Гемосорбенты: материалы, структура и физико-химические свойства. Обзор

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В обзоре обобщены физико-химические свойства, характеристики селективных, неселективных и мультимодальных гемосорбентов и систем для сорбции, разрешенных к применению в РФ в сравнении с другими применяемыми в медицинской практике материалами. Основную долю среди исследуемых материалов для экстракорпоральной очистки крови занимают сорбенты на основе углерода, природных и синтетических полимеров. Продолжаются исследования по расширению видов материалов для гемосорбции, методик синтеза, улучшению их физико-химических свойств и структуры, повышению адсорбционных характеристик, селективности и биосовместимости. Среди способов синтеза новых сорбентов выделяют методы функционализации поверхности различными специфическими веществами (лигандами) уже известных гемосорбентов или новых разработанных матриц различной природы. В обзоре представлены литературные данные по созданию новых материалов для гемосорбции за последние 5 лет в России и за рубежом. Показан опыт успешного применения методов экстракорпорального очищения крови с помощью сорбентов как отдельно, так и в сочетании с другими методами для лечения пациентов с COVID-19.

Full Text

Restricted Access

About the authors

А. В. Седанова

Институт катализа СО РАН

Email: medugli@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Russian Federation, ул. Нефтезаводская, 54, Омск – 40, 644040

Н. В. Корниенко

Институт катализа СО РАН

Email: medugli@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Russian Federation, ул. Нефтезаводская, 54, Омск – 40, 644040

Л. Г. Пьянова

Институт катализа СО РАН

Email: medugli@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Russian Federation, ул. Нефтезаводская, 54, Омск – 40, 644040

М. С. Делягина

Институт катализа СО РАН

Author for correspondence.
Email: medugli@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Russian Federation, ул. Нефтезаводская, 54, Омск – 40, 644040

