5.55.1 Einführung

Die Blutreinigung ist eine Therapie, die auf der extrakorporalen Behandlung von Blut basiert, und dies wurde heutzutage häufig zur Behandlung vieler Erkrankungen eingesetzt, die auf herkömmliche Therapien wie die Verabreichung von Medikamenten und Operationen nicht ansprechen. Es entfernt Toxine oder Krankheitserreger durch Bioseparationstechniken aus dem Blutkreislauf, einschließlich Dialyse, Filtration, Adsorption oder einer Kombination davon., Aufgrund seiner Fähigkeit zur direkten und schnellen Entfernung von Krankheitserregern von Patienten wird die Blutreinigungstherapie hauptsächlich in drei Bereichen einer Klinik eingesetzt: (1) im Bereich der kritischen Versorgung, wie Plasmapherese für toxische Substanzen; (2) Lebenserhaltung bei Organversagen, wie Hämodialyse bei Nierenversagen; und (3) Wiederherstellung von Stoffwechsel-und Immunstörungen, wie Immunadsorption bei Autoimmunerkrankungen. Derzeit ist die bekannteste Anwendung die Hämodialyse, die bei der Behandlung von Patienten mit Nierenversagen angewendet wird., Es wird geschätzt, dass weltweit mehr als 1 Million Patienten durch Hämodialyse am Leben erhalten werden. Wenn es heute keine Hämodialysetechnik gäbe, wären alle diese Patienten innerhalb von 2 Wochen an Nierenversagen gestorben.

In den letzten drei Jahrzehnten wurden mehrere therapeutische Technologien und hochentwickelte Geräte entwickelt und klinisch angewendet. Die Entwicklung dieser Technologien wird durch das wachsende Verständnis von Hämatologie und Pathophysiologie in der medizinischen Forschung sowie durch Fortschritte bei Bioseparationstechniken ausgelöst.,

Medizinische Entdeckungen in der Pathophysiologie vieler Krankheiten haben die Anwendung der Blutreinigungstherapie erheblich erweitert. In den letzten 30 Jahren wurde eine breite Palette neuartiger Krankheitserreger im Blutkreislauf identifiziert. Diese Moleküle gefunden wurden, spielen eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie der Erkrankungen, wie Autoimmunerkrankungen, systemische entzündliche Reaktion Syndrom, Dialyse-bezogene Amyloidose (DRA), und sogar Krebs., Da die Blutspiegel dieser Krankheitserreger eng mit dem Fortschreiten der Krankheiten zusammenhängen und deren Schwere widerspiegeln, wurden enorme Anstrengungen unternommen, um den Einsatz verschiedener Blutreinigungstechniken zur Kontrolle der pathologischen Zustände zu untersuchen . Zum Beispiel ist Protein A, das aus dem Zellwandprotein von Staphylococcus aureus stammt, zu einem wirksamen Adsorbens für die Behandlung vieler Autoimmunerkrankungen geworden, einschließlich rheumatoider Arthritis, Myasthenia gravis (MG) und idiopathischer thrombozytopenischer Purpura., Darüber hinaus wurden viele Versuche unternommen, β2-Mikroglobulin (ß2M, Molekulargewicht 11 800 Da) aus dem Blut zu entfernen, da ß2M als Proteinvorläufer identifiziert wurde, der für die Amyloidablagerung verantwortlich ist, ein pathologischer Zustand, der zwangsläufig auf eine Nierenerkrankung im Endstadium (ESRD) oder die langfristige Umsetzung von Nierenersatztherapien zurückzuführen ist. Ferner wird die Entfernung von Tumorantigenen (z., α-Fetoprotein, das mit Leberkrebs assoziiert ist, karzinoembryonales Antigen, das in verschiedenen Karzinomen gefunden wird, und Thioesterase oder Zytokeratine, die mit Brustkrebs assoziiert sind) unter Verwendung von Adsorbentien mit immobilisierten monoklonalen Antikörpern werden als potenzieller Kandidat für die Blutreinigung bei der Behandlung von Krebs angesehen. Darüber hinaus sind die Kontrolle von Sepsis und septischem Schock durch Entfernung entzündlicher Zytokine und die Eliminierung von Viren aus dem Kreislauf heiße Themen, die Gegenstand umfangreicher Untersuchungen sind.,

