Удаление разрушенных эритроцитов из крови с помощью поляризованных активированных углей

Библиографический список

1. Георгобиани А.Н., Шейнкман М.К. Физика соединений AIIBVI: Монография - М.: Наука, 1986.- 125 с.

2. Берг А., Дин П. Светодиоды: Монография - М.: Мир, 1979. - 677 с.

3. Okada H., Kawanaka T. Study on the ZnSe phase diagram by differential thermal analysis // J. Cryst. Growth. - 1996. - V. 165. - P. 31-36.

4. Зломанов В.П., Новоселова А.В. Р-Т-х диаграммы состояния систем металл-халькоген: Монография - М.: Наука, 1987. - 208 с.

5. Аветисов И.Х. Перспективы разработки методов определения отклонений от стехиометрии // Материалы электронной техники. Изв.ВУЗов. - 2008. - № 3. - С. 1-12.

6. Smith F.T.J. Evidence for a native donor in ZnSe from high temperature electrical measurements // Solid State Communications. - 1969. - V. 7. - Issue 24. - P. 1757-1761.

7. Зорин А.В. Фазовые равновесия в системах Cd-Te, Zn-Se-Cr, Zn-Se-Co: Дис. ... канд хим. наук. - М., 2004. - 135 с.

8. Ваксман Ю.Ф. Люминесценция монокристаллов селенида цинка и излучающих структур на их основе: Дис. ... докт. ф.-м. н. - Черновцы,1993. 285 с.

9. Ю. М. Иванов, А. В. Ванюков Исследование сублимации залькоге-нидов кадмия // Труды Московского института стали и сплавов : науч. труды / МИСиС . - М.: Металлургия, 1973.- Вып.73 . - С. 47-56.

УДК 541.183:612.111.32

Д.В. Тёмин, Г.Р. Гараева, А.А. Степанов, М.С. Макаров, Т.Г. Царькова, Ю.А. Курилкин

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, Москва, Россия

УДАЛЕНИЕ РАЗРУШЕННЫХ ЭРИТРОЦИТОВ ИЗ КРОВИ С ПОМОЩЬЮ ПОЛЯРИЗОВАННЫХ АКТИВИРОВАННЫХ УГЛЕЙ

Показана возможность адсорбционного разделения нормальных эритроцитов и «теней» эритроцитов с помощью электрохимически управляемой сорбции модифицированными активированными углями. Показана зависимость эффективности адсорбции «теней» эритроцитов от

потенциала угля ФАС. Выявлено отсутствие адсорбции нормальных эритроцитов на поверхности угля ФАС при различных потенциалах.

The possibility of adsorption separation of erythrocyte "ghosts" and normal erythrocytes by electrochemically controlled sorption on modified activated carbons was found. The dependence of the efficiency of erythrocyte "ghosts" adsorption on active carbon FAS potential is shown. The absence of normal erythrocytes adsorption on the active carbon surface at various potentials was found.

Процессы синтеза новых клеток и разрушения старых и повреждённых протекают в организме человека постоянно. В норме эти процессы находятся в равновесии. Однако вероятно возникновение ситуаций, при которых в крови имеет место разрушение большого количества клеток, например, за счёт действия гемолитических ядов, ультразвука, механических воздействий и др. Если компенсация за счет процессов фагоцитоза невозможна, в крови появляются значительные количества внутриклеточного содержимого и остатков мембран клеток, в частности эритроцитов. Последние могут представлять особую опасность для организма, так как из-за своих размеров они не способны пройти через почки, что приводит к нарушению клубочковой фильтрации и развитию почечной недостаточности [1]. Таким образом, появляется острая необходимость в удалении из крови разрушенных клеток («теней»).

Несмотря на очевидную важность и актуальность этой проблемы, в доступной литературе не удалось найти сведений о возможности извлечения разрушенных эритроцитов и их «теней» из крови, не затрагивая при этом нормальные эритроциты.

Настоящая работа посвящена исследованию возможности очистки крови или плазмы крови от разрушенных эритроцитов («теней» эритроцитов) с помощью сорбентов из пористых углеродных материалов.

В качестве сорбентов использованы активированные угли АГ-3, СКТ-6А, ВСК-А и ФАС. Образцы углей предварительно замачивались в течение суток в водном растворе 0,15 М NaCl. Непосредственно перед началом экспериментов производили измерения потенциалов углей, установившихся в процессе замачивания. Потенциалы измеряли относительно насыщенного хлорсеребряного электрода сравнения. Измерения потенциалов гранулированных образцов активированных углей проводили согласно методике, описанной в [2].

В качестве тестируемой биологической среды использовали гемоли-зированную эритроцитарную массу (ГЭМ). Гемолиз (разрушение) эритроцитов осуществляли путём последовательных процессов замораживания (18 °С) и размораживания эритроцитарной массы крови доноров.

