5.55.1 wprowadzenie

oczyszczanie krwi jest terapią opartą na pozaustrojowym leczeniu krwi, która jest obecnie szeroko stosowana w leczeniu wielu zaburzeń, które są oporne na konwencjonalne terapie, takie jak podawanie leków i chirurgia. Działa poprzez usuwanie toksyn lub czynników chorobotwórczych z krążenia krwi za pomocą technik bioseparacji, w tym dializy, filtracji, adsorpcji lub kombinacji któregokolwiek z nich., Ze względu na swoją zdolność w bezpośrednim i szybkim usuwaniu czynników chorobotwórczych od pacjentów, terapia oczyszczania krwi jest głównie stosowana w trzech obszarach w klinice: (1) pole krytycznej opieki, takich jak plazmafereza dla toksycznych środków; (2) podtrzymywanie życia w przypadku niewydolności narządów, takich jak hemodializa w przypadku niewydolności nerek; oraz (3) zadośćuczynienie zaburzeń metabolicznych i immunologicznych, takich jak immunoadsorpcja w chorobach autoimmunologicznych. Obecnie najbardziej znanym zastosowaniem jest hemodializa, stosowana w leczeniu pacjentów z niewydolnością nerek., Szacuje się, że ponad 1 milion pacjentów na całym świecie jest utrzymywanych przy życiu przez hemodializę. Gdyby nie było dziś techniki hemodializy, wszyscy ci pacjenci zmarliby z powodu niewydolności nerek w ciągu 2 tygodni.

kilka technologii terapeutycznych i zaawansowanych urządzeń zostały opracowane i klinicznie stosowane w ciągu ostatnich trzech dekad. Rozwój tych technologii jest podyktowany rosnącym zrozumieniem Hematologii i patofizjologii w badaniach medycznych, a także postępami w technikach bioseparacji.,

Medyczne odkrycia w patofizjologii wielu chorób znacznie rozszerzyły zastosowanie terapii oczyszczania krwi. W ciągu ostatnich 30 lat zidentyfikowano wiele nowych czynników chorobotwórczych istniejących w krążeniu krwi. Stwierdzono, że cząsteczki te odgrywają kluczową rolę w patofizjologii chorób pokrewnych, takich jak choroby autoimmunologiczne, zespół ogólnoustrojowej reakcji zapalnej, skrobiawica związana z dializą (DRA), a nawet rak., Ponieważ poziom tych czynników chorobotwórczych we krwi jest ściśle związany z postępem chorób, a także odzwierciedla ich nasilenie, podjęto ogromne wysiłki w celu zbadania stosowania różnych technik oczyszczania krwi w celu kontrolowania stanów patologicznych . Na przykład białko A, pochodzące z białka ściany komórkowej Staphylococcus aureus, stało się skutecznym adsorbentem w leczeniu wielu chorób autoimmunologicznych, w tym reumatoidalnego zapalenia stawów, miastenii (MG) i idiopatycznej plamicy małopłytkowej., Ponadto podjęto wiele prób usunięcia β2-mikroglobuliny (ß2M, Masa cząsteczkowa 11 800 Da) z krwi, ponieważ ß2M został zidentyfikowany jako prekursor białka odpowiedzialny za depozyt amyloidu, stan patologiczny nieuchronnie wynikający ze schyłkowej choroby nerek (ESRD) lub długotrwałego wdrażania terapii nerkozastępczych. Ponadto usunięcie antygenów nowotworowych (np.,, α-fetoproteina, która jest związana z rakiem wątroby, antygen rakowiobryonowy, który znajduje się w różnych rakach, i tioesteraza lub cytokeratyny, które są związane z rakiem piersi) za pomocą adsorbentów z unieruchomionymi przeciwciałami monoklonalnymi uważa się jako potencjalny kandydat do oczyszczania krwi w leczeniu raka. Ponadto, kontrolowanie sepsy i wstrząsu septycznego poprzez usunięcie cytokin zapalnych i eliminacja wirusów z krążenia są gorącymi tematami w ramach szeroko zakrojonych badań.,

cele oczyszczania krwi mogą obejmować szerokie spektrum cząsteczek, różniących się wielkością, polaryzacją oraz właściwościami chemicznymi i biologicznymi. W związku z tym oczyszczanie krwi może być wykonywane za pomocą wielu różnych technik. Zasadniczo podstawą różnych podejść terapeutycznych jest nauka o bioseparacji. Techniki oparte na błonie i / lub adsorpcji stanowią główną część obecnie stosowanej strategii oczyszczania krwi. Techniki membranowe (hemodializa, plazmafereza i ultrafiltracja) oddzielają związki w zależności od wielkości porów i nie usuwają selektywnie określonych składników., Usuwanie toksyn uzyskuje się przez dyfuzję i / lub filtrację za pomocą membrany o określonej wielkości porów. Poprzez zmianę przepuszczalności filtrów można filtrować różne składniki krwi, od toksyn rozpuszczalnych w niskiej masie cząsteczkowej, takich jak toksyny mocznikowe, do średnich i większych białek, takich jak albumina związana z bilirubiną. Jeśli rozmiar porów jest wystarczająco duży, aby umożliwić przepuszczalność około 100% białka, można przeprowadzić wymianę osocza. Tak więc materiał membranowy i struktura porów są dwoma podstawowymi czynnikami wpływającymi na wydajność filtrów., Techniki adsorpcji (hemoperfuzja i perfuzja osocza), przeciwnie, mogą umożliwić bardziej selektywne usuwanie określonych związków. Osocze lub krew mogą być perfuzowane przez kolumnę zawierającą adsorbent (Zwykle syntetyczne kulki) sprzężone ze specyficznymi związkami, które działają poprzez ich właściwości fizykochemiczne lub biologiczne. Każdy adsorbent charakteryzuje się unieruchomionymi ligandami, a wydajność adsorbentu może być określona bezpośrednio przez właściwości jego ligandu., Dlatego rozwój technik adsorpcji koncentruje się głównie na ligandzie, pracując w kierunku wysokiej swoistości, dobrej stabilności i stosunkowo niskich kosztów.

chociaż techniki oczyszczania krwi dzielą podobne mechanizmy z podejściami bioseparation w bioinżynierii, mają one swoje własne cechy i specjalne wymagania. Najważniejszą kwestią jest ich hemokompatybilność., Uważa się, że gdy krew kontaktuje się z obcymi materiałami, szereg składników krwi zatrzymuje się na tych obcych materiałach, co może prowadzić do aktywacji niektórych składników we krwi poprzez różne procesy enzymatyczne. Hemoinkompatibility może indukować aktywację dopełniacza i leukocytów w różnym stopniu, jak również uwalnianie mediatorów zapalnych, w tym cytokin, tlenku azotu, wolnych rodników tlenowych i czynników aktywujących płytki krwi. Reakcje te mogą prowadzić do ciężkich działań niepożądanych podczas leczenia oczyszczania krwi., Tak więc wybór odpowiednich materiałów i poprawa ich hemocompatibility są zawsze jednym z głównych problemów w projektowaniu urządzeń terapeutycznych. Ten artykuł skupia się na różnych klinicznych technik oczyszczania krwi zgodnie z ich mechanizmami bioseparacji. Podkreśla się również hemocompatibility tych technik oczyszczania.