Начало >> Статьи >> Архивы >> Полимеры медицинского назначения

Искусственная почка - Полимеры медицинского назначения

Оглавление
Полимеры медицинского назначения
Исследование в области полимерных материалов
Перспективный план разработки искусственных органов
О проблематике в области полимеров медицинского назначения
Искусственная кожа
Контактные линзы
Мембраны для искусственных легких
Искусственная почка
Мембраны для диализа крови
Возможности новых мембран для диализа крови
Искусственные почки других разновидностей и модификаций
Разделение и диффузия веществ, заключение
Полимеры, совместимые с живым организмом
Вредное действие полимеров на организм
Многозначность и многообразие понятия биосовместимости
Способы оценки биосовместимости
Естественный механизм свертывания крови и тромбообразования
Растворение фибрина и предотвращение свертывания крови
Способы оценки тромборезистентности
Получение антитромбогенных полимерных материалов
Гидрогели
Введение гепарина в полимерный материал
Фиксация системы растворения фибрина
Феномен поверхностей и гемосовместимость
Взаимодействие полимера с составляющими крови
Адгезия, когезия и элиминирование тромбоцитов
Заключение по полимерам, совместимым с живым организмом
Полимеры фармакологического назначения
Полимеризация лекарственных веществ
Полимеры вспомогательного фармакологического назначения
Полимерные покрытия
Использование полимеров в виде жидких субстанций, вводимых в организм
Система пролонгированного введения лекарств
Микрокапсулирование
Практические примеры микроинкапсулирования
Ликвация лекарственного вещества из микрокапсулы
Разработка медицинских полимеров и биоматериаловедение
Подход к биосовместимости полимера
Электрические явления на поверхности полимера - биосовместимость
Применение спектроскопических методов анализа - биоматериаловедение
Способ кругового дихроизма - биоматериаловедение
Микрокалориметрия - биоматериаловедение
Электрофорез - биоматериаловедение
Гистологическая и гистохимическая микроскопия
Использованиее ферментативных реакций и радиоактивных изотопов - биоматериаловедение
Заключение - биоматериаловедение

Этот аппарат предназначен для функциональной замены естественных почек, способность которых очищать кровь временно нарушена или утрачена. Современный аппарат «искусственная почка» представляет собой исключительно сложное и тонкое устройство. По механизму действия оно во многом отличается от естественного прототипа, хотя выполняет те же функции, по крайней мере те из них, которые связаны с очищением крови. Известно, что деятельность естественных почек сводится к следующим основным функциям:

  1. Регулирование системы вода-электролит, а именно водной компоненты, Na+, К+, Са2+; Mg2+, Cl-, Н2РО4-; кислотноосновного равновесия (НСО3, pH); осмотического давления.
  2. выведение продуктов метаболизма: мочевины, креатинина, мочевой кислоты и. токсичных веществ, представляющих собой высокомолекулярные соединения (малой и средней степени полимеризации), структура которых еще не расшифрована;
  3. элиминирование из организма лекарственных веществ;
  4. регулирование кровяного давления;
  5. регулирование количества эритроцитов;
  6. активизация витамина D.

Первые три функции, относящиеся к диализу крови, могут быть переданы искусственной почке. На рис. 6 представлены в общем виде схемы деятельности естественной и искусственной почек, выполняющих указанные функции.
Функционирование естественной и искусственной почек
Рис. 6. Функционирование естественной и искусственной почек. А — естественная почка; Б — искусственная почка.
В естественной почке артериальная кровь фильтруется гломерулами и из нее выделяется первичная моча (фильтрат). Скорость процесса достигает 120 мл/мин; таким образом, за сутки перерабатывается от 170 до 180 л крови. Известно, что состав мочи, исключая растворы полимерных веществ, молекулярная масса которых превышает 60 000, а также формирующие ингредиенты, может быть отождествлен с составом плазмы крови, а потому справедливо сказать, что фильтрация гломерулами происходит просто в потоке. Вслед за гломерулами расположены проксимальные мочевые канальцы, где выделяется вода, количество которой соответствует примерно 2/3 первичной мочи. Этому ресорбированию (в проксимальных канальцах выделяется 99% воды) предшествует активный перенос ионов Na+. Одновременно с ним там же ресорбируются К+, С1~, Са2+, декстроза, аминокислоты, витамины, гормоны и другие вещества в растворах, необходимые для жизнедеятельности организма.
Бесполезные и вредные вещества, в частности ионы К+, Н+, соли аммония, а также фенол, аминогиппуровая кислота, пенициллин, тетраэтиламмоний и другие органические примеси, эффективно извлекаются и отводятся по почечным канальцам с последующим выделением из организма наружу.
схема функционирования почки
Рис. 7. Принципиальная схема функционирования почки.
Механизм активного переноса ионов Na+ в настоящее время еще во многом неясен, однако и косвенным путем удается получить достаточно широкую информацию о нем. Так, перенос веществ, представляющий собой специфическую функцию диафрагм и мембран живого организма, осуществляется в направлении более высокого энергетического уровня, а потому объем кислорода, усваиваемого почками, меньше общего потребления кислорода (всем организмом) лишь на 10%, т. е. достигает чрезвычайно большого значения. По этому параметру можно составить общее представление о том, насколько интенсивна деятельность организма, связанная с переработкой продуктов метаболического процесса. Характерно, что эта величина очень хорошо совпадает с тем огромным объемом материальных затрат (включая работу обслуживающего персонала), которые необходимо осуществить только для того, чтобы имитировать процессы единого очистного (осветляющего) комплекса. Если же в ходе фильтрации, ресорбции, выделения и других актов возникнут какие бы то ни было отклонения, то начнется почечная недостаточность, и организм не сможет функционировать нормально.
В области регулирования кровяного давления и количества эритроцитов, а также активизации витамина D функции естественных почек не поддаются имитированию, а потому эффективным средством здесь является только медикаментозная терапия.