А. В. Лавренов

Институт катализа СО РАН

Email: medugli@ihcp.ru

Центр новых химических технологий

Russian Federation, ул. Нефтезаводская, 54, Омск – 40, 644040

References

  1. Mott V.L., Finley V., Truslow J. et al. // Artif. Organs. 2020. V. 44. № 7. P. 753–763.
  2. Kasimov N.A., Sadikov R.A., Khakimov D.M. et al. // New Day in Medicine. 2021. № 1(33). P. 243–250.
  3. Рачковская Л.Н., Летягин А.Ю., Бурмистров В.А. и др. // Сибирский научный медицинский журнал. 2015. Т. 35. № 2. С. 47–54.
  4. Фомин А.М. // Токсикологический вестник. 2020. № 3. С. 14–18.
  5. Kirichuk O.P., Mayevskaya E.N., Burkova N.V., et al. // Cell and Tissue Biology. 2020. V. 14. № 3. P. 202–208.
  6. Афанасьева М.И., Дмитриева О.А., Афанасьева О.И. и др. // Кардиологический вестник. 2019. № 3. С. 26–32.
  7. Nuraly A., Akhnazarov S., Apaydin-Varol E. et al. // Revista Materia. 2020. V. 25. № 4. Р. 1–7.
  8. Lykov A.P., Opoku M., Rachkovskaya L.N. et al. // Nanotechnol. Russia. 2022. № 17. Р. 219–226.
  9. Baranwal J., Barse B., Fais A. et al. // Polymers. 2022. № 14. Р. 983–1005.
  10. Dworak A., Utrata-Wesołek A., Otulakowski Ł. et al. // Polymers. 2019. V. 64. № 10. Р. 645–655.
  11. Dou W., Wang J., Yao Z. et al. // Mater. Adv. 2022. № 3. Р. 918–930.
  12. Касимов Н.А. // Журнал теоретической и клинической медицины. 2021. № 2. С. 9–12.
  13. Ankawi G., Fan W., Pomarè Montin D. et al. // Blood Purif. 2019. V. 47. № 1–3. P. 94–100.
  14. Snezhkova E., Redl H., Grillari J. et al. // Journal of Carbon Research. 2023. V. 9. № 3. Art. 72.
  15. Жандосов Ж.М., Хоуэлл К.А., Байменов А.Ж. и др. // Вестн. Казахского национального мед. унив-та. 2020. № 4. С. 429–433.
  16. Li Z., Huang X., Wu K. et al. // Mater. Sci. Eng. C Mater. Biol. Appl. 2020. V. 106. Art. 110282.
  17. Kim Y., Patel R., Kulkarni C.V. et al. // Gels. 2023. V. 9. № 12. P. 967–988.
  18. Tang T., Li X., Xu Y. et al. // Colloids Surf B Biointerfaces. 2011. V. 84. № 2. P. 571–578.
  19. Kang J.H., Super M., Yung C.W. et al. // Nat .Med. 2014. V. 20. № 10. P.1211–1216.
  20. Li Q., Zhang L. // CIESC Journal. 2020. V. 71 (S2). P.12–23.
  21. Wu S., Yue P., Ma Y. et al. // Adv .Mater. 2023. V. 11. Art. 2305152.
  22. Cai N., Li Q., Zhang J. et al. // J. Colloid Interface Sci. 2017. V. 503. P. 168–177.
  23. Ingavle G.C., Baillie L.W., Zheng Y. et al. // Biomaterials. 2015. V. 50. P. 140–153.
  24. Damianaki A., Stambolliu E., Alexakou Z. et al. // Kidney Res. Clin. Pract. 2023. V. 42. P. 298–311.
  25. Ronco C., Bellomo R. // Crit Care. 2022. V. 26. № 1. P. 135–147.
  26. Федеральная служба по надзору в сфере здравоохранения [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://roszdravnadzor.gov.ru/services/misearch.
  27. Комов В.В., Каблашова Н.А., Компанеец И.А. и др. // Вестн. Российской академии медицинских наук. 2010. № 1. С.12–18.
  28. Anisimova N.Y., Spirina T.S., Titov K.S. et al. // Bull. Exp. Biol. Med. 2011. V. 151. № 2. P. 273–274.
  29. Valueva T.A, Valuev I.L, Vanchugova L.V. et al. // Prikl. Biokhim. Mikrobiol. 2014. V. 50. № 1. P. 108–111.
  30. Бакалинская О.Н., Коваль Н.М., Картель Н.Т. // Эфферентная терапия. 2005. Т. 11. № 1. С. 33–39.
