Проблема создания эмульсий на основе перфторорганических соединений для медико-биологических целей разрабатывается учеными уже несколько десятилетий. Актуальным является получение перфторуглеродных эмульсий, которые бы максимально соответствовали следующим требованиям:
• высокая газотранспортная способность;
• стабильность;
• низкая реактогенность;
• отсутствие токсичности.
6. Получение эмульсий на основе перфторуглеродов. Перфторан
В начале 80-х в подмосковном Пущино был создан заменитель крови – перфторан . Результаты пробного применения нового препарата в клиниках (а затем и прямо на поле боя в Афганистане) превзошли все ожидания.
В начале 60-х американец Генри Словитер предложил использовать эмульсию перфторуглеродов (ПФУ) – веществ, основу молекул которых образуют атомы угрерода, а все оставшиеся свободными валентности заняты атомами фтора. К этому классу соединений относится, например, всем известный тефлон. Было известно, что они легко поглощают большие объемы любых газов и также легко расстаются с поглощенным. Они химически инертны и физиологически нейтральны. В воде они практически нерастворимы, но при добавке поверхностно-активных веществ могут образовывать эмульсии – взвеси мелких жидких частиц. Каждая такая частица – это окруженная одним слоем молекул ПАВ капелька жидкого перфторуглерода. В ней-то и растворяется кислород.
Работы с эмульсиями ПФУ начались в США и Японии еще в 1969 году, однако после первых неудач вышли из моды. В конце 70-х Академии наук было поручено в кратчайшие сроки создать отечественный перфторуглеродный кровезаменитель. Головным учреждением был определен Пущинский Институт биофизики, который (как и весь научный центр) возглавлял профессор Генрих Иваницкий. «Дело в том, что мы с самого начала сделали эмульсию очень тонкой – средний диаметр частиц в ней на порядок меньше, чем у эритроцита, - рассказывает Генрих Иваницкий. – Это было вызвано технологическими соображениями: ПФУ намного тяжелее воды; эмульсия, предоставленная самой себе, постепенно оседает и расслаивается, но чем меньше частицы, тем медленнее это происходит. Неожиданно оказалось, что при тяжелых травмах размер частиц часто имеет решающее значение. Организм реагирует на травму усилением кровоснабжения пораженного места. Однако возникающий при этом отек сдавливает мелкие капилляры, делая их непроходимыми для эритроцитов. Кислородное снабжение поврежденной ткани ухудшается, в ней накапливается молочная кислота – и капилляры сжимаются еще сильнее. Особенно быстро и страшно эта ловушка срабатывает при отеках мозга – самой чувствительной к кислородному голоданию ткани. Но маленькие, скользкие, невосприимчивые к физиологическим регуляторам капельки ПФУ-эмульсии разрывают этот порочный круг, проникая в задыхающуюся ткань при любом состоянии капилляров и принося ей спасительный кислород».
Другой постоянной угрозой при тяжелых механических травмах является жировая эмболия: попадающие в кровяное русло (прежде всего из костного мозга раздробленных костей) частицы жира все время норовят слипнуться, и образующиеся жировые капли часто закупоривают сосуды. Но если в кровь примешан перфторан , частицы с оболочкой из ПАВ и перфторуглеродым содержимым поглощают жир из крови. Вдобавок перфторан снижает вязкость крови, облегчая тем самым работу сердца (что в некоторых случаях тоже важно), и обладает еще целым рядом полезных эффектов. Все это вкупе с ожидаемыми достоинствами (заведомым отсутствием инфекции, иммунологической нейтральностью и т.д.) делало его незаменимым препаратом для скорой помощи, военной медицины, медицины катастроф.
Перфторан – единственный в мире разрешенный к клиническому применению кровезаменитель с газотранспортной функцией на основе перфторуглеродных соединений. Препарат обладает газотранспортными, реологическими, гемодинамическими, диуретическими, мембраностабилизирующими, кардиопротекторными и сорбционными свойствами.
Перфторан рекомендуется применять в качестве кровезаменителя с газотранспортной функцией при:
• острой и хронической гиповолемии (травматическом, геморрагическом, ожоговом и инфекционно-токсическом шоке, черепно-мозговой травме, операционной и послеоперационной гиповолемии),
• нарушениях микроциркуляции и периферического кровообращения (изменении тканевого метаболизма и газообмена, гнойно-септическом состоянии, инфекции, нарушении мозгового кровообращении, жировой эмболии),
• регионарной перфузии, лаваже легких, промывании гнойных ран брюшной и других полостей,
• для противоишемической защиты донорских органов (предварительная подготовка донора и реципиента).
Противопоказанием к применению перфторана является гемофилия; в период беременности и кормления грудью препарат можно применять только по жизненным показаниям.
При использовании перфторана возможны аллергические реакции (крапивница, кожный зуд, покраснение кожных покровов), учащение пульса, снижение артериального давления, повышение температуры, головная боль, боли за грудиной и в поясничной области, затруднение дыхания, анафилактоидные реакции. Частота возникновения неблагоприятных реакций – 1,8 %.
Перфторан следует хранить в замороженном состоянии при температуре от -4 до -18°С. В размороженном виде препарат можно хранить в холодильнике при температуре +4°С не более 2-х недель. Срок годности препарата: 3 года – при температуре от -4 до -18°С ; 2 недели – при температуре +4°С.
Как видно из описания препарата процент возникновения неблагоприятных последствий после использования очень мал. Также он имеет достаточно большой срок годности. Но наиболее важно то, что препарат прошел все клинические испытания и разрешено его практическое применение в медицине.
