Новости химической науки > Цеолит-полимерный композит адсорбирует уремические токсины

Исследователи из Японии разработали сито из нановолокна, которое может поглощать содержащийся в крови креатинин. Есть надежда, что в перспективе новый материал сможет использоваться в предназначенных для людей с почечной недостаточностью портативных носимых устройствах для очистки крови.

Есть надежда, что новое сито в перспективе может быть превращено в портативное устройство для очистки крови. (Рисунок из Biomater. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c3bm60263j)

Синдром почечной недостаточности приводит к появлению в крови и в организме человека больших концентраций таких веществ, которые должны разрушаться и/или выводиться из организма – ионов калия, мочевины и креатинина. Проблему неэффективной работы почек в настоящее время можно решать двумя путями – с помощью трансплантации или диализа. Тем не менее, процедуру диализа нельзя назвать идеальной – она требует значительного времени, для нее требуется специальное оборудование, чистая вода, электричество, диализат, в результате чего диализ можно проводить только в больничных условиях. Эти обстоятельства накладывают ограничения, которые не позволяют использовать диализ в областях с недостаточно развитой медицинской инфраструктурой или в зонах чрезвычайных ситуаций.

Диализ работает, основываясь на принципах диффузии, однако исследователи из группы Мицухиро Ебары (Mitsuhiro Ebara) (Национальный Институт по материаловедению в городе Ибараки) решили использовать другой подход и разработали материал, который очищает кровь с помощью адсорбции.

Цеолиты представляют собой адсорбенты неорганического происхождения, которые обычно применяются в технологии очистки воды. Различные цеолиты различаются размером пор, благодаря чему они могут селективно адсорбировать различные вещества. Исследователи из группы Ебары инкорпорировали цеолит в композитное сито, за счет электропрядения цеолита совместно с сополимером этилена и винилового спирта – такое объединение неорганического и органического полимеров необходимо для того, чтобы цеолит не попадал в кровь.

На следующем этапе исследования была испытана способность композитного материала адсорбировать креатинин из раствора. Исследователи опасались, что внедрение в полимер и, в частности, наличие в материале фрагментов поливинилового спирта, может понизить адсорбционные свойства цеолита, однако было обнаружено, что такое понижение незначительно – по сравнению со свободным цеолитом адсорбционная емкость нового материала понизилась всего на треть (в пересчете на содержащийся в адсорбенте цеолит).

Наибольшей проблемой для исследователей был точный контроль степени кристалличности цеолит-полимерных волокон, при которой материал должен был бы отличаться и нерастворимостью и хорошей гидрофильностью. Как отмечает Ебара, волокна должны были обладать достаточной гидрофильностью для того, чтобы уремические токсины могли бы добраться до цеолитов, но при этом слишком большая гидрофильность приведет к неустойчивости материала в воде.

Японские исследователи подсчитали, что 16 граммов нового сита достаточно для удаления из человеческого организма всего креатинина, который он производит в течение дня. В настоящее время они разрабатывают портативное устройство, которое должно соединяться с тем шунтом, который обычно вживляется под кожу пациентам, регулярно проходящим процедуру гемодиализа. Исследователи надеются, что такое устройство станет более дешевой и доступной альтернативой существующим способам лечения почечной недостаточности.

Томас Габорски (Thomas Gaborski), специалист по биомедицине из Технологического Института Рочестера (США) поражен результатами работы, он уверен, что развитие подхода может избавить докторов от необходимости использовать литры стерильного диализата, необходимые для каждой процедуры диализа. В настоящее время исследователи планируют разработать адсорбенты для других уремических токсинов, появление которых в организме связано с заболеваниями почек.

Источник: Biomater. Sci., 2014, DOI: 10.1039/c3bm60263j

метки статьи: #биомедицинские микроприборы, #медицинская химия, #нанотехнологии, #неорганическая химия, #химия полимеров