  31. Сергиенко В.И., Петросян Э.А., Оноприев В.И. и др. // Общая реаниматология. 2007. Т. 3. № 2. С. 39–42.
  32. Петросян Э.А., Оноприев В.И., Лайпанов X.И. и др. // Кубанский науч. мед. вестн. 2006. № 3–4. С. 97–100.
  33. Нуралиев М.А., Исмаилов Е.Л., Ералина С.Н. и др. // Вестник. 2016. № 1. С. 44–49.
  34. Бородин Ю.И., Коненков В.И., Пармон В.Н. и др. // Успехи совр. биол. 2014. Т. 134. № 3. С. 236–248.
  35. Морозова А.А. , Ананьева Н.В., Масько А.А. // Химико-фарм. журнал. 2000. № 5. С.44–46.
  36. Якубцевич Р.Э., Предко В.А., Спас В.В. и др. // Анестезиол. и реаним. 2015. Т. 60. № 5. С. 67–70.
  37. Кильдебекова Р.Н. Методы детоксикации в клинической токсикологии: учеб.-метод. пособие. 2012. 88 с.
  38. Zheng Y. Activated carbon & carbon-cryogel composites for haemoperfusion based applications. 2013. 283 p.
  39. Рудковский А.В., Еремина А.О., Таран О.П. // Вестн. Томского гос.унив-та. Химия. 2021. № 22. С. 24–37.
  40. Кузнецов С.И., Киричук О.П., Буркова Н.В. и др. // Трансляционная медицина. 2021. Т. 8. № 5. С. 57–66.
  41. Королев М.А., Рачковская Л.Н., Коненков В.И. и др. // Сибирский науч. мед. журнал. 2020. Т. 40. № 2. С. 40–46.
  42. Суровикин В.Ф., Пьянова Л.Г., Лузянина Л.С. // Российский хим. журн. 2007. Т.LI. №5. С. 159–165.
  43. Ash SR. // Artif Organs. 2022. V. 46. № 4. P. 715–719.
  44. Van Gelder M.K., Mihaila S.M., Jansen J. // Expert Rev. Med. Devices. 2018. V. 15. P. 323–336.
  45. Reiter K., Bordoni V., Galloni E.et al. // Blood Purification. 2002. V. 20. № 4. P. 380–388.
  46. Segev G, Cowgill LD. // J. Vet. Emerg. Crit. Care. 2018. V. 28. № 2. P. 163–167.
  47. Wang L.J., Eric N., Yu M.M. et al. // World J. Emerg. Med. 2013. V. 4. № 4. P. 290–293.
  48. Mikhalovsky S.V. // Perfusion. 2003. V. 18. P. 47–54.
  49. Weber C., Rajnoch C., Loth F., et al. // Int. J. Artif. Organs. 1994. V. 17. № 11. P. 595–602.
  50. Brandl M., Hartmann J., Posnicek T. et al. // International Conference on Biocomputation, Bioinformatics, and Biomedical Technologies. Bucharest. Romania. 2008. P. 120–124.
  51. Ghosh U., Weber A.S., Jensen J.N. et al. // Water Environ. Res. 1999. V. 71. № 2. P. 232–240.
  52. Bobeck J.D., Cipoletti J.J., Wexler M. // Kidney Int. Suppl. 1978. V. 8. P. 163–169.
  53. Okuno T., Yoshida Y., Takaki Y. et al. // Ther Apher Dial. 2019. V. 23. № 3. P. 210–216.
  54. Ikonomov V., Samtleben W., Schmidt B. et al. // Int. J. Artif. Organs. 1992. V. 15. P. 312–319.
  55. Долгих В.Т. , Лихолобов В.А. , Пьянова Л.Г. и др. Углеродные сорбенты: технология получения и применения их в медицинской практике. Монография: Издательство ИП Макшеевой Е. А. 2018. 156 c.
  56. Научно-производственное предприятие БИОТЕХ-М [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://www.gemos.ru/.
  57. Громов М.И., Пивоварова Л.П., Шляпников С.А. и др. // Журнал инфекции в хирургии. 2015. Т. 13. № 3. С. 15–18.
  58. Анисимова Н.Ю., Даванков В.А., Будник М.И. и др. // Вестн. Адыгейского унив-та. Серия 4: естественно-математические и технические науки. 2011. № 1. С. 93–100.
  59. Morozov A.S., Kopitsyna M.N., Bessonov I.V. et al. // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2016. V. 90. № 12. P. 2465–2470.
