Углеродсодержащие пористые материалы в качестве
Исследование синтезированных материалов по поглощению конечных продуктов азотистого обмена
жүктеу/скачать 1,06 Mb.
|
аманшаева дипломная 10.06.11
| 3.3 Исследование синтезированных материалов по поглощению конечных продуктов азотистого обмена
Мочевина конечный продукт белкового обмена у многих беспозвоночных животных и у большинства позвоночных рыб, земноводных, млекопитающих, человека. У позвоночных выделяется почками и, частично, потовыми железами. В животных организмах содержится в небольших количествах в мышцах, крови, лимфе, слюне, молоке и слезах. Мочевина вырабатывается печенью из аммиака и участвует в процессе концентрирования мочи. В процессе синтеза мочевины обезвреживается аммиак – очень ядовитое вещество для человека. Из организма человека мочевина выводится почками. Соответственно если из крови мочевина выводится плохо, то это означает нарушение выделительной функции почек. Изменение концентрации мочевины в процессе сорбции. Норма мочевины у детей до 14 лет - 1,8-6,4 ммоль/л, у взрослых - 2,5-6,4 ммоль/л. У людей старше 60 лет норма мочевины в крови - 2,9-7,5 ммоль/л. Повышенная мочевина в крови человека – симптом серьезных нарушений в организме. Поддержание уровня показателей мочевины в экстренных случаях возможно с помощью очистки биологических жидкостей организма (таблица 8, рисунок 4). Таблица 8. Изменение концентрации мочевины в процессе сорбции
Креатинин – конечный продукт обмена белков. Креатинин образуется в печени и затем выделяется в кровь. Содержание креатинина в крови зависит от объема мышечной массы, поэтому, для мужчин норма креатинина, как правило, выше, чем у женщин. Так как объем мышечной ткани быстро не меняется, уровень креатинина в крови – величина достаточно постоянная. Рисунок 4. Зависимость концентрации мочевины от времени контакта Норма креатинина в крови женщины: 53-97 мкмоль/л, мужчины - 62–115 мкмоль/л. Для детей до 1 года нормальный уровень креатинина - 18-35 мкмоль/л, от года до 14 лет - 27–62 мкмоль/л. Повышение креатинина – симптом острой и хронической почечной недостаточности, лучевой болезни, гипертиреоза. Уровень креатинина возрастает после приема некоторых медицинский препаратов, при обезвоживании организма, после механических, операционных поражений мышц (таблица 9, рисунок 5). Таблица 9. Изменение концентрации креатинина (C4N3H5O) в процессе сорбции
Рисунок 5. Зависимость концентрации креатинина от времени контакта В качестве сорбентов были использованы продукты карбонизации клетчатки рисовой шелухи, имеющие следующий состав %: С - 94,4; кислород, водород и азот – 5,6. Ранее были исследованы некоторые сорбционные характеристики, которые показали, что исследуемый материал является микропористым материалом, способным к сорбции катионов металлов из водных растворов. С целью изучения адсорбционных характеристик проведена испытания экспериментального образца полученного карбонизацией рисовой шелухи на повреждающее воздействие на человеческую кровь. Для проведения исследований по совместимости сорбента с кровью была изготовлена установка. 1 – исследуемая кровь, 2 – перистальтический насос, 3 – колонка с сорбентом, 4 – счётчик форменных элементов крови Рисунок 6. Блок схема установки для испытаний гемосорбента Кровь любого человека характеризуется рядом определённых показателей, значения которых должны находиться в некоторых физиологических пределах — отвечать условной норме. Понятие нормы не является абсолютным и не имеет чётких границ, нормальные показатели значительно различаются для людей разного пола и возрастных групп. Некоторые средние лабораторные показатели крови здорового взрослого человека: Содержание гемоглобина: мужчины 130-170 г/л, женщины 120-150 г/л. Количество эритроцитов: мужчины 4,0-5,1.1012г/л, женщины 3,7-4,7.1012г/л. Количество лейкоцитов: 4,0-8,8.109г/л. Количество тромбоцитов: 180-320.109г/л. Скорость оседания эритроцитов: мужчины 1-10 мм/ч, женщины 2-15 мм/ч. Отклонение от нормы может свидетельствовать о том или ином текущем патологическом процессе и часто имеет важное значение для точного установления диагноза. Материал, применяемый в качестве гемосорбента должен отвечать множеству требований, например: отсутствие токсичности; стерильность; не вызывать свёртывание крови; не вызывать подъём температуры; не вызывать значительного изменения состава крови. В результате испытаний были получены следующие данные (таблица 10). Таблица 10. Воздействие сорбента на форменные элементы крови
Таким образом, как следует из таблицы 6, синтезированный сорбент не уступает импортному сорбенту марки ВНИИТУ-1 (Россия), применяемому сейчас в Республике Казахстан. Исследование процессов сорбции токсичных веществ. Нанотехнология углеродных веществ предполагают использование наночастиц или частиц с наноструктурированной поверхностью в медицине. Такие разработки могут быть связаны с созданием новых методов селективной сорбции различных токсикантов из биологических жидкостей. Это связано с тем, что материалы, полученные высокотемпературной карбонизацией природного сырья имеют развитую неровную поверхность, усеянную складками, порами и т.д., что обеспечивает большое количество сайтов связывания для различных токсикантов. Особое внимание привлекает проблема обезвреживания токсина септического шока, являющегося клеточной стенки грамотрицательных бактерий. Это связано с тем, что, несмотря на прогресс и развитие инновационной терапии сепсис до сих пор остается осложнением, представляющим угрозу жизни . ЛПС – высокомолекулярное амфифильное соединение, сочетающее в пределах одной макромолекулы гидрофильные и гидрофобные фрагменты. Молекула ЛПС несет на своей поверхности отрицательный заряд за счет фосфатных, пирофосфатных и карбоксильных групп, которые локализуются главным образом в липиде А и внутренней части коры. Многие биологические свойства ЛПС связаны со способностью взаимодействовать с различными соединениями, в основном катионной природы. Эндотоксин выступает в качестве основной причины сепсиса, и его вышей генерализованной формы - септического шока. Поэтому воздействие на эндотоксин и его скорейшее выведение из организма являются важнейшими задачами при лечении сепсиса. Целью настоящих исследований явилось изучение селективной сорбции ЛПС токсического шока наноструктурированным карбонизованным материалом. Сорбция ЛПС на зауглероженный рисовой шелухе сравнивалась с сорбцией некоторых белков плазмы крови, которые присутствуют в условиях in vivo. Для выявления селективной сорбции носителя в отношении эндотоксинов определенное количество белков и ЛПС вносили в колбу с карбонизованной рисовой шелухой и инкубировали в течение 320 мин, и через каждые 10, 20, 40, 80, 160, 320 минут определяли остаточную концентрацию веществ в суспензии. Концентрацию белков определяли методом Лоури на фотометрическом сканере (Bio-Rad Co., США). Концентрацию ЛПС в среде определяли фотометрически на микропланшетах, при помощи детекционного набора QCL-1000 Chromogenic LAL Endpoint Assay (Lonza Group Ltd, Швейцария) и фотометрического сканера (Bio-Rad Co., США). Таблица 11. Концентрация белков в плазме крови человека
В качестве белковых растворов использовались белки плазмы крови - альбумин, гемоглобин, лизоцим, фибриноген (таблица 11). В первые 10 минут контакта на рисовой шелухе сорбировалось 46% эндотоксина и увеличение времени взаимодействия ЛПС с сорбентом повышает эффективность сорбции до 80%. При этом концентрация эндотоксина уменьшается до нетоксичной дозы. Перспективность использования карбонизованных сорбентов в качестве носителя для прикрепления пробиотических микроорганизмов связана с тем, что с их помощью возможно практическое решение комплексной задачи - адресной доставки пробиотического препарата, его прикрепления к слизистой толстого кишечника с последующей детоксикацией желудочно-кишечного тракта и нормализацией его микроэкологии. Модифицированные сорбенты являются биоэнтеро- сорбентами, которые обладают высокой адсорбционной емкостью, позволяющей проводить эффективную сорбцию биомолекул. Альбумин – типичный белок плазмы крови, формирует основную часть всего плазменного белка. Наибольшее количество альбумина сорбируется в первые 10 минут, затем процесс сорбции замедляется и через 160 минут достигает максимального значения - 44 %. Продолжение времени сорбции до 320 минут показало увеличение альбумина в растворе, что связано с десорбцией вещества с носителей (рисунок 7). а) б) Рисунок 7. Адсорбция ЛПС (а) и белков (б) на РШ карбонизованый при 7000С В первые 10 минут эксперимента на носители сорбировалось 40 % гемоглобина, и через 320 минут концентрация прикрепленных белков достигал 81 %. Увеличение концентрации свободного гемоглобина в плазме крови человека приводит к физиологическим патологиям, поэтому высокая адсорбция гемоглобина может быть хорошим показателем. Изучение сорбции фибриногена и лизоцима на поверхности карбонизованной рисовой шелухи показало, что процесс прикрепления протекает равномерно, после 160 минут сорбция выходит на плато и устанавливается сорбционное равновесие (таблица 8). Таким образом, прикрепление белков на наноматериалы скорее зависит от их концентрации растворе, нежели от различной молекулярной массы и изоэлектрической точки белков. Способность плазменных белковых веществ к сорбции на носителе определяется различным строением его поверхности, природой и концентрацией поверхностных реакционноспособных групп. Полученные в ходе исследовании результаты позволяют использовать перспективный карбонизованный материал для селективной сорбции ЛПС из различных растворов. Модифицированные сорбенты обладают повышенной устойчивостью к желудочному соку и антагонистической активностью в отношении широкого спектра патогенных и условно-патогенных микроорганизмов. Таблица 12. Сорбция белков плазмы крови на углеродный материал из рисовой шелухи
Таким образом, разработанные сорбенты, отличаются высокой механической прочностью и выдерживают большое давление, обладают большой емкостью, позволяют работать долгое время. Характеризуется высокой химической чистотой, на поверхности и в его порах отсутствует углеродная пыль и имеют высокую прочность. Мезопористая структура поверхности с преобладающим размером пор 10 – 50 нм повысила его адсорбционную активность к моносахаридам и токсинам средней молекулярной массы. За счет небольшого количества микро – и мезопор наноструктурированный углеродный сорбент способен сорбировать вещества низкой и высокой молекулярной массы. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, разработанные сорбенты, отличаются: Высокой механической прочностью и выдерживают большое давление. Обладают большой емкостью, позволяют работать долгое время. Мезопористая структура поверхности с преобладающим размером пор 10 – 50 нм повысила его адсорбционную активность к составляющим физиологических жидкостей За счет небольшого количества микро – и мезопор углеродный сорбент способен сорбировать вещества низкой и высокой молекулярной массы. жүктеу/скачать 1,06 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||