Образцы активированных углей объемом 1,0 мл помещали в тестируемую биологическую жидкость в объемном соотношении 1/10 и выдерживали в течение одного часа при комнатной температуре. Перемешивание обеспечивалось с помощью шейкера, в который помещали сосуд с тестируемой жидкостью и углеродным материалом.

Содержание клеток до и после эксперимента контролировали с помощью геманализатора (Ac*T diff2, Beckman Coulter). Морфометрический анализ эритроцитов человека проводили на нефиксированных препаратах с помощью оптического микроскопа (Nikon), объектив х40, числовая апертура 0,65. Для выявления «теней» эритроцитов образцы крови (ГЭМ) предварительно окрашивали с помощью красителей флавинового и ксантеинового ряда [3]. В ходе морфометрического исследования определяли абсолютное и относительное содержание клеток: нормальных эритроцитов (дискоцитов), так называемых эритроцитов с неровным краем, эхиноцитов и «теней» эритроцитов. Оценку содержания различных морфологических форм эритроцитов проводили в полуавтоматическом режиме.

Первоначально было исследовано взаимодействие различных марок активированных углей (АГ-3, СКТ-6А, ВСК-А и ФАС) с ГЭМ, содержащей преимущественно разрушенные эритроциты («тени» эритроцитов). Мор-фофункциональное исследование образцов гемолизата после контакта с углями показало, что во всех случаях имело место уменьшение содержания «теней» эритроцитов (таблица 1).

Как видно из данных, представленных в таблице 1, обнаружено возрастание степени извлечения «теней» эритроцитов из гемолизата при сдвиге величины потенциалов углей при разомкнутой цепи (ПРЦ) в отрицательную область. Следует также отметить, что среди исследованных углей наиболее эффективно удаляет «тени» эритроцитов из гемолизата уголь марки ФАС (до 97,0%), тогда как АГ-3, величина ПРЦ которого на 107 мВ положительнее по сравнению с величиной ПРЦ угля ФАС, удаляет всего 10,3% «теней» эритроцитов из ГЭМ.

Табл. 1. Морфометрический анализ эритроцитов крови человека до и после контакта гемолизата с различными активированными углями

Образец Содержание морфологических форм эритроцитов (х109/л): Дискоциты / Эритроциты с неровным краем / Эхиноциты / «Тени» эритроцитов Степень извлечения «теней» эритроцитов, %

ГЭМ до обработки углем 90 / 360 / 180 / 8370 -

ГЭМ после АГ-3 (Е = 228 мВ) 24,3 / 361,7 / 243 / 7508 10,3

ГЭМ после СКТ-6А (Е = 207 мВ) 30 / 325 / 270 / 5376 35,8

ГЭМ после ВСК-А (Е = 156 мВ) 80 / 320 / 220 / 1380 83,5

ГЭМ после ФАС (Е = 121 мВ) 90 / 67,5 / 45 / 247,5 97,0

Проведённое нами сопоставление величин ПРЦ различных углей с их адсорбционной активностью по отношению к «теням» эритроцитов, несмотря на очевидную разницу в их природе (то есть в составе и соотношении поверхностных соединений, а также порометрических характеристик), не является случайным. Как показано в работах [4, 5], знаки заряда и величины плотностей зарядов клеток крови и поверхности, с которой клетки контактируют, оказывают решающее влияние на взаимодействие клеток крови с чужеродной поверхностью.

Таким образом, обнаружена способность активированных углей удалять «тени» эритроцитов из ГЭМ, а также зависимость эффективности этого процесса от потенциала угля.

Чтобы выяснить влияние потенциала угля на адсорбцию «теней» эритроцитов, были проведены эксперименты с наиболее активным по отношению к «теням» эритроцитов углем ФАС, электрохимически модифицированным согласно методике, описанной в [6], до различных величин ПРЦ. Образцы угля также смешивались с гемолизированной эритроцитар-ной массой в объёмном соотношении 1/10 и выдерживались в течение одного часа при комнатной температуре. По окончании эксперимента оценивалась убыль «теней» эритроцитов из гемолизата после контакта с углем.

Из результатов проведенных экспериментов, представленных на рис. 1, следует, что максимальная эффективность угля ФАС при взаимодейст-

вии с «тенями» эритроцитов приходится на область потенциалов в диапазоне от -350 до 120 мВ. На практике процедуре очистки биологических сред от «теней» эритроцитов будут подвергаться системы, содержащие не более 20-30% «теней» от общего числа эритроцитов. Поэтому весьма важно использовать угольные сорбенты, способные эффективно адсорбировать «тени» эритроцитов, но при этом сохраняющие индифферентность по отношению к здоровым форменным элементам крови.

Рис. 1. Зависимость степени извлечения «теней» эритроцитов из ГЭМ от потенциала активированного угля марки ФАС

Ранее было показано, что активированные угли являются индифферентными по отношению к клеткам крови в диапазоне потенциалов от -100 до 50 мВ [5]. Таким образом, диапазон потенциалов, соответствующий, согласно данным, представленным на рис. 1, максимальной эффективности угля ФАС по отношению к адсорбции «теней» эритроцитов, вполне приемлем для практического использования этого угля при необходимости удалять «тени» эритроцитов из биологических жидкостей, содержащих клетки крови.