  60. Анисимова Н.Ю., Должикова Ю.И., Даванков В.А. и др. // Российский биотерапевтический журнал. 2012. Т. 11. № 1. С. 23–27.
  61. Кирковский В.В., Колесникова И.Г., Лобачева Г.А. и др.// Неотложная медицинская помощь. Журнал им. Н. В. Склифосовского. 2016. № 2. С. 16–19.
  62. НП ОДО ФАРМАВИТ [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://farmavit.by/.
  63. Введенский Д.В., Кирковский В.В., Голубович В.П. и др. // Вестн. Российской академии медицинских наук. 2009. № 10. С. 40–43
  64. Белявский Н.В., Якубцевич Р.Э., Курбат М.Н. // Журн.Гродненского гос. мед. унив-та. 2022. Т. 20. № 3. С. 330–334.
  65. Кирковский В.В., Дзядзько А.М., Гапанович В.Н. и др. // Здравоохранение (Минск). 2019. № 5. С. 51–55.
  66. Griskevicius A., Audzijoniene J., Griskevicius L. et al. // Transfus. Apher. Sci. 2013. V. 48. № 2. P. 183.
  67. Гендель Л.Л., Соколов А.А., Губанова С.Н. и др. // Вестн. анестезиол. и реаним. 2017. Т. 14. № 5. С. 42–50.
  68. Otto C., Kern P., Bambauer R. et al. // Artif. Organs. 2003. V. 27. P. 1116–1122.
  69. Афанасьева O.K., Алтынова Е.В., Болдырев А.Г. и др. // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2006. Т. 142. № 11. С. 532–536.
  70. Asahi T, Yamamoto T, Kutsuki H. // Ther. Apher. Dial. 2003. V. 7. № 1. P.73–77.
  71. Hirata N, Kuriyama T, Yamawaki N. // Ther. Apher. Dial. 2003. V. 7 № 1. P. 85–90.
  72. Рябцева Т.В., Макаревич Д.А., Старостин А.В. // Сорбционные и хроматографические процессы. 2021. Т. 21. № 4. С. 577–583.
  73. Научно-производственная фирма ПОКАРД [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://pocard.ru/.
  74. Дмитриева О.А., Овчинникова Е.Д., Уткина Е.А. и др. // Acta Naturae. 2021. Т. 13. № 4. С. 47–52.
  75. Уткина Е.А., Афанасьева О.И., Ежов М.В. и др. // Клиническая лабораторная диагностика. 2016. Т. 61. № 8. С. 461–466.
  76. Карандин В.И., Рожков А.Г., Шкловский Б.Л. и др. // Госпитальная медицина: наука и практика. 2018. Т. 1. № 3. С. 45–52.
  77. Gendel L.L., Sokolov А.А., Gubanova S.N. et al. // Messenger of anesthesiology and resuscitation. 2017. V. 14. № 5. P. 42–50.
  78. Malard B., Lambert C., Kellum J.A. // Intensive Care Medicine Experimental. 2018. V. 6. P. 1–13.
  79. Krenn C.G, Steltzer H. // Med. Klin. Intensivmed Notfmed. 2021. V.116. № 5. P. 449–453.
  80. Рубцов М.С., Шукевич Д.Л. // Анестезиология и реаниматология. 2019. №4. С. 20–30.
  81. Tomoharu S., Toru M., Naomi Kitamura et al. // Transfus. Apher. Sci. 2017. V. 56. № 5. P. 682–688.
  82. Ken-ichi S., Ryotaro T., Kumiko T. et al. // Colloids Surf. B. 2012. V. 90. P. 58–61.
  83. Shimizu T., Miyake T., Tani M. // Ann. Gastroenterol. Surg. 2017. V. 1. № 2. P. 105–113.
  84. Chew C.H., Cheng L.W., W. T. Huang et al. // J. Biomed. Mater. Res. Part B. Appl. Biomater. 2020. V. 108. P. 2903–2911.
  85. De Rosa S., Samoni S., Ronco C. // Blood Purif. 2020. V. 49. № 4. P. 502–508.
  86. Mehta Y, Mehta C, Kumar A. et al. // World J. Crit. Care Med. 2020. V. 9. № 1. P. 1–12.
  87. Köhler T, Schwier E, Praxenthaler J. et al. // Int. J Mol. Sci. 2021. V. 22. № 23. Art. 12786.
  88. Gong A, Li Y, Yang M. et al. // J Clin. Med. 2024. V.13, No 3. P. 763.
