценку реакции организма экспериментальных животных на пирогенность модифицированного гемосорбента проводили по методике К.Джиордано [Сорбенты и их клиническое применение. - Киев: Выща школа, 1989. - с.89-90].

Эксперименты проведены на 15 кроликах породы шиншилла. Суть эксперимента заключалась в том, что жидкость, перфузированную через колонку с сорбентом, вводили в ушную вену трем кроликам из расчета 10 мл перфузата на 1 кг массы тела. Измеряли температуру через каждый час в течение 3 часов после инъекции. Если сумма трех индивидуальных максимальных повышений температур не превосходила 1,15 С°, то тест на отсутствие пирогенов считался положительным.

Проведенные эксперименты на присутствие пирогенов в смывах с модифицированного гемосорбента СКН-1К не выявили превышения допустимой температурной реакции у экспериментальных животных. Во всех 5 повторностях максимальная сумма трех индивидуальных максимальных повышений температур составила 0,98.

Таким образом, материалы исследований по оценке сорбционной емкости и биологической совместимости модифицированных перманганатом калия гемосорбентов, представленные в данной заявке, свидетельствуют о принципиально новом подходе к их возможному использованию в клинической практике и открывают перспективы повышения эффективности лечения широкого круга заболеваний.

Способ иллюстрирован следующими примерами:

Пример 1. Для проведения модификации гемосорбента СКН-1К 5 г сорбента обрабатывали 20 мл 0,1 н. раствора перманганата калия в сернокислой среде в течение 5 мин. Затем избыток жидкости удаляли декантацией, сорбент подвергали термической обработке в термостате в течение 10 мин, охлаждали, промывали дистиллированной водой, высушивали на воздухе.

1 г высушенного сорбента инкубировали со 100 мл раствора барбитурата натрия в течение 90 мин. Каждые 15 мин определяли концентрацию барбитурата натрия в растворе спектрофотометрически в УФ-области.

В контрольном опыте со 100 мл раствора барбитурата натрия инкубировали 1 г стандартного сорбента СКН-1 К.

Исходная концентрация барбитурата натрия в растворе в обоих опытах составляла 4,08×10^-3 моль/л. Изменение концентрации барбитурата натрия представлено в таблице 2.

Таблица 2
	Продолжительность сорбции барбитурата натрия, мин
15	30	45	60	75	90
×10-3 моль/л
Стандартный сорбент	2,29	1,85	1,48	1.29	0,99	0,91
Модифицированный сорбент	2,67	2,19	1,71	1,50	1,26	1,13

Пример 2. Для проведения модификации гемосорбента СКН-1К 5 г сорбента обрабатывали 20 мл 0,005 н. раствора перманганата калия в сернокислой среде в течение 5 мин. Затем избыток жидкости удаляли декантацией, сорбент подвергали термической обработке в термостате в течение 40 мин, охлаждали, промывали дистиллированной водой, высушивали на воздухе.

1 г высушенного сорбента инкубировали со 100 мл раствора барбитурата натрия в течение 90 мин. Каждые 15 мин определяли концентрацию барбитурата натрия в растворе спектрофотометрически в УФ-области.

В контрольном опыте со 100 мл раствора барбитурата натрия инкубировали 1 г стандартного сорбента СКН-1К.

Исходная концентрация барбитурата натрия в растворе в обоих опытах составляла 4,08×10^-3 моль/л. Изменение концентрации барбитурата натрия представлено в таблице 3.

Таблица 3
	Продолжительность сорбции барбитурата натрия, мин
15	30	45	60	75	90
×10-3 моль/л
Стандартный сорбент	2,25	1,85	1,45	1,30	1,05	0,93
Модифицированный сорбент	2,44	1,85	1,50	1,31	1,14	0,96

Пример 3. Для проведения модификации гемосорбента СКН-1К 5 г сорбента обрабатывали 20 мл 0,005 н. раствора перманганата калия в сернокислой среде в течение 5 мин. Затем избыток жидкости удаляли декантацией, сорбент подвергали термической обработке в термостате в течение 10 мин, охлаждали, промывали дистиллированной водой, высушивали на воздухе.

1 г высушенного сорбента инкубировали со 100 мл раствора барбитурата натрия в течение 90 мин. Каждые 15 мин определяли концентрацию барбитурата натрия в растворе спектрофотометрически в УФ-области.

В контрольном опыте со 100 мл раствора барбитурата натрия инкубировали 1 г стандартного сорбента СКН-1К. Исходная концентрация барбитурата натрия в растворе в обоих опытах составляла 4,08×10^-3 моль/л. Изменение концентрации барбитурата натрия представлено в таблице 4.

Таблица 4.
	Продолжительность сорбции барбитурата натрия, мин
15	30	45	60	75	90
×10-3 моль/л
Стандартный сорбент	2,29	1,88	1,52	1,23	1,05	0,87
Модифицированный сорбент	1,34	0,93	0,65	0,43	0,40	0,33

Использование изобретения будет способствовать повышению эффективности лечения больных с экзо- и эндогенной интоксикацией за счет улучшения сорбционных свойств сорбентов, что может привести к снижению процента летальности, сокращению сроков и стоимости лечения. Предлагаемый способ модификации прост и не требует дорогостоящего оборудования.

Способ модификации углеродного гемосорбента, включающий обработку его в кислой среде и последующую термообработку, отличающийся тем, что гемосорбент СКН-1К обрабатывают 0,005 н. раствором перманганата калия в серной кислоте при соотношении 20 мл раствора перманганата калия на 5 г сорбента в течение 3-5 мин, жидкую фазу удаляют, сорбент термостатируют в течение 10 мин, охлаждают, затем промывают дистиллированной водой и высушивают на воздухе.