Колонка для сорбции биологических жидкостей

 

Изобретение относится к медицинской технике. Колонка содержит корпус с отверстиями для загрузки и выгрузки сорбента и ввода и вывода биологической жидкости. Колонка выполнена составной из двух частей, соединенных между собой с помощью конусного соединения. Каждая из частей содержит фильтр. Фильтр может быть выполнен диффузорно-конфузорного типа и из тугоплавкого материала. Техническим результатом изобретения является повышение ресурсных характеристик биологической жидкости. 3 з.п. ф-лы. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к конструкции колонки для сорбции биологических жидкостей.

Известна колонка для сорбции биологических жидкостей, содержащая корпус из стекла с сорбентом /активированный уголь/ и сетчатого фильтра-насадки с диаметром щелей ячейки 0,4-0,8 мм, установленный на входе [1]. Колонка позволяет проводить очистку биологических жидкостей прямо во флаконе, в которой расфасован сорбент.

Недостатком известной колонки является неравномерность прохождения биологической жидкости через слои сорбента из-за образования "застойных" зон.

Известна колонка для сорбции биологических жидкостей, корпус которой выполнен из полипропилена. На входе и выходе колонки расположены сетчатые фильтры с размером ячейки 0,6 мм [2]. Колонка работает без нарушения гидродинамики в течение 4 - 5 часов.

Недостатком известной колонки является то, что полипропиленовый корпус колонки не позволяет проводить регенерацию и стерилизацию при температурах выше 120^oC.

Известна колонка для сорбции биологических жидкостей, содержащая корпус с сорбентом, на входе и выходе имеются конусные сетчатые фильтры, снабженные установленными внутри них конусными двухзаходными шнеками и резиновые пробки, выполненные с возможностью подключения к магистралям посредством игл [3] . Известная колонка имеет повышение ресурсных характеристик за счет равномерного протекания биологической жидкости, входящей в колонку под напором.

Недостатками известной колонки являются: 1. Необходимость подачи биологической жидкости в колонку под давлением для улучшения гидродинамики жидкости и повышения ресурсных характеристик колонки, увеличивает травмируемость форменных элементов биологических жидкостей; 2. Сложность ее конструкции.

Наиболее близкой к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является колонка для сорбции биологических жидкостей, содержащая пластмассовый корпус с углеродным сорбентом, фильтры, установленные на входе и выходе, резиновые пробки, выполненные с возможностью подключения к магистралям посредством игл [4].

Известная колонка для сорбции биологических жидкостей представляет собой цилиндр из органического стекла с прозрачными стенками размером 220х50 мм и объемом 400 см³. По торцам цилиндра имеется резьба для навинчивания крышек. Между крышкой и цилиндром помещены фильтры из капроновой сетки с ячейками размером 0,2-0,3 мм. Известная колонка для сорбции биологической жидкости обеспечивает проведение очистки биологической жидкости в динамике и в статическом режиме, не пропускает частиц сорбента с размером более чем 0,3 мм.

Недостатками известной колонки являются: 1. Неравномерное прохождение биологической жидкости через слои сорбента в процессе сорбции, что снижает ресурсные характеристики сорбента и колонки в процессе сорбции, что снижает ресурсные характеристики сорбента и колонки в целом; 2. Так как корпус колонки выполнен из пластмассы, невозможно проведение ее регенерации и стерилизации при температурах выше 120 ^oC.

Задачей изобретения является создание колонки, обеспечивающей концентрирование, очистку, разделение биологических жидкостей с повышенными ресурсными характеристиками за счет обеспечения равномерного растекания биологической жидкости по сорбенту, расширения ассортимента сорбентов, возможности многократного ее использования за счет стерилизации при 300^oC.

Задача решается тем, что в колонке для сорбции биологических жидкостей, содержащий корпус с отверстиями для загрузки и выгрузки сорбента и ввода и вывода биологической жидкости, и фильтр, установленный в полости корпуса, согласно изобретению колонка выполнена составной из двух частей, соединенных между собой с помощью конусного шлифа и один из которых содержит фильтр. Одна из частей содержит корпус, при этом корпус и фильтр выполнены из тугоплавкого материала, а в качестве фильтра использован фильтр диффузорно-конфузорного типа.

Сущность изобретения заключается в следующем. Кварцевые фильтры диффузорно-конфузорного типа цилиндрической формы впаиваются на конец керна конусного соединения и устанавливаются на входе и выходе колонки.

Такая конструкция способствует равномерному прохождению биологической жидкости по колонке, что исключает образование "застойных зон" и обеспечивает равномерное прохождение биологической жидкости через слои сорбента, уменьшает травмируемость и не препятствует прохождению форменных элементов биологических жидкостей, а также позволяет использовать алюмосиликатные, кремнеземные и другие модифицированные тефлоном сорбенты, имеющие большие емкости за счет увеличения поверхности.

