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体外吸附剂在治疗急性重症合并AKI和其他疾病患者中的作用

时间 :  2018-07-09

导读

        基于吸附的技术可以更有针对性地清除标准CRRT难以清除的特定化合物,因此通过吸附剂的血液灌流技术现在广泛地应用于危重病人,特别是脓毒症和系统性炎症患者。本文摘自维琴察国际肾病研究所(IRRIV)Claudio Ronco教授的新作《40 years of Continuous Renal Replacement Therapy》中《Membranes and Sorbents》部分内容,其综述了近40年来CRRT膜和体外吸附剂在治疗急性重症合并AKI和其他疾病患者中的作用。

 吸附剂

        CRRT和其他大多数血液净化技术主要是通过扩散和对流来实现溶质清除,在这些治疗模式中,吸附仅限于低分子量的多肽和蛋白质,而这些化合物的整体清除受到有效膜表面积的限制。尽管如此,因溶质的特性和透析膜的结构所带来的局限性仍然使吸附成为提供更大表面积和其他合适特性的滤器的一个有吸引力的选择。

        事实上,以吸附剂为基础的,以血液灌流形式为主的血液净化疗法,可以相对针对性地清除无法通过标准RRT技术清除的分子。血液灌流是将血液循环通过一个含有固体吸附剂的血液灌流器,可以通过将溶质分子结合到吸附剂颗粒上进行清除。

        在某些技术中,血浆先与血细胞分离,然后经过吸附剂表面进行吸附。在经过吸附器之后,血浆再与血细胞重新合成血液,这样红细胞、白细胞和血小板就不会接触到吸收剂表面,避免了生物不相容反应。在其他的吸附技术中,这种吸附剂材料是由一种特殊的涂层工艺制成的,它可以覆盖带有生物层的微粒,以减轻生物不相容现象。

吸附剂的技术要求

(1)有效的、生物相容性和安全的吸附剂; (2)具有适当设计和结构的吸附器;

(3)操作条件满足吸附剂比表面积的最大化利用。吸附材料可能是在自然界中天然物(如沸石)或合成物(例如,二乙烯基苯)。


        溶质吸附于多孔材料的过程中可以分为不同的步骤和机理:

(a)通过薄膜或边界层的扩散,以对流的方式对溶质进行外部质量转移;

(b)通过吸附剂的外表面对流到内部多孔结构的内部质量转移;

(c)溶质沿孔径内表面扩散;

(d)溶质吸附在多孔表面上,吸附机制涉及不同性质的物理化学力。总的溶质清除限速步骤主要是步骤b或d。


        一旦分子被带到吸收剂的表面,就会涉及到不同的化学和物理机制(图2):

?范德华力是一种相对较弱的力,而且通常是可逆的,这是由一个分子的电子和另一个分子的原子核之间的相互作用产生的。

?离子键是由带正电的和带负电的离子之间的静电吸引产生的;这是离子交换树脂的典型特征。

?疏水键是由吸附剂和溶质分子的亲脂疏水性亲和力产生的强结合力。

在危重疾病中使用吸附的原理

        血液灌流技术在药物和毒物中毒的治疗上已经使用了很多年,因为在中毒的情况下,有效的清除毒素是至关重要的。此外,血液灌流也被认为是清除血液透析不容易清除的分子的一种辅助手段。最近,随着疾病的病理生理学的不断提出和发展,血液灌流也开始应用于危重疾病、脓毒症和急性肾损伤的治疗。因为病理生理学认为,这些疾病的发生发展在许多情况下,是与血液循环中的分子密切相关的(例如,破坏性相关的分子模型;与病原体相关的分子模型)。通过体外血液净化来清除这些分子,可以提供许多潜在的益处。其中一种方法是使用选择性吸附剂来清除特定的分子。

        这种对血液净化概念的进一步研究,为吸附技术和体外血液净化的应用开辟了新的前景,特别是在脓毒症的领域。宿主对细菌入侵的细胞和体液反应会导致一系列的症状和器官障碍,这些症状是由血浆和组织中发现的化学物质引起的。在CRRT中,不同的炎性细胞因子(白介素-1、肿瘤坏死因子)和脂质介质(PAF)的清除率和清除率受到膜渗透性不足的阻碍。为了克服这些限制,提出了高容量血液滤过和高截止膜。后者仍在接受进一步的研究中,这既是因为潜在的益处,也是因为可能的缺陷(例如,白蛋白的过度泄漏)。

吸附剂具体模式

1、连续血浆滤过吸附(CPFA)

        CPFA是一种血液净化的混合模式。在此过程中,标准的CRRT与吸附相结合。通过血浆分离器与整个血液分离出血浆,血浆流经一个吸附器。在经过吸附器之后,血浆会回到血液循环,并重新构建成整个血液,再进行血液滤过或血液透析。这种方法的目的是试图增加对标准的RRT技术所不能清除的亲水性分子的清除。这样做的好处是排除了血细胞与吸附剂的接触,同时在非选择性清除不同的与脓毒症相关的介质后,将内源性血浆重新注入,而不需要供体血浆。该技术已广泛应用于脓毒症患者,研究结果表明能够恢复血流动力学稳定性。

2、血液灌流(HP)

        危重症领域使用的灌流产品主要有CytoSorbTM、多粘菌素B、HA330/HA380等,其主要通过生物亲和力、静电力及范德华力相对特异患者体内过度释放的炎症介质、内毒素等物质,达到控制疾病进展的目的。

总结

在过去的40年里,从技术角度看,基于吸附的血液灌流技术也从其他患者的应用中,不断发展应用于患有AKI和其他疾病的重症患者的治疗。随着对患者特征的进一步明确,对上述疾病的病理生理学的了解不断加深,吸附器的进一步改进是值得我们期待的。