Медицинские исследования

Х-покрытие: небольшой нюанс в решении больших проблем

Х-покрытие: небольшой нюанс в решении больших проблем

Большинство широко применяемых в медицине материалов не обладают достаточной биосовместимосью, что при непосредственном контакте крови с поверхностью таких материалов вызывает выраженную реакцию на инородное тело [1]. Следовательно, для улучшения биосовместимости необходимо модифицировать поверхность материалов, непосредственно контактирующих с биологическими тканями, добиваясь улучшения их биосовместимость и придавая поверхностям физиологическую активность [4-7]. Целью настоящего исследования явилось сравнение биосовместимости половолоконных оксигенаторов с полимерным покрытием и без него.

Материалы и методы

Исследовалась биосовместимость оксигенаторов двух типов: с покрытием поли-(2-метоксиэтил)-акрилатом (X-Coating, Terumo Inc., Япония), и без покрытия (Capiox SX18, Terumo Inc., Япония). Адсорбция белка и адгезия форменных элементов крови определялась в пробах крови, выполнявшихся на пяти стадиях операционного периода: до начала перфузии (T1), во время перфузии (Т2), в конце перфузии (Т3), после введения протамина (Т4) и в отделении реанимации (Т5). После операции определяли степень адгезии форменных элементов крови, в частности, тромбоцитов.

Результаты и обсуждение

Для проведения исследования была отобрана группа из 55 пациентов, которым выполнялось шунтирование трех коронарных артерий. Затем пациенты были разделены на 2 группы. В одну группу вошли 27 пациентов, у которых использовали оксигенаторы с покрытием ПМЭА (X-Coating), в другую — 28 пациентов, у которых прменялись оксигенаторы Capiox SX 18 без покрытия. В первой части исследования оценивали количество эритроцитов и лейкоцитов в пробах крови (T1-T5) группы пациентов с оксигенаторами без покрытия. Для двух групп отмечались схожие тенденции изменения показателей, однако между ними имеются достоверные различия. Эти различия также подтверждаются данными клинических наблюдений, таких, как меньшая выраженность кровотечения у пациентов в группе с оксигенаторами с покрытием X-Coating. Снижение количества тромбоцитов отчетливо видно при сравнении этапов T1 и T5 в обеих группах. Снижение количества тромбоцитов менее выражено в группе ПМЭА. Среднее значение снижения количества тромбоцитов для оксигенаторов без покрытия составило 116 000 клеток/мм3, в то время как для группы ПМЭА — 36 000. Полученные данные согласуются с данными клинических наблюдений. Отмечено, что меньшая выраженность послеоперационного кровотечения и сокращение времени кровотечения может объясняться агглютинацией тромбоцитов [10-12].

Агрегация и агглютинация тромбоцитов наблюдалась в буферном растворе, в котором находились обработанные ультразвуком волокна оксигенаторов. На рисунке 1-а — пример агрегации тромбоцитов на волокнах, на рисунке 1-в — агглютинация тромбоцитов. Адгезия и агрегация тромбоцитов в большей степени наблюдалась в группе оксигенаторов без покрытия по сравнению с оксигенаторами с ПМЭА — покрытием. Согласно клиническим наблюдениям, более выраженное и длительное кровотечение отмечалось в группе оксигенаторов без покрытия, что также может быть обусловлено агрегацией и агглютинацией тромбоцитов [10-12].

Тромбоцитный агрегат

Рисунок 1. Оптическая микрофотография тромбоцитарного агрегата на поверхности волокна: a — с увеличением 4х, b — с увеличением 100х.

Во второй части исследования оценивались показатели белков плазмы крови в пробах, взятых в обеих группах пациентов на этапах Т1-Т5. Оценивались показатели содержания альбумина, фибриногена, общего белка. Данные двух групп пациентов имеют статистически значимые различие на всех этапах (Т1-Т5). Различие между двумя группами в снижении содержания альбумина плазмы имеет большое значение в определении степени снижения уровня общего белка. Лабораторные данные согласуются с клиническими наблюдениями. Аналогичные результаты были получены Saito et al. [13], отмечавшим, что контуры с покрытием ПМЭА адсорбируют меньшее количество белка по сравнению с контурами без покрытия.

