УСПЕХИ СОВРЕМЕННОЙ БИОЛОГИИ, 2014, том 134, № 3, с. 236-248
УДК 667.092.89:66.081+612.42 +612.181
БИОЛОГИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СОРБЕНТОВ И ПЕРСПЕКТИВЫ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ
© 2014 г. Ю. И. Бородин1, В. И. Коненков1, В. Н. Пармон2, М. С. Любарский1, Л. Н. Рачковская1 *, Н. П. Бгатова1, А. Ю. Летягин1
Научно-исследовательский институт клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН, Новосибирск 2Институт катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, Новосибирск E-mail: noolit@soramn.ru
Приведены результаты многолетних экспериментальных и клинических исследований биологических свойств сорбентов, в частности, углеродминерального сорбента СУМС-1, разработанного и детально исследованного в ИК им. Г.К. Борескова СО РАН и НИИКЭЛ СО РАМН. Представлены сведения о существующих сорбционных материалах для медицины и их физико-химических свойствах. Отражена перспектива создания селективных сорбентов нового поколения с модифицированной поверхностью. Описаны технологии применения сорбентов - гемосорбция, энтеросорбция и аппликационная сорбция. Обсуждаются механизмы биологического действия сорбентов, исходя из представленной концепции о дренажно-детоксикационной функции лимфатической системы и сорбентах как ее синергистах. Выявлены новые свойства СУМС-1, отражающие взаимодействие между сорбентом и биологическими структурами. Показано, что использование СУМС-1 способствует не только выведению эндо- и экзотоксинов, но и оказывает влияние на структурную организацию органов лимфоидной системы. Отмечено, что сорбенты, в зависимости от условий применения, могут оказывать лимфопротективное, лимфостимулирующее или лимфокорригирую-щее действие.
Ключевые слова: сорбенты, лимфатическая система, профилактика, лечение.
ВВЕДЕНИЕ
Решение проблемы сохранения и восстановления здоровья населения определяется адекватностью предпринимаемых и реализуемых мер как на уровне отдельных регионов, так и всей страны. Успешность реализации оздоровительных мероприятий определяется наличием комплексного, системного подхода и научно-методического сопровождения. Несмотря на достигнутые успехи, сохраняются отрицательные тенденции в состоянии здоровья населения (Бородин, 2009; Бородин и др., 2010). Проблема усугубляется накоплением во внутренней среде организма токсических продуктов из-за нарушения метаболизма на фоне болезни, стресса или неполной инактивации токсических веществ, поступающих из внешней среды. Поэтому необходимо совершенствовать методы диагностики, профилактики и лечения, а также разработки и внедрения комплексных технологий коррекции состояния организма. Одним из методов является использование сорб-ционных материалов в рамках концепции лимфо-санации и детоксикации, основанной на понимании протективной роли лимфатической системы.
Согласно данной концепции лимфатическая система рассматривается как интегративная система, основной функцией которой является поддержание постоянства внутренней среды организма -эндоэкологического пространства - микросреды, которая окружает клетку и обеспечивает пластические, энергетические и выделительные возможности последней (Бородин, 2009). Функции лимфатической системы можно охарактеризовать как защитные (протективные) (Коненков, 2009). Исследования показали, что сорбенты являются партнерами-синергистами лимфатической системы как лимфопротекторы и лимфокорректоры. Методы лимфосанации с применением сорбентов многообразны (энтеросорбция, гемосорбция, аппликационная сорбция), они не составляют альтернативу патогенетической терапии, но могут применяться наряду с патогенетическим лечением как некая фоновая, оздоровительная медицина, направленная на стимуляцию собственных защитных сил организма. В ряде случаев методы эндоэкологической реабилитации с помощью лимфосанации приобретают характер патогенетической терапии. С этих позиций проводятся фундаментальные и прикладные исследования в
области хирургии, терапии, гинекологии. С применением сорбентов разработана и внедряется в практическую медицину программа эндоэкологи-ческой реабилитации с включением сорбентов как протекторов функций органов и систем организма (Бородин и др., 2004). Использование фоновой сорбционной терапии позволяет осуществлять профилактику экологозависимых заболеваний путем связывания на поверхности сорбентов ксенобиотиков, аллергенов, токсических метаболитов, предотвращая всасывание и прерывая путь их циркуляции, корригировать патологию органов пищеварительной системы, нарушение обмена, уменьшать эндогенную интоксикацию. В настоящем обзоре представлены сведения о медицинских сорбентах, технологиях их применения, экспериментальных и клинических результатах, свидетельствующих об эффективности использования сорбентов не только в лечебных целях, но и в целях профилактики и восстановления.
СОРБЕНТЫ КАК СИНЕРГИСТЫ ЗАЩИТНЫХ БАРЬЕРОВ ОРГАНИЗМА
Естественные защитные барьеры организма не всегда справляются с токсической нагрузкой, что ведет к нарушению гомеостаза организма. Исследования показали, что в этом случае развивается дисбаланс в структурно-функциональных взаимоотношениях органов эндокринной системы (гипофиз, надпочечники), гипоталамуса, органов детоксикации - печени, почек, легких. В результате возникает дезадаптация - состояние, которое называют эндогенной интоксикацией (ЭИ) и которое рассматривается как синдром, характерный для большинства патологий (Беляков и др., 1997). Перечень образующихся в организме эндогенных токсинов весьма разнообразен и они негативно влияют на органы, клетки и субклеточные структуры, хотя природа изначально создала механизмы защиты внутренней среды организма (Жол-нин, 2001). Важной системой защиты организма, распознающей и инактивирующей токсические агенты, является иммунная система, представляющая собой органы центрального и периферического иммунитета: вилочковая железа, костный мозг, лимфоидные образования (селезенка, лимфатические узлы и др.), иммунокомпетентные клетки (Михайленко и др., 2005). Не менее важную защитную роль при взаимодействии внутренней среды организма и внешней среды играет лимфатическая система (Бородин и др., 2006). В настоящее время разработаны методы управления дренажно-детоксикационной и иммунной
функциями лимфатической системы: лимфости-муляция, лимфокоррекция и лимфопротекция. Обоснование развиваемых подходов базируется на анатомо-физиологическом представлении о структуре и функции лимфатического региона и сопряженных с ним систем. Концепция дренаж-но-детоксикационной функции лимфатического региона стала теоретической основой для разработки методов лимфосанации, в том числе эффективной многоуровневой лимфодетоксикации (Бородин и др., 1997). Дренаж эндоэкологического пространства с его непрерывно изменяющимся биофизическим, биохимическим и антигенным содержимым требует столь же непрерывного и многоуровневого биофизического, биохимического и иммунного контроля. Такими контролирующими структурами выступают лимфоидные органы разных уровней (скопления лимфоидной ткани, лимфатические узлы). В этих лимфоид-ных образованиях осуществляется перманентная естественная лимфодетоксикация, реализуемая через процессы адсорбции, фильтрации, эндо- и экзоцитоза, биотрансформации веществ и иммунной обработки антигенного материала (Бородин, 2000). От эффективности естественной лимфодетоксикации зависит реализация постоянно протекающих в организме процессов пато- и саногенеза. Очевидно, что возникновение, развитие и генерализация эндотоксикоза обусловлены эффективностью лимфодетоксикации. Так как эн-до(экзо)токсикоз сопровождает большинство заболеваний, понятна важная роль лимфатической системы и ее синергистов - сорбентов, обеспечивающих выведение из организма накопившихся токсичных продуктов экзо- и эндогенной природы. К технологиям с применением сорбентов относятся: гемо-, лимфо-, плазмо-, ликворосорбция, энтеросорбция, иммуносорбция, аппликационная сорбция (Беляков и др., 1997). Накоплен большой клинический опыт использования сорбентов в различных областях медицины. В настоящее время становится очевидной эффективность применения методов адсорбции.
МЕДИЦИНСКИЕ СОРБЕНТЫ ДЛЯ ДЕТОКСИКАЦИИ
В медицине в основном используют активные угли (на основе каменных углей, торфа, карбони-зованных полимеров), углеродминеральные и минеральные сорбенты (в основном на основе оксидов алюминия и кремния), полимерные сорбенты. Сорбенты различаются гранулометрическим составом, размером (микро-, мезо- , макропоры) и объемом пор, удельной поверхностью, на которой
происходит адсорбция - концентрирование токсических продуктов различной природы (Николаев и др., 1982; Джиордано, 1989; Лопаткин, Лопухин, 1989; Беляков и др., 1997; Фенелонов, 1995, 2004). В процессах массопереноса пространство сообщающихся пор разных размеров имеет решающую роль. Радиус микропор составляет менее 1.5 нм, а поверхность их достигает 1000 м2/г. Энергия адсорбции в микропорах значительно выше, чем при адсорбции в мезо- и макропорах, что обусловливает высокую сорбционную активность в области небольших концентраций извлекаемого вещества. Мезопоры (переходные поры) имеют эффективные радиусы 1.5-100 нм, поверхность таких сорбентов может достигать 200-400 м2/г. Мезопоры заполняются при больших концентрациях извлекаемого вещества. Макропоры имеют средние радиусы свыше 100 нм и удельную поверхность до 2 м 2/г. Малая величина поверхности говорит о том, что макропоры не играют заметной роли в величине адсорбции и являются только транспортными порами для молекул небольших размеров, по которым адсорбируемые вещества проникают вглубь сорбента. Однако в случае крупных объектов, например, типа стафилококка (с диаметром от 0.6 до 1 мкм) именно в них и происходит адсорбция (Рачков-ская, 1996). Объем пор обычно применяемых в медицине сорбентов 0.2-1.5 см3/г (табл. 1). Для гемосорбции используют сорбенты с размером гранул 0.4-1 мм, для энтеросорбции - от 0.1 до 1 мм. Важным в выборе сорбентов является размерное соответствие пор определенного калибра молекулам заданного размера и формы (Картель, 1995). Между размером пор и молекулярной массой адсорбата существует линейная зависимость. Выб
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.