Изготовление корпуса колонки из кварца дает возможность проведения регенерации и стерилизации колонки с сорбентом при 300^oC, а отдельно корпуса колонки и фильтров при 700^oC, для ликвидации чужеродных белков и липополисахаридов. Регенерацию и стерилизацию колонки с сорбентом можно проводить до 300^oC. При температурах выше 300^oC поверхность сорбента претерпевает изменения. При регенерации и стерилизации колонки без сорбента выше 700^oC кварцевое стекло размягчается и размеры конструктивных элементов могут изменяться.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемая колонка отличается от известного тем, что колонка выполнена составной их двух частей, соединенных между собой с помощью конусного шлифа.

Это позволяет исключить обязательный подвод биологической жидкости под давлением. Кроме того, обеспечивается возможность быстрой замены фильтра и сорбента, что позволяет повысить эффективность работы колонки.

Изготовление корпуса колонки и фильтров из кварца дает возможность регенерировать и стерилизовать колонки при температурах, существенно больших чем 120^oC, как это делается при существующих колонках, способствует более полной и быстрой ликвидации проникновения в биологическую жидкость (особенно лимфа, кровь, плазма и другие) чужеродных белков и липополисахаридов при многократном использовании колонки.

Наличие отличий позволяет заключить, что заявляемое решение соответствует критерию "новизна".

Кварцевые корпуса и кварцевые фильтры дают возможность многократного использования предлагаемой колонки за счет ее стерилизации при 300^oC. Совокупность признаков, отличающих заявляемое техническое решение от известных решений и прототипа, в других технических решениях не выявлена при изучении данной и смежной областей техники и, следовательно, обеспечивает заявляемому решению соответствие критерию "неочевидность".

На фигуре 1 изображена в общем виде колонка для сорбции биологических жидкостей; на фиг.2 - вариант конструкции колонки.

Колонка выполнена составной из двух частей 1,2, соединенных между собой с помощью конусного шлифа 3. Одна из частей 1 представляет собой корпус 4, заполненный сорбентом 5, а другая часть 2 имеет в зоне конусного шлифа 3 форму полого усеченного конуса, несущего фильтр 6. В качестве фильтра 6,12 используется цилиндрический диффузорно-конфузорный фильтр.

Отверстия в колонке для ввода и вывода биологической жидкости, расположенные на разных частях 1,2 колонки, закрыты резиновыми пробками 7, закрепленными на частях 1,2 колонки с помощью металлических зажимов 8. Для подключения магистралей 9,10 ввода и вывода биологических жидкостей в пробках 7 расположены иглы 11. На дне корпуса 4 установлен фильтр 1,2 изолирующий иглу 11 от сорбента 5.

Колонка работает следующим образом. При подсоединении коммутационных магистралей 9 и 10 с помощью игл 11, поток биологической жидкости попадает на верхний фильтр 6 и, выходя через отверстия фильтра 6, равномерно омывает шихту сорбента 5, что улучшает гидродинамику жидкости и кинетику сорбции. Пройдя сорбент 5, биологическая жидкость фильтруется выходным фильтром 12 колонки и, пройдя иглу 11, попадает в коммутационную магистраль 10.

Поток биологической жидкости можно направить также снизу вверх через фильтр 12. При этом поток биологической жидкости через фильтр 12 попадает в полость корпуса 1 и, поднимаясь вверх, равномерно омывает шихту сорбента 5, что еще больше улучшает гидродинамику жидкости и кинетику сорбции. Пройдя сорбент 5, биологическая жидкость фильтруется верхним фильтром 6 колонки и, пройдя иглу 11, попадает в коммутационную магистраль 9.

Для лучшего понимания сущности заявляемого изобретения приводятся конкретные примеры использования заявляемой колонки для сорбции биологических жидкостей.

Пример 1.

Концентрирование, обессоливание и депротеинизация тРНК.

Колонка по фигуре 1, объем колонки 150 мл, заполняют кремнеземным сорбентом МПС - 2000ГХ, содержащий 30% привитой политетрафторэтилен. Колонку готовят к эксперименту по следующей схеме.

Сначала к сорбенту прибавляют 250 мл пропилового спирта, дегазируют под вакуумом, затем спирт декантируют, сорбент промывают 0,01 М трис-НС буфером (pH= 7,5) и помещают в колонку. Через колонку прокачивают 2500 мл солевого раствора тРНК, загрязненной примесями белков. При этом тРНК количественно сорбируется на колонке, а соли вымываются исходным буфером. После полного обессоливания (контроль ведут по электропроводности элюата) адсорбированная тРНК вымывается 10% раствором пропилового спирта в исходном буфере в объеме 125 мл. Таким образом, одновременно происходит депротеинизация тРНК и ее концентрирование в 20 раз за 50 минут. Колонку можно регенерировать градиентом концентрации (от 0 до 50%) ацетонитрила общим объемом элюента 2500 мл со скоростью 200 мл/час, после чего ее можно использовать повторно.

Пример 2.

Очистка плазмид от РНК и белков.