Показатели уровня фибриногена имеют максимальную разницу между этапами Т1 и Т5. Снижение уровня фибриногена в группе с покрытием ПМЭА менее выражено по сравнению с группой без покрытия. В группе без покрытия средний показатель снижения уровня фибриногена составил 1,34 г/л, в группе с покрытием ПМЭА — 0,25 г/л — значимые различия. Показатели АЧТВ и протромбинового времени изменяются сходным образом, что коррелирует с данными других авторов [14]. Как отмечают другие авторы, снижение уровня фибриногена при использовании оксигенаторов без покрытия приводит к увеличению времени свертывания [10-12]. Полученные данные объясняют причину большей продолжительности кровотечения при использовании оксигенаторов без покрытия.

Исследовался также и десорбированный белок, находившийся на волокнах оксигенаторов. Полученные данные согласуются с результатами анализов белка плазмы крови. Больший уровень десорбированного протеина отмечался в группе с волокнами без покрытия. Среднее значение для оксигенаторов без покрытия составило 5,70 мг/дл, для оксигенаторов с покрытием ПМЭА — 1,46 мг/дл. Данные свидетельствуют о том, что на поверхностях без покрытия отмечается значительно большая адгезия белка. Причиной повышенного уровня десорбированного белка может быть также отслоение от поверхности волокна клеточных агрегатов. Полученные значения уровня белка важны с точки зрения содержания альбумина. Из полученных данных можно сделать вывод, что покрытие ПМЭА более гидрофильно по отношению к белку.

Для оценки количества белка на волокнах с покрытием и без покрытия пробы с десорбированным белком исследовались с помощью сканирующей туннельной микроскопии. В качестве модели для исследования был выбран альбумин человеческий плазмы, поскольку он имеет высокую концентрацию в плазме. Десорбированные белки были обнаружены только в пробах с волокнами без покрытия. В пробах, вероятно, содержались как нормальные, так и денатурированные белки и их фрагменты [20]. Следовательно, можно сказать, что количество денатурированного белка больше в пробах с волокнами без покрытия.

Заключение

Зарегистрированные показатели общего белка, альбумина, фибриногена, эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов, пробы крови брались на 5 этапах: до операции, (Т1) при искусственном кровообращении (Т2), после окончания ИК (Т3), после введения протамина (Т4), в отделении реанимации (Т5). Средний уровень снижения содержания фибриногена плазмы составил 1,34 г/л для оксигенаторов без покрытия и 0,25 г/л для оксигенаторов с покрытием ПМЭА. После анализа уровня белка во время операции было выполнено исследование поверхностей использованных оксигенаторов, уровень адсорбции белка составил 1,46 мг/дл для оксигенаторов без покрытиея и 5,70 мг/дл для оксигенаторов с покрытием.

Уровень агрегации томбоцитов был выше на волокнах без покрытия. Он составил 116 000 клеток/мм3 для волокон без покрытия и 36 000 клеток/мм3 для волокон с покрытием ПМЭА. У пациентов, оперированных с применением оксигенаторов с покрытием ПМЭА, отмечалось меньше кровотечений, у пациентов, оперированных с применением оксигенаторов без покрытия, наблюдалось более длительное и выраженное кровотечение, снижение уровня фибриногена приводило к увеличению времени свертывания. Степень адсорбции и денатурации белка на волокнах исследовалась с помощью сканирующей туннельной микроскопии, обнаружившей большее количество белка в пробах с волокном без покрытия.

В настоящем исследовании проведен анализ адгезии белка, альбумина и форменных элементов крови к поверхности волокон с покрытием ПМЭА и без покрытия. Статистически значимые различия отмечались во всех пробах на всех этапах (T1-T5) для уровней фибриногена и адгезии тромбоцитов. Более выраженное и длительное кровотечение отмечалось у пациентов, оперированных с применением контуров без покрытия. Этот факт объясняется не только снижением количества тромбоцитов, но и уровня фибриногена в группе с оксигенаторами без покрытия. Это предварительное исследование не дает полного представления о биосовместимости, однако можно утверждать, что покрытие ПМЭА снижает степень адгезии тромбоцитов и степень адсорбции альбумина и фибриногена.

Следовательно, волокна с покрытием ПМЭА имеют ряд преимуществ по сравнению с волокнами без покрытия.