Ziele für die Blutreinigung können ein breites Spektrum von Molekülen abdecken, die in Größe, Polarität sowie chemischen und biologischen Eigenschaften variieren. Dementsprechend kann die Blutreinigung mit vielen verschiedenen Techniken durchgeführt werden. Grundsätzlich liegt die Grundlage verschiedener therapeutischer Ansätze in der Bioseparationswissenschaft. Techniken, die auf Membran und/oder Adsorption basieren, bilden den Hauptteil der derzeit verwendeten Blutreinigungsstrategie. Membrantechniken (Hämodialyse, Plasmapherese und Ultrafiltration) trennen Verbindungen entsprechend der Porengröße und entfernen bestimmte Komponenten nicht selektiv., Die Toxinentfernung wird durch Diffusion und/oder Filtration mit einer Membran bestimmter Porengröße erreicht. Durch Variieren der Durchlässigkeit von Filtern können verschiedene Blutbestandteile gefiltert werden, von niedermolekularen löslichen Toxinen, wie urämischen Toxinen, bis hin zu mittleren und größeren Proteinen, wie Bilirubin-gebundenem Albumin. Wenn die Porengröße groß genug ist, um eine Permeabilität von ungefähr 100% Protein zu ermöglichen, könnte ein Plasmaaustausch durchgeführt werden. Somit sind Membranmaterial und Porenstruktur zwei Hauptfaktoren, die die Leistung von Filtern beeinflussen., Adsorptionstechniken (Hämoperfusion und Plasmaperfusion) hingegen können eine selektivere Entfernung spezifischer Verbindungen ermöglichen. Das Plasma oder Blut kann durch eine Säule perfundiert werden, die Adsorptionsmittel (normalerweise synthetische Perlen) enthält, die an bestimmte Verbindungen gekoppelt sind, die durch ihre physikalisch-chemischen oder biologischen Eigenschaften wirken. Jedes Adsorbens ist durch seine immobilisierten Liganden gekennzeichnet, und die Leistung eines Adsorbens kann direkt durch die Eigenschaften seines Liganden bestimmt werden., Daher konzentriert sich die Entwicklung von Adsorptionstechniken hauptsächlich auf den Liganden und arbeitet auf eine hohe Spezifität, gute Stabilität und relativ niedrige Kosten hin.

Obwohl Blutreinigungstechniken die ähnlichen Mechanismen mit Bioseparationsansätzen im Bioengineering teilen, haben sie ihre eigenen Eigenschaften und besonderen Anforderungen. Das wichtigste Problem ist ihre Hämokompatibilität., Es wird angenommen, dass, wenn das Blut mit Fremdstoffen in Kontakt kommt, eine Reihe von Blutbestandteilen auf diesen Fremdstoffen verbleiben würde, was zur Aktivierung bestimmter Komponenten im Blut durch eine Vielzahl von enzymatischen Prozessen führen kann. Die Hämoinkompatibilität kann die Aktivierung von Komplement und Leukozyten in unterschiedlichem Ausmaß sowie die Freisetzung von Entzündungsmediatoren, einschließlich Zytokinen, Stickoxid, sauerstofffreien Radikalen und thrombozytenaktivierenden Faktoren, induzieren. Diese Reaktionen können während der Blutreinigungsbehandlungen zu schweren Nebenwirkungen führen., Daher gehören die Wahl der richtigen Materialien und die Verbesserung ihrer Hämokompatibilität immer zu den Hauptanliegen bei der Gestaltung therapeutischer Geräte. Dieser Artikel konzentriert sich auf die verschiedenen klinischen Blutreinigungstechniken nach ihren Bioseparationsmechanismen. Die Hämokompatibilität dieser Reinigungstechniken wird ebenfalls betont.