  89. Morris C, Gray L, Giovannelli M. // J. Intensive Care Soc. 2015. V. 16. № 3. P.257–264.
  90. Фомин А.М., Лобаков А.И., Титова Г.В. и др. // Альманах клинич. мед. 2015. № 40. С. 101–108.
  91. Takenaka Y. // Therapeutic Apheresis. 1998. V. 2. № 2. P. 129–133.
  92. Adani G.L., Lorenzin D., Currò G. et al. // Transplant Proc. 2007. V. 39. № 6. P. 1904–1906.
  93. Фомин А.М. // Вестник анестезиол. и реаним. 2021. Т. 18. № 5. С. 40–46.
  94. Holz R., Christidis G., Walther J. et al. // Zeitschrift Für Gastroenterologie. 2016. V. 54. P. 8–15.
  95. Dos Santos MMO, de Menezes LHS, do Espirito Santo EL et al. // Food Sci Biotechnol. 2022 . V. 32. № 5. P. 689–696.
  96. Marcello M., Lorenzin A., De Cal M. et al. //Blood Purif. 2023. V. 52. № 4. P. 345–351.
  97. Li M., Wang Z., Wang Y. et al. // Exp. Ther. Med. 2016. V. 12. № 4. P. 2582–2584.
  98. Lei Y., Liang Y., Zhang X. et al. // Clinical Case Reports. 2021. V. 9. № 12. P. 05220–05225.
  99. Ярустовский М.Б., Абрамян М.В., Кротенко Н.П. и др. // Анестезиол. и реаним. 2015. Т. 60. № 5. С. 75–80.
  100. Donati G, Angeletti A, Gasperoni L. et al. // J. Nephrol. 2021. V. 34. № 1. P. 77–88.
  101. Сорбционные технологии очищения крови АО Эфферон [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://efferon.ru/.
  102. Бессонов И. В., Морозов А. С., Копицына М. Н. Патент РФ 2653125, 2018.
  103. Ушакова Н.Д., Тихонова С.Н., Розенко Д.А. // Общая реаниматология. 2020. Т. 16. № 4. С. 14–20.
  104. Бабаев М.А., Дымова О.В., Матвеева Н.А. и др. // Анестезиол. и реаним. (Медиа Сфера). 2021. № 5. С. 40–47.
  105. Магомедов М.А., Ким Т.Г., Масолитин С.В. и др. //Общая реаниматология. 2020. Т. 16. № 6. С. 31–53.
  106. Рей С.И., Кулабухов В.В., Попов А.Ю. и др. // Вестн. интенсивной терапии им. А. И. Салтанова. 2023. № 4. С. 60–71.
  107. Громов М.И., Пивоварова Л.П., Осипова И.В. и др. // Вестн. хирургии им. И. И. Грекова. 2022. Т. 181. № 2. С. 76–81.
  108. Полушин Ю.С., Соколов Д.В., Древаль Р.О. и др. // Вестн. анестезиол. и реаним. 2023. Т. 20. № 1. С. 6–16.
  109. Dou W., Wang J., Yao Z. et al. // Materials Advances. 2022. V. 3. P. 918–930.
  110. Damianaki A., Stambolliu E., Alexakou Z. et al. // Kidney Res. Clin. Pract. 2023. V. 42. P. 298–311.
  111. Ортиков Н.Т., Джалилов А.Т., Каримов М.У. // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2020. Т. 12. № 81.
  112. Жандосов Ж.М., Хоуэлл К.А., Байменов А.Ж. и др. // Вестн. Казахского национального мед. унив-та. 2020. № 4. С. 429–433
  113. Валуев И.Л., Ванчугова Л.В., Обыденнова И.В. и др. // Высокомол. соедин. Сер. Б. 2022. Т. 64. № 3. С. 234–237.
  114. Сарымсаков А.А., Ярматов С.С., Юнусов Х.Э. // Журнал прикладной химии. 2022. Т. 95. № 7. С. 894–901.
  115. Кузнецов С.И., Киричук О.П., Буркова Н.В. и др. // Трансляционная медицина. 2021. Т. 8, № 5. С. 57–66.
  116. Рачковская Л. Н., Момот А. П., Рачковский Э. Э. и др. Патент РФ 2797212, 2023.
  117. Макаревич Д.А., Рябцева Т.В., Дусь Д. Д. // Биохимические исследования в медицине : сборник материалов Международной научной конференции, посвященной 100-летию кафедры биологической химии БГМ У. Минск. 06 октября 2023 года. Минск: Белорусский гос. мед. унив-т. 2023. С. 157–161.