Список литературы

  1. M. Kocakulak, C. KOC ¸UM, R. Saber and H. Ayhan. Study of the blood compatibility of the extracorporeal circuit coated PME. Hacettepe university.
  2. Forbes, C. D. and Cortney, J. M.(1994).Thrombosis and artificial surfaces. in: Bloom, A. L.,Forbes, C. D., Thomas, D. P. and Tuddenham, E. G. D.,eds. HaemostasisandThrombosis, Vol.2,3rdedn. Edinburg: ChurchillLivingstone,1301 —1324.
  3. Didisheim, P.,Olsen, D. B. and Farrer, D. J.(1989),Trans Am Soc Artif Intern Organs (ASAIO Transaction),35:54 —70.
  4. Kambic, H. E. and Nose, Y.(1991).Biomaterials for blood pumps. In: Sharma, C. P. and Szycher, M.,eds. Blood Compatible Materials and Devices. Lancaster, PA: Technomic,141 —151.
  5. Feijen, J.(1977).Trombogenesis caused byblood-foreign surface interaction. In: Kenedi, R. M.,Courtney, J. M.,Gaylor, J. D. S. and Gilchrist, T.,eds. Artificial Organs. London: Macmillan,235 —247.
  6. Bruck, S. D.(1980).Properties of iomaterials in the Physiological Environment. Boca Raton, FL: CRC Press.
  7. Andrade, J. D.,Coleman, D. L.,Didisheim, P.,Hanson, S. R.,Mason, R. and Merrill, E.(1981).Trans Am Soc Artif Intern Organs (ASAIO Transaction), Panel Conferance,27:659 —662. 
  8. Murabayashi, S. and Nose, Y.(1986).Artif Organs ,10:114 —121.
  9. Zareie, M. H.(1995).Ph. D. Dissertation, Hacettepe University, Ankara, Turkey.
  10. Koc ?um, _I I. C.(2000).Ph. D. Dissertation, Hacettepe University, Ankara, Turkey.
  11. Lazar, H. I.,Zhang, X.,Hamasaki, T.,Memmelo, C. A.,Treanor, P.,Rivers, S.,Aldea, G. S.,Bernard, S. A. and Shemin, R. J.(1997).Annual Thorac Surgery ,63:1701 —1705.
  12. Guckenberger, H.,Hacker, B.,Hartman, T.,Scheybani, T.,Wang, Z., Wiegrabe, W. and aumeister, W.(1991) J. Vac. Sci. Technol.,B9:1227. Blood Compatibility 355
  13. Leatherbarrow, R. J.,Stedman, M. and Wells, T. N. C.(1991).J. Mol. Biol., 22:361 —365.
  14. Saito, N.,Motoyama, S. and Sawamoto, J.(2000).International Society for Artificial Organs ,24:547 —554.
  15. Ayhan, F.,Yousefirad, A. and Ayhan, H.(2002).in Compatibility Investigation and Urea Removal from blood byUrease Immobilized HEMA Incorporated Poly(Ethylenglycoldimetacrylate)microbeads, Applied Biomaterials Section of J. of Biomedical Material Research (in press) 
  16. Tietz, N. W.(1987).Fundamentals of Clinical Chemistry,3rd edn. Philadelphia, Pa: WB Saunders Co;336 —341.
  17. Iwata, I. and Nishikaze, O.(1979).Clinical Chemistry ,25:1317 —1319.
  18. Luxton, R.,Patel, P.,Keir, G. and Thompson, E.(1989).Clinical Chemistry , 35:1731 —1734.
  19. Carter, D. C.,He, X. M.,Munson, S. H.,Twigg, P. D.,Gernert, K. M.,Broom, M. B. and Miller, T. Y.(1989).Science ,244:1195,1198.
  20. Freng, L.,Andrade, J. D. and Hu, C. Z.(1989).Scanning Microscopy ,3:399–410.
  21. Andrade, J. D. and Hlady, V.(1987).Protein Adsorption and Materials Biocompatibility: A Tutorial Review and suggested Hypotheses, Springer-Verlag Eds. Advance in Polymer Sci.,pp.1 —63.Berlin, West Germany.

Назад к списку

Адвенсум
+7 (499) 707-00-07
info@advensum.com
Адрес: 121596 г. Москва,
ул. Говорова, д.16,
корп. 6, оф. 5
Адвенсум сотрудничает с большим количеством компаний в России.
Если у вас возникнут вопросы, вы всегда можете обратиться за консультацией к нашим специалистам
Адвенсум — новые медицинские технологии © 2012 - 2020 Создание сайта — ИЕСА
Система Orphus