Отметим также, что при потенциале 280 мВ при взаимодействии угля ФАС с гемолизированной эритроцитарной массой наблюдается отрицательная величина адсорбции «теней» эритроцитов. Это объясняется тем, что при данном потенциале «тени» эритроцитов не адсорбируются, а содержащиеся в гемолизате в небольшом количестве нормальные формы эритроцитов разрушаются, образуя новые «тени».

Итак, взаимодействие эритроцитов с углем ФАС, модифицированным до различных потенциалов, позволило выявить область потенциалов, соответствующую максимальной адсорбции «теней» эритроцитов из гемолизата.

Как видно из данных, приведенных в табл. 1, после контакта гемоли-зированной эритроцитарной массы с активированными углями изменяется соотношение между морфологическими формами эритроцитов, т.е. эритроциты могут деформироваться. При этом общее количество нормальных клеток остается практически постоянным (известно, что эхиноциты и эритроциты с неровным краем сохраняют основные свойства нормальных клеток) [7]. Дополнительные эксперименты с эритроцитарной массой, не содержащей «тени» эритроцитов, доказали отсутствие убыли нормальных морфологических форм эритроцитов при контакте с углём ФАС. Образцы угля, поляризованные до потенциалов 100 и 180 мВ, также погружали в суспензию клеток, выдерживали 1 час, после чего с помощью геманализатора определяли количество нормальных морфологических форм эритроцитов и «теней» эритроцитов. Были получены следующие данные: количество нор-

12

мальных форм эритроцитов в исходной эритромассе составляло 4,19х10 ед./л, после часового контакта с углём при потенциалах 100 мВ и 180 мВ

количество нормальных форм эритроцитов оставалась практически неиз-

12 12

менным в пределах ошибки определения (4,26х10 ед./л и 4,24х10 ед./л соответственно). «Тени» эритроцитов при этом не зафиксированы. Таким образом, контакт эритроцитарной массы с углём в указанном диапазоне потенциалов не приводил к образованию «теней» эритроцитов.

Можно также на примере эритроцитов сделать вывод о перспективности использования поляризованных активированных углей для отделения разрушенных клеток крови от нормальных.

Библиографический список

1. Reilly R. Jr., Perazella M. Nephrology in 30 days. - New York: McGraw-Hill Education - Europe, 2005. - 500 p.

2. Open circuit potential shifts of activated carbon in aqueous solutions during chemical and adsorption interactions / Goldin M.M. [a.o.] // J. Appl. Electrochem. - 2008. - V. 38, No 10. - P. 1369-1374.

3. Фрайштат Д.М. Реактивы и препараты для микроскопии. - М.: Химия, 1980. - 480 с.

4. Чепуров А.К., Мерцалова Н.Н. Соотношение контактной коагуляции, заряда и шероховатости поверхности // Физиол. журн. СССР им. И.М.Сеченова. - 1978. - Т. 64, № 11. - С. 1559-1566.

5. Electrochemical Aspects of Hemosorption / Goldin M.M. [a.o.] // J. Electrochem. Soc. - 2006. - V. 153, No 8. - P. J91-J99.

6. Effective numbers of electrons as a criterion of carbon suitability as a hemosorbent / Khubutiya M. [a.o.] // J. Electrochem. Sci. Eng. - 2011. - V. 1, No 1. - P. 27-37.

7. Dacie and Lewis Practical Haematology. 11th ed. / Bain B.J. [a.o.]. -Churchill Livingstone Elsevier, 2012. - 668 p.

УДК 541.135:542.87:612.11

И.В. Горончаровская, Г.Р. Гараева1, Т.Г. Царькова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 'Научно-исследовательский институт скорой помощи им. Н.В. Склифосовского, Москва, Россия

ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОСОВМЕСТИМОСТИ ГЕМОСОРБЕНТА ИЗ ТЕРМИЧЕСКИ РАСШИРЕННОГО ГРАФИТА В УСЛОВИЯХ НАЛОЖЕНИЯ ВНЕШНЕЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ

Исследовано взаимодействие тромбоцитов с поверхностью терморасширенного графита (ТРГ), поляризованного до различных потенциалов,с целью оценки вклада поверхностных соединений активированных углей на их биосовместимые свойства. Показано, что в отличие от активированных углей, область биосовместимостимых потенциалов на ТРГ гораздо шире, чем на активированных углях. Предположено, что обнаруженный эффект может быть вызван влиянием поверхностных соединений активированных углей.

The interaction of platelets with thermoexpanded graphite (TEG) surface depends on potential of TEG was investigated, the potential range corresponding to the biocompatibility was obtained. A comparison of this potential region with known data for activated carbons showed that mentioned range is muchbroad for TEG than carbons. It was proposed that found the effect is caused by activated carbon surface compounds.