На колонку по фигуре 1, содержащей 50 г силикагельного сорбента марки МСА-750, содержащий 45% политетрафторэтилена и уравновешенную 0,01 М трис-HCL буфером (pH= 7,5) по методике, описанной в примере 1, наносят 125 мл осветленного лизата плазмиды pBK 322(300 мг), Плазмида элюируется исходным буфером со скоростью 1000 м/час. При этом РНК и белки остаются на колонке. Ее можно регенерировать по методике, описанной в примере 1.

Пример 3.

Разделение пептидов.

Колонку по фигуре 1 заполняют силикагельным сорбентом марки Армсфер Сил 6, содержащий 45% политетрафторэтилен. Элюцию ведут градиентом концентраций (0-50%) ацетонитрила в 1% трифторуксусной кислоте общим объемом элюента 75 мл. Порядок выхода пептидов: A - цепь инсулина; брадикини; B - цепь инсулина; лизоцим, нативный инсулин (свиной).

Пример 4.

Сорбционная очистка донорской крови.

Колонка по фиг.1 объем колонки 300 мл, размеры отверстия фильтра 20 мкм заполняют алюмосиликатным сорбентом марки АС-3 модифицированный тефлоном (26 вес. %). Сорбент и колонку стерилизуют раздельно в сухожаровом шкафу при температуре 300^oC в течение 25 минут. После этого сорбент помещают в колонку и промывают физиологическим раствором. Скорость прохождения донорской крови через колонку составляет 30 мл/мин. При этом в выходящих из колонки порциях сыворотки крови не обнаруживаются частицы сорбента или других примесей размером больше, чем 20 мкм, донорская кровь распределяется по сорбенту в колонке равномерно.

В таблице 1 приведены результаты анализа донорской крови до и после ее сорбционной очистки. Спектрофотометрический анализ на гемоглобин показал значительное снижение травмируемости эритроцитов. А уменьшение содержания эритроцитов в единице объема вытекающей жидкости объясняется разбавлением крови.

Пример 5.

Процесс ведут как в примере 4, но в качестве сорбента используют кремнеземный сорбент МПС - 2000 ГХ модифицированный тефлоном (8 вес.%), диаметр частиц 30 3 мкм.

В таблице 2 приведены результаты анализа донорской крови до и после ее сорбционной очистки.

Во всех приведенных примерах в очищенной биологической жидкости не обнаруживаются частички сорбента или других примесей, имеющие размеры больше чем размер отверстия кварцевого фильтра применяемой колонки.

Таким образом, предлагаемая колонка для сорбции биологических жидкостей может быть использована для концентрирования, обессоливания и депротеинизации в биотехнологии, особенно для генной инженерии, для очистки плазмид от белков и РНК и для препаративного выделения пептидов в исследовании по биотехнологии, а также для очистки донорской крови. Имеет повышенные ресурсные характеристики за счет равномерного прохождения биологической жидкости через сорбент и возможности полной регенерации сорбента, исключает попадание в очищаемой биологической жидкости различных примесей и частичек сорбента размером более 10 мкм. Можно использовать модифицированные тефлоном кремнеземные и другие неорганические сорбенты с большими удельными поверхностями.

Предварительная модификация их поверхности путем прививочной полимеризации биосовместимого тефлона (политетрафторэтилена) приводит к уменьшению травмируемости биологической жидкости и к сохранению их функционально неизменными при прохождении через колонки. Сорбенты можно многократно подвергать длительной тепловой обработке до 300^oC при стерилизации без заметных изменений их свойств.

Источники информации: 1. Терновой К.С., Земсков В.С., Колесников Е.Б., Машков О.А. "Сорбционная детоксикация в хирургической клинике". Кишинев, "Штиинца", 1985, с.38, рис.4.

2. Николаев В. Г. "Метод гемокарбоперфузии в эксперименте и клинике". Киев. "Науково думка", 1984, с.56, рис.24.

3. Авторское свидетельство СССР N 1001943, М.кл.³ A 61 M 1/03. Опубл. в Б.И. N 9, 07.03.83 г.

4. Лопухин Ю.М., Молоденков М.Н. "Гемосорбция", М., "Медицина", 1978, с. 68, рис.19- прототип.

Формула изобретения

1. Колонка для сорбции биологических жидкостей, содержащая корпус с отверстиями для загрузки и выгрузки сорбента и ввода и вывода биологической жидкости и фильтр, установленный в полости корпуса, отличающаяся тем, что колонка выполнена составной из двух частей, соединенных между собой с помощью конусного соединения, при этом каждая из частей содержит фильтр.

2. Колонка по п. 1, отличающаяся тем, что одна из частей колонки содержит корпус, а в качестве фильтра использован фильтр диффузорно- конфузорного типа, при этом фильтр и корпус выполнены из тугоплавкого материала.

3. Колонка по п. 1, отличающаяся тем, что в качестве фильтра использован фильтр диффузорно-конфузорного типа.

4. Колонка по п. 1 или 3, отличающаяся тем, что фильтр и корпус выполнены из тугоплавкого материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:ЗАО "ТЕХНО-ТМ"

(73) Патентообладатель:ООО "ХАБО"

Договор № 20386 зарегистрирован 12.11.2004

Извещение опубликовано: 20.01.2005        БИ: 02/2005