Таблица 15. Вещества (в растворе), выводимые из организма путем диализа, и концентрация их в крови


Вещества, единицы измерения

Концентрация в крови здорового человека (в 1 л)

Количество вещества, выводимого с мочой из организма за 1 сут

Концентрация в 1 л крови пациента, страдающего почечной недостаточностью

Количество вещества, удаленное из организма после 6—8 ч диализа

до диализа

после диализа

Вода, л

 

1,5—2

 

 

2

Na+, мэкв

135-145

100—300

135—145

135—145

0—700

К+, мэкв

3,5-5,5

75—150

3,5—5,5

3,5—4,0

0—150

Са2+, мэкв

4,8—5,6

 

4,8-5,6

4,8-5,6

0

Mg2+, мэкв

1,8-2,3

5—10

1,8—4,0

1,8—2,3

0—10

С1, мэкв

97—105

100—300

97—105

97—105

0—500

НС03, мэкв

25—28

 

15—22

25-32

 

Р, мг

30—45

1 000—1 500

40—80

30—50

200—2000

S4-2, мэкв

1

25

5—10

1

50—100

Мочевина, мг

50—200

12 000—30 000

500—1000

20—400

12 000—30 000

Креатинин, мг

8—18

450—3 000

80—160

40—100

1 000—5 000

Мочевая кислота, мг

50

600

100—150

50—100

1 000—4 000

Прочие вещества*, строение которых не расшифровано, мг

Неизвестно

1 000

 

Неизвестно

 

        Кроме фосфор- и серусодержащих соединений и фенолов, к ним относятся ядовитые вещества со средней молекулярной массой.

На рис. 7 видно, что в естественной почке поток крови движется от капсулы Боумена* в пределах проксимального мочевого канальца, петли Хенле, дистального мочевого канальца, трубки-коллектора, т. е. в пределах пленок разного назначения; в процессе этого движения кровь осветляется. В искусственной же почке кровь подвергается очистке только путем диализа через целлюлозную мембрану, да и процесс очистки представляет собой лишь пассивный перенос субстанции, который не включает ни фильтрования, ни ресорбции. Все сводится лишь к тому, что для удаления вредных веществ, например мочевины, в диализате устанавливают нулевую концентрацию этих веществ. В случае же глюкозы и других не подлежащих элиминированию субстанций концентрацию последних в диализате, наоборот, повышают. Как видно из схемы (см. рис. 6) осветление крови осуществляют только при помощи этих двух актов. Удаление воды достигается ультрафильтрацией под действием разности давлений. В табл. 15 приведены вещества, элиминируемые с мочой из организма; представлено количество этих веществ после одного цикла гемодиализа; сравниваются составы крови (до и после диализа) человека здорового и страдающего хронической почечной недостаточностью.
*       Капсулы Боумена — Шумлянркого — Примеч. ред.
Известно, что жизнь невозможна без постоянного поддержания материального и энергетического баланса в биосистемах. Положение это достаточно убедительно иллюстрируется, например, круговоротом азота в организме. Так, простое сравнение количества азота, который содержится в белках, поступающих в организм с продуктами питания (имеется в виду усвоенная часть азота), с общим его содержанием в мочевине, креатинине, мочевой кислоте и других выделяемых из организма продуктах метаболизма свидетельствует о том, что при достаточно длительном наблюдении оба показателя должны в перспективе совпасть. То же можно сказать о воде, углеводах, электролитах и многих других веществах. Мочевина (H2NCONH2), например, на 47% состоит из азота, который происходит из химически устойчивых азотсодержащих соединений, образующихся при трансформациях конечных продуктов белкового метаболизма. В этом — одно из проявлений высочайшей целесообразности и завершенности всех естественных отправлений.
В то же время простая необходимость вывести мочу из организма при хронической почечной недостаточности является проблемой, для разрешения которой современная медицина располагает только одним радикальным средством — диализом крови. Целесообразно рассмотреть этот процесс более детально.



 
« Пограничная интеллектуальная недостаточность   Полиурия и полидипсия »