行業熱文

血液灌流材料及吸附機制簡介

時間 :  2016-09-26

發布時間︰2013-02-06

首都醫科大學附屬北京友誼醫院腎內科    劉文虎
        一、定義
       利用體外循環中灌流器中吸附劑的吸附作用清除體內的外源性或內源性物質、藥物,以達到血液淨化目的的一種血液淨化技術與方法。目前,以治療藥物中毒為其主要臨床應用。
       二、灌流器的吸附材料與吸附機制
       吸附材料的種類
       常用吸附材料有活性炭、樹脂、碳化樹脂、離子型吸附劑、免疫吸附劑。
       (一)活性炭    
       主要采用椰子殼為原料制成。經過蒸餾、炭化、酸洗、高溫、高壓、活化而成。可用于血液灌流的炭主要為石油炭、樹脂炭、子母囊炭。
       石油炭︰利用石油膠、瀝青成形、氧化、活化等制備;比表面一般為1000-1500m2/g,成本低,孔徑、總孔容、孔結構易達到臨床要求,吸附率也相對較高,一般在30%左右,優點較多。
       樹脂炭︰合成樹脂經過氧化、炭化、活化後形成的炭;比表面積多大700m2/g左右,大孔少、強度高、中大分子吸附能力低,吸附率多在20%左右,相對成本高。
       子母囊炭︰天然果殼制備成300目的炭粉,利用微囊技術形成微囊;比表面積多在700m2/g左右,存在較多缺點如微囊脫落、排氣因難、中分子吸附能力差、遇水易于膨脹、不耐浸泡等缺點,應用較少。
       活性炭的形狀有不規則粒狀、球形、柱狀、縴維狀、粉狀,其中以粒狀的吸附能力最強,柱狀次之。臨床所血液灌流用活性炭多以200目為主;活性炭是多孔性結構,具有高比表面積的特點,為廣譜吸附劑,孔徑分布較寬孔隙率較高,能吸附多種化學物質如肌酐、尿酸、胍類物質、中分子物質,對于外源性小分子物質特別是藥物、毒物、具有很高的清除率,但對于尿素、鈉、鉀、氯、磷、氫離子與水無清除作用;雖然活性炭的吸附能力強、速度快、吸附容量較高,但選擇性差,機械強度低,有脫落形成微栓塞之可能,而且接觸血液後有可能導致紅細胞、白細胞、血小板破壞之可能,引起血小板與白細胞的減少、補體活化、溶血、過敏反應、熱原反應。
       活性炭之改進︰包裹技術的應用改善了活性炭的臨床應用。表面包裹一層光滑的半透膜,即不影響吸附效果,又防止了活性炭微粒的脫落。材料有火棉膠、白蛋白、白蛋白-火棉膠、丙烯酸水凝膠、聚甲基丙烯酸羥乙基酯、甲基丙烯酸、聚乙煥醇縮丁醛、醋酸縴維素、尼龍、 、交聯明膠等。
       (二)樹脂
       吸附樹脂是一種球形合成交聯共聚物,具有多孔性、高比表面積的特點,在制備過程中可能控制其化學反應、改變物理性狀、達到調節其吸附特性。在骨架分子苯乙烯分子上帶有極性交換基團的樹脂稱為離子效換樹脂(對于極性大、溶于水的物質吸附較好,但對血液電解質平衡有一定的影響,少用于血液灌流;所帶基團以酯基、羥基、 胺基、烷氧基為主。帶有酯基者對脂肪酸吸附較好,帶有氨基的樹脂對內毒素等陰離子吸附較好);不帶有可交換基團的樹脂稱為吸附樹脂。
       吸附樹脂沒有功能基反應過程,比表面積多在500m2/g,易吸附脂溶性物質,對各種親脂性、帶有疏水基團的物質如膽紅素、芳香族氨基酸、有機磷農藥吸附率高,但略差于活性炭。雖然樹脂吸附劑化學穩定、機械強度高、不易脫落、生物相容性較好,但包裹後更好。
       孔徑與表面積是影響樹脂吸附特性的兩個重要因素。所以在制備過程中調節樹脂的孔徑大小與比表面積大小改善吸附效果,並可通過改變系統內的親水、疏水平衡條件而達到吸附增加與解吸附的作用。
       樹脂吸附直接與血液接觸可能會導致有形成分的變化特別是血小板減少,國外Ronenboum報道單次吸附後可降低血小板高達50%。這在急性藥物中毒患者關系可能不大,因為這些患者多沒有重要髒器功能衰竭,也沒有凝血機制異常;但是對于暴發性肝炎肝功能衰竭或尿毒癥患者,此時的血小板減少有可能引起嚴重的臨床病理過程,但包裹後血小板減少可明顯減輕。
       (三)碳化樹脂       
       又稱球形活性炭。是近年研制的新型吸附劑,基本分子骨架與活性炭相似,對水溶性的極性物質與脂溶性物質均有良好的吸附能力。外形呈球型,表面光滑,比表面積高達1000-1600m2/g,具備了活性炭與樹脂的結構與吸附特性,可以不經包裹直接與血液進行吸附反應。
       (四)陽離子型吸附劑
       吸附劑表面帶有一些陽離子功能基團如固定有多黏菌素的縴維載體(PMX-F)、聚乙烯 胺(PEI)與二乙烯二胺(DEAE)等陽離子修飾包裹的縴維素珠、瓊脂糖、 土、樹脂等,對血液中帶陰離子的溶質成分具有較好的吸附能力如內毒素等。
       (五)免疫吸附劑
       常用的免疫吸附劑有金黃色葡萄球菌蛋白A、抗人免疫球蛋白抗體、補體C1q、疏水性氨基酸、硫酸葡聚糖、已二異氰酸酯、合成多 (如乙 膽堿受體多 ),在制備過程中將這些吸附劑交聯固定在載體分子上,而後者多為瓊脂糖、聚乙烯醇、縴維素、聚丙烯 胺等。
       1、抗原抗體結合型吸附劑    將抗原結合在固定載體上,吸附血液中相應的抗體或免疫復合物的一種方法。
       (1)重癥肌無力︰采用乙 膽鹼受體?183-200片段結構制備的多 作為抗原,特異性吸附患者血液中的抗乙 膽鹼受體抗體,而不干擾正常免疫球蛋白。
       (2)天皰瘡︰采用天皰瘡抗原41-59片段制備的多 ,可特異性清除血清中天皰瘡患者血清中的抗PVA抗體。
       (3)抗排異︰采用人工合成的Gal1?1-3Gal半抗原以共價鍵交聯至可變形的親水性聚合物作用基質,再共價結合至大孔玻璃珠上制備成免疫吸附柱,可特異性清除抗Gal抗體。為異種器官移植的臨床應用奠定基。 蛭 al?1-3Gal抗原決定簇抗體(抗Gal抗體)是導致人與動物間異種器官移植超急性排斥反應的重要原因之一。
       以上為固定抗原的吸附劑型。
       (4)固定抗體型︰指將抗體固定在載體上,吸附相應的抗原的方法。例如,將羊抗人Ig-抗體,以共價鍵形式交聯于瓊脂糖凝膠制成的吸附柱上。該方法需要直接獲取特異性針對體內致病因子的抗體,所以臨床應用有限,目前主要用于清除低密度脂蛋白、抗HLA抗體、自身抗體性疾病。該方法Ig的清除率高達97%(但對不同亞型的親合力不變化),對IgM、IgA清除率較低,不足30%。當吸附飽和後,用pH2.8的甘氨酸緩沖液進行洗脫,再經磷酸鹽-生理鹽水緩沖液沖洗,即可重復應用。
       2、補體結合型      主要應用于系統性紅斑狼瘡等自身免疫性疾病。C1q是補體活化經典途徑中的重要組成成分,具有一個膠原樣片段,可吸附含有IgG與IgM的免疫復合物、縴維蛋白原、縴維連接蛋白、DNA、C反應蛋白、核小體、脂多糖、多種病毒蛋白、抗C1q抗體及其抗原抗體復合物。
       3、Fc結合型      如金黃色葡萄球菌蛋白A吸附劑,可結合免疫球蛋白中的IgG1、IgG2、IgG4、Fc片段,還可以非免疫反應方式結合IgG3、IgM、IgA、Fab片段,此柱也可重復應用。對血漿中的正常免疫球蛋白影響較小。
       4、靜電結合型      指吸附劑與被吸附物質以靜電作用相結合並清除出體內的方法。
       (1)硫酸葡聚糖︰因為該分子內含有多聚陰離子,故可以交聯至縴維素珠制備的免疫吸附柱上。可有效地清除抗ds-DNA抗體、抗磷脂抗體、低密度脂蛋白、抗凝血黴III、C3a。主要的不良反應是過敏反應,特別是在應用ACEI的患者。可重復應用。
       (2)白蛋白︰人血清白蛋白分子內含有較多的陰離子基團,故可共價交聯至大孔徑的聚甲基丙烯酸酯珠上。可清除脂多糖、脂質A、細胞因子如TNF?及IL6等、胰島素、前炎癥因子。
       5、疏水結合型    此法是將苯丙氨酸或色氨酸交聯于含有微孔結構的聚乙烯醇凝膠的羥基上。通過疏水方式相對特異性地清除致病因子。為一次性應用吸附柱。一次可處理2.5L血漿,不良反應較少,但治療量過大時可出現腹瀉或休克等。色氨酸吸附可用于重癥肌無力、Fisher病等。苯丙氨酸吸附劑主要應用于系統性紅斑狼瘡、類風濕性關節炎。