  118. Рябцева Т.В., Таганович А.Д., Макаревич Д.А. // Медико-биолог. пробл. жизнед. 2022. № 2(28). С. 99–104
  119. Голубева О.Ю., Аликина Ю.А., Бразовская Е.Ю. // Труды Кольского науч.центра РА Н. Сер.: Технические науки. 2023. Т. 14. № 1. С. 74–80.
  120. Chai Y., Liu Z., Du Y. et al. // Bioact. Mater. 2021. V. 6. № 12. P. 4772–4785.
  121. Zhao R., Ma T., Cui F. et al. // Adv. Sci. (Weinh). 2020. V. 7. № 23. Art. 2001899.
  122. Liu Y., Peng X. // Front Chem. 2022. V. 9. P. 789814–789828.
  123. Якубцевич Р.Э., Ракашевич Д.Н., Невгень И.Н. // Изв. Национальной АН Беларуси. Сер. мед. наук. 2022. Т. 19. № 1. С. 112–119.
  124. Ракашевич Д.Н., Якубцевич Р.Э., Парфинович И.А. и др. // Журн. Гродненского гос. мед. унив-та. 2023. Т. 21. № 3. С. 250–261.
  125. Соколов А.А., Соколов Д.В., Певзнер Д.В. и др. // Вестн. анестезиол. и реаним. 2020. Т. 17. № 4. С. 31–40.
  126. Якубцевич Р.Э., Ракашевич Д.Н. // Общая реаним. 2022. Т. 18. № 5. С. 10–17.
  127. Ратников В.А., Щеглов А.Н., Абрамовский С.В. и др. // Общая реаним. 2023. Т. 19. № 1. С. 20–26.
  128. Якубцевич Р.Э., Ракашевич Д.Н., Протасевич П.П. и др. // Журн. Гродненского гос. мед. ун-та. 2021. Т. 19. № 2. С. 159–165.
  129. Kuwana T., Kinoshita K., Ihara S. et al. // Infect. Drug Resist. 2022. V. 15. P. 4819–4828.
  130. Katagiri D., Ishikane M., Asai Y. et al. // J. Clin. Apher. 2021. V. 36. № 3. P. 313–321.
  131. Ruiz-Rodríguez J.C, Molnar Z, Deliargyris E.N. et al. // Crit Care Res Pract. 2021. V. 17. Art. 7769516.
  132. Wei S., Zhang Y., Zhai K. et al. // Front Immunol. 2023. V. 14. Art. 1067214.
  133. Stockmann H., Thelen P., Stroben F. et al. // Crit. Care Med. 2022. V. 50. № 6. P. 964–976.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. View of the finished medical product “Carbon hemosorbent in sterile physiological solution VNIITU-1” (a), electron microscopic image of a spherical sorbent granule (b) and a column for hemosorption “Hemos-KS” containing the VNIITU-1 hemosorbent (c)

Download (26KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. External appearance of granules of carbon sorbent VNIITU-1 (magnification 30 times, (a)) and sorbent Styrosorb-514 (b)

Download (26KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The structure of the sorption column: a) the structure of the sorbent; b) the structural components of the sorbent [73]

Download (26KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Design (a) and operating principle (b) of the Toraymyxin™ column

Download (74KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. External appearance (a) and internal structure (b) of CytoSorb sorbent granules [89]

Download (33KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Electron microscopic images of a granule (a) and surface (b) of the Plasorba BR-350 sorbent

Download (36KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Schematic structure and mechanism of action of the BS330 column [95]

Download (23KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. The structure and operating principle of the Efferon® column

Download (23KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences