Поиск новых возможностей совершенствования мембран для гемодиализа

В статье проанализированы подходы к формированию мембран диализной терапии, на основании которых предложен и экспериментально опробован новый перспективный метод создания и использования композиционных и полимерных материалов для гемодиализа. Особое внимание уделено значительному увеличению рабочей поверхности половолоконных синтетических мембран из полисульфона размещением на ней биосовместимых наночастиц бемита. Перед пропиткой агломераты наночастиц диспергировали. При этом их размер уменьшался до отдельных частиц в состоянии поставки размером ~30 нм. Дроблению агломератов способствовал ультразвук (УЗ). При диспергировании также использовали поверхностно-активное вещество (ПАВ), механизм воздействия которого заключался в проникновении между частицами агломерата и снижении поверхностного натяжения. Наночастицы после диспергирования располагались в наноконтейнерах сетчатого гидрогеля, образующегося при попадании ПАВ полиэтиленгликоля в дистиллированную воду. Бемит вводили в волокна полисульфона, используя ультразвуковой капиллярный эффект. При воздействии ультразвука и использовании ПАВ суспензия с наночастицами поднимается по каналу волокон, и частицы закрепляются на их внутренней поверхности. При используемой в работе частоте генератора УЗ жидкость поднимается только на треть высоты. Поэтому дальнейшее введение суспензии, количество которой рассчитано по геометрическим размерам волокон, производили закапыванием сверху в волокна с помощью шприца. В статье показаны недостатки современных мембран и пути их устранения. Одним из таких путей является увеличение внутренней поверхности диализатора при использовании наночастиц размером ~30 нм. Анализ размеров элементов крови показал, что применяемые нами наночастицы значительно уступают им по размерам и реально могут быть использованы в технологических процессах гемодиализа.

1. Мельникова ИП, Лясникова АВ, Веселухина СВ и др. Влияние импрегнации наноструктурированным бемитом на структуру и свойства плазмонапыленных керамических покрытий. Письма в журнал технической физики, СПб 2014;40(19): 34–41

2. Melnikova IP, Lyasnikova AV, Lyasnikov VN. Physical Bases of Formation of Nanostructured Biocompatible Coatings on Medical Implants Russ Phys 2014:1190–1197. doi: 10.1007/s11182-014-0161-6

3. Мельникова ИП, Лясникова АВ, Дударева ОА, Гришина ИП. Способы напыления биосовместимого покрытия, модифицированного компонентом с низкой температурой разложения. Патент RU №2684283C, заявл.04.06.2018, опубл. 05.04.2019

4. Ложкомоев АС, Шакиров М. Особенности адсорбции наночастиц на поверхности иерархически организованных наноструктур AlOOH в динамических условиях. International Workshop "Multiscale Biomechanics and Tribology of Inorganic and Organic Systems" 2019. doi: 10.1063/1.5132067

5. Лернер МИ, Глазкова ЕА, Псахье СГ и др. Сорбционно-бактерицидный материал, способ его получения, способ фильтрования жидких или газообразных сред, медицинский сорбент. Патент RU №2426557C1, заявл.12.07.2009, опубл. 20.08.2011

6. Ложкомоев АС. Гибридные адсорбенты на основе наноструктурного бемита: получение, свойства, применение. Диссертация на соискание учёной степени доктора химических наук. Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук, Томск, 2021:200

7. Yee-An Chen,Shuo-Ming Ou, Chih-Ching Lin. Influence of Dialysis Membranes on Clinical Outcomes. Membranes (Basel) 2022;12(2):152. doi: 10.3390/membranes12020152

8. Каграманов ГГ. Диффузионные мембранные процессы. Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, М., 2009;3–73

9. Бекман ИН. Мембраны в медицине. МГУ им. Ломоносова М.В, М., 2010; 22

10. Липин АГ. Мембранные процессы. ИГХТУ, Иваново, 2019;88

11. Строков АГ, Поз ЯЛ. Высокая проницаемость мембран для гемодиализа: плюсы и минусы. Вестник трансплантологии и искусственных органов 2018;20(4):100–106. doi: 10.15825/1995-1191-2018-4-100-106

12. Ronco C, Clark WR. Hemodialysis membranes. Nat Rev Nephrol 2018;14(6):394–410. doi: 10.1038/s41581-018-0002-x

13. Ashita JT, Michael JC, Paul MP. Renal Replacement Therapy for Acute Kidney Injury. Chronic Kidney Disease, Dialysis, and Transplantation 2019;4:739–753. doi: 10.1016/B978-0-323-52978-5.00049-5

14. Thajudeen B, Issa D, Roy-Chaudhury P. Advances in hemodialysis therapy. Faculty Reviews 2023;16:12:12:6. doi: 10.12703/r/12-12

15. Литвинов АС, Батюшин ММ, Литвинова ЛИ, Поганева ВН. Проблемы биосовместимости диаполизной терапии. Нефрология 2013;17(5):27–34. doi: 10.24884/1561-6274-2013-17-5-27-34

16. Мельникова ИП, Маренко БА, Лясникова ВН. Нанообъекты. Свойства и применение, методы изготовления и анализа наноструктур. Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А., Саратов, 2010:121

17. Мельникова ИП, Лясникова АВ, Мальцева СВ. Наноструктуры и их анализ. Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А., Саратов, 2016:84

18. Melnikova IP, Nikolaev AL, Lyasnikova AV. Improving the Osseointegration Properties of Biocompatible Plasma-Sprayed Coatings Based on Hydroxyapatite and Al2O3. In: Parinov IA, Chang SH, Kim, YH, Noda, N, eds. Physics and Mechanics of New Materials and Their Applications. Springer Proceedings in Materials, vol 10. Springer, Cham 2021:170–171. doi: 10.1007/978-3-030-76481-4_9

19. Головин ЮИ. Введение в нанотехнику. Машиностроение, М., 2007:496