Инновации 12 сентября 2023

Отфильтровать кровь в полевых условиях

В России создали импортозамещающие фильтры донорской крови для работы в экстремальных условиях. Мембраны для них разработали ученые Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политеха
Отфильтровать кровь в полевых условиях
Мембраны, разработанные исследователями ТПУ, предназначены для мобильных фильтров донорской крови, которые могут применяться в экстремальных условиях
Пресс-служба ТПУ

Мембраны предназначены для мобильных фильтров, которые могут применяться в условиях, когда провести процедуру необходимо оперативно. Они качественно удаляют лейкоциты из компонентов донорской крови и при этом значительно эффективнее существующих зарубежных аналогов. Разработка выполнена по заказу московской компании «Профит Фарм» и успешно прошла испытания в Кировском научно-исследовательском институте гематологии и переливания крови Федерального медико-биологического агентства России.

«Сегодня спрос на лейкоцитарные фильтры растет. Это связано с высокой эффективностью такой процедуры и возможностью ее проведения в тяжелых полевых условиях. Особенно когда нужно быстро перелить кровь, а необходимая для этого инфраструктура отсутствует. Например, в гористой местности или в труднодоступных северных районах, во время автономных экспедиций. Мы заинтересованы в сотрудничестве с ТПУ в этом направлении и прорабатываем варианты дальнейшего взаимодействия, в первую очередь для масштабирования предложенной технологии», — говорит генеральный директор «Профит Фарм» Алексей Осинцев.

Руководитель проекта, старший научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Томского политехнического университета Евгений Больбасов рассказал «Стимулу», почему компания «Профит Фарм» для разработки мембран обратилась именно в Томский политех: «В нашем университете сложилась уникальная команда, которая занимается изучением разного рода полупроницаемых полимерных мембран. Кроме того, в Томском политехе есть уникальное оборудование, которое здесь же и было разработано. Наличие такой команды, такого оборудования и позволяет ТПУ решать столь серьезные технические задачи».

Эффективно убрать лейкоциты

Лейкофильтрация — обязательная процедура для повышения безопасности переливаемой крови. Это связано с тем, что лейкоциты донора могут вызывать нежелательные иммунные реакции.

«Опасность лейкоцитов донорской крови обусловлена тем, что лейкоциты, попадающие в кровь реципиента, способны вызывать такие негативные последствия, как аллоиммунизация, реакция “трансплантат против хозяина”, лихорадочное состояние, перенос цитомегаловируса, перенос бактерий, заражение болезнью Крейтцфельдта — Якоба и так далее, то есть это целый спектр нежелательных реакций. Поэтому на станциях переливания крови донорская кровь проходит обработку при помощи специальных устройств. Обычно это достаточно длительная и дорогостоящая процедура», — пояснил Евгений Больбасов.

magnifier.png Способ пропускания крови через мобильные лейкоцитарные фильтры с томскими мембранами особенно актуален, когда необходимо провести экстренное переливание крови в полевых условиях

По словам специалистов, удаление лейкоцитов из крови практикуют достаточно давно, с середины XX века. В настоящее время точно установлена количественная зависимость развития посттрансфузионных осложнений от количества лейкоцитов. В связи с этим, к примеру, Европейский совет по трансфузионной медицине рекомендует снижать количество лейкоцитов в дозе клеточных компонентов крови до значений менее 106. Традиционные методы удаления лейкоцитов не позволяют достичь подобных значений этого показателя. Здесь эффективно работают только лейкоцитарные фильтры.

Способ пропускания крови через мобильные лейкоцитарные фильтры с томскими мембранами особенно актуален, когда необходимо провести экстренное переливание крови в полевых условиях.

Мембраны — ключевой элемент фильтра. Они представляют собой уложенные послойно специальные композиты, которые имеют микропористую структуру, что обеспечивает фильтрацию крови. Проходя через мембраны, лейкоциты задерживаются благодаря размеру пор и электрическому заряду на поверхности волокон.

«Мембраны наших фильтров представляют собой хаотично переплетенные нановолокна диаметром примерно до 800 нанометров, — поясняет Евгений Больбасов. — Они создают такую сетку, через которую нужные компоненты крови проходят, а лейкоциты задерживаются. Кроме того, эти волокна имеют долгоиграющий заряд, а поскольку все клеточные мембраны так или иначе заряжены, то здесь еще очень важную роль играют электростатические процессы, которые происходят в ходе фильтрации».


БОЛЬБАСОВ.jpg
Руководитель проекта, старший научный сотрудник Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Евгений Больбасов
Пресс-служба ТПУ

Вместо одного канала — три

Технология производства мембран полностью отечественная. Они созданы из российских полимеров с использованием системы многоканального электроспиннинга, разработанной учеными Томского политеха при поддержке федеральной программы Минобрнауки «Приоритет 2030». «Стимул» уже писал об этой уникальной технологии, которая помогает решать сложнейшие задачи значительно успешнее иностранных конкурентов.

«В основе создания мембраной технологии лежит метод электроформования, по-английски — электроспиннинга, — рассказывает Евгений Больбасов. — Этот метод был разработан в свое время в Советском Союзе. Интересно, что его сразу же засекретили, потому что он использовался для создания очень эффективных аэрозольных фильтров. “Переоткрыли” этот метод в США. И вот сейчас он возвращается к нам, в Россию, на новом уровне. Суть метода достаточно проста: вы инжектируете, впрыскиваете раствор полимера в электрическое поле очень высокой напряженности, это поле начинает активно разрывать струю полимера, и она застывает в виде таких ультратонких волокон».

magnifier.png «Разработанные в ТПУ мембраны на 40 процентов эффективнее японских аналогов, которые являются признанным стандартом. То есть при меньшей толщине и меньшем количестве слоев они фильтруют кровь с такой же эффективностью, что и импортные изделия»

Томская установка, в отличие от всех зарубежных аналогов, позволяет делать очень сложные композиты. В ней три независимых канала, это позволяет смешивать разные полимеры и тем самым в широких диапазонах управлять свойствами мембраны. Стоит отметить, что основной метод, который сейчас используется, — это классический электроспиннинг. Он отличается довольно простой аппаратной реализацией, но его ключевой недостаток — использование только одного типа полимерных материалов, что существенно ограничивает возможности.

«Разработанные в ТПУ мембраны на 40 процентов эффективнее японских аналогов, которые являются признанным стандартом. То есть при меньшей толщине и меньшем количестве слоев они фильтруют кровь с такой же эффективностью, что и импортные изделия. Это свойство мембран хорошо сказывается на производительности фильтра и скорости его работы. Чем тоньше размер фильтрующего элемента, тем большее количество крови он пропускает», — пояснил Евгений Больбасов.

Темы: Инновации

Еще по теме:
19.07.2024
В Южно-Уральском университете создали инновационный протез-трансформер. Протез нижних конечностей можно легко приспособи...
05.07.2024
В начале XIX века во Франции появилась революционная промышленная технология — полуавтоматизированный станок для точного...
04.07.2024
Российские ученые разработали инновационный способ тушить пожары. Исследователи Томского политехнического университета &...
03.07.2024
Отказ в венчурном финансировании — один из главных страхов начинающего предпринимателя. Каковы могут быть причины для от...
Наверх