7. Перспективы и новейшие технологии
Через несколько лет ученые смогут получить настоящий кровезаменитель, который в состоянии полностью заменить пациенту кровь при нормальной температуре.
В конце 2004 года исследователи из Парижского университета нашли способ производить в лабораторных условиях красные кровяные тельца. В ходе исследования ученые объединили стволовые клетки с еще одной группой кровяных клеток, а затем обработали их веществом, стимулирующим рост. Похожие эксперименты проводятся сейчас по всему миру - однако до сих пор успеха ученым добиться не удавалось. Отличие парижского исследования в том, что использованные клетки мышей впервые были помещены в условия, сходные с теми, в которых растут клетки костного мозга. В принципе, сходных результатов можно добиться, используя клетки того же человека, которому позже понадобится переливание крови, утверждает профессор Люк Дуэй, работавший в составе команды, поставившей этот эксперимент. "Это практически снимает иммунологические проблемы, связанные с отторжением тканей", - заявил он. В конечном итоге, рассчитывают ученые, их эксперимент приведет к тому, что начнется массовое производство искусственных красных кровяных телец. Однако пока рано говорить о том, что искусственную кровь можно будет использовать в клинических условиях.
Группа исследователей из трех крупных японских университетов разработала новую формулу искусственной крови, которая в ближайшее время сможет успешно устранить опасность заражения вирусами и будет абсолютно совместимой с любой группой крови при ее переливании. Это основные недостатки естественной крови, ограничивающие ее применение на борьбу с которыми потрачено немало денег времени и усилий.
Авторами сенсационной разработки синтетической крови стали специалисты из университетов Васэда, Кейо и Кумамото. Как сообщили специалисты одной из лабораторий, работавшей над проектом, новый тип искусственной крови можно производить в массовом масштабе и хранить относительно долгое время. Тем самым удается преодолеть еще один недостаток натуральной крови – небольшой срок хранения, необходимость специальных консервантов, в то же время ухудшающих ее свойства. Ученые в Японии уже провели весьма успешные опыты на животных и ожидают, что практическое применение их разработки начнется приблизительно, через два года, после, осуществления последней стадии клинических испытаний начатых на человеке.
К новинке проявили неподдельное внимание и интерес многие фармацевтические компании. Медикам из страны восходящего солнца удалось получить соединение, частицы которого по размеру меньше красных кровяных телец, а посему, они смогут снабжать кислородом человеческие органы, даже в тех случаях, когда в кровеносных сосудах возникают тромбы. В результате закупорки просвета сосудов эритроциты не всегда могут пройти в мелких капиллярах, даже учитывая хорошую эластичность и податливость сосудистых стенок, а также способность к деформации клеток крови. В таких случаях размеры частиц это как раз главное и их свойства окажутся эффективными как никогда и универсальная кровь может стать незаменимым лекарством для инсультов, инфарктов и других состояний, обусловленных нарушением кровотока в сосудах самого разного калибра, от средних, но суженных атеросклеротической бляшкой или тромбом, до капилляров.
Согласно сообщению Джерри Сквайрса, вице-президента Международного Красного Креста, как минимум три исследовательских лаборатории в Великобритании, США и Австралии практически закончили работы по созданию препаратов на основе гемоглобина, максимально приближенных к естественной крови. Эти препараты будут не только восполнять недостающий объем жидкости, как солевые растворы, и переносить кислород, как перфтораны, но и выполнять десятки других функций крови. Например, они могут связывать некоторые гормоны, регулируя их биологическую активность. Кроме того, благодаря своему родству с естественной кровью новые кровезаменители будут оставаться в организме намного дольше, чем современные препараты.
К сожалению, новые кровезаменители тоже не лишены ряда недостатков, причиной которых является именно их родство с натуральной кровью. Первичные испытания показали, что эти препараты могут спровоцировать повышение артериального давления или вызвать образование патологических тромбов.
«Перед нами встает дилемма, - заявил Джерри Сквайс. – Кровезаменители открывают перед врачами такие возможности, о которых пока можно только мечтать. Но, с другой стороны, до тех пор, пока мы не научимся их использовать, мы будем совершать опасные для жизни людей ошибки. И, к сожалению, это неизбежно».
Заключение
Важным разделом разработки новых кровезамещающих растворов для лечения кровопотери и шока является организация их доклинического и клинического изучения. При этом методика должна быть четко стандартизирована, исключительно большой значение имеет создание унифицированных моделей кровопотери, шока, которые могут быть реализованы для доклинической оценки новых кровезаменителей.
Эффективность нового кровезаменителя должна быть сопоставлена с эффективностью имеющихся аналогов. Окончательный итог работы по созданию нового кровезамещающего раствора, его качество и эффективность может быть объективно определены только на основе единой системы стандартизированных оценочных показателей доклинического изучения.
Частичным решением проблемы замены крови является введение в организм комплексных, полифункциональных препаратов, в составе которых наряду с кислородпереносящими кровезаменителями присутствуют и плазмозаменители (создание и применение последних играет немаловажную роль, так как существующие в настоящее время плазмозаменители могут восполнить 30-40% всех функций плазмы крови). И всегда нужно помнить о том, что переливание эмульсии отнюдь неравнозначно переливанию крови. Таким образом, создание универсальных кислородпереносящих кровезаменителей будет огромным шагом к решению проблемы "искусственной крови".
8-09-2015, 22:10